文昌A凹陷10区珠海组低渗储层孔喉结构特征

徐守立， 尤 丽， 李 才， 刘 才， 招湛杰

( 中海石油(中国)有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057 )

摘 要：文昌A凹陷10区珠海组以低渗储层为主，部分为中渗特征，储层低渗透、非均质性强是制约研究区增储上产的关键问题。利用铸体薄片、扫描电镜观察、常规压汞、恒速压汞和核磁共振等方法，分析储层渗流能力的微观孔喉结构及影响因素，精细表征其储层孔喉结构，定量评价孔喉结构的差异性。结果表明：文昌10区为原、次生共存的孔隙组合特征，孔隙半径主要分布在90.0～160.0 μm之间，喉道半径分布在1.0～6.0 μm之间，孔喉结构表现为中—大孔、细—较细喉特征，不同粒级储层物性主要取决于喉道半径；储层类型以Ⅱ、Ⅲ类储层为主，部分为Ⅰ2类。储集岩粒度与压实作用是研究区孔喉结构主要影响因素，次为胶结作用和自生黏土。该结果为研究区天然气勘探开发提供储层综合评价的地质依据。



文昌A凹陷10区珠海组低渗储层孔喉结构特征

徐守立， 尤 丽， 李 才， 刘 才， 招湛杰

( 中海石油(中国)有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057 )

摘 要：文昌A凹陷10区珠海组以低渗储层为主，部分为中渗特征，储层低渗透、非均质性强是制约研究区增储上产的关键问题。利用铸体薄片、扫描电镜观察、常规压汞、恒速压汞和核磁共振等方法，分析储层渗流能力的微观孔喉结构及影响因素，精细表征其储层孔喉结构，定量评价孔喉结构的差异性。结果表明：文昌10区为原、次生共存的孔隙组合特征，孔隙半径主要分布在90.0～160.0 μm之间，喉道半径分布在1.0～6.0 μm之间，孔喉结构表现为中—大孔、细—较细喉特征，不同粒级储层物性主要取决于喉道半径；储层类型以Ⅱ、Ⅲ类储层为主，部分为Ⅰ2类。储集岩粒度与压实作用是研究区孔喉结构主要影响因素，次为胶结作用和自生黏土。该结果为研究区天然气勘探开发提供储层综合评价的地质依据。

孔喉结构特征； 影响因素； 低渗储层； 珠海组； 文昌10区； 文昌A凹陷

0 引言

低渗储层是个相对概念[1]，主要根据基质渗透率对低渗透储层界限进行分类评价。低渗储层受沉积、复杂成岩作用的影响[2]，普遍具有低孔、低渗、孔喉结构复杂等征[3-4]。伴随实际勘探生产需要，微观孔喉结构研究迅速发展，实验技术从早期只能针对某个二维断面进行观察[5]，定性—半定量研究孔喉结构的铸体薄片及扫描电镜、常规压汞实验，到后期发展的核磁共振[6-7]、CT扫描[8]和恒速压汞[9-10]等方法，不仅可以直观再现岩石三维孔隙结构，还能将孔隙与喉道分开，定量表征孔隙、喉道发育及分布情况。实验技术的发展为研究低渗储层成因机理、定量表征决定储层渗流能力的微观孔喉结构[11-13]提供条件。

文昌A凹陷10区处于珠三坳陷文昌A凹陷南大断裂下降盘，是珠江口盆地西部天然气勘探的重点区域之一[14]，已钻井揭示，主要目的层段珠海组储层物性以低孔、低渗为主，局部发育中孔、中渗，储层非均质性强，孔喉结构特征差异较大。人们主要针对储层物性横纵向展布、区域成岩及孔隙演化进行研究[15-16]，但是针对决定储层渗流能力的微观孔喉结构研究较少。笔者利用岩心薄片观察、扫描电镜、图像分析、常规压汞和恒速压汞、核磁共振等分析测试方法，精细表征文昌10区珠海组低渗储层孔喉结构，并研究孔喉结构影响因素，分析“甜点”储层形成条件及主控因素，为研究区天然气勘探开发提供储层综合评价的地质依据。

