红河油田长81砂层组微观孔隙结构特征与物性研究

陶金雨，李建明 （长江大学地球科学学院，湖北 武汉430100）

唐明安 （华北水利水电大学资源与环境学院，河南 郑州450000）

研究区红河油田位于鄂尔多斯盆地西侧天环拗陷南部的镇泾地区［1］，在区域勘探阶段，发现鄂尔多斯盆地三叠系延长组发育多层工业油气流。由于盆地长期受到继承性整体升降运动和后期成岩作用的影响，长8油层组储集物性较差［2］，属于低孔超低渗透砂岩储层。随着石油工业的发展，低孔低渗油气藏的开发越来越重要［3］。通过岩石薄片照片、常规物性、毛细管压力曲线、相对渗透率曲线等常规实验室方法，重点对长81砂层组的含油砂体的岩石学特征、微观非均质性和物性影响因素进行分析。这有助于深化对红河油田105井区长8油层组储层特征的认识，同时有利于提高低孔低渗储层的勘探开发比重，稳定我国石油工业的持续发展［4］。

1 储层岩石学特征

红河105井区长81砂层组砂岩类型主要为长石质岩屑砂岩和岩屑质长石砂岩。据研究区砂岩分布统计（见图1），石英含量26%～53%，长石含量25%～46%，岩屑含量9%～49%。填隙物主要由方解石、高岭石、绿泥石、硅质和泥基等组成（见图2），含量一般为6%～10%，几乎所有井中均可见到。其中方解石胶结物含量最多，常以细－中晶状充填粒间孔隙；其次是高岭石胶结，可见微晶结构被油浸，绿泥石常见薄膜环边。

图1 红河105井区砂岩分布统计图

图2 红河105井区砂体填隙物含量分布图

研究区主要发育一套辫状河三角洲沉积体系中的三角洲前缘亚相沉积。因此距离物源比较远，砂岩粒度整体偏细，粒径范围多在0.1～0.5mm左右，细粒结构，含一定量中粒结构及少量粉砂级碎屑。分选性较好－中等，磨圆度差，以次棱角状为主。研究区砂岩的成分成熟度和结构成熟度较低。

2 孔隙类型

2.1 孔隙类型

根据薄片照片和岩心照片等资料的观察，研究区长8砂岩储层的孔隙类型主要包括残余粒间孔隙、次生溶蚀粒间孔隙、粒内溶孔、自生矿物晶间孔隙和填隙物晶间孔隙。

1）残余粒间孔隙 为研究区长8储层的主要孔隙类型（见图3（a））。由于成岩压实及自生胶结作用的改造，残存有少量的粒间孔隙，多分布于杂基含量低、岩屑颗粒含量少且分选中等的中－细粒储层中。其孔径多在0.07～0.12mm之间，大小不一，形态较规则，多呈近三角形。

2）次生溶蚀粒间孔隙 孔隙直径一般为0.08～2.00mm（见图3（b）），溶解组分有长石、高岭石和绿泥石等，局部油浸。岩心照片中偶见清晰的次生溶孔被沥青质充填。

3）粒内溶孔 多见于长石、云母和部分岩屑内（见图3（c）），常见溶蚀粒内孔隙与溶蚀粒间孔隙连通，其孔径一般为0.02～0.1mm，常见与溶蚀粒间孔隙伴生分布，但分布不均匀。

4）自生矿物晶间微孔 主要有自生绿泥石晶间微孔隙和自生高岭石晶间微孔隙，局部可见重晶石，孔隙直径一般为0.8～3.4μm，连通性一般。在粉砂岩、细砂岩和部分中粒砂岩中分布有一定量的自生伊／蒙混层、伊利石晶间微孔隙。

5）填隙物晶间微孔 一般是由黏土矿物充填在胶结物晶体之间的微小孔隙，占总孔隙比重很小。薄片照片中（见图3（d））常见有高岭石晶间孔，由于高岭石具有强吸水性，因此孔隙遇水后会堵塞微孔，常常形成无效孔隙。

