朱可丹，張 友，林 彤，王雅春，鄭興平，朱 琳

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2.中國(guó)石油 杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023； 3.中國(guó)石油 大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712； 4.中國(guó)石油 大慶油田有限責(zé)任公司 第三采油廠，黑龍江 大慶 163113)

近年來(lái)，隨著勘探程度的逐步加深，塔里木盆地下古生界碳酸鹽巖儲(chǔ)層已經(jīng)成為了中國(guó)深層海相油氣藏的重要勘探領(lǐng)域[1]。而塔東古城地區(qū)自2012年GC6井獲得高產(chǎn)氣流后成為了塔里木盆地的重要勘探目標(biāo)[2]。該區(qū)位于塔里木盆地中央隆起帶東部的古城低凸起上[3](圖1a)，其主要勘探目的層為中-下奧陶統(tǒng)鷹山組白云巖儲(chǔ)層(圖1b)，但儲(chǔ)層強(qiáng)烈的非均質(zhì)性，嚴(yán)重制約了該區(qū)油氣勘探的進(jìn)展。眾所周知，碳酸鹽巖氣藏會(huì)因儲(chǔ)層孔隙、溶洞、裂縫的尺度和分布密度不同，容易產(chǎn)生多樣化的非均質(zhì)性[4]，而白云巖儲(chǔ)層的孔喉非均質(zhì)性則具體表現(xiàn)為孔喉結(jié)構(gòu)及展布特征復(fù)雜[5-7]，常規(guī)儲(chǔ)層表征方法對(duì)其進(jìn)行微觀定量化表征存在很大難度[8]，如巖心觀察難以識(shí)別微米級(jí)孔隙且不能觀察到儲(chǔ)層巖石內(nèi)部的孔隙特征；薄片鑒定則只能實(shí)現(xiàn)對(duì)孔隙特征的二維描述和半定量計(jì)算，并且小于10 μm的微孔隙一般就無(wú)法通過(guò)薄片識(shí)別了；壓汞資料分析能夠得出連通孔隙的孔隙度、孔徑等參數(shù)，但無(wú)法表征巖石內(nèi)部?jī)?chǔ)集空間的三維分布，并且雖然恒速壓汞法定量測(cè)量?jī)?chǔ)層內(nèi)孔喉分布已經(jīng)得到了很廣泛的應(yīng)用，但近年來(lái)，能否從其測(cè)量結(jié)果解讀出正確的孔喉比卻受到了質(zhì)疑[9]。

圖1 塔里木盆地古城地區(qū)所處構(gòu)造位置(a)及地層綜合柱狀圖(b)Fig.1 Diagrams showing the location (a) and stratigraphic column (b) of Gucheng area,eastern Tarim Basin

CT成像作為一種無(wú)損檢測(cè)與探傷技術(shù)，于20世紀(jì)70年代興起，并隨著分析精度的提高，于本世紀(jì)初，被地質(zhì)學(xué)家應(yīng)用于儲(chǔ)層微觀表征[10-11]。目前CT成像技術(shù)在非常規(guī)儲(chǔ)層中應(yīng)用較廣泛[12-14]，致密砂巖微觀孔喉結(jié)構(gòu)[15]和流體流動(dòng)特征[16]、特低滲儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)及滲流機(jī)理[17]等方面研究在CT成像技術(shù)的支持下均獲得了大量成果。而近年來(lái)，該技術(shù)在碳酸鹽巖儲(chǔ)層表征中也越來(lái)越發(fā)揮出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如Arns[18]、Herbert[19]和Devarapalli[20]等人利用CT成像技術(shù)對(duì)白云巖儲(chǔ)層多尺度孔隙結(jié)構(gòu)表征進(jìn)行了深入研究，Youssef等人基于高分辨率CT掃描和孔隙建模對(duì)碳酸鹽巖巖石物理學(xué)特征表現(xiàn)出的均質(zhì)和非均質(zhì)性展開(kāi)探討[21]，佘敏[22]和鄭劍鋒[11]等人討論了不同巖性及不同孔隙類型的CT掃描結(jié)果的特征。

