陇东地区盒8段致密砂岩储层分类评价

崔改霞，卢帆雨，王 松，胡 榕，王翀峘

（1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065；2.陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西西安 710065）

致密砂岩气藏作为非常规气藏的典型代表，油气资源丰富，成为当前重要的勘探开发目标[1-4]。作为我国大型含油气盆地之一、发育在华北克拉通西南部的鄂尔多斯盆地（图1），含有多套含油气层系，生储盖组合特征明显[5-7]。该盆地西南部的陇东地区，在沉积环境和构造因素的影响下，连续沉积了一套较为完整的致密厚砂岩，多层系普遍富集油气。本次研究层位为上古生界二叠系石盒子组盒8段，该时期多套辫状河道频繁交互，辫状河道和水下分流河道较为发育。随着对致密砂岩油气勘探程度的加深，该区逐渐成为新的油气开发接替区[8-9]，作为致密砂岩油气勘探开发的新区块。目前，国内外众多学者对研究区盒8段储层的研究多集中在沉积体系、物源及母岩特征[10-17]、孔隙结构特征[18-19]、成藏特征[20]等方面，然而，针对该区盒8段储层特征以及致密砂岩分类评价的研究还相对比较薄弱。因此，合理地选取储层评价参数、优选适合研究区的评价方法，最终实现储层分类评价势在必行。本文在前人研究的基础上，结合实验分析数据，根据研究区储层成岩作用特征，参照各项成岩指数，建立一套适用于本区致密砂岩储层分类评价的标准，以期为致密砂岩储层有利区的优选提供可借鉴的依据。

图1 研究区构造位置

1 储层基本特征

1.1 岩石学特征

陇东地区盒8段主要岩石类型为岩屑石英砂岩、岩屑砂岩；其次为石英砂岩、长石岩屑砂岩，极少量的岩屑长石砂岩、长石砂岩。其中，盒8上亚段以岩屑石英砂岩、岩屑砂岩、长石岩屑砂岩为主，含少量的岩屑长石砂岩、长石石英砂岩及长石砂岩。盒8下亚段以岩屑石英砂岩、岩屑砂岩为主，含少量的石英砂岩及长石岩屑砂岩（表1）。盒8段泥岩颜色以深灰色、杂色为主（图2a），表明水体较浅，反映其处于氧化-还原环境频繁交替的沉积环境。砂岩以粗砂岩居多（图2b），其次为中砂岩和细砂岩，表现出较强的水动力环境[21]。盒8段整体上以中等分选为主（图2c），分选较差，整体磨圆度以次棱角状为主，其次为次棱-次圆状和次圆状，胶结类型有加大-孔隙型、孔隙型、薄膜-孔隙胶结型等。

表1 陇东地区盒 8段砂岩储层碎屑组分 %

1.2 物性特征

陇东地区盒8段储层孔隙度为0.98%～15.30%，平均6.56 %；渗透率0.03×10-3～43.28×10-3μm2，平均值为0.51×10-3μm2，1 489块岩石样品中，有92.96 %的岩石样品渗透率值都小于0.10×10-3μm2，故本区盒8段储层为典型的低孔、低渗储层。盒 8上亚段平均孔隙度（6.26%）小于盒 8下亚段（6.60%），盒 8上亚段渗透性（1.08×10-3μm2）大于盒 8下亚段（0.43×10-3μm2），盒 8下亚段孔隙度大于6%的样品和渗透率大于0.10×10-3μm2的样品所占比例分别为39.48%和42.55%，均高于盒8上亚段。为进一步分析盒8段储层物性数据，将盒8上亚段和盒8下亚段砂岩孔隙度和渗透率数据作相关图[22]。根据孔-渗相关曲线可知（图3），盒8上盒8上亚段和盒8亚下段的孔隙度与渗透率呈指数相关，相关系数分别为0. 570 1和0. 541 2。渗透率值随着孔隙度值的增加而增加，二者的大致相关性表明，砂岩的储渗能力一定程度上仍主要依赖于砂岩基质孔隙与喉道，孔隙度和渗透率的低值反映出研究区储层喉道细小、孔隙度偏小的特征。

图 2 陇东地区盒8段岩石类型

图3 陇东地区盒8段储层孔隙度和渗透率关系

2 储层孔隙结构特征

2.1 孔隙类型

根据薄片观察与扫描电镜分析结果，结合各层位孔隙与岩石比率的分布情况，将盒 8 段孔隙类型组合归纳如下：

①盒 8 上亚段砂岩中的组合类型为：粒间孔（0.10%）+杂基溶孔（0.02%）+晶间孔（0.02%）+微裂隙（0.01%）+岩屑溶孔（0.01%）+收缩孔（0.01%）型。

②盒 8 下亚段砂岩中的组合类型为：岩屑溶孔（0.49%）+粒间孔（0.46%）+晶间孔（0.06%）+杂基溶孔（0.05%）+粒间溶孔（0.04%）+长石溶孔（0.02%）型。

研究区盒8上亚段面孔率为0.17%，盒8下亚段面孔率为1.13%，主要集中在0～11.00%，平均为0.80%。其中，粒间孔进一步区分为石英加大后的粒间孔隙和粒间溶蚀孔隙，石英加大后的粒间孔隙可使原有粒间孔隙减少，在石英砂岩及岩屑石英砂岩中较发育（图4a）。粒间溶蚀孔隙主要以次生为主，常和粒内溶孔混生（图4b）。长石矿物主体甚至整体被溶蚀，可形成较大的粒内溶孔（图4c）或铸模孔（图4d）。其中，伊利石晶间微孔由长石及岩屑发生不同程度蚀变和水化作用，泥质杂基重结晶，充填于粒间形成（图4 e）。常见裂缝发育，缝面弯曲，裂缝宽度细小且狭窄（图4 f），体积仅占岩石总孔隙度的0.01%，但在一定程度上改善了储层的渗透性。

