车西洼陷低渗透储层孔隙结构特征及物性

万 涛蒋有录林会喜彭传圣毕彩芹

（1.中国石油大学地球资源与信息学院，山东 东营 257061；2.胜利油田分公司地质科学研究院，山东 东营 257015）

车西洼陷低渗透储层孔隙结构特征及物性

万 涛1蒋有录1林会喜2彭传圣2毕彩芹2

（1.中国石油大学地球资源与信息学院，山东 东营 257061；2.胜利油田分公司地质科学研究院，山东 东营 257015）

根据岩心观察描述、铸体薄片、岩心分析化验等资料，研究了车西洼陷沙四上亚段低渗透储层孔隙结构特征，探讨了影响低渗透储层物性的主要因素。研究结果表明研究区沙四上亚段储层岩性以细砂岩和粉砂岩为主，平均孔隙度为14.3%，平均渗透率为13.2×10-3μm2，以低渗透砂岩储层为特征，储集空间以粒间溶孔、粒内溶孔和微裂缝为主，储层孔喉半径一般小于6 μm。当孔喉半径小于0.24 μm，渗透率小于0.4×10-3μm2，排替压力大于1 MPa时，储层含油气性变差。影响沙四上亚段储层物性的主要因素包括孔喉半径、沉积物颗粒大小、溶蚀孔隙和微裂缝的发育情况，以及泥质质量分数和碳酸盐岩质量分数。孔喉半径大的储层沉积物颗粒相对较粗，储层物性相对较好。溶蚀孔隙主要发育在2 000～2 600 m和3 000～3 700 m，溶蚀孔隙的发育能有效改善储层物性。微裂缝主要发育在断裂带附近，可提高储层渗透率5.4～220.1倍。泥质质量分数和碳酸盐岩质量分数的增加使孔隙度减少3%～5%。

低渗透砂岩储层；孔喉半径；沉积物颗粒大小；溶蚀孔隙；微裂缝；车西洼陷；渤海湾盆地

我国对于中、高渗砂岩储层的孔隙结构特征已取得了大量的研究成果，但对于低渗透砂岩储层的研究还不明朗，而中、高渗储层一些较为满意的研究成果在低渗储层中并不适用［1］。文中以济阳坳陷车西洼陷沙四上亚段储层为例，根据岩心观察描述、铸体薄片、岩心分析化验等资料，揭示了低渗透储层的孔隙结构特征，探讨了影响低渗透储层物性的主要因素，以期为低渗透储层研究提供借鉴意义。

1 工区概况

车西洼陷为渤海湾盆地济阳坳陷北部车镇凹陷内部的一个次级洼陷，其北部为埕子口凸起，西部为庆云凸起，南部为无棣凸起和义和庄凸起，东部以车3鼻状构造与大王北洼陷相接，自北向南发育北部陡坡带、洼陷区、曹家庄断阶带和南部斜坡区等4个构造单元，勘探面积约为1 100 km2，目前发现了东风港、套尔河及富台等3个油田［2-3］。

研究区新生界自下而上为古近系孔店组、沙河街组、东营组，新近系馆陶组、明化镇组，第四系平原组。沙四段分为沙四下和沙四上两个亚段，沙四段沉积早期（沙四下）为断陷形成的早期，古气候干旱炎热，沉积形成了一套红色泥岩和砂砾岩，厚度在100 m左右。沙四段沉积后期（沙四上）湖泊逐渐形成，陡坡带发育近岸水下扇，储层埋深超过4 000 m，仅有极个别井钻遇。洼陷区、曹家庄断阶带和南部斜坡区三角洲和扇三角洲发育［4-5］。截至目前沙四上亚段探明储量占东风港油田探明储量的38.3%，为研究区主要含油层系之一。

2 储层岩矿特征及物性

薄片分析表明，研究区沙四上亚段岩石类型以长石砂岩、岩屑质长石砂岩为主，矿物成分以石英为主，但质量分数普遍较低，平均质量分数为54.1%；其次为岩屑，平均质量分数为24.2%，岩屑成分以中基性、中酸性岩浆岩及变质岩为主；长石平均质量分数为21.7%。颗粒分选中等—差，磨圆度为次棱角状，颗粒支撑结构，孔隙式胶结为主。总体上矿物成熟度低，不稳定颗粒质量分数高，主要为近物源沉积。孔隙间主要填隙物为泥质和碳酸盐岩，泥质质量分数平均为10.4%，碳酸盐岩质量分数平均为4.0%，填隙物总量平均达到18.9%。

统计732块沙四上亚段储层岩性及物性分析样品资料，砂岩粒度较细，以细砂岩、粉砂岩为主，分别占分析样品的34.8%和30.6%；其次为泥质粉砂岩和粗—含砾粗砂岩，分别占分析样品的12.6%和11.5%；灰质粉砂岩和中砂岩仅占分析样品的7.7%和2.9%。中孔低渗储层以粉砂岩及以上粒级的砂岩为主，泥质粉砂岩和灰质粉砂岩为低孔特低渗和特低孔特低渗储层。研究区沙四上亚段砂岩平均孔隙度为14.3%，平均渗透率为13.2×10-3μm2，总体以低渗透砂岩储层为特征（见表1）。

