孔星星 肖佃師 蔣 恕 盧雙舫 孫 斌 王璟明

1. 中國(guó)石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 2.構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室?中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）

0 引言

我國(guó)致密砂巖氣資源豐富、分布廣泛，以鄂爾多斯盆地、四川盆地為典型代表[1-5]，其巨大的資源量、廣闊的勘探前景越來(lái)越為業(yè)界所重視[6-7]。與常規(guī)碎屑巖儲(chǔ)層相比，致密砂巖普遍經(jīng)歷過(guò)強(qiáng)烈壓實(shí)和膠結(jié)（以黏土礦物和碳酸鹽巖礦物膠結(jié)為主）等破壞性成巖作用，在微觀方面導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙變小、孔喉連通關(guān)系變復(fù)雜[8-11]，在宏觀上影響氣水分布不受構(gòu)造控制[12-13]。儲(chǔ)層品質(zhì)決定了含氣量及壓后產(chǎn)能，是致密砂巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的關(guān)鍵內(nèi)容。但是，致密砂巖通?？诐B關(guān)系較差，存在著孔隙度相近但滲透率差異大、高孔特低滲等情況[14]，沿用常規(guī)的儲(chǔ)層分類方案難以滿足致密砂巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)的需要[15-16]。

致密砂巖儲(chǔ)層分類評(píng)級(jí)方法有很多，目前常用方法主要有壓汞法[17-18]、核磁共振法[19-21]、圖像法[22]等。壓汞法主要依據(jù)壓汞曲線的形態(tài)、進(jìn)汞參數(shù)、孔喉分布等特征，或者結(jié)合分形理論進(jìn)行儲(chǔ)層分類[17-18]。壓汞法能夠很好反映儲(chǔ)層的滲流特征及孔喉組合關(guān)系，但是受到進(jìn)汞壓力的限制無(wú)法全面反映儲(chǔ)層孔隙空間，對(duì)孔隙孔徑分布的刻畫也不夠全面。核磁共振法主要依據(jù)T2譜分布形態(tài)，以及弛豫時(shí)間的大小進(jìn)行儲(chǔ)層分類，核磁法能夠較為全面地反映孔隙分布，但是無(wú)法獲得儲(chǔ)層的滲流能力，同時(shí)由于T2譜獲得的是樣品弛豫時(shí)間，要獲得樣品的孔徑分布還需要進(jìn)行孔徑轉(zhuǎn)換[23]。圖像法則主要依據(jù)鏡下照片，提取孔隙孔徑分布信息，研究孔隙形態(tài)，進(jìn)行儲(chǔ)層分類。圖像法能夠很好地觀察孔隙的類型與形態(tài)，但是圖像法觀察尺度一般較大，無(wú)法反映致密儲(chǔ)層的微小孔隙特征[22-23]，同時(shí)圖像法從二維角度刻畫儲(chǔ)層，無(wú)法反映儲(chǔ)層的三維孔隙特征及滲流能力。

從致密儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)表征入手，綜合多種手段，找出影響儲(chǔ)層儲(chǔ)集和滲流能力的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能合理指導(dǎo)致密儲(chǔ)層的分類評(píng)價(jià)[24]。為此，筆者提出高壓壓汞與核磁共振相結(jié)合的儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)方法，能夠全面刻畫儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間特征，選取反映有效儲(chǔ)集空間和儲(chǔ)層滲流能力的特征參數(shù)，使儲(chǔ)層的分類更加科學(xué)和實(shí)用；并以鄂爾多斯盆地東緣臨興區(qū)塊上古生界致密砂巖儲(chǔ)層為例，基于核磁共振和高壓壓汞實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表征致密儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)，明確影響致密砂巖儲(chǔ)集和滲流能力的關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試氣結(jié)果，驗(yàn)證分類標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際生產(chǎn)的吻合度，以期指導(dǎo)致密砂巖儲(chǔ)層分類。

