准噶尔盆地车排子地区侏罗系低渗砂岩储层孔隙结构特征及影响因素

安劲松，王振奇，周凤娟

（1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北荆州 434023;

2.长江大学地球科学院，湖北荆州 434023;3.中海石油有限公司深圳分公司，广州 510240）

准噶尔盆地车排子地区侏罗系低渗砂岩储层孔隙结构特征及影响因素

安劲松1,2，王振奇1,2，周凤娟3

（1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北荆州 434023;

2.长江大学地球科学院，湖北荆州 434023;3.中海石油有限公司深圳分公司，广州 510240）

本文利用钻井取芯资料和铸体薄片、扫描电镜、X衍射等分析化验资料，对准噶尔盆地车排子地区侏罗系低渗储层的孔隙结构特征及影响因素进行了研究。结果表明：该区孔隙类型多样，孔径中等偏小；排驱压力和中值毛管压力偏高，喉道细小；孔喉分选较差、连通性较差、孔隙结构非均质性强。孔小喉细、渗透率低的主要原因有三方面：原始孔渗条件差；砂岩粒径大小不一、岩屑含量高、普遍含塑性岩屑、含煤导致压实作用强；溶蚀对象主要是颗粒，对孔隙和喉道改善作用不大，同时溶蚀产物不能有效迁移，堵塞孔喉，降低渗透率。

孔隙结构；低渗储层；侏罗系；车排子地区；准噶尔盆地

低渗储层是指渗透率为（0.1～50）×10-3μm2的储集层[1-3]。随着勘探程度的深入，在低孔低渗储层背景上寻找相对好的优质储层成为勘探家特别关注的课题。低渗油气藏中的油气主要储集在优质储层中。因此，对低渗储层的孔隙结构特征及影响因素进行研究，有利于探索优质储层的形成及分布规律，为下一步的勘探提供依据。朱国华等（2000）对车排子地区侏罗系储层进行过研究，但对其孔隙结构特征及低渗储层影响因素研究甚少，本文将对此方面进行重点探讨。

1 区域地质概况

车排子地区在构造上位于准噶尔盆地西部隆起与中央坳陷两个一级构造单元的接合部，包括车排子凸起北部、红车断裂带中南部、中拐凸起南翼及沙湾凹陷西斜坡等次一级构造单元(图1)[4]。侏罗系地层从老到新依次为八道湾组、三工河组和齐古组。八道湾组从老到新可细分为八一段、八二段、八三段。其中低渗储层主要发育在八三段、三工河组，沉积相为冲积扇、扇三角洲。

图1 车排子地区构造区划图（据胡宗全2003，有修改）Fig.1 Structural location of Chepaizi area

2 低渗储层的基本地质特征

该区低渗储层的岩石学特征可概括为成分成熟度低、结构成熟度低。岩石类型以岩屑砂岩为主，石英含量为24.2%～29.2%，长石含量为9.7%～25.5%,岩屑含量为48%～61.4%，此外低变质的千枚岩及板岩、泥岩、片岩等[5]塑性岩屑普遍存在。杂基含量一般在1%～3%，以泥质为主，其次为水云母化泥质和水云母；胶结物含量5.1%～16.4%，主要为高岭石、硅质、碳酸盐矿物、黄铁矿等。八道湾组三段富集煤层、三工河组可见煤线。

侏罗系储层孔隙度为3.1%～22.1%，平均值为12.3%；渗透率为0.1×10-3μm2～123.5×10-3μm2，平均值为21.4×10-3μm2，属于低孔低渗、特低渗储层。

侏罗系成岩作用较强烈，颗粒以点－线、线接触为主，胶结类型为压嵌－孔隙、压嵌，胶结作用比较发育。侏罗系的Ro值为0.46%～0.63%，最大热解峰温430℃～452℃，I/S混层比介于50～70、15～50，侏罗系处于成岩作用的早成岩期B亚期－中成岩期A亚期。

3 低渗储层的孔隙结构特征

3.1 孔隙类型多样

通过铸体薄片图像分析资料，对该区低渗储层孔隙类型进行研究，主要为粒间孔、残余粒间孔、粒间溶孔和粒内溶孔，其它类型的孔隙不太发育,图版1、2、3、4为典型孔隙类型的照片。统计结果表明：平均孔径为51.9μm～80.1μm，中等偏小。

3.2 喉道细小

储层喉道特征通过毛管压力曲线分析资料的数项主要参数(表1)来表征。除表1参数之外，还可以用不同大小喉道所控制的孔隙体积百分数、均值、变异系数、均质系数和峰态等特征参数来体现储层的孔隙结构特征[6]。