1 区域地质概况

文昌A凹陷是珠江口盆地西部珠三坳陷的二级构造单元，北接阳江凸起，南依神狐隆起，西与文昌B、C凹陷相邻(见图1)。构造演化可分为两大阶段，即早第三纪张裂阶段和晚第三纪裂后热沉降阶段，具有典型的“箕状断陷”特征[17]，自下而上发育古近系神狐组、文昌组、恩平组、珠海组，新近系珠江组、韩江组、粤海组及第四系地层，其中珠海组、珠江组是研究区主要目的层段。文昌10区主力层系珠海组处于潮汐作用的海陆过渡环境，受南断裂带的影响，发育近源多期扇三角洲沉积储层。

图1 文昌A凹陷构造位置Fig.1 Structure location of Wenchang A sag

图2 文昌10区珠海组三段砂岩类型三角图

Fig.2 Triangular diagram of sandstone type in the 3rd members of Zhuhai formation, Wenchang 10 area

2 储层岩石学与物性特征

文昌10区受珠三南断裂带充足物源供给，发育潮坪、粗粒扇三角洲沉积[17]。根据已钻井、录井资料与岩心薄片、壁心薄片、粒度分析结果，珠海组三段储集岩具有厚度大、粒度粗特点。W2井区粗、中、细砂岩分布，岩石类型以岩屑砂岩为主，局部发育岩屑石英砂岩；W3井区以细砂岩为主，局部发育粗砂岩，岩石类型为长石岩屑砂岩和长石岩屑石英砂岩；W8井区主要为粗砂岩，岩石类型介于两者之间(见图2)。碎屑颗粒分选性为差—中等，呈次棱—次圆状，主要以颗粒支撑为主，杂基含量少。胶结物以铁白云石为主，部分为铁方解石和白云石，含少量石英加大，表现为压嵌式、孔隙式和充填交代式等三种胶结类型，以粉、细晶为主，个别发育泥晶、中—粗晶特征。研究区珠海组三段压实作用较强，为近强—强压实[15]，碎屑颗粒以线接触为主，局部见凹凸状接触。

图3 文昌10区珠海组三段孔渗相关关系Fig.3 Correlation diagram of porosity and permeability in the 3rd members of Zhuhai formation, Wenchang 10 area

根据5口井170个样品常规物性分析资料，研究区珠海组三段储层孔隙度为2.1%～20.0%，平均为11.0%，为中、低孔特征。渗透率为(0.04～324.00)×10-3μm2，平均为11.50×10-3μm2，以低渗为主，局部发育中渗特征。中、粗砂岩以中、低渗储层为主，孔渗相关关系较高，说明其孔喉非均质性相对较弱；细砂岩以低孔、特低渗储层为主，孔渗相关关系较低，说明其孔喉非均质性较强(见图3)。

3 储层孔喉结构特征

3.1 储层孔隙类型

铸体薄片与扫描电镜观察表明，文昌10区珠海组三段孔隙类型以次生孔隙为主，原生孔隙次之，次生孔隙类型占总孔隙的60%以上；局部剩余粒间孔占总孔隙类型50%以上，形成以剩余粒间孔为主，长石和岩屑粒内溶孔、粒间溶孔次之的孔隙组合。

3.1.1 粒间孔

粒间孔为研究区重要的孔隙类型。珠海组三段处于中成岩A2-B期，压实作用较强，碎屑颗粒以线接触为主(见图4(a-c))，原生粒间孔隙体积减小。同时，碳酸盐胶结物充填于粒间孔隙，使其连通性变差。W8井珠海组三段发育扇三角洲前缘水下分流河道储集体，砂岩粒度粗，单层厚度大，且受早期烃类充注保护，粒间孔发育(见图4(a)、(e))，连通性较好，发育中渗储层；W3井珠海组三段主要为河口坝与水下分流河道互层沉积，储集岩粒度较细，抗压实能力相对较弱，以溶蚀孔隙为主，粒间孔次之(见图4(b-c))。

图4 文昌10区珠海组三段储层典型孔隙类型Fig.4 Tipical photomicrograph of pore type in the 3rd member of Zhuhai formation, Wenchang 10 area