1 地質(zhì)特征及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 地質(zhì)特征

鄂爾多斯盆地東緣臨興區(qū)塊位于伊陜斜坡和晉西撓摺帶，地層平緩、整體呈東高西低、北高南低展布。經(jīng)過(guò)多年勘探，臨興區(qū)塊已獲取多口高產(chǎn)工業(yè)氣流井，展示了該區(qū)具備良好致密氣勘探潛力。上古生界地層是該區(qū)致密砂巖氣的主要產(chǎn)層，自下而上包括上石炭統(tǒng)本溪組（C2b）、下二疊統(tǒng)太原組（P1t）和山西組（P1s）、中二疊統(tǒng)石盒子組（P2sh）和上二疊統(tǒng)石千峰組（P3s），其中山西組和太原組為主要烴源巖，但也發(fā)育緊鄰烴源巖的致密砂巖氣儲(chǔ)層；石盒子組和石千峰組是致密氣勘探的主要層位，為河流三角洲沉積，巖石類型主要為巖屑砂巖和長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖，局部發(fā)育巖屑質(zhì)石英砂巖，巖屑和長(zhǎng)石含量高，為該區(qū)致密儲(chǔ)層溶蝕孔隙發(fā)育奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

臨興區(qū)塊石盒子組和石千峰組致密砂巖膠結(jié)物含量高（平均值為20%），膠結(jié)物類型包括黏土礦物和碳酸鹽巖礦物，其中黏土礦物膠結(jié)物含量介于2%～20%，平均值為15.8%，以伊蒙混層、伊利石和綠泥石為主，黏土礦物對(duì)儲(chǔ)層孔隙度影響較小，但會(huì)極大降低儲(chǔ)層滲透率，是致密砂巖孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、滲透率變差的主要原因之一。石盒子組和石千峰組致密砂巖的孔隙度主要介于4%～10%，超過(guò)10%的孔隙度占21%；滲透率主要介于0.1～1.0 mD， 超過(guò)1.0 mD的滲透率占23%，總體上孔隙度和滲透率呈弱正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)為0.54）?？v向上隨埋深增加，孔隙度和滲透率呈現(xiàn)先增加、后減小的趨勢(shì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

所選致密砂巖樣品均來(lái)自臨興區(qū)塊上組合的石千峰組、石盒子組地層，巖性包括含礫粗砂巖、粗砂巖、中砂巖和細(xì)砂巖，共計(jì)275塊樣品。所有樣品均進(jìn)行薄片鑒定和孔滲測(cè)量，考慮孔滲和巖性的差異，選擇典型代表性樣品（表1）進(jìn)行高壓壓汞、核磁共振和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡測(cè)試，以研究致密儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)集能力和滲流能力的影響，指導(dǎo)致密儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)。其中壓汞實(shí)驗(yàn)在Autopore 9250 Ⅱ型壓汞儀上完成，實(shí)驗(yàn)溫度為25 ℃，相對(duì)濕度為35%～50%，最大進(jìn)汞壓力為70～300 MPa，對(duì)應(yīng)孔喉半徑為10.50～2.45 nm。利用紐邁公司MesoMR23-060H-1型核磁共振分析儀進(jìn)行核磁共振實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)量樣品的飽和水和束縛水狀態(tài)（離心轉(zhuǎn)速為6 000 r/min）下T2譜，研究致密儲(chǔ)層中流體的可動(dòng)性。兩次核磁共振測(cè)量均采用相同參數(shù)：CPMG脈沖系列、回波間隔0.2 ms、等待時(shí)間5 s、掃描次數(shù)128次。

