苏东区块盒8段储层微观孔隙结构特征研究

杜江民,傅 强,刘东明,刘旭辉

(1.西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069；2.石家庄经济学院资源学院,



苏东区块盒8段储层微观孔隙结构特征研究

杜江民1，2,傅 强3,刘东明3,刘旭辉3

(1.西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069；2.石家庄经济学院资源学院,

河北石家庄 050031；3.中国石油集团测井有限公司生产测井中心，陕西高陵 710201)

鄂尔多斯盆地苏东区块盒8段储层是典型的致密砂岩储层, 影响储层质量的因素较为复杂。以铸体薄片、扫描电镜和物性分析等资料为基础，对储层微观孔隙结构特征进行了定性分析，同时应用恒速压汞方法对储层微观孔隙结构进行了定量表征。研究结果表明:苏东区块盒8段低渗储层物性主要受喉道控制,而不是孔隙；平均喉道半径越大，微观均值系数越小,相对大喉道越多,排驱压力越低,储层微观孔隙结构一般越好,反映储层微观孔隙结构品质越好。因此,喉道是影响致密砂岩储层质量的主要微观地质因素。

鄂尔多斯盆地 盒8 储层微观孔隙结构 恒速压汞 喉道

0 前言

大量的油气田开发实践和研究成果表明，储层微观孔隙结构是影响油田高效开发的关键因素，微观孔隙结构的非均质性直接反映油藏的品质及制约着驱油效率和开发效果(付晓燕等，2006；屈雪峰等，2006；任大忠等，2014;孙卫等，2006)。鄂尔多斯盆地苏东区块盒8段储层是典型的致密砂岩储层，较常规储层具有低孔低渗、孔喉结构复杂、可动流体赋存特征复杂和单井产量低等特点。因此，需通过铸体薄片、扫描电镜、物性分析和高压压汞、恒速压汞等多种方法综合定量表征苏东区块盒8段典型的致密砂岩储层微观孔隙结构特征，揭示影响低渗透储层微观孔隙结构品质的主要因素，为进一步扩大鄂尔多斯盆地苏东区块的生产规模提供有利依据。

1 储层特征

苏东区块处于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部，见图1。盒8段储层是该区的主力气层，沉积环境为辫状河三角洲前缘亚相。通过铸体薄片、扫描电镜、图象粒度、X-衍射黏土分析、恒速压汞实验等分析发现，其岩性以岩屑石英砂岩、石英砂岩为主，含少量岩屑砂岩；孔隙以各类溶蚀孔(占40.77%)和晶间微孔(占41.41%)为主，原生粒间孔(占6.53%)和微裂隙(占1.20%)含量较少；粘土矿物绝对含量平均值为7.73%，其中以伊利石、高岭石为主，伊/蒙间层、绿泥石含量相对很少；主流喉道半径平均值为0.754μm ，孔喉半径比平均值为268.3，说明大孔隙被小喉道所包围；岩性致密，储层样品气测孔隙度平均值为11.03%，气测渗透率平均值为0.298×10-3μm2。

2 储层微观孔隙结构特征

本次研究采用的是中国石油勘探开发研究院廊坊分院渗流所引进的美国ASPE—730型恒速压汞实验设备，实验温度为恒温23℃。利用恒速压汞可获得岩样的有效孔隙体积和有效喉道体积，统计岩样可动流体饱和度与单位体积有效孔隙、喉道体积关系，从而探索影响储层质量的主要微观地质因素(朱永贤等，2008；高辉等，2011；高永利等，2011；崔连训等，2012；高辉等，2012；师调调等，2012)。

图1 研究区地理位置与构造图Fig.1 Geographical location and structure diagram of the study area 1-苏里格气田；2-地名；3-研究区；4-构造带；5-断裂1-Sulige gas field; 2-Names; 3-Study area; 4-Tectonic belt;5-Fracture

2.1 孔隙半径分布特征

由恒速压汞实验得出，苏东区块盒8段储层有效孔隙半径分布较为分散，平均喉道半径分布范围

窄，集中在0.544～0.999μm之间，平均为0.753μm。从统计结果来看，平均孔隙半径与物性基本没有相关性(图2a、b)，表明孔隙不是控制低渗透储层物性的主要因素。

