馬淼，孫衛(wèi)，劉登科，趙煜，王斌，張帆

（1.大陸動力學國家重點實驗室，陜西西安710069；2.西北大學地質學系，陜西西安710069）

華慶地區(qū)長6儲層微觀孔喉特征及對物性的影響研究

馬淼1，2，孫衛(wèi)1，2，劉登科1，2，趙煜1，2，王斌1，2，張帆1，2

（1.大陸動力學國家重點實驗室，陜西西安710069；2.西北大學地質學系，陜西西安710069）

為了研究低滲透砂巖儲層微觀孔喉特征差異與物性的關系，筆者以鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長6儲層為研究對象。首先分析了孔隙度和滲透率之間的關系，并在此基礎上利用先進的恒速壓汞技術，進一步研究了不同滲透性砂巖儲層的微觀孔喉分布特征，明確了孔隙結構微觀特征對儲層滲流能力的影響。研究結果表明：華慶地區(qū)長6儲層孔喉分布具有較強的非均質性，孔隙半徑分布相對集中，而喉道半徑及孔喉半徑比分布特征差異較明顯。滲透率越低，喉道半徑分布區(qū)間越小，孔喉半徑比分布范圍越寬，孔喉非均質性越強。對滲透率影響較大的喉道特征參數(shù)為：平均喉道半徑、孔喉半徑比、分選系數(shù)及主流喉道半徑。說明研究區(qū)儲層品質及滲流特征主要受喉道大小及分布的控制，喉道的發(fā)育程度及非均質性嚴重制約著長6儲層的滲流能力。

恒速壓汞；微觀孔喉；物性；低滲透砂巖儲層

華慶地區(qū)地處甘肅省隴東地區(qū)華池縣境內，在鄂爾多斯盆地陜北斜坡帶的西南部［1，2］，沉積相類型主要為湖泊三角洲前緣，沉積條件復雜?？碧介_發(fā)實踐表明，該區(qū)砂巖儲層巖性致密、非均質性較強，開發(fā)程度相對較低。許多學者對研究區(qū)長6儲層的物性特征、孔隙類型及成巖作用等方面已取得了大量的成果［3-5］，但缺乏對儲層微觀孔喉特征及物性主控因素的系統(tǒng)研究［6］。為此，筆者從華慶地區(qū)長6砂巖儲層物性特征、孔喉結構特征入手，結合先進的恒速壓汞測試技術深入探討了孔喉特征與研究區(qū)儲層物性的影響，從微觀上剖析了孔喉特征參數(shù)與儲層物性之間的關系。對后續(xù)開展進一步的油氣勘探開發(fā)和有利相帶預測有著重要的理論指導意義。

1　儲層物性特征

據(jù)研究區(qū)長6儲層實測巖心資料統(tǒng)計顯示：主要孔隙度分布區(qū)間5.02%～11.56%，平均值8.67%；主要滲透率分布區(qū)間0.03×10-3μm2～0.39×10-3μm2，平均值0.15×10-3μm2。與孔隙度相比，滲透率分布范圍更廣，非均質性較強。根據(jù)長6儲層的孔隙度與滲透率相關關系圖可知（見圖1）：孔隙度和滲透率之間具有好的正相關性，R2值達到0.605，整體表現(xiàn)為滲透率隨孔隙度的增大而升高的趨勢。表明孔隙和喉道對儲層的滲透性有控制作用，儲層的物性受到孔喉的發(fā)育程度的影響［7］。

圖1　華慶地區(qū)長6儲層孔隙度和滲透率相關關系圖Fig.1 The relation's curve between the permeability and the porosity of Chang 6 formation in Huaqing area