表1 典型致密砂巖樣品基本信息表

2 致密砂巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

2.1 孔隙類型

通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡和薄片觀察，發(fā)現(xiàn)該區(qū)塊致密砂巖主要發(fā)育殘余粒間孔、粒間溶蝕孔、粒內(nèi)溶蝕孔以及晶間孔等4類孔隙（圖1），微裂縫不發(fā)育。殘余粒間孔為原生孔隙經(jīng)過(guò)壓實(shí)、膠結(jié)作用后的殘留部分，通常與石英次生加大和黏土包裹相伴生；殘余粒間孔數(shù)量少，分布分散，但孔徑大，一般介于20～400 μm，孔隙連通性好，該類孔隙主要發(fā)育在分選好、雜基含量低的粗砂巖和中砂巖中（圖1-a）。粒間溶孔主要由不穩(wěn)定組分長(zhǎng)石、巖屑和方解石遇酸性流體發(fā)生溶蝕而形成[25-26]，多見(jiàn)長(zhǎng)石巖屑邊緣不均一溶蝕形成的港灣狀溶蝕孔；粒間溶孔分布較為集中，孔徑較殘余粒間孔小，一般介于5～40 μm（圖1-b）。粒內(nèi)溶孔多為長(zhǎng)石、酸性噴出巖巖塊、方解石等礦物內(nèi)部選擇性溶解形成，分布呈蜂窩狀，孔隙連通性較好，但孔徑較小，通常小于10 μm（圖1-c）。晶間孔主要成因于自生礦物晶體（如石英和黏土礦物）的生長(zhǎng)或沉淀[27]，在黏土含量高的巖樣中，常見(jiàn)非定向排列的板狀綠泥石、絲狀或薄片狀伊利石完全或部分充填粒間孔和溶蝕孔，形成大量集中分布的黏土晶間孔，孔徑多小于1 μm，常與溶蝕孔表現(xiàn)出明顯共存關(guān)系（圖1-d）。不同類型孔隙之間通常具有一定依存性，如殘留粒間孔發(fā)育樣品，通常粒間溶蝕孔也會(huì)較發(fā)育，晶間孔不發(fā)育；而晶間孔相對(duì)發(fā)育的樣品，粒間孔不發(fā)育。隨著物性變差，殘留粒間孔比例逐漸降低，粒內(nèi)溶蝕孔和晶間孔比例逐漸增大。

2.2 基于壓汞法的孔喉分布特征

進(jìn)汞—退汞曲線反映樣品汞注入/退出的進(jìn)汞量與進(jìn)汞壓力之間的關(guān)系，能夠揭示孔喉連通關(guān)系、孔喉分布等信息[28]。圖2-a展示了臨興區(qū)塊典型致密砂巖樣品的壓汞曲線特征，整體上進(jìn)汞曲線呈現(xiàn)“下凹狀”和“斜直狀”，最大進(jìn)汞飽和度介于20%～90%，排驅(qū)壓力介于0.1～4.0 MPa，揭示致密砂巖孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)；退汞效率通常低于50%，說(shuō)明致密砂巖的孔喉連通性差，可能與致密砂巖的孔喉半徑小有關(guān)。各樣品之間壓汞曲線差異明顯，整體受儲(chǔ)層物性的控制，隨物性變差（樣品LX1到LX5），進(jìn)汞曲線形態(tài)由“下凹狀”逐漸過(guò)渡為“斜直狀”，說(shuō)明具有大孔—細(xì)喉型連通關(guān)系的孔隙類型（粒間孔、粒間溶蝕孔）占比逐漸減小，而其他孔隙類型（晶間孔等）占比逐漸增大，這與樣品掃描電鏡觀察結(jié)果相吻合；同時(shí)，隨著物性變差，最大進(jìn)汞飽和度逐漸減小、排驅(qū)壓力值逐漸增大，說(shuō)明汞進(jìn)入孔隙中的難度加大。樣品LX1至LX5，物性逐漸變差，孔喉半徑分布逐漸變窄，主峰左移，樣品LX1孔滲最好，孔喉半徑主要介于1.0～3.0 μm，而樣品LX5，孔喉半徑均小于0.2 μm（圖2-b）。

圖1 臨興區(qū)塊致密砂巖孔隙類型薄片（上）和掃描電鏡（下）照片

圖2 壓汞曲線形態(tài)及孔徑分布特征圖

由此可見(jiàn)，孔喉分布控制著致密砂巖儲(chǔ)層物性特征，尤其是滲透率。樣品LX1與LX6的孔隙度相近、滲透率差異較大，兩個(gè)樣品在進(jìn)汞曲線形態(tài)及孔喉分布上具有明顯差異：與樣品LX6相比，樣品LX1的進(jìn)汞曲線呈現(xiàn)明顯的“下凹狀”，存在弱平臺(tái)段（圖2-a），表明樣品中發(fā)育較多的大孔—細(xì)喉型連通的孔隙，在較低壓力下汞就能進(jìn)入巖石中，樣品LX1的孔喉半徑分布主峰大于1 μm，明顯大于樣品LX6（圖2-b）。通過(guò)掃描電鏡及薄片分析，發(fā)現(xiàn)樣品LX6中黏土礦物較樣品LX1明顯發(fā)育，形成大量黏土晶間孔（圖1-d），而黏土礦物會(huì)極大地降低孔喉連通性，導(dǎo)致滲透率急劇降低，但對(duì)孔隙度的影響不大。