2.2 喉道半径特征

铸体薄片和扫描电镜观察表明，研究区盒8段储层样品以缩颈状、弯片状或片状喉道为主。因此，可用毛细管压力的理论公式(2-1)(何更生,1993)，结合压汞曲线计算这类储层喉道半径下限。

毛细管压力的理论公式：

(2-1)

式中：Pc为毛细管压力，MPa；r为毛管半径，μm；σ为气水界面张力，N/m；θ为润湿角，°。实验中恒速压汞技术的最高进汞压力约为6.2MPa，水银的界面张力为485mN/m,润湿角为140°,求得的最小喉道半径约为0.12μm。

从统计结果来看，样品平均喉道半径与孔隙度正相关性一般(相关系数0.334)，与渗透率正相关性很好(相关系数0.731)，表明半径大于0.12μm的喉道对低渗透储层渗透率具有显著的控制作用，同时对孔隙度也具有一定的控制作用，但不明显(图3a,b)；平均喉道半径与主流喉道半径正相关性很好(相关系数0.971)，说明平均喉道半径越大，相对大喉道对储层渗透率贡献值越大，其中当平均喉道半径大于1.5μm时，主流喉道半径大于平均喉道半径(图3c)；尤其当平均喉道半径小于1.45μm，渗透率小于1×10-3μm2。时，平均喉道半径越小，其与渗透率的散点相对越集中且相关性趋势线越陡，表明渗透率受喉道控制作用越明显(图3b)。

图2 平均孔隙半径与储层物性相关关系Fig.2 Relationship between the average pore radius and reservoir property

图3 喉道半径比与孔隙半径、平均喉道半径关系Fig.3 Relationship between average throat radius with porosity, permeability, mainstream throat radius

2.3 孔喉半径比分布

从统计结果来看(图4a、b),样品平均喉道半径与孔隙半径具有正相关关系，但相关性比较差，相关系数仅为0.39,说明孔隙大小对该储层孔喉比控制作用较弱；然而平均喉道半径与喉道半径具有较好的负相关关系(相关系数0.90),相关性较强。从图中可以看出，半径大于0.12μm的喉道对该储层孔喉比具有显著的控制作用,其主要表现在平均喉道半径越大，平均孔喉半径比越小，越利于油气田开发(齐亚东等，2013；高辉等，2008)；尤其当平均喉道半径大于1.20μm,孔喉比小于180时，平均喉道半径越大，其与孔喉半径比的散点图越集中，且相关性趋势线较陡,说明喉道对孔喉半径比的控制作用越明显；而当孔喉比大于180，平均喉道半径小于1.20μm时，孔喉半径比的散点图较分散，且相关性趋势变化较缓慢,说明小孔-微细喉类型孔喉结构，喉道对孔喉半径比的控制作用较小。

图4 平均喉道半径与孔隙度、渗透率、主流喉道半径关系Fig.4 Relationship between throat radius ratio with poreradius, the average throat radius

2.4 微观孔隙结构参数特征

通过绘制研究区盒8气层样品平均喉道半径与表征微观孔隙结构特征的各参数之间关系图(图5), 发现平均喉道半径与喉道进汞饱和度(图5d)﹑总进汞饱和度(图5f)相关性很好,相关系数为0.86﹑0.92；与微观均值系数(图5a)、排驱压力(图5b)、分选系数(图5c)相关性一般,相关系数分别为0.75﹑0.79、0.78；与孔隙进汞饱和度(图5e)相关性较差，相关系数为0.62。研究表明，该气层孔隙半径相差不大，平均喉道半径对微观孔隙结构具有较明显的控制作用,表现为喉道半径越大，微观均值系数越小，相对大喉道越多,排驱压力越低,总体储层微观孔隙结构越好，尤其当平均喉道半径小于1.50μm时,表现为平均喉道半径与储层微观孔隙结构参数越集中，且相关性趋势线越陡(图5)。

