白豹地区长4+5储层孔隙结构特征

李延飞 侯强 周瑶 朱童 张忠义 刘鑫

（1.成都理工大学能源学院，四川 成都 610059；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西 西安 710021）

白豹地区长4+5储层孔隙结构特征

李延飞1侯强1周瑶1朱童1张忠义2刘鑫2

（1.成都理工大学能源学院，四川 成都 610059；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西 西安 710021）

根据铸体薄片、扫描电镜和压汞等资料，对白豹地区长4＋5储层孔隙结构特征进行了研究。结果表明：白豹地区长4＋5储层的岩石类型以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主；孔隙类型以残余原生粒间孔为主；渗流通道多为细、微细喉道；排驱压力高，退汞效率低，具有低孔、低渗储层的特征。储层孔喉分选系数与均值系数均较大，储层非均质性较强。综合物性数据与压汞参数将研究区储层的微观孔隙结构划分为4类，其中第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类为有效储层，第Ⅳ类为无效储层。

白豹地区 低孔储层 孔隙结构 低渗储层

0 引言

随着勘探程度的深入，低孔低渗储层的微观孔隙结构与常规储层不同，呈孔隙类型多样、非均质性强、结构复杂等特点［1］。由于储层孔隙结构不仅控制了石油的运移和储集，而且影响采收率，所以加强对此类储层孔隙结构的研究是非常必要的［2］。白豹地区延长组为湖泊三角洲前缘沉积，是该区的主要含油层系，油层多而薄、粘土矿物含量高［3］，其中长4＋5段砂岩发育较好，但非均质性较强，呈低孔低渗特征。鉴于低孔、低渗储层对油气运聚及开发的重要影响，笔者以铸体薄片、扫描电镜和压汞等资料为主，对白豹地区长4＋5低渗透砂岩储层进行深入分析，以期从微观角度揭示研究区长4＋5段储层的孔隙结构特征。

1 地质背景

白豹地区位于陕西省吴旗县白豹乡和甘肃省华池县乔河乡境内，是我国中西部勘探开发油气最为重要的区块之一，面积约1 400 km2。地表被巨厚黄土层覆盖，属黄土源地貌，地形复杂，地面海拔为1 434～1 621 m［1，3］，其构造位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西南部，为平缓的近南北向展布的西倾单斜构造，倾角小于1°［4］。研究区延长组沉积体系属于北部靖边—吴旗地区河湖三角洲体系向南延伸部分，属湖泊三角洲前缘亚相砂岩［3-6］，储层岩石类型以灰色、浅灰色长石砂岩、岩屑长石砂岩为主。

2 岩石学及物性特征

2.1 岩石学特征

钻井资料显示，白豹地区长4＋5段储层主要为灰色、浅灰色长石砂岩、岩屑长石砂岩，其次为长石岩屑砂岩、岩屑砂岩。碎屑中石英平均含量约为38.5%，长石含量约为40.5%，岩屑含量约为21%。岩屑成分复杂，沉积岩岩屑含量较高，约为10%，其次为变质岩岩屑约为7%，火山岩岩屑约为3%。砂岩平均粒径主要为0.10～0.25 mm，为中细粒砂岩。填隙物含量一般为5%～17%，平均为12%左右，主要以碳酸盐胶结物和泥质为主，存在少量的硅质胶结物，其矿物成分主要有含铁方解石、绿泥石、伊利石和高岭石等；碎屑颗粒磨圆度较差，主要呈次棱状，分选中等—较好；支撑类型主要为颗粒支撑，以点—线接触为主；胶结类型以孔隙—薄膜式、孔隙式胶结为主。整体上研究区砂岩成分

成熟度偏低，结构成熟度中等。

2.2 物性特征

物性特征是决定储层储集性能的关键，其直观表现为孔隙度和渗透率的大小［7］。白豹地区长4＋5段储层为低孔低渗储层。孔隙度介于3%～20%之间，主要分布在9%～18%，平均孔隙度为13.12%；渗透率主要介于0.004～10 mD，集中分布在0.1～1 mD，平均渗透率为0.875 mD，个别样品达到19.27 mD（可能发育微裂缝）。储层渗透率变化较大，反映其储层物性非均质性较强。总体上孔隙度与渗透率呈正相关，渗透率随着孔隙度的增大而增大（图1）。