CT成像技術(shù)的特點(diǎn)是能夠?qū)?chǔ)層巖石樣品內(nèi)部孔隙特征進(jìn)行三維可視化刻畫(huà)，并能通過(guò)建立孔喉網(wǎng)絡(luò)模型定量化計(jì)算出孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)。應(yīng)用CT成像技術(shù)對(duì)塔東古城地區(qū)鷹三段的9個(gè)白云巖儲(chǔ)層樣品進(jìn)行了三維掃描，提取其孔喉結(jié)構(gòu)三維模型，通過(guò)數(shù)字巖心軟件對(duì)其孔隙度、連通率、孔喉半徑及數(shù)量等參數(shù)進(jìn)行定量計(jì)算。對(duì)孔喉半徑分布曲線進(jìn)行歸類，結(jié)合掃描圖像、巖心和鑄體薄片證據(jù)，總結(jié)白云巖儲(chǔ)層孔喉半徑分布模式，為定量表征白云巖儲(chǔ)層孔喉非均質(zhì)性提供了一種可能的思路。

1 實(shí)驗(yàn)樣品和測(cè)試方法

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

選取了塔東古城地區(qū)GC601井鷹三段白云巖儲(chǔ)層巖心樣品9塊，根據(jù)樣品情況制作了8個(gè)直徑25 mm柱塞樣和1個(gè)直徑15 mm柱塞樣(表1)，并制作了相應(yīng)的鑄體薄片。通過(guò)巖心觀察和鏡下鑒定，樣品的主要巖性均為晶粒白云巖，發(fā)育儲(chǔ)集空間類型有：晶間孔、晶間溶孔、殘余粒間孔、微裂縫等(圖2)。沉積相屬白云石化的淺緩坡顆粒灘。

圖2 塔里木盆地GC601井樣品代表性鏡下照片F(xiàn)ig.2 Micrographs showing the characteristics of typical samples from Well GC601,Tarim Basin a.樣品Ⅰ，埋深6 043.46 m，細(xì)-中晶白云巖，滲流粉砂充填晶間孔及晶間溶孔;b.樣品Ⅱ，埋深6 059.66 m，細(xì)-中晶白云巖，殘余顆粒結(jié)構(gòu)，藍(lán)色為鑄體，發(fā)育晶間孔、微裂縫;c.樣品Ⅲ，埋深6 047.84 m，中晶白云巖，晶間孔邊緣存在溶蝕現(xiàn)象，局部見(jiàn)亮晶方解石充填洞;d.樣品Ⅳ，埋深6 042.08 m，細(xì)晶白云巖，殘余顆粒結(jié)構(gòu)，較干凈與較污濁的白云石相間表現(xiàn)出層理特征，晶間孔被泥質(zhì)充填;e.樣品Ⅴ，埋深6 053.45 m，細(xì)-中晶白云巖，殘余顆粒結(jié)構(gòu)，較多晶間孔被黑色泥質(zhì)充填;f.樣品Ⅵ，埋深6 066.79 m，中晶白云巖，殘余顆粒結(jié)構(gòu)，晶間孔發(fā)育;g.樣品Ⅶ，埋深6 051.90 m，細(xì)晶白云巖，殘余顆粒結(jié)構(gòu)，晶間孔、晶間溶孔發(fā)育;h.樣品Ⅷ，埋深6 048.51 m，中晶白云巖，殘余顆粒結(jié)構(gòu)，溶蝕孔洞發(fā)育; i.樣品Ⅸ，埋深6 067.83 m，中晶白云巖，殘余顆粒結(jié)構(gòu)，白云石自左下向右上自形程度逐漸變高，晶間孔、晶間溶孔發(fā)育