3.1.2 粒内溶孔

粒内溶孔主要为长石与岩屑等不稳定矿物溶蚀而形成粒内孔隙。研究区岩石类型主要为岩屑砂岩、长石岩屑砂岩，不稳定矿物组分发育，为后期溶蚀作用提供物质基础。长石粒内溶孔是研究区重要孔隙类型(见图4(b-c))，表现为沿解理缝溶解(见图4(d))，有时残留碎屑颗粒边缘，形成铸模孔。W2、W3井区粒内溶孔较W8井区的发育，但需要与一定粒间孔保存进行组合，才能发育较好的渗透性储层。

3.1.3 粒间溶孔

研究区粒间溶孔是在剩余粒间孔基础上溶蚀周边碎屑颗粒而形成的，常见碎屑颗粒边缘不规则，呈港湾状(见图4(b-c)、(e))。粒间溶孔的发育使储层连通性变好，可形成“甜点”储层。

3.1.4 填隙物晶间孔或溶孔

研究区局部见填隙物晶间孔，主要表现为碳酸盐胶结物溶孔。如W3井的铁方解石溶孔，它对储集性能贡献不大；次为自生矿物的晶间孔，其孔径很小，对面孔率或孔隙度有一定积极贡献，对渗透率影响不大。

3.2 孔喉结构特征

常规压汞是岩石孔喉结构特征研究的常用方法[18]，得出的孔喉结构参数可以定量表征孔喉大小、分选性与孔喉连通性等特征。恒速压汞可以测试储层孔喉结构，并且对孔喉结构特征描述更精细，能将孔隙与喉道分开，定量分析其变化特征，进而通过喉道分布特征更好地表征储层渗透性特征，它对低渗储层孔喉分布定量评价具有明显优势[19]。

常规压汞与核磁共振综合分析显示，研究区珠海组三段埋深约为3.7×103m，粗砂岩孔喉结构具有孔喉半径大—中、中—低排驱压力特征(见表1)，排驱压力平均为0.18 MPa，最大孔喉半径在2.5～12.3 μm之间，主要流动孔喉半径在0.7～2.8 μm之间，分选因数为0.6～2.9，变异因数为0.9～1.1，反映孔喉半径分选性中等—差。粗砂岩核磁共振孔喉半径变化较大(见图5(a))，呈单峰式分布，主要分布在0.200 0～20.000 0 μm之间，为细—较细喉，呈低—中渗特征。细—中砂岩排驱压力明显较极粗—粗砂岩的差，具有排驱压力高、孔喉半径小的结构特征，排驱压力为1.05～1.70 MPa，最大孔喉半径在0.400 0～0.700 0 μm之间。细砂岩核磁共振孔喉半径呈双峰式分布，且峰值段明显偏小，主要分布在0.007 5～0.090 0 μm、0.200 0～2.000 0 μm之间，主要为细—微喉(见图5(b))，连通性较差，以特低渗为特征。钙质粗—中砂岩局部钙质胶结、储集性能较差，具有中等排驱压力、中等孔喉半径的孔喉结构特征，排驱压力平均为0.36 MPa，最大孔喉半径与主要流动孔喉半径平均分别为2.600 0、0.700 0 μm，为细、微喉，以特低渗为特征。中—粗砂岩粒度粗、抗压实性强、粒间孔保存较好，结合后期的次生溶蚀孔隙，储层物性较好。

图5 文昌10区珠海组三段储层不同岩性核磁共振孔喉半径分布Fig.5 Pore-throat radius distribution of NMR in the different lithologic reservoir of 3rd member of Zhuhai formation, Wenchang 10 area

井号深度/m渗透率/×10-3μm2排驱压力/MPa最大孔喉半径/μm主要流动孔喉半径/μm分选因数变异因数岩性样品个数W3W23752.30～3753.603.10～43.017.700.06～0.290.182.5～12.36.00.7～2.81.50.6～2.91.50.9～1.11.0极粗—粗63754.600.601.050.70.20.20.9细—中13756.80～3769.700.30～0.500.401.20～1.701.480.4～0.60.50.1～0.10.10.1～0.10.10.7～1.40.9细33683.60～3688.001.30～3.002.100.12～0.230.193.2～6.14.20.8～1.71.20.8～1.81.20.9～1.11.0极粗—粗33685.80～3688.700.50～0.900.700.20～0.510.361.4～3.72.60.5～0.90.70.4～1.10.70.9～1.21.0钙质粗—中3