裘亦楠等（1997）按中值半径将本区储层喉道细分为五种类型[7]，根据本区喉道特征参数可知：侏罗系低渗储层的喉道主要为细喉，也有部分中喉和微喉。图2为选取的有代表性的毛管压力曲线，中等偏细喉道特征为毛管压力曲线偏细歪度，排驱压力介于0.25～1 MPa之间，最大进汞饱和度大于70%，中值毛管压力介于1～4.4 MPa间，分选中等，储集性能一般；细喉特征为排驱压力介于1～3.1 MPa之间，最大进汞饱和度较小，中值毛管压力介于4.4～10 MPa间，喉道半径峰值普遍很小，分选差，储集性能较差。

表1 车排子地区侏罗系低渗砂岩孔隙结构特征参数统计表Table 1 The pore and throat parameters of Jurassic low permeability sandstone in Chepaizi area

图2 车排子地区侏罗系低渗储层典型毛管压力曲线图Fig.2 The representative mercury injection curves of Jurassic low permeability sandstone in Chepaizi area

3.3 孔隙结构特征

由以上研究可知：该区储层排驱压力和中值毛管压力偏高，喉道细小，整体以中小孔径、细喉为特征，孔喉分选较差、连通性较差、孔隙结构非均质性强。

从渗透率与孔隙结构特征参数相关关系图中可以看出：随着排驱压力减小，渗透率将呈指数形式增加，二者具很好的相关性；随着平均孔喉半径的增大，渗透率的对数与之呈线性正比关系，反映孔喉半径大小直接影响着储层的物性（图3）。本区储层喉道细小，所以渗透率很低。

4 低渗储层孔隙结构影响因素分析

该区储层以中小孔径、细喉为特征，渗透率低。影响低渗储层孔隙结构的因素主要有原始沉积条件和沉积后所受的成岩变化过程。其中沉积作用是形成低渗储层的最基本因素，它决定了后期成岩作用的类型和强度，而成岩作用是形成低孔、低渗储层的关键[2]。

本区储层成分成熟度低、结构成熟度低，所以储层的原始孔渗条件较差；而且普遍含有塑性岩屑、煤层发育，这些影响其后期的压实作用、胶结作用和溶蚀作用。压实作用是使储层物性降低的主要原因；溶蚀作用对储层物性的建设性较小，一方面是溶蚀作用产生的高岭石和硅质离子不能有效地迁移，导致高岭石和石英胶结物发育；另一方面主要的溶蚀对象是颗粒，不能有效地改善储层的渗透性[8]。

图3 侏罗系渗透率与孔隙结构特征参数相关关系图Fig.3 Cross-plot of permeability and pore structure parameters in Jurassic

本区低渗储层孔隙结构影响因素如下：

（1）砂岩粒径的影响

砂岩粒径越粗，石英含量越高，塑性岩屑含量越低，砂岩抗压能力越强[9]。砾岩虽然粒径粗，但大小混杂、结构成熟度低，而且石英含量很低，所以抗压实性也不强；细砂岩粒径太小，而且塑性岩屑含量高，很容易被压实，颗粒常呈凹凸状接触（图版5）。相对来讲，粗砂岩和中砂岩抗压实性稍强，但是在本区大的沉积背景下，压实作用对它们物性的降低也起到了很重要的作用。

（2）塑性岩屑的影响

本区岩屑含量极高，占砂岩成分的60%左右，其中低变质的千枚岩及板岩、泥岩、片岩等塑性岩屑普遍存在。前人[3]研究表明：随着塑性岩屑含量增加，储层孔隙度和渗透率均明显减小，这一影响在深度较小处较为明显。这主要是塑性岩屑加速了砂岩的压实作用。

（3）煤系地层的影响

本区侏罗系下统发育煤层,据王鑫等研究认为[10]：煤系储层的物性普遍差于非煤系储层。这是由于煤系地层早期生成丰富的有机酸使岩屑砂岩在埋藏早期即发生对岩屑、长石较普遍的溶蚀作用；早期的溶蚀作用对储层物性并没有太大的改善，这是因为溶蚀进行时，颗粒之间尚未紧密接触，因此由于溶蚀而导致砂岩的抗压性降低反而加速了压实进程。

图版1 C64，2781.63 m，原生粒间孔，面孔率11.6%，×25（-），蓝色铸体Pic.1 C64，2781.63 m，original intergranular pore-space，areal aperture rate is 11.6%，×25（-），blue cast

图版3 C43，1477.76 m，粒间孔，×550，SEMPic.3 C43，1477.76 m，intergranular pore-space，×550，SEM

（4）溶蚀作用的影响

在大多数地区，溶蚀作用是一种重要的建设性成岩作用，可以很好地改善储层[11]，但在本地区溶蚀作用对储层的破坏性大于建设性，是导致形成低渗储层的主要原因，主要表现在两个方面：一是溶蚀作用的产物不能有效迁移，堵塞喉道，降低渗透率；二是该区主要溶蚀对象是颗粒，对改善储层渗透性作用不大。