图1 白豹地区长4+5储层渗透率与孔隙度相关关系图

3 孔隙结构特征

3.1 孔隙类型

白豹地区长4＋5段砂岩储层受到了压实、压溶、胶结和溶蚀等多种成岩作用影响［8］，按照孔隙成因将其孔隙类型分为原生和次生孔隙。研究区原生孔主要为残余粒间孔；次生孔隙包括长石溶孔、岩屑溶孔，局部还含有少量的粒间溶孔、晶间孔、微裂缝等（图2）。

残余粒间孔在研究区砂岩中较常见（图2-a、2-b），其边缘可见绿泥石膜，该类孔隙形态不规则，多呈三角形、四边形及长条形，孔径一般大于50 μm。由于成岩早期绿泥石膜的存在，增强了岩石抗压实能力，使得残余粒间孔隙得到一定保存［9-10］。

粒内溶蚀孔隙包括长石溶孔（图2-c）和岩屑溶孔（图2-e），为研究区主要的次生孔隙，对改善砂岩储层的储集性能起到了积极作用。长石的溶解形成沿长石解理面发育的小溶孔带或溶缝（图2-c），也可以是长石矿物主体甚至整体被溶蚀，形成较大的粒内溶孔或铸模孔。砂岩被溶蚀的岩屑成分主要为石英岩岩屑和燧石岩屑。

粒间溶孔在本区砂岩储层中含量较少，主要存在于刚性碎屑颗粒之间，粒间溶孔的形状不规则，大小不等，分布不均，根据其形状可进一步分为港湾状溶孔、伸长状孔等（图2-d）。

晶间孔是自生矿物晶体之间的微孔隙，在研究区的含量较少，最常见者为自生粘土矿物之间的晶间孔，如高岭石晶间孔（图2-f）、伊利石晶间孔。

图2 白豹地区长4＋5储层孔隙类型显微图像特征图

3.2 压汞特征

研究区长4＋5段砂岩压汞曲线按形态特征可分为4类（图3）。压汞曲线与横坐标平行的平直段较短或者不明显，多呈陡斜式，压汞曲线普遍呈现细歪度，且具有较高的排驱压力（Pd）、较高的中值压力（Pc50）。Pd主要分布在0.16～7.34 MPa之间，平均为1.17 MPa；Pc50变化范围较大，主要分布在5.39～151.06 MPa之间，平均为33.76 MPa。反映出储层喉道半径细小，最大连通孔喉半径普遍较小，孔喉分选差—中等，非均质性强等特征。最大进汞饱和度（Smax）介于51.07%～99.27%，分布范围较大，平均为82.42%；退汞效率介于8.51%～51.62%，平均为29.59%，退汞效率低，而且退汞曲线与压汞曲线间距大、形态相差很大［2］51。反映出研究区长4＋5段储层储集性一般，退汞后孔隙中流体滞留量多，岩石渗流能力较差的特点。

3.3 喉道特征

喉道对储层的渗流能力有决定性影响，喉道的大小和形态主要取决于岩石颗粒的接触关系、胶结

类型及颗粒的形状和大小。研究区长4＋5段砂岩碎屑颗粒之间主要呈点—线状接触，可见部分凹凸、缝合接触。按照冉新权对鄂尔多斯盆地陇东地区延长组喉道的分级标准［11］（表1）：研究区长4＋5段储层喉道类型主要为缩颈型、片状细喉道，约75%；其次为片状、弯片状微细喉道，约12%；管束状微喉道，约10%；以及少量中细喉道。压汞资料显示，白豹地区储层孔喉分选系数一般介于1～5，分布范围较大，喉道分选较差；排驱压力较大，退汞效率低，反映喉道细小，孔喉连通性差，渗透性较差；压汞实验中，汞进入岩样后，其速度很快达到最大值，随后迅速下降，反映砂岩储层有效喉道分布范围小、储层致密的特征［7］272。

图3 压汞曲线特征及分类图

3.4 孔喉特征参数与物性的关系

储层物性是多种因素共同作用的综合表现，在不同地区其主导因素不同。通过对研究区的孔喉特征参数与孔隙度和渗透率的相关性分析，各参数与孔隙度的相关性均比渗透率好。影响研究区储层物性的主要因素为孔喉的大小和分选程度，主要包括排驱压力（Pd）、中值半径（R50）、分选系数（Sp）和均值系数（α）等孔喉特征参数（图4）。