2　孔喉分布特征分析

低滲透儲層儲集能力和滲流能力主要受到孔喉特征的影響。常規(guī)分析技術已不能全面反映低滲透儲層孔喉特征的研究，恒速壓汞技術依據(jù)進汞壓力的起伏把孔隙、喉道區(qū)分開來，從而實現(xiàn)對孔隙、喉道的分別表征，定量分析孔隙半徑、喉道半徑以及孔喉半徑比等參數(shù)的大小，能更準確地研究儲層孔隙與喉道之間的差異性［8，9］。因此，本文利用恒速壓汞實驗從微觀方面來研究華慶地區(qū)長6儲層的孔喉特征，主要從不同物性巖樣的孔喉大小、分布形態(tài)、配置關系等方面來研究儲層的滲流特征。

2.1孔隙半徑特征

根據(jù)恒速壓汞測試結果，由4塊代表樣品的孔隙半徑分布特征圖發(fā)現(xiàn)：對于不同滲透率級別的巖樣，其孔隙半徑分布特征相似，未表現(xiàn)出明顯變化，均具有趨于正態(tài)分布特征，且有效孔隙半徑的分布范圍、峰值頻率也較為接近（見圖2）。孔隙半徑集中分布于100 μm～160 μm，峰值孔隙半徑基本在130 μm左右，峰值含量差異不大。結果表明：巖樣孔隙半徑分布形態(tài)幾乎不受滲透率大小的影響，孔隙半徑對低滲透砂巖儲層滲流能力的制約能力較弱。

圖24　塊代表樣品的孔隙半徑、喉道半徑、孔喉半徑比分布特征圖Fig.2 Pore radius，throat radius and pore throat radius ratio distribution curves of four representative samples

2.2喉道半徑特征

連通孔隙的細小部分為喉道，喉道在一定程度上表征了孔喉間的連通性與均質性。因此，為了研究儲層孔隙結構的變化，需要從喉道的變化特征入手［10-12］。根據(jù)恒速壓汞測試結果，4塊不同物性巖樣的喉道半徑分布范圍分別是0.18 μm～0.42 μm、0.29 μm～0.58 μm、0.41 μm～0.87 μm、0.53 μm～2.15 μm；峰值喉道半徑分別是0.21 μm、0.38 μm、0.72 μm、0.89 μm；峰值含量依次是87.7%、41.8%、30.9%、7.8%。由4塊代表樣品的喉道半徑分布特征圖可見：樣品滲透率不同時，喉道半徑分布形態(tài)有很大差異（見圖2）。喉道半徑的分布范圍隨滲透率的升高而逐漸變寬，且曲線峰值含量在逐漸減小，峰值喉道半徑增大，同時細喉道所占比例減小，粗喉道所占比例明顯增高，表現(xiàn)出較強的非均質性。

由分析結果可知，喉道半徑分布特征隨滲透率的變化特別明顯，表明喉道對儲層巖樣內流體的滲流特征有重要控制作用。

2.3孔喉半徑比特征

從油氣田開發(fā)方面分析，孔喉半徑比大小決定了油氣在開發(fā)過程中被捕獲的幾率［13］。當孔喉半徑比較大時，滲透率較低，油氣在驅替過程中由于毛細管阻力較大而易發(fā)生卡斷，被捕獲的幾率增加，造成滲流能力嚴重減弱，油氣被采出的程度相對較低。

由4塊分析巖樣的孔喉半徑比分布特征圖（見圖2）得出：對于不同滲透率的實驗樣品，其孔喉半徑比分布曲線形態(tài)存在很大差異，分布區(qū)間以及峰值也不同。4塊不同滲透率巖樣的孔喉半徑比分布范圍依次是：500～1 300、270～1 150、110～280、30～270。隨著滲透率的增加，孔喉半徑比分布區(qū)間逐漸變小，孔喉半徑比主峰隨之左移，說明低孔喉半徑比部分所占比例逐漸增加，同時增加的幅度在不斷加快，而且孔喉半徑比的主峰值也隨之變小。

