普光气田飞仙关组滩相储层微观孔隙结构特征分析

廖康涔 陈轩 李剑锋 葛佳菲

摘      要： 普光氣田飞仙关组滩相储层孔隙类型多样，微观孔隙结构复杂。为明确飞仙关组储层微观孔隙结构与储层物性之间的关系，本文基于铸体薄片、扫描电镜等资料，运用毛管压力曲线形态特征及原理，结合储层物性特征，对飞仙关组储层孔隙特征进行了精细研究。结果表明：飞仙关组储集空间类型有粒间孔隙、粒间与粒内复合孔及粒内孔隙等;通过类双曲正切函数对毛管压力曲线进行拟合并分为4类，其中Ⅰ类主要发育粒间孔隙，孔喉结构和渗流能力好，为本区的优质储层;Ⅳ类孔喉类型为低孔、微喉型，微观孔隙结构和渗流能力极差，解释为非储层。样品的孔隙类型及孔隙结构特征与物性之间的关系分析表明，从Ⅰ类至Ⅳ类，排驱压力和中值压力逐渐增大，平均喉道半径逐渐减小，反映出储层的孔隙结构和渗流能力由好变差;同时，孔隙结构特征参数与物性的相关性表明，物性是排驱压力、中值压力、平均喉道半径等多种因素综合作用的结果。

关  键  词：滩相储层;孔喉结构;毛管压力曲线;飞仙关组;普光气田

中图分类号：TE122        文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）09-2005-06

Abstract： The beach facies reservoirs of Feixianguan formation in Puguang gas field have various pore types and complex microcosmic pore structure. In order to clarify the relationship between the micro-pore structure and the physical properties of Feixianguan formation reservoir， based on the analysis of a large number of casting slices and scanning electron microscopy， by using the morphological characteristics and principles of the capillary pressure curve， combined with the physical properties of the reservoir， the pore characteristics of Feixianguan formation reservoir were carefully studied. The results show that the main reservoir space types of Feixianguan formation are intergranular pore， intergranular and intragranular composite pore and intragranular pore.The capillary pressure curve can be divided into four categories by analyzing its morphological characteristics and principle and fitting it with hyperbolic tangent function： Class I is mainly intergranular pore with good pore throat structure and seepage ability， which is a high-quality reservoir in this area. Class IV pore throat type is low pore and micro throat type with poor micro pore structure and seepage ability， which is interpreted as non-reservoir. The relationship between pore type， pore structure and physical properties of various samples was analyzed， From typy I to type IV， the displacement pressure and median pressure gradually increases， and the average throat radius gradually decreases， reflecting that the pore structure and seepage ability of reservoirs change from good to bad. The correlation between pore structure characteristic parameters and physical properties was studied， it was pointed out that the physical property was the result of a combination of displacement pressure， median pressure， average throat radius and other factors.

Key words： Beach facies reservoir; Pore structure; Capillary pressure curve; Feixianguan formation; Puguang gas field

普光气田主体是我国首个投入开发的大规模高含硫碳酸盐岩气藏[1]，气田投产以来，气井表现为产能高、生产压差小的特征，但纵向上各层次动用状况差异较大，飞一二段动用程度达到86.28%，飞三段仅5.07%[2]。普光气田下三叠统飞仙关组主要為碳酸盐岩滩相储层[3]，由于受沉积环境控制和成岩后生作用的影响[4-9]，该类储层的储集空间类型复杂，储层物性在横、纵向上变化大，致使对高孔渗储层发育带分布认识不清，对于储层层间、层内的渗流规律认识不清，而储层孔隙结构在微观上影响并决定储层渗流能力，是流体流动的重要地质条  件[10]，因此通过对储层样品进行孔隙结构特征分类分析，加强对该滩相储层微观特征的研究，有利于滩相储层的生产和开发。本文通过铸体薄片、扫描电镜、压汞分析等资料分析，结合分类研究技术方法，对普光气田飞仙关组滩相储层微观孔隙结构进行了深入的研究。

1  飞仙关组储层基本特征

1.1  储层岩石特征

通过对普光气田中普光102-1、普光104-1、普光302-1、普光304-1等4口取芯井岩石特征分析，发现飞仙关组储层岩石类型主要有颗粒白云岩、晶粒白云岩、灰岩等3类;岩石矿物成分以白云岩为主，其质量分数普遍大于90%，其次为方解石，约占4%～8%，含极少量沥青和泥质成分;储层岩石结构主要为晶粒、颗粒以及生物格架3种类型。其中，颗粒白云岩中颗粒成分占比较大，主要发育鲕粒、砾屑、砂屑等颗粒，主要以亮晶胶结为主;晶粒白云岩主要发育粗晶、中-细晶、细粉晶等晶粒，少见颗粒;灰岩中颗粒以鲕粒和内碎屑为主，亮晶胶结（表1）。