图4 孔喉特征参数与孔隙度的关系图

研究区储层孔隙度Φ随着Pd的增大而减小，储层Pd分布在0.16～7.34 MPa，平均值为1.22 MPa，Pd值较高；R50与Φ呈现较好的正相关关系，R50介于0.004 9～0.173 6 μm，平均值为0.041 5 μm，分布范围较大。表明了储层最大孔喉半径较小，孔喉分布不均，渗流能力差的特点。

Sp增大，孔喉分选越差，储层非均质性越强，当Sp处于1.7～2.1的范围内，储层物性相对较好，但Sp不是越小越好，Sp过低会导致储层细、微细孔喉分布集中，孔隙度降低；α增大，Φ降低，α描述的是储层孔隙分布的平均值，α越大，孔喉分选越差，均值系数与低渗透储层物性的相关性比较差。从研究区储层孔喉参数与物性关系来看，影响储层物性的因

素很多，流体在孔隙中的渗流情况非常复杂。

4 孔隙结构分类

研究区砂岩经历了复杂的成岩作用，储层孔喉组合类型多样，非均质性强。根据物性参数、压汞参数，结合薄片及扫描电镜分析，将该区长4＋5段储层的孔隙结构分为4种类型（表2）。

1）Ⅰ类孔隙结构。物性为中孔中—低渗，占样品总数约33.8%。压汞曲线为具有斜率较小的平台型，略显粗歪度。Smax高，Pd较低，平均Pd为0.44 MPa，平均R50为0.122 μm。储层以残余粒间孔为主，含少量溶孔以及微裂缝，粘土杂基和胶结物含量较少，自生矿物晶间微孔隙不发育，以细喉为主，少量中喉，主要呈点状、片状，微裂缝的存在提高了储层的渗透率，孔隙连通性较好，渗流能力强。

表2 研究区长4＋5段储层类型表

2）Ⅱ类孔隙结构。物性为低孔低渗，占样品总数约43.4%。压汞曲线斜率比Ⅰ类大，细歪度。Smax较高，平均Pd为0.71 MPa，平均R50为0.043 μm。储层以部分残余粒间孔和溶蚀孔为主，含少量晶间微孔，喉道以细—微细喉为主，呈片状、弯片状。孔隙分布较均匀，孔喉连通性较好，渗流能力较强，是研究区主要的孔隙结构类型。

3）Ⅲ类孔隙结构。物性为特低孔特低渗，占样品总数约20%。压汞曲线较陡，且斜率比前两类都大；细歪度。Smax相对较低，平均Pd为1.14 MPa，平均R50为0.016 μm。储层孔隙发育较少，其中主要为晶间微孔，含少量溶蚀孔，喉道主要呈管束状，储层非均质性强，孔隙结构较差。

4）Ⅳ类孔隙结构。物性为特低孔超低渗，占样品总数约2.8%。压汞曲线为斜率较大的陡坡型。Smax相对最低，平均Pd为1.81 MPa，平均R50为0.007 μm。储层孔隙不发育，见少量晶间微孔，喉道以微细喉为主，孔喉分选很差，非均质性最强，微观孔隙结构最差。

参照砂岩储集层分类评价标准［12］，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类孔隙结构为有效储层，第Ⅳ类孔隙结构为无效储层。

5 结论

1）白豹地区长4＋5段储集岩类型以长石砂岩、岩屑长石砂岩为主，成分成熟度偏低，结构成熟度中等；孔隙类型多样，主要为残余粒间孔，其次为长石溶孔、岩屑溶孔及晶间微孔。

2）储层物性受多种因素共同作用，影响较大的包括排驱压力、中值半径、分选系数和均值系数等。最大孔喉半径普遍较小，孔喉分选差，储层非均质性强。

3）储层孔隙喉道类型多样、非均质性强是造成储层低渗透的重要原因，结合物性参数及孔喉特征参数，将储层的微观孔隙结构划分为4类，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类孔隙结构为有效储层，第Ⅳ类孔隙结构为无效储层。

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（编辑：卢栎羽）

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2095-1132（2014）06-0001-04

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.001

修订回稿日期：2014-11-10

国家自然科学基金（41172119）。

李延飞（1987-），硕士研究生，研究方向为储层地质学与地球化学。E-mail：lyf870921@163.com。