图3 长8砂岩储层主要孔隙类型及特征

2.2 储集空间类型

该区孔隙组合类型各不相同，根据薄片资料分析，可将储层孔隙组合分为粒间孔－溶蚀孔型、溶蚀孔型、粒间孔－微孔型和微孔型4种组合类型。不同的孔隙组合类型导致储层的微观非均质性发生变化，储集层的储集物性及孔隙结构类型不同，表现出的渗流特征不同，对采收率的大小也有影响。

3 孔隙结构特征

3.1 孔隙特征

实际岩石孔隙和喉道的大小、分布错综复杂，实验室测得的孔隙度、排驱压力、孔隙中值半径和中值压力等数据，通过定量计算得到各种压汞分析后的特征参数可以在不同程度上反映孔喉的发育情况。以取心井红河105井为例说明红河油田105井区长81砂层组3个砂层的孔喉特征。

1）分选系数越小分选性较好，孔隙结构越好，储层物性也就越好（见表1），长811砂层的分选性略好与长821砂层和长831砂层；变异系数平均值越大，孔喉分布均一性越差（见表1），长831砂层中孔喉分布相对均一；均值系数越接近1表示喉道半径越接近储层喉道最大半径，则储层的储集空间越大，有效孔隙度也就越大（见表1），长811砂层相对优于长821砂层和长831砂层；歪度系数平均值大于1，说明长81砂层组孔喉发育偏向粗歪度。整体来看，研究区长81砂层组孔隙结构中等，长81砂层组体孔喉分选中等偏差，分布不均一是导致储层物性变差的原因之一。

2）储层孔喉半径特征参数主要包括喉道中值半径（R50）、最大连通孔喉半径（Rmax）及平均孔喉体积比等。根据表1得知，长811砂层和长821砂层最大孔喉半径约0.6μm。长811砂层喉道中值半径平均值约0.2μm，略好于长821砂层和长831砂层，均属于细喉道。但平均孔喉体积比偏大（＞2属于超低渗储层）。

表1 红河105井区长81砂层组孔喉特征参数统计表

表2 红河105井区长81砂层组孔喉特征参数统计表（续）

同时，孔喉连通性（见表2）直接影响砂体的储渗性能。由于排驱压力越小说明岩石孔隙喉道宽度越大，流体越容易被驱替出去，渗透率就越大，因此长811砂层的排驱压力相对较小，之后通过压汞试验分析得到的渗透率也符合这一规律。长821砂层拥有较高的最大进汞饱和度，说明其喉道之间的连通性优于其他两个砂层。同时，长821砂层的退汞效率比较高，在一定程度上说明长821砂层的孔隙结构相对好于另外两砂层。而结构渗流系数可以作为最大孔喉半径、渗透率与退汞效率的结果参数，这3个参数的组合，可以综合表征超储层复杂的孔隙结构对储层岩石渗流能力的影响。结构渗流系数越大，表示砂体孔隙结构越有利于储层内流体的流动。从退出效率和结构渗流系数这2个结果参数来看，研究区储层的连通性差使得渗流能力变差，而渗流能力直接影响着渗透率的大小。综合说明研究区长81砂层组孔喉的储集能力差，微观非均质性强，必须配合注水开发、压裂等措施，从天然裂缝和人工裂缝等入手增大有效孔隙空间，降低残余油饱和度，提高驱油效率从而保持稳产。

根据压汞试验计算出渗透率，并将其与测井渗透率相比（见表2）。长81砂层组的压汞渗透率均处于0.1～0.2之间属于超低渗储层，测井解释显示该段主要为特低渗储层。其中长811砂层的渗透率较另外两个砂层高，且长811砂层的毛细管中值压力最小，表示岩石的物性条件较好。

3.2 孔喉特征

1）喉道特征。储层喉道类型以缩颈型喉道、片状喉道和弯片状喉道为主（见图3（a））。据统计，红河油田105井区长81砂层组的喉道半径平均为0.08μm，平均孔径为40μm。连通性差，喉道配位数很低，据统计大多为2～3。根据砂体孔喉半径大小，可将长81砂层组孔喉类型分为中孔细喉－小孔细喉型。