2.3 基于核磁共振的孔隙大小分布特征

核磁共振主要測(cè)量巖石中氫核的弛豫時(shí)間來(lái)揭示儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間特征及流體可動(dòng)性。通常認(rèn)為較大孔徑對(duì)應(yīng)較長(zhǎng)的T2值。因此，利用T2譜可以區(qū)分不同大小的孔隙及其比例[29]。圖3展示了樣品LX1至LX6的T2譜分布，整體上致密砂巖的T2值分布較寬，介于0.1～1 000.0 ms，T2譜形態(tài)表現(xiàn)出雙峰形態(tài)（以10 ms為界），右峰介于10.0～100.0 ms，左峰介于1.0～10.0 ms。隨著巖石物性變差（由樣品LX1至LX5），核磁共振T2譜右峰逐漸減小，峰值對(duì)應(yīng)弛豫時(shí)間也逐漸減小，左峰幅度逐漸增大，峰值對(duì)應(yīng)T2值也逐漸減小到1.0 ms，說(shuō)明儲(chǔ)層物性變差，較大孔占比逐漸降低，孔隙類型由粒間孔為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐粤?nèi)溶蝕孔和晶間孔為主（圖1）；T2譜中左右兩峰幅度差及間距也呈增大趨勢(shì)，揭示孔隙連通性變差；核磁共振測(cè)量的可動(dòng)水飽和度由46.70%減少到8.37%，說(shuō)明致密砂巖中流體可動(dòng)性變差。對(duì)比飽和水和離心狀態(tài)T2譜分布，當(dāng)T2＞100.0 ms時(shí)，孔隙中的可動(dòng)流體比例明顯較高，當(dāng)T2＜1.0 ms時(shí)，對(duì)應(yīng)孔隙中流體基本束縛不動(dòng)，說(shuō)明大孔中流體可動(dòng)性明顯高于小孔。樣品LX1與LX6具有相近的孔隙體積，但兩者在孔隙分布上具有明顯差異，樣品LX6的T2譜右峰明顯偏低，大孔占比低，其可動(dòng)水飽和度僅為17.27%，明顯低于樣品LX1的46.70%，這說(shuō)明大孔的比例影響致密砂巖中可動(dòng)流體的飽和度。

圖3 典型致密砂巖樣品核磁共振T2譜分布特征圖

對(duì)于致密砂巖，T2弛豫主要為發(fā)生在礦物表面上的面擴(kuò)散弛豫機(jī)制，T2值與孔徑之間具有近似一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要確定合理轉(zhuǎn)換系數(shù)，實(shí)現(xiàn)T2譜從時(shí)間域到空間域的轉(zhuǎn)換，即將T2值轉(zhuǎn)換為孔隙大小。結(jié)合高壓壓汞結(jié)果，采用線性刻度法[30-31]對(duì)58個(gè)致密砂巖樣品的飽和水狀態(tài)測(cè)量的T2值進(jìn)行轉(zhuǎn)化，刻畫孔隙分布。標(biāo)定系數(shù)分布范圍較大（5～70 μm/s），其與綠泥石含量呈明顯正相關(guān)。標(biāo)定后核磁共振孔徑分布顯示，致密砂巖的孔徑多集中分布于0.01～100.00 μm，儲(chǔ)層間孔徑分布差異明顯，其中粒間孔和溶蝕孔發(fā)育的儲(chǔ)層（樣品LX1和LX2）孔徑最大，存在大量孔徑分布在1～100 μm的孔隙，晶間孔發(fā)育的儲(chǔ)層（樣品LX6）孔徑多小于1 μm（圖4）。