图5 平均喉道半径与孔隙结构参数相关关系Fig.5 Relationship between the average pore throat radius and pore parameters

3 储层品质特征

储层品质指数可用气测渗透率与气测孔隙度比值的平方根表示(李先鹏，2008；陈科贵等，2014；李瑞等，2004),该参数目前已广泛用于评价低渗透储层微观孔隙结构品质。大量油气田生产实践表明,低渗透砂岩储层的储层品质指数在一定程度上能客观地反映产层的产能情况。通过绘制研究区盒8段储层渗透率、孔隙度以及平均喉道半径与储层品质指数(RQI)之间的关系图(图6a、b、c)，可以看出，平均喉道半径与储层品质指数相关系数为0.87(图6c),高于渗透率、孔隙度与储层品质指数的相关系数0.65、0.27(图3d)。因此，储层平均喉道半径大小能更好地反映储层品质与产能的好坏。

4 结论

(1)恒速压汞测试表明,苏东区块盒8段低渗储层物性主要受喉道控制,而不是孔隙，其中半径大于0.12μm的喉道对渗透率控制作用显著,但对孔隙度控制作用一般。孔喉半径比越小,尤其当平均喉道半径小于1.60μm，渗透率小于2.00×10-3μm2时，喉道半径分布范围越宽且相对大喉道越多，平均喉道半径和主流喉道半径越大且后者一般大于前者,渗透率越大。

图6 储层物性与储层品质参数(RQI)的关系Fig.6 Relationship between parameters of reservoir property and RQI

(2)苏东区块盒8段典型的致密砂岩储层微观孔隙结构主要受半径大于0.12μm的喉道控制,表现为平均喉道半径越大，微观均值系数越小,相对大喉道越多,排驱压力越低,储层微观孔隙结构一般越好,反映储层微观孔隙结构品质越好。

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Characteristics of Micro-Pore Structure of Reservoirs in He 8 Section of Shihezi Formation in the Sudong Block of Ordos Basin

DU Jiang-min1,2，FU Qiang3，LIU Dong-ming3，LIU Xu-hui3

(1.DepartmentofGeology，NorthwestUniversityandStateKeyLaboratoryforContinentalDynamics，Xi’an，Shanxi710069；2.CollegeofResources,ShijiazhuangUniversityofEconomics,ShijiazhuangHebei050031；3.ProductionLoggingCenterofLoggingInvestmentCo.,Ltd.,CNPC，Gaoling,Shannxi710201)

The reservoirs of He 8 section of the Shihezi Formation in the Sudong area of the Ordos basin are characterized by dense sandstone, where complex factors influence the quality of the reservoirs.Based on conventional methods such as casting slice, scanning electron microscope(SEM) and physical property analysis，characteristics of reservoir microscopic pore structure have been qualitatively analyzed, then quantitatively described by constant-rate mercury injection technique. The results show that the quality of reservoirs is mainly controlled by the throat rather than pore. The greater the average throat radius, the smaller the micro average coefficient. When there are more relatively large throats, the expulsion pressure is lower. Consequently microscopic pore structure of reservoirs is better, implying a good quality of microscopic pore structure. Therefore, throats are the primary microscopic geological factor which affects the quality of tight sandstone reservoirs.

Ordos Basin,He 8 section of Shihezi Formation,micro-pore structure of reservoir,constant-rate mercury；throat

2015-07-23；

2016-01-18；[责任编辑]陈英富。

国家自然科学基金项目(41302076)与河北省教育厅科研项目(QN2015255)联合资助。

杜江民(1984年-)，男，讲师，博士研究生，主要从事石油地质研究。E-mail：jiangmindu@163.com。

TE132．2

A

0495-5331(2016)02-0340-06

Du Jiang-min, Fu Qiang, Liu Dong-ming, Liu Xu-hui. Characteristics of Micro-Pore Structure of Reservoirs in He 8 Section of Shihezi Formation in the Sudong Block of Ordos Basin[J]. Geology and Exploration, 2016, 52(2):0340-0345