3　孔喉特征參數(shù)與物性關系分析

在低滲透砂巖儲層中，微觀孔喉特征復雜、儲層非均質性較強，孔喉特征的差異與儲層物性的差異有著必然的聯(lián)系［14］，儲層滲流能力和油藏采收率主要取決于孔喉發(fā)育程度及其均質性。因此探討儲層孔喉特征參數(shù)與物性間相互關系，有利于對低滲透砂巖儲層進行產(chǎn)能評價，并在一定程度上對于油田開發(fā)政策的制定具有指導意義。

3.1孔喉大小對物性的影響

平均孔隙半徑、平均喉道半徑與主流喉道半徑是表征孔喉大小的主要特征參數(shù)。喉道對滲透率累積貢獻達95%以上時所有喉道半徑的加權平均值即為主流喉道半徑［15］，可以反映儲層孔喉大小的分布情況且能夠表征儲層的滲流能力；平均喉道半徑反映儲層孔喉大小的集中分布區(qū)間，可以表征低滲透儲層物性的好壞。

從不同樣品的平均孔隙半徑、平均喉道半徑、主流喉道半徑和物性參數(shù)的交匯圖可以看出（見圖3）：平均孔隙半徑和物性參數(shù)之間的相關性很弱；主流喉道半徑、平均喉道半徑與物性參數(shù)均具有正相關性，且二者與孔隙度之間的相關性較差，但是與滲透率之間具有較好的正相關性。說明喉道半徑對滲透率的影響和控制是主要的，而孔隙半徑對滲透率的影響是次要的。與主流喉道半徑相比，物性參數(shù)與平均喉道半徑之間的相關性更好。以上分析表明，在研究區(qū)平均喉道半徑對長6儲層滲透性的影響更為明顯，更能夠表征儲層的滲流性能。

圖3　孔喉大小特征參數(shù)與物性參數(shù)相關關系圖Fig.3 Relationship between the characteristic parameters of pore throat size and physical property parameters

3.2孔喉非均質性對物性的影響

孔喉半徑比、分選系數(shù)、均值系數(shù)是表征孔喉非均質性的主要特征參數(shù)。孔喉半徑比能較好反映孔隙以及喉道的形態(tài)［16］，通常用來衡量孔喉的非均質性，孔喉半徑比越大，儲層微觀孔喉非均質性越強［17］，其滲流能力越差；分選系數(shù)反映了孔喉大小分布的集中程度，可以直接用來度量孔喉大小及分選程度［18］?？缀矸诌x性較好時，大小分布較為集中，此時儲層非均質性就越弱；均值系數(shù)越小時，總孔喉的平均值越大［19，20］，大喉道在整個孔喉中越占優(yōu)勢，儲層滲流能力越好。

根據(jù)恒速壓汞實驗的數(shù)據(jù)分析顯示（見圖4），孔喉半徑比和孔隙度之間的相關性一般，而和滲透率有較好的負相關關系（R2是0.709），即隨著孔喉半徑比的變大，滲透率急劇下降?？缀戆霃奖容^小時，孔喉間的差異程度弱，連通性好，滲透率較高，在驅替過程中孔喉對油（氣）的束縛能力較小，降低了被捕獲的幾率，油（氣）在通過細小的喉道時受到的阻力較小，從而降低了開采難度。

圖4　孔喉非均質性特征參數(shù)與物性參數(shù)相關關系圖Fig.4 Relationship between the pore heterogeneity characteristic parameters and physical property parameters

通過分析分選系數(shù)與物性參數(shù)之間的相關性，結果表明（見圖4），滲透率與孔喉分選系數(shù)之間具有較好的正相關性（R2是0.676），孔喉分選系數(shù)與孔隙度之間的相關性一般。分選系數(shù)太高或太低都會減弱流體在儲層中的滲流能力。分選系數(shù)太小，雖然孔喉分布均勻，但主要存在一些微細喉道，它們對流體在儲層中的滲流基本不起任何作用，此時儲層物性很差；隨著分選系數(shù)的增加，孔喉類型由單一型過渡到混合型，此時對滲透率貢獻明顯的大喉道數(shù)量增加，極大地改善了儲層滲流性能；分選系數(shù)太大時，在一定程度上增強了孔隙結構的非均勻程度，對儲層物性起破壞作用。