3 微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)宏觀物性的控制作用

3.1 孔隙分區(qū)及對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力的貢獻(xiàn)

儲(chǔ)集能力是指巖石中儲(chǔ)存流體的孔隙空間多少，常用孔隙度指標(biāo)直接反映巖石的儲(chǔ)集能力，另外，有效孔隙度反映巖石儲(chǔ)集可動(dòng)流體的能力，對(duì)于可動(dòng)流體飽和度低的致密砂巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)集可動(dòng)流體的能力更為重要。為了研究不同類型孔隙對(duì)巖石儲(chǔ)集能力的影響，首先進(jìn)行孔隙分類。利用張超謨等[32]提出的分形方法對(duì)標(biāo)定后的核磁共振T2譜進(jìn)行分形研究，結(jié)果表明T2譜分布呈現(xiàn)明顯3段分形特征，每段分形擬合精度均高于0.98。根據(jù)分形特征，將臨興區(qū)塊致密儲(chǔ)層孔隙分為3類：大孔（大于1.0 μm）、中孔（0.1～1.0 μm）和小孔（小于 0.1 μm）（圖5）。這與煤層氣以及頁(yè)巖油儲(chǔ)層的劃分標(biāo)準(zhǔn)基本相同[33-34]，而要略大于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的劃分[35]。根據(jù)掃描電鏡結(jié)果分析，大孔主要對(duì)應(yīng)殘余粒間孔和粒間溶蝕孔，該類孔隙為大孔—細(xì)喉型，對(duì)應(yīng)較大孔喉，孔隙連通性好；中孔主要對(duì)應(yīng)粒內(nèi)溶孔和晶間孔，小孔喉，連通性一般；小孔主要對(duì)應(yīng)晶間孔，尤其是黏土礦物晶間孔，盡管對(duì)應(yīng)最小孔喉半徑，連通性差，但是在巖石中大量發(fā)育，其儲(chǔ)集能力的貢獻(xiàn)不容忽視。

圖6為臨興區(qū)塊3類孔隙與總孔隙度、有效孔隙度之間關(guān)系圖。盡管總孔隙度為不同類別孔隙體積之和，但大孔孔隙度與總孔隙度的關(guān)系最好，其次為中孔孔隙度，小孔孔隙度與總孔隙度間相關(guān)性很弱；同時(shí)大孔孔隙度與有效孔隙度的相關(guān)關(guān)系也最好，且好于大孔孔隙度與總孔隙度的相關(guān)性。由此可見(jiàn)，大孔孔隙度是反映致密砂巖總儲(chǔ)集能力和儲(chǔ)集可動(dòng)流體能力的直接指標(biāo)，因?yàn)榇罂字饕獙?duì)應(yīng)粒間孔和粒間溶蝕孔，該類孔隙的發(fā)育說(shuō)明巖石利于原生孔隙保存和溶蝕增孔，顯然總儲(chǔ)集空間發(fā)育。另外，該類孔隙對(duì)應(yīng)較大的孔喉半徑，流體可動(dòng)性強(qiáng)。

圖5 核磁共振孔隙分布分形特征圖

圖6 不同類型孔隙與總孔隙度、有效孔隙度的關(guān)系圖

有效孔隙度與大孔孔隙度關(guān)系明顯，因此，根據(jù)孔隙度中的大孔孔隙度的多少將臨興區(qū)塊致密砂巖劃分為4種類型。Ⅰ類：大孔孔隙度大于4.0%，大孔最多，中孔次之；Ⅱ類：大孔孔隙度介于2.0%～4.0%，以中孔為主，小孔和大孔次之；Ⅲ類：大孔孔隙度介于0.5%～2.0%，以小孔為主，中孔次之，大孔最少；Ⅳ類：大孔孔隙度小于0.5%，小孔占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，中孔和大孔不發(fā)育。由Ⅰ類至Ⅳ類，大孔孔隙度逐漸降低，總儲(chǔ)集能力和儲(chǔ)集可動(dòng)流體能力均逐漸下降。

