马岭油田北三区延储层特征及其控制因素

明红霞，孙 卫，张龙龙

(1. 西北大学 大陆动力学国家重点实验室/地质学系，陕西西安 710069 2. 中石化胜利油田孤东采油厂地质所，山东东营 257200)



明红霞1，孙 卫1，张龙龙2

(1. 西北大学 大陆动力学国家重点实验室/地质学系，陕西西安 710069 2. 中石化胜利油田孤东采油厂地质所，山东东营 257200)

1 储层特征

1.1 岩石学特征

图1 延储层砂岩成分三角图Fig.1 Triangular diagram of sandstone components of Yan reservoir

1.2 储层物性特征

1.3 储层内部构型

图2 延储层砂岩铸体薄片、扫描电镜Fig.2 Cast thin sections and scanning electron microscopeof sandstones of Yan reservoira-丝片状伊利石晶间孔；b-蠕虫状高岭石充填喉道，发育晶间孔；c-石英加大；d-部分长石颗粒发生溶蚀；e-少量岩屑发 生溶孔；f-重晶石及加大状石英紧密胶结a-silk sheet illite intercrystal porosity; b-vermicular kaolinites filling throat, of which intergranular hole developed; c-quartz overg-routh; d-part of feldspar dissolution; e-a small amount of lithic dissolved pore; f-barite and quartz cementation with shape close

图3 延储层孔渗分布频率直方图Fig.3 Histogram of pore and permeability distribution frequency of Yan reservoir

1.4 储层孔隙结构特征

孔隙结构是造成不同低渗透油藏物性差别的主要因素，与常规物性相比，它可正确反映储层储集性能和渗流特征(Galeszzietal., 2010; 陈国俊等，2010)。

1.4.1 储层孔隙类型及特征

(1) 常规方法研究的孔隙特征

根据铸体薄片镜下观察，目的层孔隙类型包括粒间孔、溶孔及晶间孔。受压实作用的影响，平面上粒间孔大小不一(图2d)，孔径多在50 μm～250 μm之间，孔隙度介于9.6%～16.1%之间，平均为

13.3%，占面孔率总值的86.9%(图5)，是研究区的主要储集空间，具有良好的油气储渗能力。不稳定组分如长石和岩屑溶蚀形成的孔隙易与粒间孔相连，形成超大孔隙，极大地优化了储集空间与储层孔隙的连通性，其中长石溶孔的增孔率在1.8%～5.9%之间(图2d)，岩屑溶孔孔径一般较小，占面孔率总值的3.1%(图2e、图5)。晶间孔常见粘土矿物(包括高岭石、伊利石等)和石英次生加大晶体充填于粒间孔隙中(图2a～图2c)，其孔径及喉道半径较小，仅占面孔率总值的2.3%(图5)，但分选性较好，对提高储层渗流能力具一定的贡献作用。

(2) 核磁共振测试的孔隙特征

以上分析可知，孔隙类型的发育程度与储层渗透率有良好的相关性，渗透率越大，孔隙类型的发育程度越好，岩石致密程度是储层质量的主控因素。

图4 延储层内部构型Fig.4 Internal architecture of Yan reservoir1-砂岩；2-泥岩；3-泥质粉砂岩；4-钙质层1-sandstone; 2-shale; 3-argillaceous siltstone; 4-calcareous layer

图5 延储层孔隙类型饼状分布图Fig.5 Pie graph of pore types of Yan reservoir

1.4.2 孔隙结构特征

Ⅰ类毛管压力曲线呈较宽的平台特征(图7a)，整体排驱压力低、中值半径大、分选好、进汞饱和度高。孔隙结构主要为粗喉孔型，部分中喉孔型，平均孔喉中值半径4.93 μm，孔隙连通性好(图7b)。储层碎屑颗粒分选好，颗粒之间点-线接触为主，粘土矿物和石英呈接触式胶结，粒间孔发育，储层储集性能和渗透能力强，具有中、低孔-中、高渗特征。

