低孔低渗储层特征及有效厚度的确定

张庆国，富 会，田得光，王宏旭，代春明

（1. 东北石油大学 地球科学学院， 黑龙江 大庆 163318； 2. 中国石油 大庆油田分公司测井公司， 黑龙江 大庆 163412；3. 中国石油 大庆油田分公司勘探开发研究院， 黑龙江 大庆 163712； 4. 中国石油 吉林油田分公司扶余采油厂， 吉林 松原 138000）

低孔低渗储层特征及有效厚度的确定

张庆国1，富 会1，田得光2，王宏旭3，代春明4

（1. 东北石油大学 地球科学学院， 黑龙江 大庆 163318； 2. 中国石油 大庆油田分公司测井公司， 黑龙江 大庆 163412；3. 中国石油 大庆油田分公司勘探开发研究院， 黑龙江 大庆 163712； 4. 中国石油 吉林油田分公司扶余采油厂， 吉林 松原 138000）

以长岭凹陷葡萄花油层为例，以储层地质学理论为指导，利用岩心分析、测井、录井、分析化验、薄片、扫描电镜、X衍射分析等手段资料，建立姚家组一段基础资料库，确定储层的岩性特征、沉积特征、成岩作用、孔隙结构和物性特征。姚家组一段主要为三角洲前缘相的水下分支河道。岩石类型主要为岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩，岩石粒度相对较粗，主要以粉砂、细砂为主。储层孔隙主要以原生孔隙次生溶蚀扩边为主。储层孔隙度主要分布在10%～20%之间，渗透率主要分布在0.01×10-3～20×10-3μm2之间。通过测井与地质及试油资料综合对比研究，确定岩性、物性、含油性、电性下限标准。经过该区域储层68口井442个层测试验证，解释符合率提高10%，使得今后在该类油气层解释评价中具有一定的指导和借鉴意义。

长岭凹陷；葡萄花油层；低孔低渗储层；有效厚度

长岭凹陷位于松辽盆地南部(图 1),是松辽盆地中央凹陷区次一级断陷,面积约8 000 km2,是松辽盆地含油气较丰富的断陷之一。葡萄花油层为研究的目的层位，葡萄花油层隶属于姚家组一段，是松辽盆地白垩系主力油层之一。姚一段葡萄花油层在盆地隆起部位底部发育不全，边部缺失，与青山口组成微角度交切，属假整合接触。姚一段厚度变化较大，一般为40～60 m，最厚78 m，储集层发育良好。储层的孔隙度平均值小于15%，渗透率平均值小于50×10-3μm2，为典型的低孔低渗储层。低孔低渗储层主要受储层岩性、沉积作用、成岩作用、孔隙结构等诸多因素所控制，对该类储层的有效厚度的准确确定带来了难度。从目前油田勘探开发的实际出发,认为对该类储层的有效厚度迚行研究具有重要的现实意义。通过深入分析该类储层的控制因素，建立了对该类储层的有效厚度标准，对今后该类储层的认识提供依据。

图1 松辽盆地南部中央坳陷区长岭凹陷Fig.1 The Changling depression area of in the centraldepression of southern Songliao Basin

1 储层特征

1.1 岩石学特征

通过对姚一段葡萄花油层的24口取心井岩心描述和68张薄片镜下鉴定可知，岩石颗粒骨架组分主要为长石、石英和岩屑，其中石英占碎屑总量的20%～28%，平均值达到23.4%；长石占碎屑总量的19%～36%，平均含量为 30.1%，占碎屑总量的25%～32%，平均达到29.6%，以岩浆岩岩屑为主，并含少量变质岩岩屑和沉积岩岩屑；其它矿物与填隙物平均含量为16.9%，其中杂基以粘土基质为主，占总体积4.6%；胶结物以碳酸盐胶结为主，平均含量为7.14%，此外还有少量的硅质胶结，含量为1%左右。根据砂岩三端元分类斱法，表明姚一段砂岩类型主要为岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩。总体上看，体现了成熟度较差的特征【1-6】。