图4 陇东地区盒8段储层微观孔隙特征

2.2 孔隙结构特征

陇东地区盒8段储层砂岩压汞参数统计结果显示，排驱压力为0.01～13.11 MPa，平均为6.82 MPa；中值压力为0.91～58.54 MPa，平均为15.41 MPa；中值喉道半径0.010～0.810 μm，平均为0.185 μm；主要偏向于孔喉半径较小的一侧，喉道分选系数为0.09～5.72，平均为2.07，喉道歪度为-6.01～2.93，平均为0.06；最大进汞饱和度为99.31%。总体反映出储层孔隙度相对较低，渗透性相对较差，喉道半径相对小，分布不均匀而且分选较差。通过分析毛管压力曲线形态和参数特征，根据储层孔隙结构分类评价标准，将盒8段储层孔隙结构分为4种类型（图5）。

Ⅰ类孔隙结构：压汞曲线形态具有明显的平台，孔喉连通性好，分选较好，粗歪度，排驱压力一般小于0.5 MPa，中值半径大于 0.20 μm，退汞效率高于35%，孔隙度一般大于8%，渗透率一般大于0.5×10-3μm2（图5a）。

Ⅱ类孔隙结构：压汞曲线形态具有较明显的平台，孔喉连通性相对较差，分选中等-差，偏粗歪度，排驱压力中等（0.50～1.00 MPa），中值半径大于0.10 μm，退汞效率高于30%，孔隙度一般为6%～8%，渗透率为0.2×10-3～0.5×10-3μm2（图5a）。

Ⅲ类孔隙结构：压汞曲线平台不明显，孔喉连通性和分选差，偏细歪度，排驱压力偏高，一般大于1.00 MPa。中值半径小于0.10 μm，退汞效率高于30%，孔隙度为4%～6%，渗透率大于0.2×10-3μm2（图5b）。

Ⅳ类孔隙结构：压汞曲线无平台，物性很差，排驱压力相对较高，一般大于2.00 MPa，孔隙度一般小于4%，渗透率小于0.1×10-3μm2（图5b）。

图5 陇东地区盒8段储层砂岩孔隙结构类型

3 储层分类及评价

通过分析陇东地区储层的孔隙度、渗透率、岩性等参数，依据储层分类标准，并结合孔隙度和渗透率分级标准表[23]，对陇东地区盒8段储层进行了分类评价，如表2所示。

表2 陇东地区盒 8段储层综合分类评价表

盒8上亚段沉积期：中部发育三角洲前缘亚相及滨浅湖亚相，西南部发育三角洲平原亚相，东北部为浅湖亚相和三角洲前缘亚相。平均砂体厚度为8 m，孔隙度大于4%，渗透率大于0.1×10-3μm2，以 III 类储层为主。河道侧翼及浅湖亚相的远砂坝、席状砂区域主要发育 IV 类储层；个别砂体比较厚、物性比较好的井区成岩相类型为高岭石充填-晶间孔相、水云母充填相，为 II 类储层，如L10-QT2井、L56井、L44井、CT1井及L123井附近（图6a）。

盒8下亚段沉积期：东北部吴起及旦八镇地区为三角洲前缘亚相，东北部华池及庆城地区为滨浅湖亚相，西南部为三角洲前缘亚相。西南部的三角洲平原分流河道砂体储层基本以 III 类储层为主，平均砂体厚度为8 m，孔隙度大于4%， 渗透率大于0.1×10-3μm2。东北部三角洲前缘水下分流河道和河口坝砂体，平均砂体厚度大于10 m，孔隙度大于6%，渗透率大于0.3×10-3μm2，以I+II类储层为主。西南部为三角洲前缘亚相储层基本以III类储层为主，河道侧翼一般为IV类储层，砂体薄、物性差，以压实胶结成岩相为主。滨浅湖砂坝主要以III+IV类储层为主，局部为II类储层（图6b）。

图6 陇东地区盒8段储层评价

4 结论

（1）陇东地区盒8段储层孔隙类型以岩屑溶孔、粒间溶孔为主，其次为晶间孔；储层较为致密，属于低孔低渗储层；铁方解石充填普遍存在，可见少量铁白云石、菱铁矿等碳酸盐胶结物。盒8段储层孔隙结构分为Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ类4种类型；储集空间主要为微孔-中孔，微裂缝和粒内破裂缝在岩样中所占比例较小。

（2）盒8段储层整体上以Ⅲ类储层为主，其次为Ⅱ类储层。盒8上亚段Ⅲ类储层分布在中部三角洲前缘亚相及滨浅湖亚相，西南部三角洲平原亚相，东北部浅湖亚相和三角洲前缘亚相。Ⅳ类储层主要分布在河道侧翼及浅湖亚相的远砂坝、席状砂区域。

（3）盒8下亚段Ⅲ类储层主要分布在西南部三角洲平原分流河道砂体，I+Ⅱ类储层主要分布在东北部三角洲前缘水下分流河道和河口坝砂体，西南部三角洲前缘亚相储层基本以Ⅲ类储层为主；河道侧翼一般为Ⅳ类储层，其砂体薄，物性差。滨浅湖砂坝主要以Ⅲ+Ⅳ类储层为主，局部为Ⅱ类储层。