表1 沙四上亚段储层岩性及物性统计

3 储层孔隙结构特征

3.1 孔隙类型

碎屑岩储层按孔隙的成因分为原生孔隙和次生孔隙［6］。研究区沙四上亚段储层总体上埋深较大，原生孔隙不大发育，仅在储层埋深较浅的车273等井发现（见图1a）。次生孔隙发育，主要有以下类型：粒间溶孔，长石、岩屑等颗粒边缘局部溶解形成（见图1b）；粒内溶孔，主要是长石、岩屑等颗粒粒内溶蚀形成的孔隙（见图1c）；微裂缝（见图1d），具有一定的方向性，断层附近发育；铸模孔（见图1e），仅在车251井沙四上亚段发现，主要为生物模，生物外壳溶解而保持外形。

3.2 孔喉特征

1）喉道是孔隙的缩小部分，砂岩颗粒被弱压实而排列比较紧密，保留下的孔隙度比较大，储集岩孔隙度较大，渗透率较高。例如车273井2 337.7 m沙四上亚段细砂岩孔隙度为22.0%，渗透率为344.6×10-3μm2，为中孔中渗储层。平均孔隙直径116.2 μm，平均喉道直径11.7 μm，孔喉直径比约为10∶1，属于孔隙大、喉道细类型，仅在埋深较浅的砂岩中发育（见图2）。

2）片状或弯片状喉道，当砂岩进一步压实，或者由于压溶作用使晶体再生长时，其再生边之间包围的孔隙变得很小。这些孔隙相互连通的喉道就是晶体之间的晶间隙。这种晶间隙视颗粒形状的不同又可分为片状和弯片状的，其有效张开宽度很小。此类孔隙结构的孔隙较小，喉道细，孔渗性差。车251井3 513.0 m沙四上亚段砂岩孔隙度为17.0%，渗透率42.9×10-3μm2，为中孔低渗储层。平均孔隙直径41.4 μm，平均喉道直径10.6 μm，孔喉直径比约为4∶1，属于孔隙较小、喉道细类型，在研究区沙四上亚段储层中常见（见图3）。

3）孔喉半径小，孔喉半径一般小于6 μm，孔喉半径随储层埋藏深度的增加呈减小趋势。孔喉半径与沉积物颗粒大小有密切关系，如在2 500～2 800 m深度内，细砂岩孔喉半径最大，粉砂岩次之，泥质粉砂岩最小；在3 300～3 600 m深度内，灰质粉砂岩和泥质粉砂岩孔喉半径很小（小于1 μm）。孔喉半径与孔隙度呈指数正相关关系，与渗透率的对数呈幂函数正相关关系，与排替压力具有幂函数负相关关系。当孔喉半径小于0.24 μm，渗透率小于0.4×10-3μm2，对应的排替压力大于1.0 MPa时，储层含油气性变差。

4 储层物性影响因素

4.1 孔喉半径和沉积物颗粒大小

以车273井沙四上亚段储层为例，研究在埋藏深度相当、不同岩性的孔喉半径和沉积物颗粒大小与储层物性的关系（见图4）。车273井沙四上亚段储层埋藏深度浅，成岩作用弱。粗砂岩和细砂岩孔隙类型主要为原生粒间孔，此外还有少量粒间溶孔和粒内溶孔。平均孔喉半径5.9 μm。平均孔隙度21%～22%，平均渗透率（91.6～344.6）×10-3μm2，达到中孔中渗储层标准。粉砂岩颗粒主要为粒间溶孔，平均孔喉半径4.6 μm。孔隙度15%～17.4%，平均渗透率（1.8～5.1）×10-3μm2，为中孔特低渗储层。泥质粉砂岩杂基质量分数达30%，孔隙度13%，渗透率1.8×10-3μm2，为低孔特低渗储层。车273井沙四上亚段储层研究表明，孔喉半径大的储层沉积物颗粒相对较粗，储层物性相对较好。

4.2 溶蚀作用

前人对车镇凹陷储层次生孔隙的成因和发育分布进行了研究［7-9］，砂岩次生孔隙的形成主要是烃源岩成熟产生的有机酸对长石颗粒溶蚀形成的。车西洼陷溶蚀孔隙主要发育在两个深度，分别为2 000～2 600 m和3 000～3 700 m。溶蚀孔隙的发育能有效改善储层物性。以车251井为例，3 450.2 m井段含螺砂岩部分螺体内空隙未被充填，溶蚀孔隙不大发育，平均孔隙度7.0%，平均渗透率0.4×10-3μm2，为特低孔特低渗储层。3 513.0 m井段砂岩粒内溶孔发育，平均孔隙度17.0%，平均渗透率42.9×10-3μm2，为中孔低渗储层。