Ⅱ类孔隙结构以中孔喉型为主，毛管压力曲线

平台较短(图7a)，具有尖峰正偏态中歪度，歪度集中分布于1.25～1.43之间，平均孔喉中值半径1.59 μm(图7b)，孔喉分选好至中等。碎屑颗粒以线接触为主，粘土矿物和自生石英充填于粒间孔中，极大提高了孔隙充填程度，使得喉道缩小，储层渗透能力降低，具有中、低孔至低渗的特征。

Ⅲ类毛管压力曲线平台不发育(图7a)，孔隙结构主要为细喉孔型，还有少量的微喉孔型，具有单峰正偏态较细歪度，孔喉分选极差。高岭石、伊利石晶间孔发育，孔喉普遍较小，孔径介于0.63～0.89 μm之间(图7b)，该类孔隙结构主要发育在西部的钙质砂岩夹层内，储层储集性和渗流性差，整体表现为特低孔-特低渗特征。

2 储层影响因素

2.1 沉积环境

2.1.1 岩石学性质

图6 不同级别渗透率岩心核磁共振测试孔径分布Fig.6 Pore diameter distribution of different permeability core tested by nuclear magneticresonance

类型孔隙结构特征参数孔隙度/%渗透率/×10-3μm2排驱压力/MPa中值半径/μm中值压力/MPa分选系数变异系数歪度最大进汞饱和度/%退汞效率/%Ⅰ151～169161542～36121734002～00400318～815493009～041022227～314267029～041035082～22149889～971940206～267233Ⅱ125～174152111～1651988003～012006104～21159035～071051285～367325031～045038124～143132906～942920201～217212Ⅲ144～15314925～395169007～012009063～089079083～116096252～287273027～03029133～141136913～939930147～201174

图7 马岭油田北三区延储层砂岩典型毛细管压力曲线Fig.7 Typical capilary pressure curve of sandstones of Yan reservoir of northern Maling Oilfield

图8 延储层孔隙度与岩石学性质的关系Fig.8 Relationship between porosity and petrological properties of Yan reservoir

岩屑含量也是影响储层物性的一个重要因素。中塑性碎屑岩易在压实过程中发生挠曲变形挤入到粒间孔隙中，使得孔隙结构变差；压实作用强烈时，部分岩屑还可假杂基化充填于粒间孔隙之间，使得岩石致密，原始孔隙难以保存。随着岩屑含量的增高，储层孔隙度和渗透率急剧降低(图8)。

2.1.2 沉积相对储层的影响

心滩叠置带附近，强水动力使得粗砂岩或中-粗砂岩较为发育，其刚性颗粒组分(石英)含量高，分选中等-好，次圆-次棱角状磨圆，构造上以交错层理为主，储层中粗颗粒砂岩经过压实作用后保存大量的原生粒间孔隙，砂岩物性相对较好，孔隙度、渗透率均值分别为14.6%和24.4×10-3μm2(表2)，孔隙结构为分选好的粗喉孔至中喉孔型。

河道基底具冲刷面，发育平行层理，粉-细砂岩与泥岩互层，其泥质含量略高，颗粒粒度较细，石英、长石等刚性含量相对较多，具有正粒序层理，分布连续稳定。该微相砂岩尽管溶蚀作用强烈，次生溶孔发育，但粘土矿物和石英次生加大充填孔喉严重，因此储层物性相对较差，平均孔隙度为13.7%，平均渗透率为13.1×10-3μm2(表2)；孔隙结构以分选中等的中喉孔型为主，还有少量的细喉孔型。

泛滥平原沉积物有泥岩、粉砂岩以及薄层的泥质灰岩，储层物性受压实改造的能力很低，岩石的成分成熟度及结构成熟度也很低，填隙物发育程度较高，孔隙极少且孤立，微孔发育，孔隙度小于13%，渗透率小于8×10-3μm2(表2)，孔隙结构为分选差的细喉孔型，储层物性最差。

2.2 成岩作用对储层物性的改造

成岩作用可进一步改造储层，增强其非均质性，是影响物性的关键因素。破坏性成岩作用—压实、胶结和交代作用使储层更为致密，而溶蚀作用等建设性成岩作用则极大改善了储层的物性。在成岩过程中，砂岩的成分和结构特征是控制储层物性的内因，而成岩流体和埋藏过程是控制储层特征的外因(李易隆等，2013)。受各种成岩作用的影响，填隙物不断改变，孔隙也随之演化。