粗、中与粉砂岩恒速压汞分析结果(见图6)显示，三种粒级砂岩以大孔为特征，孔隙半径分布范围接近，无显著差别，主要集中在90.0～160.0 μm之间，呈多峰近正态分布。喉道半径分布形态差异较大，表现为粒度越粗，喉道半径越大，分布范围越广，进而孔喉半径比变小，渗透率增大。极粗—粗砂岩储层喉道半径相对较粗，分布较广，主峰集中在3.0～5.0 μm之间，部分大于5.0 μm，呈较细—细喉特征，渗透性较好；中砂岩喉道半径较细，主要分布在2.0～4.0 μm之间，呈细喉特征，储层渗透率下降；粉、细砂岩喉道半径最细，分布较窄，以1.0～2.0 μm的喉道为主，储层渗透性差。因此，研究区珠海组三段储层不同粒级物性主要取决于喉道半径。

图6 文昌10区珠海组三段储层不同岩性恒速压汞孔喉参数分布Fig.6 Pore-throat radius distribution of constant rate mercury penetration in the different lithologic reservoir of 3rd member of Zhuhai formation, Wenchang 10 area

3.3 储层孔喉结构评价

通过已钻井铸体薄片观察与常规压汞、恒速压汞、核磁共振等分析，将文昌10区珠海组储层分为4类(见图7)。其中，Ⅰ、Ⅱ类为有利储层，Ⅲ类为中等储层，Ⅳ类为致密储层。

3.3.1 Ⅰ类储层

在珠海组三段主要分布于极粗—粗砂岩。该类储层物性较好，排驱压力低，小于0.08 MPa，压汞曲线平台段较长，孔喉连通性好，主要以较细—细喉为特征，渗透率高，以高—中渗为特征，为粒间孔与长石粒内溶孔、粒间溶孔共存的孔隙组合特征。根据渗透率进一步分为Ⅰ1和Ⅰ2两个亚类：Ⅰ1类渗透率≥100.00×10-3μm2；Ⅰ2类渗透率在(25.00～100.00)×10-3μm2之间。

3.3.2 Ⅱ类储层

在珠海组三段主要发育于中—粗砂岩。该类储层排驱压力中等，在0.10～1.00 MPa之间，压汞曲线具有一定斜率，平台段为中等，孔喉连通性较好，主要以细喉为特征。储层物性以中、低渗为特征，储集空间以长石粒内溶孔为主，发育粒间孔与粒间溶孔。根据渗透率进一步分为Ⅱ1和Ⅱ2两个亚类： Ⅱ1类渗透率在(10.00～25.00)×10-3μm2之间；Ⅱ2类渗透率介于(2.50～10.00)×10-3μm2。

3.3.3 Ⅲ类储层

在珠海组三段主要发育于细、中砂岩。该类储层排驱压力中等，在0.10～1.00 MPa之间，孔喉分选性较差，以微喉为特征，压汞曲线平台段较短，斜率明显较大，孔喉连通性中等。储层物性以低渗为特征，以粒内溶孔为主，发育粒间孔与粒间溶孔。

3.3.4 Ⅳ类储层

在珠海组三段主要发育于粉、细砂岩或钙质砂岩。该类储层排驱压力高，大于1.00 MPa，喉道细，孔喉分选性差，压汞曲线平台段短，孔喉连通性差。储层物性以特低渗为特征，储集空间类型以粒内溶孔为主，需通过储层改造才能成为有效储层。

综合储层物性与孔喉结构参数，文昌10区珠海组三段以Ⅱ、Ⅲ类储层为主，储层物性表现为低孔、低渗特征，部分为Ⅰ2类中孔、中渗储层，局部见Ⅳ类特低渗储层。

图7 文昌10珠海组三段储层不同储集类型压汞曲线与孔喉分布Fig.7 Comparison of mercury injection curves and pore throat radius distribution in different reservoir types of 3rd member of Zhuhai formation, Wenchang 10 area