3.2 孔喉結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)層滲流能力的影響

巖石滲透率主要受孔喉大小控制，但并非所有的孔喉半徑均對(duì)巖石的滲流能力做貢獻(xiàn)，需要針對(duì)特定地質(zhì)條件，優(yōu)選能反映儲(chǔ)層滲流能力的某一孔喉半徑值Ri（進(jìn)汞飽和度為i%時(shí)所對(duì)應(yīng)的孔喉半徑）[36]。為確定Ri，采用相關(guān)系數(shù)方法[37]，選取45個(gè)高壓壓汞實(shí)驗(yàn)中不同進(jìn)汞飽和度時(shí)的孔喉半徑，與孔隙度和滲透率進(jìn)行相關(guān)分析，進(jìn)而確定最佳的孔喉半徑Ri，i%值選取5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%（表2）。從表2可見(jiàn)，相關(guān)系數(shù)的變化呈現(xiàn)明顯先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)i%取值15%時(shí)，相關(guān)系數(shù)最高。表明對(duì)于大多數(shù)致密砂巖，當(dāng)進(jìn)汞飽和度達(dá)到15%時(shí)，汞在巖石中開(kāi)始形成相對(duì)連續(xù)的滲流通道，而當(dāng)飽和度低于15%時(shí)，連續(xù)的滲流通道尚未形成，盡管此時(shí)對(duì)應(yīng)較大孔喉半徑，但對(duì)整個(gè)巖石滲流能力的貢獻(xiàn)有限；當(dāng)飽和度高于15%，滲流通道已經(jīng)大面積形成，此時(shí)對(duì)應(yīng)小孔喉，同樣貢獻(xiàn)有限。與常規(guī)儲(chǔ)層相比（通常i%=35%），臨興區(qū)塊致密砂巖的最佳進(jìn)汞飽和度值（15%）偏低。這主要由于致密砂巖孔喉非均質(zhì)性強(qiáng)，較少孔隙參與就能在巖石中形成相對(duì)連續(xù)的滲流通道[38]，但滲流通道的穩(wěn)定性差，容易受氣鎖等影響。

表2 臨興區(qū)塊部分樣品孔喉半徑與孔隙度、滲透率相關(guān)性分析表

為了找出更為準(zhǔn)確的R15與孔隙度、滲透率間的關(guān)系，選用臨興區(qū)塊175個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：lgK=－1.138＋1.180 lgφ＋0.864 lgR15（R2=0.771）。該公式對(duì)該區(qū)致密砂巖滲透率預(yù)測(cè)精度較高，也驗(yàn)證了R15選取的合理性（圖7-a）。根據(jù)該經(jīng)驗(yàn)公式，可建立不同R15的孔隙度與滲透率關(guān)系圖版（圖7-b），與實(shí)際樣品點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比可知該圖版精度較高，對(duì)樣品的R15具有很好的預(yù)測(cè)能力，更加直觀快捷地反映出各個(gè)樣品的滲流特征，同時(shí)也彌補(bǔ)了部分樣品未進(jìn)行壓汞實(shí)驗(yàn)的缺陷。

圖7 滲透率擬合精度分析及其與R15關(guān)系圖版

4 致密砂巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)

儲(chǔ)層分類的主要工作是對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間及滲流能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，依據(jù)不同類型孔隙與有效孔隙度的關(guān)系，大孔孔隙度是反映致密儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力的最直接指標(biāo)，而R15能夠反映儲(chǔ)層的喉道和滲流特征，對(duì)儲(chǔ)層滲流能力的變化十分敏感，綜合大孔孔隙度和R15兩項(xiàng)敏感的微觀參數(shù)，建立致密儲(chǔ)層分類綜合圖版，該圖版綜合考慮了儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力和滲流能力兩方面，從而合理指導(dǎo)儲(chǔ)層分類。具體步驟為，首先將樣品點(diǎn)依據(jù)大孔孔隙度進(jìn)行分類，然后投到標(biāo)注不同R15趨勢(shì)線的孔隙度—滲透率圖版上，再次進(jìn)行細(xì)分。綜合以上信息建立臨興區(qū)塊上組合致密砂巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)綜合圖版（圖8）。