表1 塔里木盆地GC601井樣品主要特征及孔隙類型Table 1 Major characteristics and pore types of samples from Well GC601,Tarim Basin

1.2 測(cè)試方法

樣品的實(shí)驗(yàn)測(cè)試是在杭州地質(zhì)研究院中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成的。測(cè)試儀器為德國(guó)產(chǎn)定制化微納米工業(yè)CT裝置VtomeX，其主要具有如下技術(shù)特點(diǎn)：①具有240 kV微米焦點(diǎn)射線源和180 kV納米焦點(diǎn)射線源組成的雙射線源，并且對(duì)檢測(cè)樣品大小無(wú)要求；②具有空間分辨率可達(dá)0.27 μm的高精度平板探測(cè)器；③5軸樣品檢測(cè)平臺(tái)可沿X，Y，Z三個(gè)方向自由移動(dòng)，并可360°旋轉(zhuǎn)或在某方向上傾斜；④配套的高性能計(jì)算機(jī)集群可快速處理上千幅圖像數(shù)據(jù)。

樣品測(cè)試步驟概括(圖3)如下：首先根據(jù)樣品直徑等實(shí)際情況設(shè)置掃描分辨率，用CT設(shè)備掃描樣品，獲得三維數(shù)據(jù)體；然后對(duì)獲得的數(shù)據(jù)體進(jìn)行降噪處理，排除“噪聲”干擾、提高圖像清晰度；根據(jù)掃描圖像中固體基質(zhì)和孔隙分別對(duì)應(yīng)的灰度值對(duì)數(shù)據(jù)體進(jìn)行二值化處理，為隨后利用數(shù)字巖心軟件提取孔喉、對(duì)孔喉參數(shù)進(jìn)行定量計(jì)算并建立孔喉網(wǎng)絡(luò)模型奠定基礎(chǔ)。本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，直徑25 mm的樣品掃描分辨率為8 μm，直徑15 mm的樣品掃描分辨率為6 μm。

圖3 塔里木盆地GC601井樣品Ⅱ(埋深6 059.66 m)CT掃描結(jié)果及數(shù)字化處理Fig.3 Results of CT scanning and digitalization for sample Ⅱ (at a burial depth of 6 059.66 m) from Well GC601,Tarim Basin a. YZ方向縱切片;b. XZ方向縱切片;c. XY方向橫切片;d.二值化提取的孔隙空間;e.提取孔隙空間后的CT掃描數(shù)據(jù)體

2 孔喉建模與定量表征

2.1 孔喉提取

本研究使用了數(shù)字巖心軟件E-core從樣品的CT數(shù)據(jù)體中提取孔喉結(jié)構(gòu)，提取方法為顆粒識(shí)別法，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：通過(guò)瀏覽X，Y，Z三個(gè)方向上的二維切片和三維動(dòng)態(tài)視頻，在原始數(shù)據(jù)體中確定定量計(jì)算的立方體區(qū)域，并進(jìn)行剪裁(圖4a，b)；二值化處理把剪裁后的三維數(shù)據(jù)體分為基質(zhì)相和孔隙相兩種相態(tài)，再把二者分別賦值為1和0；以兩種相態(tài)的邊界為起點(diǎn)，通過(guò)雙相燃燒法[23-24]確定兩相中軸，并測(cè)量中軸上各點(diǎn)距邊界的歐幾里得距離；在孔隙相中找到最大距離，代表孔隙半徑，并在其中嵌入以此為半徑的與孔隙等效的紅色球體模型；找到最小距離代表喉道半徑，并嵌入以此為半徑的與喉道等效的白色棒狀圓柱體模型(圖4c，d)。

2.2 孔喉網(wǎng)絡(luò)模型及特征統(tǒng)計(jì)