4 储层孔喉结构影响因素

储层孔喉结构受沉积作用与后期成岩作用的控制。沉积作用主要对储集岩的空间分布和原始孔喉结构特征产生影响，也是影响后期成岩作用对孔喉结构改造差异的物质基础；后期成岩作用对储层孔喉结构具有重要影响。对埋藏深度大、成岩作用强的碎屑岩储层，多侧重于成岩作用对孔喉结构的分析，通过压实、胶结和溶解作用等后期改造储层孔喉结构[11-12]，砂岩孔喉结构是沉积作用和成岩作用共同作用后的面貌[20]。综合区域地质背景、沉积微相、岩相特征与成岩作用，研究区珠海组三段储层孔喉结构主要取决于沉积相带造成的储集砂岩粒度、压实作用与溶解作用，其次为胶结作用与自生黏土矿物的影响。

4.1 沉积作用

不同沉积作用形成不同沉积相/微相储集层，其沉积构造、岩相组合及岩石类型、粒度、分选性与原始物质组分不同。文昌A凹陷珠三南断裂带珠海组发育近源点物源影响的扇三角洲前缘沉积储层，研究区珠海组三段发育水下分流河道、河口坝沉积储层。其中，水下分流河道储集体粒度粗，以极粗—粗砂岩为主，由于形成水动力条件强、泥质杂基含量少，发育较好的原始储集空间；同时，由于具有近物源沉积特点，不稳定组分含量较高，为后期溶蚀作用提供物质基础，显著改善储层储集性能。因此，研究区Ⅰ类储层主要在极粗—粗砂岩中发育，Ⅱ类储层在粗、中砂岩中发育。河口坝沉积区主要发育极细—细砂岩，分选较好，储集空间主要以溶蚀孔隙为主，粒间孔次之，储层连通性较差，主要为低渗、特低渗储层。

4.2 成岩作用

研究区珠海组埋深基本大于3.0×103m，成岩作用较强，以中成岩阶段A2期为主，局部可达到中成岩阶段B期，碎屑颗粒以线接触为主，强压实作用减少储层原始孔隙度，是珠海组三段储层物性差的主要原因。此外，中成岩阶段形成的(铁)方解石和(铁)白云石等碳酸盐胶结物,与伊利石或绿泥石等自生黏土矿物占据孔隙空间[21]，在一定程度上降低储层物性。水下分流河道沉积厚层粗粒的储集层，且局部发育早期烃类充注的保护，如W8、W3井顶部，增强岩石抗压实性，极大地保存原始粒间孔隙。同时，中成岩期大量有机酸及顺南断裂带向上运移的深部热流体，对长石、碳酸盐胶结物等不稳定矿物产生溶蚀，形成次生孔隙，显著增加研究区储层储集空间、改善储层物性[3]。

5 结论

(1)文昌10区珠海组三段储层物性特征以低孔、低渗为主，局部发育中孔、中渗。孔隙类型发育以次生孔隙为主、原生孔隙次之的组合型，以及局部厚层粗粒、发育早期烃类充注砂岩保护储层孔隙，形成以粒间孔为主、次生粒内溶孔和粒间溶孔次之的孔隙组合。

(2)研究区孔喉半径普遍不大，且储层不同岩性排驱压力、喉道半径显著不同，差异孔喉结构特征是储层物性不同表征的重要影响因素。研究区分为4类储集类型，以Ⅱ、Ⅲ类储层为主，部分为Ⅰ2类储层。

(3)储集砂岩粒度大小、成岩作用类型及强度是研究区孔喉结构主要影响因素，较强压实作用与碳酸盐胶结物或自生黏土矿物发育是研究区储层低孔、低渗的主要原因，为典型的次生型低渗储层。局部厚层粗粒且发育早期烃类充注、强溶蚀作用区可形成相对高孔、高渗带，为研究区“甜点”储层分布区。

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2016-04-25；编辑：刘丽丽

国家科技重大专项(2011ZX05023-001-007)；中国海洋石油总公司科研项目(CNOOC-KJ125ZDXM07LTD02ZJ11)

徐守立(1986-)，男，硕士，助理工程师，主要从事沉积储层方面的研究。

TE122.1

A

2095-4107(2016)05-0055-08

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2016.05.007