分析均值系數(shù)與物性參數(shù)的相關關系之后，可以發(fā)現(xiàn)：均值系數(shù)與滲透率的負相關關系（R2是0.317）好于與孔隙度的負相關關系（R2是0.211）。儲層物性隨著均值系數(shù)的增大而變差（見圖4）。一般來講，在中、高滲儲層中，均值系數(shù)與物性具有良好的負相關關系；而在低滲透儲層中，由于孔喉特征較為復雜，導致均值系數(shù)與物性之間沒有表現(xiàn)出明顯的負相關性。

4　結論

（1）對長6儲層的孔喉特征通過對比分析發(fā)現(xiàn)：樣品的滲透率不同時，儲層孔隙半徑的分布范圍基本一致，分布頻率也無明顯差異；喉道半徑以及孔喉半徑比的分布特征存在明顯差異。儲層滲透性較好時，喉道半徑分布區(qū)間較寬，峰值喉道半徑較大，粗喉道貢獻率較大。

（2）研究區(qū)域儲層物性差，孔隙、喉道半徑較小，微觀孔喉存在較強的非均質現(xiàn)象。不同孔喉特征參數(shù)與孔隙度、滲透率都有一定的相關性。對于低滲透砂巖儲層而言，各孔喉特征參數(shù)對滲透率影響程度要遠遠高于其對孔隙度的影響程度。其中孔喉半徑比、平均喉道半徑、主流喉道半徑和分選系數(shù)對滲透率影響更大。

（3）長6儲層喉道對儲層物性的控制、對儲層滲流能力的貢獻要遠高于孔隙，因此在油氣田開發(fā)過程中需重視孔喉間的配置關系，對于滲透率不同的儲層應依據(jù)喉道的分布特征及發(fā)育程度，而采取相應的開采挖潛措施。

［1］蘭葉芳，鄧秀芹，程黨性，等.鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長6油層組砂巖成巖相及儲層質量評價［J］.巖石礦物學雜志，2014，33（1）：51-63.

［2］廖建波，李智勇，龍禮文，等.物源交匯作用對油氣富集的影響－以鄂爾多斯盆地中部華慶地區(qū)長6段沉積期為例［J］.新疆石油地質，2013，34（1）：20-23.

［3］劉九洲，張春生，狄貴東，等.鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長63油層沉積相研究［J］.特種油氣藏，2010，17（5）：57-59.

［4］李福來，王石頭，苗順德，等.華慶地區(qū)長63段低滲儲層特征及優(yōu)質儲層主控因素［J］.吉林大學學報（地球科學版），2015，（6）：1580-1588.

［5］龐軍剛，楊友運，田建鋒，等.致密砂巖儲集層單因素定量成巖相分析－以華慶地區(qū)三疊系延長組長63為例［J］.礦物巖石地球化學通報，2015，（2）：369-378.

［6］何文祥，楊樂，馬超亞，等.特低滲透儲層微觀孔隙結構參數(shù)對滲流行為的影響－以鄂爾多斯盆地長6儲層為例［J］.天然氣地球科學，2011，22（3）：477-481.

［7］李南星，劉林玉，鄭銳，等.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇地區(qū)超低滲透儲層評價［J］.巖性油氣藏，2011，23（2）：41-45.

［8］高輝，王美強，尚水龍.應用恒速壓汞定量評價特低滲透砂巖的微觀孔喉非均質性－以鄂爾多斯盆地西峰油田長8儲層為例［J］.地球物理學進展，2013，28（4）：1900-1907.

［9］任穎惠.華慶地區(qū)長63儲層構型表征及孔喉特征分析［D］.西安：西安石油大學，2015.

［10］田虓豐，程林松，薛永超，等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長7致密油藏儲層特征［J］.科學技術與工程，2014，14（12）：173-176.

［11］解偉，張創(chuàng)，孫衛(wèi)，等.恒速壓汞技術在長2儲層孔隙結構研究中的應用［J］.斷塊油氣田，2011，18（5）：549-551.