提取孔喉結(jié)構(gòu)后，建立相應(yīng)的孔喉網(wǎng)絡(luò)模型，即可通過(guò)模型在其中計(jì)算單個(gè)連通空間大小(圖4e，f)，并可統(tǒng)計(jì)孔喉數(shù)量、孔喉半徑(最大值、最小值、平均值)、孔喉半徑分布，并據(jù)此計(jì)算總孔隙度、空間連通性等儲(chǔ)層非均質(zhì)性表征參數(shù)(表2)。

3 討論

3.1 孔喉半徑分布曲線的形態(tài)分類

應(yīng)用定量統(tǒng)計(jì)出的不同等效半徑的孔隙和喉道占總孔隙數(shù)量和總喉道數(shù)量百分比，即可繪制孔喉半徑分布曲線。如圖5所示，所涉及9個(gè)樣品的孔隙和喉道的等效半徑整體上呈偏態(tài)分布，小孔隙、小喉道相對(duì)較多，大孔隙、大喉道較少。從孔隙半徑曲線和喉道半徑曲線之間的關(guān)系上看，二者整體形態(tài)一般比較相近，孔隙半徑分布曲線上出現(xiàn)的峰一般都能在喉道半徑分布曲線上找到相對(duì)應(yīng)的，但峰值位置總是相互錯(cuò)開(kāi)，且喉道半徑值較小，符合孔隙半徑大于喉道半徑的一般規(guī)律。雖然可能存在較大孔隙配較小喉道的情況，也有可能存在相對(duì)較小孔隙配相對(duì)較大喉道的情況，但從曲線形態(tài)上來(lái)看，這兩種情況絕對(duì)數(shù)量較少，不易形成峰值。故而認(rèn)為，與孔隙半徑曲線上某峰值相對(duì)應(yīng)的喉道半徑主要為喉道半徑曲線上與之相對(duì)應(yīng)的峰值附近的值。

圖5 塔里木盆地GC601井樣品CT掃描孔喉半徑分布特征及形態(tài)分類Fig.5 Characteristics and classification of pore-throat radius distribution patterns in CT scanned samples from Well GC601,Tarim Basin

雖然孔喉半徑分布曲線整體特征較一致，但是不同樣品的孔喉半徑分布曲線之間仍然呈現(xiàn)出明顯的差異性。如樣品Ⅰ—Ⅵ的孔隙半徑分布曲線呈現(xiàn)為主體是單峰的形態(tài)，而樣品Ⅶ—Ⅸ則呈現(xiàn)為多峰形態(tài)。又如樣品Ⅰ—Ⅲ的喉道半徑分布曲線呈現(xiàn)明顯的單峰或單峰為主的形態(tài)，而樣品Ⅳ—Ⅸ則呈現(xiàn)出差異較大的多峰形態(tài)。前人研究[10,25]表明，孔喉半徑分布曲線上不同位置的峰形對(duì)應(yīng)了不同大小、類型的孔隙結(jié)構(gòu)，反映了儲(chǔ)層非均質(zhì)性。因此，依據(jù)曲線形態(tài)特征進(jìn)行歸納，將所涉及9個(gè)樣品的孔喉半徑分布曲線分為3類，分別為：①正常單主峰型；②喉道多峰、孔隙單主峰型；③喉道多峰、孔隙多峰型。

3.2 孔喉展布特征分析

通過(guò)對(duì)樣品巖心觀察、鑄體薄片分析和CT掃描結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，上述3種類型孔喉分布曲線呈現(xiàn)出4種典型特征，下面以4個(gè)代表性樣品為例分別展開(kāi)。

3.2.1 樣品Ⅰ

樣品I的巖性為淺灰色細(xì)-中晶白云巖，巖心(圖6a)上可見(jiàn)明顯的花斑狀巖溶改造特征，而鏡下(圖6b,d)可見(jiàn)主要孔隙類型為白云石晶間孔，但較大晶間孔(≈500 μm)多被滲流粉砂或泥質(zhì)充填，符合巖溶暴露特征。白云石半自形-自形，局部可見(jiàn)殘余顆粒結(jié)構(gòu)，樣品中未發(fā)現(xiàn)微裂縫。

