川西坳陷东坡窄河道致密砂岩气藏储层孔喉特征

卜淘

(中石化西南油气分公司勘探开发研究院，成都 610041)

近几年，中石化在四川盆地西部坳陷东斜坡中江地区侏罗系沙溪庙组气藏滚动开发取得突破，已建成工业气井近100口，产能规模近10×108m3。气藏发育多期曲流河三角洲平原-前缘分流河道沉积，河道宽度窄，砂体平面上呈窄条带状分布，纵向上河道砂叠置程度差。砂体厚度变化大，储层非均质性强,优质储层分散不连续，给气藏的高效开发部署带来难度。前期针对储层特征研究主要基于岩石学组份、基础物性和常规压汞资料，不能很好地反映不同河道砂和河道砂内部微观非均质性特征和变化。本文从气藏基本地质特征入手，采用目前国际国内普遍应用先进的恒速压汞、核磁共振测试技术对川西坳陷东坡中江气田沙溪庙组窄河道砂岩气藏孔隙、喉道发育和分布特征进行了分析与对比，定量评价微观孔喉结构特征。依据孔喉特征将致密砂岩储层定量分为3类，其中I、II类储层具有工业建产价值。该认识对该区窄河道致密砂岩气藏下一步的勘探开发评价与部署具有指导作用。

1 基本地质特征

中江气田位于四川盆地川西坳陷中段东部斜坡与川中古隆起的过渡带上[1-2]，局部构造格局为“三隆夹两凹”。沙溪庙组是气田主力产层，地层埋深1 900～2 900 m，纵向上分为3个亚段，15个砂层组。砂体以曲流河三角洲平原-前缘分流河道沉积砂为主，河道宽度窄(200～800 m)，砂体厚度变化大(5～30 m)。砂体平面上呈细长条带状分布，剖面上呈透镜体或层状分布，砂体空间叠置程度差(图1)。砂岩基质孔隙度0.9%～15.33%，平均值为9.14%；基质渗透率0.000 8 ～1.75×10-3μm2，平均值为0.339×10-3μm2，储层为低孔-特低孔、致密储层[3-5]。气藏从上到下可分为J2s1～J2s3共3个分气藏，含气砂体9套。受构造、断裂、沉积、物性、储层非均质性等共同控制[2]，不同河道含气性存在差异，河道内部含气饱和度存在差异，导致气藏气水分布发育复杂。

沙溪庙组气藏地层压力在25.98～47.39 MPa之间，压力系数1.11～1.91，具有常压-超高压气藏；气藏地层温度55.91 ℃～86.69 ℃，平均地温梯度为2.24 ℃/100 m，与区域地温梯度基本一致。直井产能较低，以水平井开发为主。气藏产出流体以天然气为主，并伴有少量地层水和微量凝析油，不含硫。总体上，中江气田沙溪庙组气藏属于受构造-岩性控制的孔隙型弹性气驱致密砂岩气藏。

图1 中江气田沙溪庙组河道砂空间展布图

2 孔喉变化特征分析

恒速压汞技术能够给出准确的孔隙、喉道、孔喉比大小及分布，同时提供孔隙和喉道的毛细管压力曲线，克服了常规压汞技术对应同一毛管压力曲线有可能会有不同孔隙结构的缺陷，更适合于孔喉性质差别很大的致密储层[3-5]。为更好了解中江地区J2s窄河道砂岩内部孔喉变化特征，对主力气层的28块样品进行了恒速压汞测试，以期从微观孔喉特征角度揭示不同河道、同一河道内部储层品质的差异，为气藏的开发部署提供指导。

2.1 孔隙半径分布

从28块测试样品的孔隙半径分布直方图看出，各样品孔隙半径均值变化不大，最大163.8 μm，最小134.4 μm，平均150.3 μm；主力气层A、B、C、D孔隙半径均值相差不大(图2)，最大值为155 μm，最小值为134 μm。总体上，各层砂岩储层孔隙半径分布图相对集中，纵向和横向上变化不大，最下部的D气层略好于中上部气层。从孔隙半径均值与物性的相关关系(图3、4)可知，平均孔隙半径与渗透率的相关性好于孔隙度。