4.3 微裂缝

镜下观察和岩心物性分析表明，研究区多口井沙四上亚段储层微裂缝发育，平面上主要位于断裂带附近。除灰质粉砂岩外，其他岩性中均见到微裂缝。泥质粉砂岩中微裂缝对储层物性改善的影响最大，渗透率提高了48.3～220.1倍，其他岩性渗透率提高了5.4～ 27.1倍。

4.4 泥质质量分数和碳酸盐岩质量分数

研究区沙四上亚段储层主要填隙物为泥质和碳酸盐岩。以车273井沙四上亚段储层为例，2 340.6 m泥质粉砂岩与2 345.0 m粉砂岩相比，孔隙度相差4.4%，渗透率相差2.8倍（见图4）。凡是碳酸盐岩质量分数较高的储层，孔渗性都极差，属于低孔低渗以下储层。统计表明泥质质量分数和碳酸盐岩质量分数的增加使孔隙度减少3%～5%，对储层物性起破坏作用。

5 结论

1）沙四上亚段岩石类型以长石砂岩、岩屑质长石砂岩为主，主要填隙物为泥质和碳酸盐岩，储层岩性以细砂岩、粉砂岩为主，平均孔隙度为14.3%，平均渗透率为13.2×10-3μm2，以低渗透砂岩储层为特征。

2）研究区沙四上亚段储层主要孔隙类型为粒内、粒间溶孔和微裂缝，见原生孔隙和铸模孔。储层具有孔喉半径小的特征，孔喉半径一般小于6 μm，孔喉半径随储层埋藏深度的增加呈减小趋势，与孔隙度呈指数正相关关系，与渗透率的对数呈幂函数正相关关系，与排替压力具有幂函数负相关关系。

3）影响研究区沙四上亚段储层物性的主要因素包括孔喉半径与沉积物颗粒大小、溶蚀孔隙和微裂缝的发育情况及泥质质量分数和碳酸盐岩质量分数。孔喉半径大的储层沉积物颗粒相对较粗，储层物性相对较好。溶蚀孔隙的发育能有效改善储层物性，微裂缝主要发育在断裂带附近，可提高储层渗透率5.4～220.1倍。泥质质量分数和碳酸盐岩质量分数的增加使孔隙度减少3%～5%，对储层物性起破坏作用。

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Pore structure characteristics and physical property of low permeability reservoir in Chexi Sag

Wan Tao1Jiang Youlu1Lin Huixi2Peng Chuansheng2Bi Caiqin2
(1.Faculty of Geo-Resources and Information,China University of Petroleum,Dongying 257061,China；2.Geological Scientific Research Institute,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257015，China)

Based on the core observation,casting slices and core testing data,the pore structure characteristics of the upper section of 4th member of Shahejie Formation sandstone reservoir in Chexi Sag were researched and the factors affecting the reservoir physical properties were discussed.The results show that fine sandstone and siltstone are the main types of reservoir lithology.The average porosity of the reservoir is 14.3%and the average permeability is 13.2×10-3μm2,which are characterized by low permeability sandstone reservoir.Intergranular dissolved pore,dissolved pore in grain and micro fracture are the main types of reservoir spaces.Pore throat radius is usually less than 6 μm.When the pore throat radius is less than 0.24 μm,the permeability is less than 0.4×10-3μm2.When the reservoir displacement pressure is more than 1 MPa,the hydrocarbon-bearing property of reservoir becomes worse.The main factors affecting the reservoir physical properties are pore throat radius and sediment particles, development of dissolved pores and micro fracture,shale and carbonate content.The reservoirs with bigger pore throat radius have relatively bigger sediment particles and the reservoir physical property is relatively better.The dissolved pores improve the reservoir property and they are developed in 2,000-2,600 m and in 3,000-3,700 m.Micro fractures are mainly developed near fault zone, which increases the reservoir permeability by 5.4-220.1 times.The content increase of shale and carbonate reduces reservoir porosity by 3%-5%.

sandstone reservoir with low permeability,pore throat radius,size of sediment particles,dissolved pores,micro fracture, Chexi Sag，Bohai Bay Basin.

中石化重点攻关项目“车西洼陷南坡沙三、沙四段沉积与成藏研究”资助

TE122.2+3

A

2009-11-19；改回日期：2010-07-14。

万涛，男，1979年生，在读博士研究生，2003年毕业于江汉石油学院地球科学系，现从事油气地质及勘探研究工作。E-mail：clwantao@163.com。

（编辑 杨会朋）

1005-8907（2010）05-537-05

万涛，蒋有录，林会喜，等.车西洼陷低渗透储层孔隙结构特征及物性［J］.断块油气田，2010，17（5）：537-541.

Wan Tao，Jiang Youlu，Lin Huixi，et al.Pore structure characteristics and physical property of low permeability reservoir in Chexi Sag［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：537-541.