2.2.1 压实、压溶作用损失的孔隙度

2.2.2 胶结作用损失的孔隙度

研究区内自生矿物主要包括粘土矿物类、石英等，缺乏早期碳酸盐岩胶结物，因而胶结作用以硅质胶结和粘土矿物胶结为主，钙质胶结很少。胶结作用是自生矿物的沉淀堵塞粒间体积的过程，其结果是使得喉道缩小，储层变得较为致密，粒间孔隙度进一步减小。

长石石英砂岩与岩屑长石砂岩的碎屑岩成分成熟度较高，碎屑石英颗粒间的压溶作用是硅质胶结物的形成的主要物质来源，多以石英次生加大和石英加大状孔喉充填为主要形式(图2c)，扫描电镜下观察自生石英多为集合体形式。

高岭石胶结物由长石在成岩过程中高岭石化或从孔隙水中直接析出而成，有存在两种形式：一种是分布于长石溶解后的次生孔隙中，自生高岭石被流体搬运的距离较短；另一种为呈书页状、蠕虫状充填于粒间孔中的自生高岭石，该种高岭石被流体搬运距离较远(图2b)。

表2 延层砂岩沉积微相与物性的关系

目的层自生伊利石占粘土矿物含量最高，主要是在在富K+的碱性环境下形成的，多呈网格状连续分布于砂岩中。镜下观察伊利石呈丝片状、画卷状充填孔隙或丝缕状垂直碎屑颗粒表面生长、搭桥状充填于颗粒之间(图2a)。

2.2.3 交代作用

研究区内交代作用较发育，镜下常见重晶石、铁白云石交代碎屑等(图2f)。成岩过程的各个阶段都发生着粘土矿物的交代以及粘土矿物间相互交代的转化，它不仅使原岩的成分和结构局部或全部发生变化，还使岩石的孔隙也发生相应的改变，形成少量的溶蚀孔和晶间孔。

2.2.4 溶蚀作用和胶结作用增孔量

延10砂层组上有厚煤层和炭质页岩，下有三叠系延长统富含有机质的页岩，这些有机质生烃脱羧产生的有机酸和CO2使地层孔隙水酸性增强，其中的长石、岩屑等不稳定的颗粒及高岭石胶结物、硅质填隙物等易被溶蚀形成粒内溶孔、粒间溶孔(图2d、2e)。岩屑颗粒的溶解通常有3种特征：① 颗粒内部分矿物或局部发生溶解，形成斑点状、蜂窝状粒内溶孔(图2d)；② 由于溶解作用强烈，颗粒全部溶解或仅部分残余形成铸模孔；③ 仅颗粒边缘被溶解，与粒间孔相连，形成超大孔隙。此外，高岭石、伊利石等粘土矿物和石英次生加大晶体也可被溶蚀形成晶间孔(图2a、2b)。

2.3 孔隙结构对物性的影响

孔隙、喉道组合类型不同，储层储集物性存在较大的差异。表征储层宏观物性特征的参数中，渗孔比、地层流动带指数(FZI)与储层品质指数(RQI)均与储层孔隙结构相关(马旭鹏，2010)。当储层孔喉弯曲度较高或是毛管半径减小时，储集空间变小，储层品质指数和地层流动带指数随之减小，储层物性变差，渗流能力低；反之，储层物性好，渗流能力高。

根据高压压汞实验，目的层岩心的孔隙结构可分为三类(表1、图7)，由孔隙度—渗透率交会图(图9)可看出，样品与样品之间的物性差异较大，有些样品孔隙度相近但渗透率差异较大(如木检13-8、木18-9井)，有些样品渗透率相近但孔隙度有所差异(如木检H5-3井和新木10-8井)，微观孔隙结构是造成储层物性差异的主要内因。