暗色泥岩及煤层产生的有机酸溶蚀长石和岩屑，主要产物为高岭石和SiO2（图版6、7、8），以有机酸溶蚀钾长石为例，其化学反应式如下：

溶蚀作用产生的离子如果不能有效地迁移，就会造成高岭石和硅质原地或者准原地沉淀[12]。由于本区砂岩成分成熟度和结构成熟度低，流体在其中流速缓慢，溶蚀离子不能有效迁移，造成高岭石和硅质大部分原地沉淀，堵塞孔隙，降低孔隙度，影响渗透率。

图版2 C62，2049.78 m，残余粒间孔，面孔率2.7%，×40（-），蓝色铸体Pic.2 C62，2049.78 m，remaind intergranular pore-space，areal aperture rate is 2.7%，×40（-），blue cast

图版4 C58，2721.4 m，粒内溶孔，面孔率1.71%，×25（-），蓝色铸体Pic.4 C58，2721.4 m，intragranular pore，areal aperture rate is 1.71%，×25（-），blue cast

本区主要溶蚀对象是颗粒，即次生孔隙主要是颗粒溶孔，其次为粒间溶孔。颗粒溶孔面孔率很低，仅为0.2%，颗粒溶蚀并不改变储层的喉道大小，因此也不能改善储层的渗透性，粒间溶孔的面孔率稍高，约为1.8%，但是数量很少，所以溶蚀作用对改善储层物性作用不大。

5 结论

（1）本区低渗储层的岩石学特征可概括为：成分成熟度低、结构成熟度低，岩屑含量高、普遍含塑性岩屑、含煤等。

（2）孔隙类型多样，孔径中等偏小；排驱压力和中值毛管压力偏高，喉道细小；孔喉分选较差、连通性较差、孔隙结构非均质性强。

（3）该区储层孔隙结构特征是孔小喉细，渗透率低。其主要影响因素是砂岩粒径大小不一、普遍含塑性岩屑、含煤，这些不仅使原始孔渗条件差，而且导致压实作用强、溶蚀作用的建设性作用小。

图版5 C58井，2719.08 m，细砂岩，颗粒凹凸接触，×100（-）Pic.5 C58 well，2719.08 m，packsand，particles contacted raggedly,×100（-）

图版7 C83，3846.68 m，长石的溶蚀及自生石英晶体，×1400Pic.7 C83，3846.68 m，feldspar corrosion and autogeny quartz crystal,×1400

图版6 C83，3846.68 m，石英次生加大与高岭石，×1600Pic.6 C83，3846.68 m，quartz overgrowth with kaolinite,×1600

图版8 C45，2531.30 m，长石溶蚀孔中充填蠕虫状高岭石，×950Pic.8 C45，2531.30 m，vermicule kaolinite fill in the emposieu of feldspar,×950

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Pore Structure and Influence Factors of the Jurassic Low Permeability Sandstone Reservoir in the Chepaizi Area of the Junggar Basin

AN Jin-song1,2,WANG Zhen-qi1,2,ZHOU feng-juan3
（1.Key Laboratory of Petroleum Resources and Exploratory Technology,Ministry of Education,Yangtze University,Jingzhou,Hubei 434023,China;2.College of Geoscience,Yangtze University,Jingzhou.Hubei 434023,China;3.Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangzhou 51024，China）

Based on the analysis of the drilling core,cast thin section,scanning electronic microscope and X-Ray Diffraction,pore structure and influencing factors in the Chepaizi area of the Junggar Basin are studied.Results show that there are many kinds of pore types,and the pore size is moderate and small.Displacement pressure and median pressure are high,and the throats are small.The ores and throats have poor sorting,the connectivity is poor too,and the pore structure has strong heterogeneity.The causes of the small pore throat and low permeability are as follows:1)The original porosity and permeability are bad.2)Dimegaly grains,high debris content common plastic debris content and coal-bearing characteristics cause strong compaction.3)The dissolution objects are mainly grains，and the dissolution products can not effectively migrate.They plug pores and throats,and reduce the permeability.

pore structure；low permeability reservoir；Jurassic；Chepaizi area；Junggar Basin

P618.130.2+1

A

1672－4135(2011）01－0047-06

2010-09-26

国家自然科学基金:基准面旋回理论解析与定量层序地层模型（40572078）；国家自然科学基金:三角洲储层密井网地质知识库建立及其应用（40602013）

安劲松（1982-），男，湖北浠水人，在读硕士研究生，油气成藏，Email：anjinsong2003@yahoo.com.cn。