2）孔喉与孔隙度渗透率相关性。该地区的孔隙度和渗透率之间具有一定的相关性（见图4）。但是随着孔隙度增加，渗透率的分布范围出现2个趋势走向。这可能是由于岩石发育多个孔隙－喉道配置系统，并且胶结现象严重。如同样孔隙度下发育了机械压实导致的缩颈型喉道，有部分喉道内存在黏土矿物等填隙物导致喉道被充填，又或者孔隙或喉道在后期被溶蚀导致渗透率变大等原因。

3.3 孔喉结构分类

根据取心井红河105井19块岩样做得的压汞试验，做出排驱压力和中值半径交会图（见图5），并由此将研究区储层孔隙结构类型划分为3种类型：低排驱压力－粗喉道型（Ⅰ型）（排驱压力Pcd＜0.6MPa，喉道半径R50≥3.5μm）、中排驱压力－中喉道型（Ⅱ型） （0.6MPa≤Pcd＜2.0MPa，0.5μm≤R50＜3.5μm）和高排驱压力－细喉道型（Ⅲ型）（2.0MPa≤Pcd＜3.8MPa，R50＜0.5μm）。其中长81砂层组的孔隙结构以Ⅱ型为主，Ⅲ型其次，粗吼道极少因此Ⅰ型占极少数。

图4 鄂尔多斯盆地红河油田长8油层组孔隙度与渗透率关系曲线

图5 红河105井区长81砂层组储层排驱压力与中值半径交会图

4 储层物性特征

通过统计分析研究区长81砂层组有效储层物性可知（见图6），孔隙度分布范围介于4.5%～14.5%。平均9.5%，有效储层平均孔隙度为10.1%。渗透率相对较小，大多介于0.1～0.6mD，平均值为0.896mD，有效储层平均渗透率为0.67mD。根据国家制定储层物性评价标 准（SYT6285－1997， 油气储层评价方法），评价为特低孔（5%～10%）超低渗（0.1～1.0mD）储层。造成研究区孔渗性差的原因是：早期的成岩压实作用破坏砂岩中的原生孔隙，后期发育的次生孔隙对砂体物性条件有一定改善作用，构造运动发育的裂缝被方解石等胶结物充填。这些因素都直接影响着砂体物性的好坏。

图6 红河油田长81砂层组储层物性分布直方图

5 结论

1）长81砂层组主要发育长石质岩屑砂岩和岩屑质长石砂岩，填隙物由方解石、高岭石、绿泥石、硅质和泥基等组成，平均孔隙度9.5%，渗透率0.896mD，属于特低孔超低渗储层。孔隙类型以残余粒间孔隙、填隙物晶间孔隙为主，喉道类型以缩颈型喉道、片状喉道和弯片状喉道为主，平均孔径为40μm，喉道半径平均为0.08μm，孔喉组合为中孔细喉－小孔细喉型。

2）对比红河105井区长81砂层组3个砂层的孔隙特征参数，发现长811砂层的孔喉偏大且分布好，长821砂层的连通性较好。并通过压汞曲线特征最终确立了研究区长81砂层组孔隙结构，主要发育Ⅱ型中排驱压力－细喉道型，孔隙结构中等。诸多因素最终导致储层的孔渗条件变差。

［1］ 颜冠山，李建明，唐民安 .红河油田长8储层裂缝发育特征与油气渗流规律研究 ［J］.长江大学学报（自科版），2013，10（32）：16－19.

［2］ 何文祥，杨乐，马超亚，等.特低渗透储层微观孔隙结构参数对渗流行为的影响——以鄂尔多斯盆地长6储层为例 ［J］.天然气地球科学，2011，22（3）：477－481.

［3］ 胡文瑞，翟光明 .鄂尔多斯盆地油气勘探开发的实践与可持续发展 ［J］.中国工程科学，2010，12（5）：64－72.

［4］ 蒋凌志，顾家裕，郭彬程 .中国含油气盆地碎屑岩低渗透储层的特征及形成机理 ［J］.沉积学报，2004，22（1）：13－18.

［5］ 唐仁骐，曾玉华 .岩石退汞效率几个影响因素的研究 ［J］.石油实验地质，1994，16（1）：84－93.