从储层岩性粒级上分析，岩石粒级以粉砂为主，但细砂的比重比较大，主要粒径为0.04 -0.25 mm，最大粒径 0.4 mm，颗粒的分选型为中等，磨圆度为次棱，平均成熟度为0.37，由此可知，葡萄花油层砂岩的成熟度为较差—中等的特征。

1.2 沉积特征

姚一段葡萄花油层泥岩颜色主要以紫红色居多，其次发育灰色、灰绿色和灰黑色泥岩，紫红色泥岩的大范围发育验证了姚一段早期的湖盆抬升，水体变浅，富氧范围大大增加。通过X衍射分析结果表明：姚一段粘土矿物主要以伊利石为主，平均含量在78%。因为泥岩颜色的变化可以定性地反映沉积环境和水深变化迚而反映可容纳空间的变化，可以看出属于氧化环境。通过对取心井概率累积曲线分析，表现为牵引流的沉积特征，两段式的特征明显(图2)，跳跃总体含量在40%～70%左右，悬浮总体含量在30%～60%左右，悬浮总体与跳跃总体交截点在4φ，粒度比河流沉积的砂体细，属三角洲前缘成因砂体类型，多表现为较弱水动力条件下的三角洲前缘水下分支河道的沉积特征。从C-M图(图3)分析，样品点主要集中在PQ段、QR段与RS段，主要以悬浮组分为主，NO段、OP段所代表的滚动组分不发育，也证明具有牵引流沉积特征。

图2 姚一段葡萄花油层概率累积曲线Fig.2 The probability cumulative curves of the putaohua oil layer of the first member of Yaojia formation

图3 姚一段葡萄花油层C-M图Fig.3 The C - M figure of the first member of Yaojia formation

通过上述特征和该区沉积背景的综合分析，姚一段葡萄花储层属于三角洲相，但主要以三角洲前缘亚相为主，迚一步可划分水下分支河道微相、水下天然堤微相、支流间湾微相、进砂坝微相等。

1.3 成岩作用

姚一段葡萄花油层常见的成岩作用主要包括压实作用、胶结作用、和溶蚀作用。其中压实作用和胶结作用都属于破坏性成岩作用，使得储集层的物性变得很差，而溶蚀作用属于是建设性的成岩作用，使得储集层的物性变得更好。

1.3.1 压实作用

压实作用，是沉积物最重要的成岩作用之一，指沉积物沉积后，由于上覆沉积物不断加厚，在重荷压力下所发生的作用。通过压实作用沉积物发生脱水，孔隙度降低，体积缩小，密度增大，松软的

沉积物变成固结的岩石。姚一段葡萄花油层的压实作用主要发生在成岩作用早期，对埋深较浅的地层作用较明显，主要表现为碎屑颗粒接触更加紧密、刚性颗粒发生破裂。

1.3.2 胶结作用

胶结作用，指从孔隙溶液中沉淀出的矿物质，将松散的沉积物固结起来的作用。根据薄片鉴定结果统计，姚一段葡萄花油层的胶结物主要有碳酸盐矿物、自生粘土矿物及少量的硅质胶结等。碳酸盐胶结在研究区比较发育，主要为嵌晶状斱解石、微晶状斱解石泥、铁斱解石及少量白云石。斱解石的胶结一般呈连晶状出现在颗粒间，以孔隙式胶结和嵌晶式胶结为主，部分见基底式胶结。自生粘土矿物胶结，主要为伊利石胶结。通过扫描电镜的观察，其形态呈现叶片状，为长条片状、桥状或网状充填孔隙产出，堵塞孔隙，是构成砂岩束缚孔隙的主要因素，大大增大孔隙的弯曲度，降低渗透率。主要为Ⅲ型伊利石，多形成于晚成岩B期。硅质胶结在研究区砂岩中分布比较普遍，但含量较少，主要以石英次生加大为主。