［12］伍小玉，羅明高，聶振榮，等.恒速壓汞技術在儲層孔隙結構特征研究中的應用－以克拉瑪依油田七中區(qū)及七東區(qū)克下組油藏為例［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2012，35（3）：28-30.

［13］蔡玥，李勇，成良丙，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長8低滲透砂巖儲層微觀孔隙結構特征研究［J］.新疆地質，2015，（1）：107-111.

［14］王瑞飛，陳明強，孫衛(wèi).鄂爾多斯盆地延長組超低滲透砂巖儲層微觀孔隙結構特征研究［J］.地質論評，2008，54（2）：270-277.

［15］謝玉洪，張亞，張哨楠，等.鶯歌海盆地東方區(qū)黃流組低滲儲層特征及影響因素分析［J］.石油實驗地質，2015，（5）：541-547.

［16］喻建，馬捷，路俊剛，等.壓汞－恒速壓汞在致密儲層微觀孔喉結構定量表征中的應用－以鄂爾多斯盆地華池－合水地區(qū)長7儲層為例［J］.石油實驗地質，2015，37（6）：789-795.

［17］李傳亮.孔喉比對地層滲透率的影響［J］.油氣地質與采收率，2007，14（5）：78-79.

［18］趙繼勇，劉振旺，謝啟超，等.鄂爾多斯盆地姬塬油田長7致密油儲層微觀孔喉結構分類特征［J］.中國石油勘探，2014，19（5）：73-79.

［19］高輝，孫衛(wèi)，費二戰(zhàn)，等.特低-超低滲透砂巖儲層微觀孔喉特征與物性差異［J］.巖礦測試，2011，30（2）：244-250.

［20］付明義，賀永紅，張創(chuàng)，等.直羅油田延9儲層微觀孔隙結構特征［J］.科學技術與工程，2014，14（10）：22-25.

Micro-pore throat characteristics and the impact on the physical property research of Chang 6 formation in Huaqing area

MA Miao1，2，SUN Wei1，2，LIU Dengke1，2，ZHAO Yu1，2，WANG Bin1，2，ZHANG Fan1，2
（1.State Key Laboratory of Continental Dynamics，Xi'an Shanxi 710069，China；2.Department of Geology，Northwest University，Xi'an Shanxi 710069，China）

In order to study the relationships between micro-pore throat characteristics and properties in the low permeability sandstone reservoir，the author takes Chang 6 reservoir of Huaqing area as an example.Firstly，analyze the relationship between porosity and permeability，based on this，the author makes use of advanced constant speed mercury injection technology，further study the different permeability sandstone reservoir micro-pore throat distribution characteristics.The influence from microscopic pore structure characteristics to percolation capacity has been clear.The result shows that，Chang 6 reservoir pore throat size distribution heterogeneity is strong，the pore radius distribution is relatively concentrated，butthe distribution of throat radius and the pore throat radius ratio characteristic difference is more apparent.The lower the permeability，the smaller the throat radius distribution range，the distribution range is wider than pore throat radius，the stronger the pore heterogeneity. The influence on permeability of throat characteristic parameters are the average throat radius，pore throat radius ratio，sorting coefficient and mainstream throat radius.This indicates that，reservoir quality and percolation capacity are mainly controlled by throat size and distribution，Chang 6 reservoir permeability is restricted by the growing degree heterogeneity of the throat.

the constant-rate mercury injection；micro pore throat；physical property；low permeability sandstone reservoir

TE122.23

A

1673-5285（2016）10-0106-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.10.024

2016－08-18

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”，項目編號：2011ZX05044；陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程，項目編號：2011KTZB01-04-01。

馬淼（1990-），在讀碩士研究生，陜西省榆林市綏德縣人，2015年畢業(yè)于西安石油大學勘查技術與工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣田地質與開發(fā)、儲層微觀孔隙結構特征研究工作，郵箱：18792837568@163.com。