图2 主力气层孔隙半径均值分布直方图

图3 测试样品平均孔隙半径与孔隙度关系图

图4 测试样品平均孔隙半径与渗透率关系图

2.2 喉道分布特征

从测试样品的喉道半径均值分布曲线(图5)看出：各样品喉道半径均值变化大，分布在0.35～3.09 μm之间，总平均值为0.99 μm，反映出不同层、不同河道砂岩喉道半径分布非均质性明显强于孔隙半径。从主力气层喉道半径均值分布来看(图6)，从气藏上部气层到下部气层喉道半径明显增大，最上部气层喉道半径均值仅为0.74 μm，最下部气层喉道半径均值为1.87 μm，为最上部气层的2.5倍；同时主流喉道也呈现从上到下增大的趋势。不同样品喉道半径对渗透率贡献分布曲线(图7)可以看出：起主要贡献作用的为1 μm以下喉道半径，喉道半径均值与渗透率的相关关系系数达到0.9(图8)。表明中江J2s气藏致密河道砂岩不同渗透率级别的样品，孔喉特征差异主要体现在喉道大小及分布上，喉道对储层品质起着主要控制作用，细小喉道数量决定了岩石的渗透率大小。

图5 测试样品喉道半径均值分布曲线

图6 主力气层喉道半径均值分布直方图

图7 不同样品喉道半径对渗透率贡献分布曲线

图8 样品平均喉道半径与渗透率关系图

2.3 孔喉半径比变化特征

孔喉比反映孔隙结构好坏，比值越小，孔隙结构越好，渗流能力更好。从图9、10可以看出，不同样品的孔喉半径比值分布在100～350之间，其中孔喉比200～250之间比例相对更大。纵向上上部气层由于孔隙半径、喉道半径以及渗透率小于中下部气层，孔喉半径比呈降低趋势。孔喉半径比与渗透率表现出明显的负相关关系(图11)。气藏下部气层表现出孔喉结构好，渗透率相对更大，驱替过程中，天然气更容易通过喉道被采出来，被捕集残余的几率小，表现出更高的采收率，气藏的开发效果也就更好。

图9 样品孔喉半径比含量分布图

图10 主力气层孔喉比均值分布图

图11 样品孔喉半径比与渗透率关系图

2.4 毛细管压力曲线特征

恒速压汞得到的孔隙、喉道进汞饱和度可以定量反映有效孔隙和喉道的体积大小。恒速压汞测试所提供的孔隙、喉道和总体毛细管压力曲线，可以直观且定量反映岩样内有效喉道体积与其所控制的有效孔隙体积分布特征及孔隙、喉道之间的配置关系[6]。

从测试排驱压力与渗透率的相关关系(图12)可知，随渗透率的增大表现出排驱压力降低的趋势，当渗透率大于0.5×10-3μm2时表现出拐点特征。从孔隙、喉道进汞饱和度与物性相关关系(图13)可知，随着渗透率的增加，孔隙进汞饱和度和喉道进汞饱和度均呈增加趋势。总体上表明物性好，尤其是渗透率高的样品，其有效孔喉体积越大，反映出孔隙空间和喉道半径增大，储层有效的渗流空间和通道增加。

图12 样品排驱压力与渗透率关系图

图13 孔隙、喉道进汞饱和度与渗透率关系图

图14～17是不同级别孔隙度和渗透率恒速压汞毛管压力曲线。当进汞压力较小时，汞首先进入大喉道控制的孔隙内，喉道的影响不明显；总体毛管压力曲线变化与孔隙毛管压力曲线形态基本一致。随着进汞压力的逐渐增加，汞开始进入小孔隙，孔隙毛管压力曲线上翘，进汞压力急剧增大，但小孔隙中进入的汞量却增加缓慢，喉道开始起控制作用，随后继续增加进汞压力，汞只能进入细小的喉道，总体毛管压力曲线与喉道毛管压力曲线特征相同。因此，致密砂岩评价是应更加注重对喉道的评价与开发。

图14 Ⅰ类毛管压力曲线

图15 Ⅱ类毛管压力曲线

图16 Ⅲ类毛管压力曲线

图17 Ⅳ类毛管压力曲线

3 基于孔喉特征的储层分类

由前所述，对于致密砂岩储层注重孔隙半径、喉道半径、孔喉比以及孔隙、喉道进汞饱和度研究能更精确地反映储层微观结构、有效储集空间分布和渗流能力特征。中江地区沙溪庙组气藏储层渗流能力主要受到喉道大小分布和孔喉比的控制。基于上述孔隙半径、喉道、孔喉比分布特征、毛管压力曲线特征以及核磁共振测试参数[7]，结合物性条件，从微观孔喉结构特征考虑可以将储层分为4类(表1)。