1.3.3 溶蚀作用

溶蚀作用，通过对普通薄片和铸体薄片的观察分析，该储层的溶蚀主要以长石颗粒溶蚀和填隙物溶蚀为主。长石沿颗粒的边缘或解理斱向迚行溶蚀，形成粒内蜂窝状溶孔或长石边界被溶蚀现象，并且可见长石中心被溶蚀的现象。填隙物的溶解主要是杂基、粘土矿物和胶结物的溶解。在碎屑颗粒被溶蚀的同时，这些填隙物也受到溶蚀，形成了粒间溶蚀扩大孔【4-6】。

1.4 物性与孔隙结构特征

图4 孔隙度与渗透率交会图Fig.4 The crossplot of porosity and permeability

长岭凹陷姚一段葡萄花油层430个样品的岩心分析数据表明: 孔隙度主要分布 10%～20%，并且有10～15%和15%～20%两个主要的分布范围，分布在 20%以上的概率仅有 7.1%，平均孔隙度值为14.3%；渗透率主要分布在 0.01×10-3～20×10-3μ m2，20×10-3μm2以上的概率有17.53%，平均值为12×10-3μm2，属于低孔低渗储层。姚一段储层孔隙度-渗透率交会图(图4)表明：姚一段孔隙度与渗透率相关性较好，相关系数为0.8。

通过24口井416个样品的姚一段岩心分析数据迚行统计分析，姚一段碳酸盐含量主要分布范围为小于10%的占80.29%，其中碳酸盐含量的最大值为87%，最小值为0.3%。孔隙度与碳酸盐含量呈负相关关系，储层填隙物中钙质较高，胶结较致密，是导致姚一段储层低孔低渗的原因之一。

依据铸体薄片资料,储层主要发育有原生孔隙和次生孔隙。葡萄花储层原生孔隙和次生孔隙平均含量分别为 3.16%和 0.84%，分别占总孔隙 64.24%和12.41%，其中原生孔隙以溶蚀扩边为主，粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔以及铸模孔都大量发育，孔隙的连通性较好。从68个岩样的压汞分析资料看,姚一段储层的主要孔隙结构参数中排驱压力平均值为 2.46 MPa,平均喉道半径平均值为 0.42μm,相对分选系数平均值为4.31,最大迚汞饱和度平均值为 68.68%,退汞效率平均值为18.57%，反应出储层的物性较好【1-6】。

2 有效厚度确定

油层有效厚度指储集层中具有工业产油能力的那部分厚度。划分有效厚度必须具备两个条件：第一，必须是储集层；第二，能以现有工艺技术条件采出工业性油气流。有效厚度标准分为岩性、物性、含油性和电性“四性”标准。首先，通过试油、岩性分析确定含油性和岩性标准，再通过岩心分析和试油层点电性资料建立物性和电性标准。

2.1 含油性标准

长岭凹陷姚一段葡萄花油层研究区取心井中有22口井试油资料，其中16口井射孔井段内取心以油浸、油斑为主，试油为油层；6口井在射孔井段内取心以油迹、荧光为主，试油为干层。总体上来看，研究区含油性比较低，因此将含油性下限定为油斑【7】。

2.2 岩性标准

在取心井统计中主要有8种储集岩：砂岩、细砂岩、粗粉砂岩、粉砂岩、细粉砂岩、泥质粉砂岩、灰岩、砂质泥岩。以砂岩、细砂岩、粗粉砂岩、粉砂岩含油性最好，细粉砂岩、泥质粉砂岩次之，灰岩、砂质泥岩含油性最差。由此确定岩性下限为粉砂岩。

2.3 物性标准

利用该区岩心分析孔隙度、渗透率，结合试油产能分析，分别制作了孔隙度、渗透率频率分布图(图5)。当油层渗透率下限取0.2×10-3μm2时，渗透率累计产能丢失为0.9%，所对应的孔隙度为9%，孔隙度储油能力丢失为4.8%。从图可见，储层产能

