合水地区长7段致密油储层孔隙结构特征及分类

王汉青，刘阳，魏波，折文旭，杨若姣

（1.西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065；2.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京102249；3.中国石油新疆油田分公司风城油田作业区，新疆克拉玛依834000）

合水地区长7段致密油储层孔隙结构特征及分类

王汉青1，刘阳2，魏波1，折文旭1，杨若姣3

（1.西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065；2.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京102249；3.中国石油新疆油田分公司风城油田作业区，新疆克拉玛依834000）

鄂尔多斯盆地合水地区长7段储层为典型的致密油储层，而致密油储层孔隙结构特征的表征及分类评价是储层研究的重点。运用铸体薄片、扫描电镜、高压压汞等方法，对其孔隙结构特征进行分析研究，并通过分析孔喉结构参数与宏观物性相关关系，提出以“分选排驱压力”作为孔隙结构分类标准，用数据构形理论确定其分类下限。结果表明：长7储层孔隙类型以长石溶孔为主，其次是残余粒间孔，喉道以窄片状和管束状为主，小孔—微喉和微细喉道，“高孔低渗”为其主要特征；以“分选排驱压力”为标准，将孔隙结构分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型三类，不同孔隙结构代表不同储层类型；三类储层类型对应三种储层物性，其中Ⅰ型储层物性最好，应作为开发的重点对象。

致密油，孔隙结构，分类评价，长7储层，合水地区

随着我国油气勘探开发程度的不断深入，常规油气产量不断下降，非常规能源已经成为新热点。致密油资源在中国主要盆地分布广泛，在一些地区已经获得了重要勘探发现，具有形成规模储量和有效开发的条件[1]。鄂尔多斯盆地合水地区三叠系延长组长7段为典型的致密油储层，前人在烃源岩、沉积层序等方面做了大量的研究，但致密油勘探开发的灵魂在储层[2]，因此，研究致密油储层特征并对其进行分类评价就显得尤为重要。本文通过运用扫描电镜、铸体薄片、高压压汞等技术，对合水地区长7致密油储层的岩石学特征、储层物性特征及孔隙结构等方面进行探讨研究，并提出新的分类参数对孔隙类型进行分类评价。

1 区域地质背景

合水地区位于甘肃省庆阳市合水县境内，地处鄂尔多斯盆地一级构造单元伊陕斜坡西南，区域构造背景为平缓的南西—北东向展布的西倾单斜，断裂和局部构造不发育。上三叠统延长组为三角洲—河流—湖泊的陆源碎屑沉积，受西南方向物源控制[3]。

根据沉积旋回，长7储层从下向上可细划为长73、长72和长71三个小层。在长7沉积期，三角洲前缘砂体和半深湖—深湖浊积砂体发育，其中长71和长72的浊积砂体厚度大,分布面积广[4]，可作为有利的致密油储层。

2 岩石学特征

根据120件铸体薄片和粒度分析表明，合水地区长7储层岩性主要以极细—细粒岩屑长石砂岩和极细—细粒长石岩屑砂岩为主（图1），多数含泥质。碎屑组分中石英含量16.9%～65.6%，平均含量47.9%；长石含量8.9%～62.2%,平均含量25.5%；岩屑含量8%～51.3%，平均含量26.5%，成分成熟度中等。砂岩碎屑颗粒介于0.08～0.3 mm，主要以0.1～0.25 mm最为常见，平均最大粒径0.27 mm，填隙物（表1）以水云母胶结为主，伴随有碳酸盐胶结和硅质胶结。

图1 合水地区长7砂岩分类Fig.1 Sandstone classification of Chang 7 reservoir in Heshui area

3 储层物性特征

根据岩石实测物性分析显示，长7储层的孔隙度变化范围主要集中在8%～10%，平均孔隙度为8.98%；渗透率变化范围主要集中在0.05×10-3μm2～0.1×10-3μm2，平均渗透率0.134×10-3μm2。根据孔渗交会关系，发现长7储层的孔渗相关性较差，且随着孔隙度降低，相关性越差。在孔隙度小于10%的时候，渗透率在（0.01～0.1）×10-3μm2浮动，无明显关系可言，充分说明致密储层物性差异大。通过与相似区块岩样对比（表2），长7储层孔隙度与相似区块岩样相差不大，而渗透率值却异常的低，具有相对“高孔低渗”，储层致密的特征，为典型的致密油储层。

4 孔喉类型与孔隙结构特征

4.1 孔隙类型

1）长石溶孔：通常沿解理缝选择性溶蚀，形状不规则，在电镜下成蜂窝状（图2a和图2b）。此类溶孔不但提高了砂岩孔隙度，而且各类孔隙连通，改善了致密砂岩的渗透率，是研究区砂岩中重要的孔隙类型。

2）岩屑溶孔：面孔率较小，溶蚀后形成粒内孔。当溶蚀作用较强烈时，甚至可以形成微细蜂窝状溶解孔隙（图2c和图2d）。

3）粒间孔：研究区发育两种类型：一是残余粒间孔，由原生粒间孔经压实及其他复杂成岩作用改造而保留下来的孔隙，多成三角形或多边形，孔隙边缘平直（图2e）；另一种是由于溶蚀作用所产生的孔隙，即在颗粒接触的边缘溶蚀为较大的孔隙，并与吼道相连通，连通性较好，但发育较少（图2f）。