图9 延层岩心孔渗交会图Fig.9 Porosity and permeability crossplot of Yan reservoir

2.3.1 较大喉道控制储层渗流能力

木检13-8和木18-9井孔隙度差别不大(分别为16.05%、15.8%)，但前者渗透率(165.06×10-3μm2)明显高于后者(41.75×10-3μm2)。这是因为木检13-8井比木18-9井岩样的分选性好，歪度也偏粗，前者孔喉半径分布在4.0 μm～40.2 μm之间(图10a)，其中6.1 μm～40.2 μm的孔喉半径对渗透率累积贡献率可达99.9%，累积进汞饱和度可达92.6%，大喉道所占比例较大，溶蚀孔起到了改善储层物性的关键作用；木18-9井岩样晶间孔发育较多，孔喉半径主要分布在1.6 μm～

图10 不同孔喉控制的孔隙结构特征Fig.10 Pore structure features of different pore throat radius

图11 微观孔隙结构与宏观物性参数的关系Fig.11 Relationship between micro pore structure and macro physical parameters

15.8 μm之间(图10b)，对渗透率的贡献率介于1.3%～10.4%，累积贡献率达99.4%，累积进汞饱和度为90.6%，小喉道含量相对较高，控制着大部分储集空间，但对渗流能力影响不大。因此，有效喉道发育特征控制着储层渗透率的大小，并决定了储层的渗流能力，孔隙结构越好，渗孔比越大，储层渗流能力越强。

2.3.2 孔喉特征参数影响物性差异

将目的层岩心宏观物性参数(渗孔比、储层品质指数、地层流动带指数)与对应的压汞参数(如中值半径、排驱压力、中值压力、变异系数、均值系数)作相关性分析，可以发现储层宏观物性参数与中值半径、变异系数整体上为正相关(图11a、图11b)，随着孔喉中值半径及变异系数的增大，尽管孔喉非均质性增强，但大喉道对渗透率及进汞量、退汞量的贡献率增大，孔喉连通性增强，储层渗流能力增大，较多的汞可通过这些连通性好的孔喉被排驱出来，即水驱油时，被连通性差的孔喉所束缚的剩余油量少，水驱效率高。

孔喉均值系数、排驱压力及中值压力与储层宏观物性参数表现为负相关性(图11c～图11d)，孔喉均值系数越小，总孔喉的平均值越大，即大孔喉越占优势，汞开始进入岩样最大喉道时的排驱压力越低，最大喉道半径越大，储层的孔渗性越好，产油能力越高。

由上述分析可知，当储层物性资料可信时，储层渗孔比、品质指数及地层流动带指数等宏观物性参数也可用来综合标定储层孔隙结构的好坏。

3 结论

岩石性质、沉积相、成岩作用和孔隙结构共同控制着工区储层的发育程度。石英可有效的保护原始孔隙结构，石英含量越高，储层物性越好。心滩附近砂岩物性相对较好，河道次之。压实、胶结作用是储层致密的主导因素，平均损失孔隙度分别为18.6%、16.8%；酸性水介质对长石、岩屑的溶蚀极大改善了储集空间，平均增孔率为3%，增强了孔喉连通性，为建设性成岩作用。有效喉道发育特征控制着储层渗透率的大小，并决定了储层的渗流能力；孔喉特征参数与表征储层的宏观物性特征参数相关性较好，即微观孔隙结构的变化特征可反映储层品质。

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Characteristics and Controlling Factors on Physical Properties of Yan 1012 Reservoirs in the Northern Maling Oilfield of the Erodos Basin

MING Hong-xia1, SUN Wei1, ZHANG Long-long2

(1.KeyLaboratoryofContinentalDynamicsofMinistryofEducation/DepartmentofGeology，NorthwestUniversity，Xi’an,Shaanxi710069; 2.TheGudongOilFieldProductionofMichaelEssienofSinopec，Dongying,Shandong257200)

2014-07-19；

2014-10-06；[责任编辑]郝情情。

国家科技重大专项大型油气田及煤层气开发(2011ZX05044)资助。

明红霞(1985年-)，女，西北大学油气田地质与开发专业在读博士研究生，主要从事油气田地质与开发研究。E-mail：mingzi818@163.com。

TE122

A

0495-5331(2015)02-0395-10