1.2  储层物性特征

根据大量物性测试样品孔隙度和渗透率的分析数据表明，普光气田飞仙关组滩相储层孔隙度最大值为26.40%，平均为7.64%，主要分布在2%～16%;渗透率最大值为832.0 mD，平均为4.86 mD，主要分布在0.05～30 mD。研究区飞仙关储层整体属于中低孔-中低渗储层，局部夹中高孔-中高渗的相对优质储层。从普光气田飞仙关组孔渗交汇关系可知，孔隙度大于25%的样品渗透率为0.01～0.1mD，而孔隙度仅为5%～10%的部分样品则渗透率已达到10～100 mD，表明飞仙关组储层孔隙度与渗透率的相关性较为复杂，也反映出飞仙关组的储层非均质性强的特征（图1）。

1.3  储集空间类型

通过研究样品扫描电镜、铸体薄片等测试资料，普光气田飞仙关组滩相储层储集空间类型为孔隙与裂缝，以孔隙为主，局部发育裂缝[11]。孔隙包括以下两种类型：一种为与溶蚀有关的溶孔、溶洞等，类型丰富，占绝对优势，溶孔中又以晶间溶孔和晶间溶蚀扩大孔、鲕模孔、粒内溶孔为主，而原生粒间孔基本消失或多数经过后期溶蚀改造后不易识别;另一种为与溶蚀无关的晶间孔。

依据孔隙类型的特征，进一步将特征相似的孔隙类型分为4大类：晶间溶孔、晶间孔与粒间孔合并为粒间孔，粒内溶孔、鲕模孔、溶洞合并为粒内孔，粒间孔与粒内孔共存的粒间-粒内孔，裂缝（图2）。

1.4  微观孔隙结构定性划分

毛细管压力曲线一般是通过压汞法获得，它能够比较直观地反映储集岩的孔隙结构[12]。将汞饱和度和进汞压力绘制在同一坐标内，随着进汞压力的增大，岩石孔隙内的汞饱和度将逐渐增大，所对应的进汞量反映了孔隙及连通喉道的总孔隙体积[13-14]。研究表明，具有相似毛管压力曲线形态的岩石应具有相似的微观孔隙结构特征，因此可根据毛管压力曲线的参数将孔隙结构进行分类研究。在半对数坐标中，毛管压力曲线的形态与双曲正切曲线的形态相似，因此可应用类双曲正切函数（式1）对毛管压力曲线进行拟合，其拟合结果如图3所示。

通过对拟合曲线分析可提取反映毛管压力曲线特征的参数：①排驱压力（pd）。非润湿相开始进入岩样最大吼道的压力，该值为沿毛细管压力曲线的平坦部分做切线与汞饱和度为零的交点值。②饱和度中值压力（p50）。非润湿相饱和度为50%时对应的毛管压力，反映孔隙中存在油、水两相时，用以衡量油的产能大小，该值越小反映岩石渗滤性越好。③拐点压力（pcinf）。双曲正切函数拟合毛管压力曲线后的曲线拐点处压力值。通过分析pd、p50和pcinf参数特征，结合Sp、SKp、Dr参数，可将样品分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4类：

Ⅰ类曲线有一个明显的平台，整体偏向于横坐标，粗歪度（图3a）。平均孔隙度为10.13%，平均渗透率为12.35×10-3μm2，排驱压力为5.3×10-2 Mpa，饱和度中值压力为0.29 MPa，拐点压力为0.3 Mpa，中值喉道半径为7.16 μm，相对分选系数为2.78。该类样品的排驱压力低，饱和度中值压力低，孔喉类型为大孔、中喉型，表明储层的孔隙结构和渗流能力好，为本区的优质储层。

Ⅱ类曲线没有平台，近于一条斜线，整体偏离横坐标，略粗歪度（图3b）。平均孔隙度为8.49%，渗样平均渗透率为1.80×10-3μm2，排驱压力为   7.2×10-2 MPa，饱和度中值压力为3.42 MPa，拐点压力为2.13 MPa，中值喉道半径为0.66 μm，相对分选系数为3.34。该类样品的排驱压力低（与Ⅰ类曲线相似），但饱和度中值压力较高，孔喉分选很差，整体储层的孔隙结构和渗流能力中等。

Ⅲ类曲线相似于Ⅰ类曲线，不同的是平台段高，略粗歪度（图3c）。平均孔隙度为10.54%，渗样平均渗透率为0.49×10-3 μm2，排驱压力为0.53 MPa，饱和度中值压力为3.19 MPa， 拐点压力为2.71 MPa，中值喉道半径为0.33 μm，相对分选系数为2.38。该类样品的排驱压力较Ⅱ类排驱压力高，饱和度中值压力较高， 表明储层的孔隙结构和渗流能力较差。