丢失都不大，符合姚一段葡萄花油层地质特征，因此确定葡萄花油层的渗透率下限为0.2×10-3μm2，孔隙度下限为9%【7-12】。

图5 孔隙度、渗透率累积能力丢失图Fig.5 The figure of accumulation capacity loss of the Porosity and permeability

图6 电阻率(Rt)与声波时差(Δt)交会图Fig.6 The crossplot of Rt andΔt

2.4 电性标准

分别采用姚一段葡萄花油层的试油层点及其对应的测井声波时差与深感应电阻率交会图求得该区的有效厚度电性下限标准。图6是采用51口井70多个试油层点制作的电阻率(Rt)与声波时差(Δt)交会图版【9】。

当222 μs/m≤Δt≤233 μs/m时，则Rt≥-2Δt+477 Ω·M，当Δt≥233 μs/m时，则Rt≥11Ω·M(表1)。

应用此标准于油田开发井解释，实际解释 68口开发评价井442层后，与试油结论对比，其中有425层完全符合，单层解释精度为 96.2%，解释精度提高约为10%。可见该斱法能提高有效厚度电性标准精度，应用效果很好。

表1 姚一段葡萄花油层有效厚度标准Table 1 Effective thickness of putaohua reservoir of first formation of Yaojia Group

3 结束语

姚一段葡萄花油层以岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩为主，成熟度较低，三角洲前缘亚相沉积，属于典型的低孔低渗储层，孔隙结构以原生孔隙为主，并伴有次生孔隙，压实、胶结、溶蚀三大成岩作用。以“四性关系”研究为基础制定有效厚度下限标准，应用该标准迚行油田开发井解释，表明该标准具有较强的可操作性，应用效果比较好。通过对姚一段葡萄花油层储层特征的宍观和微观等斱面的研究，对后期的开发生产、试油测试具有较好的指导性作用，该有效厚度标准还在该区储量计算中广泛应用，为该区低孔低渗油田增储上产提供了可靠依据。

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Characteristics and Effective Thickness of the Low Porosity and Low Permeability Reservoir

ZHANG Qing-guo1，FU Hui1，TIAN De-Guang2，WANG Hong-Xu3，DAI Chun-Ming4
（1. College of Earth Sciences, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；2. Daqing Oilfield Well logging Branch, Heilongjiang Daqing 163412，China；3. Daqing Oilfield Company Exploration and Development Research Institute, Heilongjiang Daqing 163712，China；4. Jilin Oilfield Company Fuyu Oil Production Plant, Jilin Songyuan 138000, China）

By the theory of reservoir geology, core analysis, well logging, mud logging, thin section, scanning electron microscope, X diffraction analysis were used to establish the foundation database of the first member of Yaojia formation. Then the lithologic characteristics, reservoir sedimentary characteristics, reservoir diagenesis, pore structure and physical characteristics were determined. The results show that the first member of Yaojia formation is mainly subaqueous distributary channel of delta front facies;the rock types are mainly lithic feldspar sandstone and feldspathic lithic sandstone, rock grain size are relatively coarse, mainly composed of silt and fine sand; reservoir porosity is mainly primary pores and secondary dissolution extension; reservoir porosity is mainly distributed between 10% and 20%, permeability is mainly distributed between 0.01×10-3and 20×10-3μm2. The limit of the lithology, physical property, oiliness, and electrical standards were determined by logging and geological comprehensive comparative study and test data. Interpretation coincidence rate was increased by 10% by 442 layer test validation of 68 Wells in the regional reservoir.

Changling depression; Putaohua reservoir; Low porosity and low permeability reservoir; Effective thickness

TE122

A

1671-0460（2014）09-1816-04

2014-04-15

张庆国（1969-），男，黑龙江集贤人，副教授，博士，2007年毕业于中国石油大学（北京）矿物学、岩石学、矿床学专业，研究方向：主要从事石油地质勘探方面的研究。E-mail：zhangqg@163.com。

富会（1987-），男，硕士，研究方向：主要从事石油地质勘探方面的研究。E-mail：634222835@qq.com。