圖8 臨興區(qū)塊上組合儲(chǔ)層分類綜合圖版

根據(jù)儲(chǔ)層分類圖版，將臨興區(qū)塊石千峰組和石盒子組致密砂巖儲(chǔ)層劃分為4類（表3），不同類別儲(chǔ)層在產(chǎn)能上差異明顯，驗(yàn)證了分類的合理性。Ⅰ類儲(chǔ)層孔隙度下限為10%，滲透率下限為10 mD，孔隙類型以殘余粒間孔和粒間溶孔為主，核磁共振T2譜呈現(xiàn)明顯雙峰特征，左右峰面積相當(dāng)，壓汞曲線整體明顯下凹，啟動(dòng)壓力低，進(jìn)汞飽和度高；該類儲(chǔ)層的自然產(chǎn)能高，壓裂后產(chǎn)能改善不明顯。Ⅱ類儲(chǔ)層的孔隙度下限為9%，滲透率介于1.0～10.0 mD，主要發(fā)育粒間溶孔，T2譜亦呈現(xiàn)雙峰特征，左鋒面積明顯大于右峰，壓汞曲線呈現(xiàn)下凹狀；該類儲(chǔ)層自然產(chǎn)能較高，壓裂后產(chǎn)能進(jìn)一步提高。Ⅲ1類儲(chǔ)層孔隙度介于6%～12%，滲透率介于0.2～1.0 mD，R15介于0.60～0.25 μm，發(fā)育粒內(nèi)溶孔以及少量粒間溶孔。Ⅲ2類儲(chǔ)層孔隙度介于6%～12%，滲透率介于0.1～0.3 mD，主要發(fā)育粒內(nèi)溶孔和晶間孔；與Ⅲ1類相比，大孔孔隙度差異不大，但Ⅲ2類儲(chǔ)層R15值明顯變小，壓汞曲線呈斜線狀，表明滲流能力降低，孔隙分選變差；兩個(gè)級(jí)別儲(chǔ)層在壓裂改造性上存在明顯差異，Ⅲ1類儲(chǔ)層壓裂改造性好，壓裂前和壓裂后產(chǎn)能存在數(shù)量級(jí)的差異，壓裂前沒(méi)有自然產(chǎn)能，壓裂后產(chǎn)能甚至能高達(dá)數(shù)萬(wàn)方；而Ⅲ2類儲(chǔ)層壓裂前自然產(chǎn)能低，壓裂后改造不明顯，這可能與Ⅲ2類儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)差有關(guān)。

表3 臨興區(qū)塊致密儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

5 結(jié)論

1）基于分形理論可將致密砂巖孔隙劃分為大孔、中孔和小孔，其中大孔孔隙度與有效孔隙度關(guān)系最好，是評(píng)價(jià)致密砂巖儲(chǔ)集能力和儲(chǔ)集可動(dòng)流體能力的直接指標(biāo)。

2）基于相關(guān)系數(shù)法，確定孔喉半徑R15與孔隙度、滲透率間的關(guān)系最佳，是表征該區(qū)致密砂巖滲流特征的最優(yōu)孔喉參數(shù)，能夠用于評(píng)價(jià)致密儲(chǔ)層滲流能力。

3）聯(lián)合Ri和大孔孔隙度建立致密砂巖儲(chǔ)層分類圖版，綜合考慮致密砂巖在儲(chǔ)集和滲流能力方面的差異，將臨興區(qū)塊致密砂巖儲(chǔ)層劃分為4類，由Ⅰ類儲(chǔ)層至Ⅲ2類儲(chǔ)層，孔隙類型由粒間（溶蝕）孔主導(dǎo)逐漸過(guò)渡為溶蝕孔和晶間孔主導(dǎo)，孔隙分布及連通性均逐漸變差。Ⅰ類和Ⅱ類儲(chǔ)層可獲得自然高產(chǎn)，是目前勘探開(kāi)發(fā)甜點(diǎn)，壓裂對(duì)Ⅲ1類儲(chǔ)層改善最為明顯，Ⅲ2類儲(chǔ)層壓裂前后測(cè)試效果均較差。