Ⅳ类曲线向上靠拢，整体远离于横坐标，细歪度（图3d）。平均孔隙度为4.28%，平均渗透率为0.04×10-3 μm2，排驱压力为5.42 MPa，饱和度中值压力为22.3 MPa，拐点压力为15.75 MPa，中值喉道半径为0.04 μm，相对分选系数为2.33。该类样品排驱压力高，平均喉道半径小，低孔、微喉表明这类样品微观孔隙结构和渗流能力极差，通常解释为非储层。

2  储层微观孔隙结构分析

压汞法常常结合铸体薄片、扫描电镜等技术手段来定性和半定量描述储层的微观孔隙结构特   征[15-16]。该区储层微观特征存在较大差异，本文运用宏观孔隙特征分析，结合微观孔隙结构参数分析，明确储层质量差异，为普光气田飞仙关组滩相储层研究提供指导。

2.1  储集空间特征与物性关系

通过研究样品不同孔隙类型的孔渗关系和结合各类样品的孔隙类型组成分析表明，粒间孔样品的孔隙度与渗透率呈正相关，粒内、粒间孔样品孔渗关系不明显，粒内孔样品孔隙度与渗透率无相关性（图4）。通过样品铸体薄片分析，Ⅰ类样品储集空间构成为粒间孔面孔率7%～15%，粒内孔面孔率0.5%～2%，粒间孔面孔率/总面孔率平均值达88.6%，主要储集空间为粒间孔;Ⅱ类样品储集空间中粒间孔面孔率1%～9.5%，粒内孔面孔率0.1%～10%，孔隙类型多样且差异较大，孔喉分选差，以粒内-粒间孔为主;Ⅲ类样品储集空间中粒间孔面孔率0.1%～4%，粒内孔面孔率4%～26%，粒内孔面孔   率/总面孔率平均值达83.7%，主要储集空间为粒内孔;Ⅳ类样品孔隙欠发育，偶见微量粒间、粒内孔隙，总面孔率仅0.5%。

2.2  排驱压力与物性的关系

研究区飞仙关组滩相样品排驱压力一般在0.04～2.57 MPa，少数样品排驱压力达到5 MPa，物性极差。随着储层渗透率的增大，排驱压力有减小的趋势（R2=0.43），孔隙度与排驱压力无明显相关性（图5）。Ⅰ类样品的排驱压力最小，Ⅳ类样品的排驱压力最大，Ⅰ、Ⅲ类样品渗透率与排驱压力呈負相关性，Ⅱ类样品整体排驱压力较小，但孔渗差异较大导致其排驱压力与物性无相关性，这也反映出滩相储层的非均质性很复杂。

2.3  中值压力与物性的关系

研究区样品中值压力极差大，物性较好的储层其中值压力小于1 MPa，中值压力众数在  0.33～5.92 MPa，个别物性极差的（非储层）中值压力可以达到41.15 MPa。中值压力越大，储层物性越差，随着储层渗透率的增大，中值压力有减小的趋势（R2=0.42），孔隙度与中值压力无明显相关性（图6）。

Ⅰ类样品的中值压力普遍小于1 MPa，Ⅲ类样品整体中值压力为1～10 MPa，Ⅳ类样品的中值压力大于10 MPa，Ⅱ类样品的中值压力差异较大，表明本区相对较好的储层自然渗流能力较好，差的储层基本无渗流能力。

2.4  平均喉道半径与物性的关系

平均喉道半径是岩样每一喉道半径的加权平均数，权值为每一喉道半径的归一化分布频率密度，其大小能反映岩样喉道的整体分布均值[17]。研究样品平均喉道半径值0.14～18.64 μm，Ⅰ类样品平均喉道半径范围3.24～17.35 μm，反映该类样品吼道较其他样品大且不同样品喉道半径差异较大，Ⅲ类样品值平均仅为0.64 μm。随着平均喉道半径的增大，孔隙度、渗透率也有相应增大趋势，相关系数为0.324和0.506，渗透率与平均喉道半径相关性较孔隙度好，说明在非均质性很强的滩相储层中，平均喉道半径与孔隙度、渗透率有较高的关联性（图7）。

2.5  退出效率与物性的关系

退汞效率为最大进汞饱和度与残余汞饱和度的差和最大进汞饱和度的比值，反映非润湿相的毛细管效应采收率，表示岩芯中喉道体积占孔隙与喉道总体积的百分比[18]。退汞效率越大，岩芯中孔隙与喉道的尺寸大小相差越小，越均匀。研究区退汞效率大部分为2.12%～9.11%，与孔隙度、渗透率无明显相关性，表明本区孔喉分布不均匀，孔隙与喉道尺寸相差较大（图8）。