4.2 喉道类型

喉道按类型可分为孔隙缩小型喉道、缩颈型喉道、片状或弯片状喉道和管束状喉道，其大小及形态主要取决于岩石颗粒的接触关系，胶结类型及颗粒

本身的形状和大小。在研究区这四种类型均有发现（图3）。

表1 合水地区长7致密油储层薄片鉴定填隙物含量统计Table 1 Interstitial material content statistics of Chang 7 tight oil reservoir in Heshui area by thin section identification

表2 合水地区长7致密油储层物性与相似区块物性参数对比Table 2 Reservoir physical property parameters comparison of Chang 7 tight oil reservoir in Heshui area and similar areas

图2 合水地区致密油储层长7段孔隙类型图版Fig.2 Pore type plate of Chang 7 tight oil reservoir in Heshui area

1）孔隙缩小型喉道:为孔隙的缩小部分（图3a），发育在以颗粒支撑为主的粒间孔隙中，少量的观察到有铁方解石胶结。

在多年基层水土保持工程实施过程中，发现土方工程、石方工程、砌石工程、混凝土工程中存在部分定额子目设置不合理、机械设备更新变革等问题。现对《水土保持定额》及《水土保持编制规定》存在的部分定额子目内容进行探讨和分析，以期为基层水土保持工作提供参考与借鉴。

2）缩颈型喉道：为颗粒间可变断面的收缩部分（图3b），颗粒边缘压实较为严重，虽然保留了较大的孔隙，但喉道却大量变窄。

3）片状喉道：为片状，颗粒间呈长条状（图3c），研究区以窄片状为主，颗粒一般呈定向排列。

4）管束状喉道：孔隙间以细而长的管子连接，其断面接近圆形，研究区该喉道主要发育在杂基伊利石中，微孔隙既是孔隙也是喉道（图3d）。

合水地区长7致密油储层岩石结构成熟度差—中等，分选为差—中等，磨圆度较差，以次棱—棱角状为主。颗粒之间以线接触为主，局部为点接触。支撑方式多为颗粒支撑，胶结类型以孔隙胶结为主，加之以水云母为主的填隙物含量较高，为控制储层物性的主要因素[7]，所以主要发育窄片状和管束状喉道，平均喉道半径0.1～0.5 μm，而孔隙缩小型喉道和缩颈型喉道相对较少发育,再次说明致密油孔喉达到微米级且连续分布[8]。

4.3 孔喉分类

4.3.1 分类参数优选

与孔喉相关的定量参数有最大连通孔喉半径，孔喉半径中值、分选系数、均值系数等。其中排驱压力为最大连通孔喉半径的表征，而中值压力为孔喉中值半径的表征。为了反映储层物性的主控因素，对194个岩样高压压汞数据进行统计，将各参数与孔隙度和渗透率进行相关性分析。分析结果表明，排驱压力和分选系数与物性参数的相关性最好，尤其是与渗透率的相关性，均在0.75以上（表3）。孔隙度决定储存能力，渗透率决定油气流动的难易程度。对于致密储层来讲，对于渗流起主要作用的是粗喉道[9]，小喉道虽然可能连通更多的孔隙，但渗流能力极差，甚至没有渗流能力，所以排驱压力可以作为储层分类的一个参数。孔喉分选参数是表征孔喉大小分布集中程度的参数，对于致密储层，非均质性强，在一定区间内分选系数的大小反映了渗流能力的好坏，故可作为另一个分类参数。将排驱压力和分选系数再做相关性分析，发现二者相关性很好，达到0.869 9，认为二者权重相同。对于受多个因素影响的指标，可用乘积的方法将其综合[10]，故将二者作乘积，得到一个新的参数“分选排驱压力”，并以此参数与孔隙度和渗透率做相关性分析，发现相关性均达到了0.8以上（图4）。据此，将分选排驱压力作为储层物性分类的参数。

图3 合水地区致密油储层长7段喉道类型图版Fig.3 Throat type plate of Chang 7 tight oil reservoir in Heshui area

表3 合水地区长7致密油储层孔喉特征参数与物性相关性分析Table 3 Correlation analysis of pore throat characteristic parameters and physical property of Chang 7 tight oil reservoir in Heshui area

图4 分选排驱压力与储层物性相关关系曲线Fig.4 Correlation of sorting displacement pressure and reservoir physical properties

4.3.2 物性界限的确定

根据数据构型原理，当一组数据满足正态分布，将其放到概率坐标中就会得到一条直线。若这组数据中包含n个正态分布，那么就会得到n条连续相交的直线，得到n-1个区间范围，其交点即为正态分布参数的界限值。因此采用此方法对“分选排驱压力”进行分级确定。从图5中可见，在概率累计曲线上出现两个拐点，将孔隙结构分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型三类（表4）。