該樣品CT三維數(shù)據(jù)體的定量計(jì)算區(qū)域如圖6c，為一長(zhǎng)、寬、高均為6 100 μm的立方體。CT掃描孔隙度3.48%，其中連通體積約占孔隙空間總體積的36.33%。從CT三維數(shù)據(jù)體的切片和提取孔喉空間的網(wǎng)絡(luò)模型(圖6e)上可見(jiàn)，樣品內(nèi)部孔隙空間呈云霧狀較均勻分布。而CT掃描結(jié)果也顯示，該樣品內(nèi)部不存在微裂縫。

圖6 塔里木盆地GC601井樣品Ⅰ(埋深6 043.46 m)巖心、薄片和CT成像綜合分析Fig.6 Comprehensive analysis of sample Ⅰ (at a burial depth of 6 043.46 m) from Well GC601 in Tarim Basin based on core observation,thin section identification and CT imaging a.樣品Ⅰ所在巖心;b.鑄體薄片照片①;c. CT定量計(jì)算立方體;d.鑄體薄片照片②;e.孔喉結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型

該樣品CT數(shù)據(jù)體定量計(jì)算區(qū)域孔喉半徑分布曲線(圖5a)顯示，定量計(jì)算區(qū)域內(nèi)孔喉半徑呈現(xiàn)出典型的偏態(tài)分布模式，曲線峰值分別出現(xiàn)在20 μm和15 μm，為正常單主峰型。表明數(shù)量上占主體的孔隙半徑約為20 μm，喉道半徑約為15 μm，半徑較小的孔喉相對(duì)較多。據(jù)此可以推測(cè)，雖然樣品I受巖溶改造，較大晶間孔已經(jīng)被充填，但是仍存在孔喉半徑約為15～20 μm的小孔喉作為保存下來(lái)的儲(chǔ)集空間。然而由于這種孔喉空間比較分散，相對(duì)孤立，故連通體積占比不高。

3.2.2 樣品Ⅱ

樣品II的巖性為淺灰色細(xì)-中晶白云巖，巖心(圖7a)上可見(jiàn)針孔較發(fā)育，而鏡下(圖7b，d)可見(jiàn)主要孔隙類型為白云石晶間孔，孔隙大小約為50～100 μm，多呈邊緣較平直的三角形。白云石自形-半自形晶，見(jiàn)較明顯的殘余顆粒結(jié)構(gòu)，局部見(jiàn)微裂縫發(fā)育。

圖7 塔里木盆地GC601井樣品Ⅱ(埋深6 059.66 m)巖心、薄片和CT成像綜合分析Fig.7 Comprehensive analysis of sample Ⅱ (at a burial depth of 6 059.66 m) from Well GC601 in Tarim Basin based on core observation,thin section identification and CT imaging a.樣品Ⅱ所在巖心;b.鑄體薄片照片①;c. CT定量計(jì)算立方體;d.鑄體薄片照片②;e.孔喉結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型

該樣品CT三維數(shù)據(jù)體的定量計(jì)算區(qū)域如圖7c，為一長(zhǎng)寬高均為6 400 μm的立方體。CT掃描孔隙度10.07%，其中連通體積約占孔隙空間總體積的99.61%。從CT三維數(shù)據(jù)體的切片和提取孔喉空間的網(wǎng)絡(luò)模型(圖7e)上可見(jiàn)，樣品內(nèi)部孔隙空間呈云霧狀較均勻分布。樣品整體CT掃描結(jié)果中可見(jiàn)多條較明顯的微裂縫，但在定量計(jì)算區(qū)域內(nèi)微裂縫不明顯。