3  结 论

1） 普光气田飞仙关组储层岩石类型主要有颗粒白云岩、泥晶灰（云）岩、细粉晶白云岩等，岩石结构主要分为晶粒、颗粒以及生物格架3种类型。储层孔隙度平均值为9.64%，渗透率平均值为4.86 mD，孔隙度和渗透率的相关性比较复杂，整体属于中低孔-中低渗储层。研究区储层孔隙类型复杂多样，主要以粒间溶孔、粒间与粒内复合孔及粒内孔为主。

2） 压汞测试样品的毛管压力曲线总体表现出低-中排驱压力、略粗歪度、孔隙分选较好、连通性中等的特点。根据类双曲正切函数拟合，可将毛管压力曲线分为4类，研究区主要以Ⅰ、Ⅲ类为主，其中主要储集空间类型：Ⅰ类发育粒间孔、Ⅱ类发育粒间与粒内复合孔、Ⅲ类发育粒内孔。从Ⅰ类到Ⅳ类，反映出储层的微观孔隙结构和流体渗流能力由好变差。

3） 通过宏观孔隙特征、微观孔隙结构参数与物性的相关性分析发现，储集空间为粒间孔的样品孔渗关系较好，粒内、粒间孔样品次之，粒内孔样品无相关性;通过微观孔隙结构参数分析，排驱压力、中值压力与物性呈负相关关系，退汞效率与渗透率的负相关性很弱;平均喉道半径与物性呈正相关关系。综合研究分析表明，物性受到多种因素的影响，是这些因素综合决定的结果。

参考文献：

[1]李剑锋，陈轩，廖康涔，等.普光气田长兴组储层微观孔隙结构特征[J].当代化工，2019，48（3）：554-558.

[2]张纪喜，陈岑，成群.碳酸盐岩储层微观非均质性分类评价——以普光气田飞仙关组储层为例[J].天然气勘探与开发，2016，39（4）：5-7.

[3]周凯，王美格，尹青，等.普光气田新类型储层——飞仙关组砾屑碳酸盐岩的沉积特征及模式[J].海相油气地质，2018，23（2）：53-58.

[4]刘冉，霍飞，王鑫，等.普光气田下三叠统飞仙关组碳酸盐岩储层特征及主控因素分析[J].中国石油勘探，2017，22（6）：34-46.

[5]马永生，蔡勋育，赵培荣.元坝气田长兴组—飞仙关组礁滩相储层特征和形成机理[J].石油学报，2014，35（6）：1001-1011.

[6]何胡军，曾大乾，毕建霞，等.普光气田碳酸盐岩储层裂缝的成因及其控制因素[J].海相油气地质，2014，19（4）：65-72.

[7]张冲，刘鸿博，姚勇，等.普光气田飞仙关组储集层裂缝特征及期次[J].新疆石油地质，2014，35（5）：521-525.

[8]蒋小琼，管宏林，郑和荣，等.四川盆地普光气田飞仙关组白云岩储层成因探讨[J].石油实验地质，2014，36（3）：332-336.

[9]姜楠，范凌霄，刘卉，等.普光气田滩相储层特征及白云化成因[J].天然气地球科学，2013，24（5）：923-930.

[10]李永胜，章志锋，刘学刚，等.利用毛管压力曲线分析姬塬油田长6油层微观孔隙结构特征[J].石油化工应用，2013，32（2）：16-20.

[11]黄红涛.川东北地区飞仙关组储层特征分析[J].科技信息（科学教研），2008（17）：381.

[12]刘成川，向丹，黄大志.川东北PG构造三叠系飞仙关组台缘鲕滩储层特征[J].天然气工业，2005（7）：17-19.

[13]颜其彬，陈明江，汪娟，等.碳酸盐岩储层渗透率与孔隙度、喉道半径的关系[J].天然气工业，2015，35（6）：30-36.

[14]万文胜，杜军社，佟国彰，等.用毛细管压力曲线确定储集层孔隙喉道半径下限[J].新疆石油地质，2006（1）：104-106.

[15]廖明光，李仕伦，谈德辉.根据压汞曲线估算储集层渗透率的模型[J].新疆石油地质，2001（6）：503-505.

[16]PITTMAN E D，李彦兰.砂岩压汞毛细管压力曲线获取的不同参数与孔隙度和渗透率的关系[J].国外油气勘探，1992（6）：10-17.

[17]周显民.利用汞毛细管压力曲线预测砂岩孔隙平均半径及空气渗透率的新方法[J].石油勘探与开发，1989（5）：63-69.

[18]张兴金，秦同洛.砂岩的孔隙度和渗透率及由压汞毛细管压力曲线导出的各种参数的关系[J].国外油田工程，1993（2）：29-33.