三种孔喉类型对应三种储层结构，如下：

Ⅰ类储层:分选排驱压力小于2.25 MPa，排驱压力小于1.5 MPa，中值压力小于8 MPa，分选系数大于1.4，中值半径大于0.1 μm，毛管压力曲线为单峰较粗歪度，呈左凹平台状，最大进汞饱和度可以达到80%以上，孔喉半径分布集中在0.5～1.0 μm，属于小孔—微细喉型，孔隙组合类型较多，以长石溶孔为主，发育少量残余粒间孔，喉道以窄片状和管束状喉道为主。细砂岩，填隙物含量高，以黏土胶结矿物水云母为主，白云石含量相对较高，发育绿泥石膜。渗透率大于0.2×10-3μm2,孔隙度大于10%，以宁41长7-1（1 566 m）为代表，为研究区物性最好但不多见的孔喉结构类型。

图5 合水地区长7致密油储层分选排驱压力概率累积分布Fig.5 Probability cumulative distribution of sorting displacement pressure of Chang 7 tight oil reservoir in Heshui area

表4 合水地区孔隙结构分类标准Table 4 Pore structure classification criteria of Heshui area

Ⅱ类储层：分选排驱压力2.25～5.05 MPa，排驱压力1.5～5.0 MPa，中值压力7.5～15 MPa，分选系数0.9～1.4，中值半径0.05～0.1 μm，毛管压力曲线为单峰略细歪度，呈相对平缓的左凹平台状，最大进汞饱和度在6 0%～80%，孔喉半径分布在0.1～0.5 μm，属于小孔—微喉型，长石溶孔和岩屑溶孔发育，可见窄片状和管束状喉道。极细砂岩，填隙物含量较Ⅰ类少，可见大量水云母和绿泥石膜。渗透率（0.2～0.08）×10-3μm2，孔隙度8%～10%，以宁60长7-1（1 508.09 m）为代表，为研究区物性较好常见的主要类型。

Ⅲ类储层：分选排驱压力大于5.05 MPa，排驱压力大于5.0 MPa，中值压力大于15 MPa，分选系数小于1.0，中值半径小于0.1 μm，毛管压力曲线为单峰细歪度，呈左凹平台状，最大进汞饱和度在60%～70%，孔喉半径分布在0.04～0.08 μm，属小孔—微喉型，发育微孔，常见管束状喉道。极细砂岩，填隙物含量较Ⅱ类少，发育碳酸盐岩和硅质胶结，渗透率小于0.08×10-3μm2，孔隙度小于8%，以庄17长7-2（2 055.08 m）为代表，为研究区物性较差较为常见的类型。

5 结论

1）合水地区长7致密油储层以极细—细粒岩屑长石砂岩和极细—细粒长石岩屑砂岩为主，填隙物大量发育水云母。

2）长7致密油储层储集空间以长石溶孔为主，其次为残余粒间孔，主要发育窄片状和管束状喉道，孔隙半径分布在10～20 μm，喉道半径分布在0.1～0.5 μm，相对“高孔低渗”，小孔—微喉和微细喉为其主要特征。

3）不同孔隙结构特征参数和宏观物性相关性分析表明，排驱压力和分选系数与渗透率相关性最好，通过将二者做乘积得出“分选排驱压力”作为孔隙结构的分类参数；并用数据构型理论确定分类参数界限，将孔隙结构分为三类。

4）三类储层类型对应三种储层物性，其中Ⅰ型储层物性最好，应作为开发的重点对象。

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（编辑：杨友胜）

Pore structure characteristics and classification of Chang 7 tight oil reservoir in Heshui area

Wang Hanqing1,Liu Yang2,Wei Bo1,She Wenxue1and Yang Ruojiao3
(1.College of Petroleum Engineering,Xi'an Shiyou University,Xi'an,Shaanxi 710065,China;2.College of Geosciences,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Fengcheng Oilfield Operating Area,PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay,Xinjiang 834000,China)

Chang 7 member is a typical tight oil reservoir of Heshui area in Ordos Basin.Pore structure characteristics and classifi⁃cation evaluation is the key point of reservoir study.Using the methods of casting thin section,scanning electron microscope(SEM) and high pressure mercury injection,pore structure characteristics were analyzed.By analyzing correlation of pore throat structural parameters and macroscopic properties,sorting expulsion pressure was regarded as classification criteria of pore structure.The low⁃er limit classification of pore structure was determined based on data configuration theory.Results show that Chang 7 reservoir is mainly feldspar dissolved pore,followed by residual intergranular pore.Throat is mainly narrow flaky and control shape throat,fol⁃lowed by small pore-microthroat and high pore and low permeability.According to sorting displacement pressure,pore structure is divided into typeⅠ,typeⅡand typeⅢ,and different pore structures represent different reservoir types.Three types of reservoir types correspond to three kinds of reservoir physical properties.Since typeⅠhas the best reservoir physical property,it should be the key development object.

tight oil,pore structure,classification evaluation,Chang 7 reservoir,Heshui area

TE122.23

A

2015-03-30。

王汉青（1990—），男，在读硕士研究生，石油工程。