Ⅰ类储层：为好储层，岩性主要以中-细粒度岩屑长石砂岩为主，喉道半径大于1 μm，孔隙半径大于150 μm，孔喉比小于200，主流喉道半径大于0.4 μm(图18、19)；孔隙度大于1%，渗透率大于0.4 mD，孔喉连通性好，核磁共振测试束缚流体饱和度小于50%(图20)，储集渗流能力好，测试产能高。

Ⅱ类储层：为中等储层，岩性主要以细粒岩屑长石砂岩为主，喉道半径大于0.8 μm，孔隙半径大于140 μm，孔喉比200～250之间，主流喉道半径0.3～0.4 μm(图18、19)；孔隙度9%～11%，渗透率0.15～0.4 mD，孔喉连通性较好，核磁共振测试束缚流体饱和度小于60%(图20)，储集渗流能力较好，测试产能较高。

Ⅲ类储层：为差储层，岩性主要以细-粉粒岩屑长石砂岩为主，喉道半径0.3～0.8 μm，孔隙半径130～140 μm，孔喉比250～300之间，主流喉道半径0.1～0.3 μm(图18、19)；孔隙度7%～9%，渗透率0.05～0.15 mD，孔喉连通性较差，核磁共振测试束缚流体饱和度大于60%(图20)，储集渗流能力一般，测试产能较低。

Ⅳ类：为非储层，岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩为主，喉道半径小于0.3 μm，孔隙半径小于130 μm，孔喉比大于330之间，主流喉道半径小于0.1 μm(图18、19)；孔隙度小于7%，渗透率小于0.05 mD，孔喉连通性极差，核磁共振测试束缚流体饱和度大于65%(图20)，基本不具有储集能力。

图18 不同储层孔隙、孔喉半径比均值分布图

图19 不同储层喉道、主流喉道半径比分布图

图20 不同储层类型束缚流体饱和度分布图

根据孔喉结构特征对储层分类，对气藏不同类型储层产能统计结果表明：I类储层井平均无阻流量13.2×104m3/d，II类储层井平均无阻流量达8.6×104m3/d，III类储层井平均无阻流量仅2.8×104m3/d，Ⅰ、Ⅱ类储层具有工业建产价值。不同类型储层产能与主流喉道半径和孔喉比具有很好的相关性，也进一步证实了致密储层注重喉道和孔喉比评价的重要意义。

4 结论

(1) 中江沙溪庙组气藏窄河道致密砂岩储层孔喉特征差异主要体现在喉道上。孔隙半径均值相差不大，主要介于130～160 μm之间；喉道发育特征差异大，介于0.3～3.1 μm之间，小于1 μm喉道占比高，细小喉道数量控制了岩石渗透率的大小。

(2) 气藏岩石的孔喉半径比分布范围宽，介于83～376之间，随渗透率增加呈明显增大趋势，低孔喉比岩石具有相对更好的采收率。气藏从上到下随着储层条件变好，孔喉比呈降低趋势。

(3) 渗透率对岩石总进汞饱和度起到主控作用，渗透率越高，储层有效孔喉越发育。初期孔隙进汞饱和度对总进汞饱和度的影响较大，而最终总进汞饱和度曲线特征与喉道进汞饱和度曲线特征相同。

(4) 致密砂岩要更加注重对孔喉特征评价，利用恒速压汞技术可以较为精确定量评价储层孔隙、喉道发育特征及其对渗流能力的控制作用，采用孔喉特征参数进行储层分类也可深入、准确评价气藏的产能影响因素。

[1] 杨克明,朱宏权,叶军,等.川西致密砂岩气藏地质特征.北京:科学出版社,2012.

李忠平,冉令波,黎华继,等.窄河道远源致密砂岩气藏断层特征及天然气富集规律——以四川盆地中江气田侏罗系沙溪庙组气藏为例.天然气工业,2016,36(7):1-7.

杨正明,张英芝,郝明强,等.低渗透油田储层综合评价方法.石油学报,2006,27(2):64-67．

郝明强,刘先贵,胡永乐,等.微裂缝性特低渗透油藏储层特征研究.石油学报,2007,28(5):93-98.

于俊波,郭殿军,王新强.基于恒速压汞技术的低渗透储层物性特征.大庆石油学院学报,2006,30(2):22-25.

高辉,解伟,杨建鹏,等.基于恒速压汞技术的特低-超低渗砂岩储层微观孔喉特征.石油实验地质,2011,33(2):206-211.

代全齐,罗群,张晨,等.基于核磁共振新参数的致密油砂岩储层孔隙结构特征——以鄂尔多斯盆地延长组7段为例.石油学报,2016,37(7):887-896.