該樣品CT數(shù)據(jù)體定量計(jì)算區(qū)域孔喉半徑分布曲線顯示(圖5b)，定量計(jì)算區(qū)域內(nèi)孔喉半徑呈現(xiàn)出較典型的偏態(tài)分布模式，孔隙半徑曲線峰值出現(xiàn)在40 μm左右，而喉道半徑曲線則存在25 μm處的一個(gè)主峰和10 μm處的一個(gè)較小尖峰，總體上仍屬于正常單主峰型。這表明數(shù)量上占主體的孔隙半徑約為40 μm，其對(duì)應(yīng)的喉道半徑約為25 μm，半徑較小的孔喉相對(duì)較多。由鏡下照片(圖7b，d)可見(jiàn)，視覺(jué)上大于100 μm的孔隙十分發(fā)育，但該現(xiàn)象與孔喉半徑分布曲線反映出的分布特征之間并無(wú)矛盾?？缀戆霃椒植记€表現(xiàn)的是孔喉數(shù)量的分布模式，根據(jù)前文論述，鏡下照片對(duì)于幾十微米的孔喉分辨能力有限，對(duì)于10 μm以下的孔喉甚至無(wú)法分辨。而與之相對(duì)，較大的上百微米的孔隙則明顯得多。另外，從宏觀巖心特征(圖7a)來(lái)看白云巖儲(chǔ)層也可能因?yàn)榉蔷|(zhì)性出現(xiàn)局部較大孔隙較發(fā)育，而樣品中較大孔隙在數(shù)量上并非占主體地位，故而在視覺(jué)上，雖然上百微米的孔隙較多，但因其絕對(duì)數(shù)量較少，其在孔喉半徑分布曲線上并沒(méi)有占主體地位。而據(jù)巖心和薄片證據(jù)推測(cè)，喉道半徑曲線上10 μm處的較小尖峰可能由寬度約10 μm規(guī)模較小的微裂縫(圖7b中紅框內(nèi)標(biāo)出)造成。該樣品孔隙度及連通孔隙占比非常高，推測(cè)與微裂縫對(duì)孔隙空間連通性的建設(shè)性改造有關(guān)。

3.2.3 樣品Ⅵ

樣品Ⅵ的巖性為巖溶淺灰色中晶白云巖，巖心(圖8a)上可見(jiàn)層理較明顯，針孔比較發(fā)育，而鏡下(圖8b，c)可見(jiàn)主要孔隙類型為白云石晶間孔，孔隙大小約以10～50 μm的較小孔隙為主，局部見(jiàn)大小可達(dá)50～100 μm的孔隙?？紫哆吘壎喑瘦^平直的三角形，個(gè)別較大孔隙見(jiàn)不平直的溶蝕邊屬晶間溶孔。白云石自形-半自形晶，見(jiàn)殘余顆粒結(jié)構(gòu)，晶間孔有沿層理面富集發(fā)育的趨勢(shì)。

該樣品CT三維數(shù)據(jù)體的定量計(jì)算區(qū)域如圖8e，為一長(zhǎng)寬高均為6 600 μm的立方體。CT掃描孔隙度2.40%，其中連通體積約占孔隙空間總體積的24.05%。從CT三維數(shù)據(jù)體的切片和提取孔喉空間的網(wǎng)絡(luò)模型上(圖8f)可見(jiàn)，樣品內(nèi)部孔隙空間呈云霧狀，但分布不均勻，局部大孔喉較集中發(fā)育。從CT數(shù)據(jù)體切片(圖8d)中可以觀察到，局部孔隙呈現(xiàn)定向排列的趨勢(shì)，方向與層理面方向一致。樣品整體CT掃描結(jié)果(圖8d)中可見(jiàn)一條明顯的微裂縫，但在定量計(jì)算區(qū)域(圖8e)內(nèi)不存在明顯的微裂縫。

該樣品CT數(shù)據(jù)體定量計(jì)算區(qū)域孔喉半徑分布曲線顯示(圖5f)，定量計(jì)算區(qū)域內(nèi)孔隙半徑曲線呈現(xiàn)出近似的偏態(tài)分布模式，孔隙半徑曲線峰值出現(xiàn)在10 μm左右，半徑大于20 μm的曲線在3%及以下平緩延伸。而喉道半徑曲線則存在5 μm處和30 μm處兩個(gè)主峰以及一個(gè)15 μm處較小尖峰，屬喉道多峰、孔隙單主峰型。這表明數(shù)量上占主體的孔隙半徑約為10 μm，其對(duì)應(yīng)的喉道半徑約為5 μm，半徑大于20 μm的較大孔隙局部富集，這類較大孔隙對(duì)應(yīng)喉道半徑約為25～30 μm。而依據(jù)巖心和薄片晶間孔沿層理面定向富集的現(xiàn)象推測(cè)，喉道半徑曲線上30 μm處的尖峰可能是由沿層理面排列的較大孔隙間25～30 μm喉道造成的。CT圖像(圖8d、g—f)表現(xiàn)出的孔隙分布不均勻，使該樣品孔隙度和連通孔隙占比均不高。

3.2.4 樣品Ⅷ

樣品Ⅷ的巖性為淺灰色中晶白云巖，巖心(圖9a)上可見(jiàn)針孔比較發(fā)育，而鏡下(圖9b，d)可見(jiàn)主要孔隙類型為白云石晶間孔及晶間溶孔，晶間孔大小約以10～50 μm的較小孔隙為主，而晶間溶孔大小可達(dá)50～100 μm。晶間孔邊緣呈較平直的三角形，晶間溶孔邊緣多存在不平直的溶蝕現(xiàn)象。白云石自形-半自形晶，見(jiàn)殘余顆粒結(jié)構(gòu)。

該樣品CT三維數(shù)據(jù)體的定量計(jì)算區(qū)域如圖9c，為一長(zhǎng)寬高均為7 700 μm的立方體。CT掃描孔隙度3.68%，其中連通體積約占孔隙空間總體積的51.4%。從CT三維數(shù)據(jù)體的切片和提取孔喉空間的網(wǎng)絡(luò)模型(圖9e)上可見(jiàn)，樣品內(nèi)部孔隙空間多呈孤立狀，局部呈云霧狀，表現(xiàn)出較大的非均質(zhì)性。從CT數(shù)據(jù)體中可以觀察到，孔隙形狀和分布區(qū)域不規(guī)則，沒(méi)有明顯的定向排列的趨勢(shì)。在定量計(jì)算區(qū)域內(nèi)不存在微裂縫。

圖9 塔里木盆地GC601井樣品Ⅷ(埋深6 048.51 m)巖心、薄片和CT成像綜合分析Fig.9 Comprehensive analysis of sample Ⅷ (at a burial depth of 6 048.51 m) from Well GC601 in Tarim Basin based on core observation,thin section identification and CT imaging a.樣品Ⅷ所在巖心;b.鑄體薄片照片①;c.CT定量計(jì)算立方體;d.鑄體薄片照片②;e.孔喉結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型

該樣品CT數(shù)據(jù)體定量計(jì)算區(qū)域孔喉半徑分布曲線顯示(圖5h)，定量計(jì)算區(qū)域內(nèi)孔隙半徑曲線呈現(xiàn)出多峰狀的分布模式，孔隙半徑曲線峰值出現(xiàn)在30 μm和60 μm兩個(gè)位置。而喉道半徑曲線則存在15 μm處和25 μm處兩個(gè)峰值，亦呈多峰形態(tài)，屬喉道多峰、孔隙多峰型。這表明數(shù)量上占主體的孔隙半徑約為30 μm，而半徑約為60 μm的孔隙占比也比較大。而二者對(duì)應(yīng)的喉道半徑變化比較大，但主要集中在25 μm左右。而依據(jù)巖心、薄片和CT圖像上晶間溶孔十分發(fā)育的現(xiàn)象推測(cè)，由溶蝕作用導(dǎo)致的晶間溶孔大小不均勻、位置差異分布造成了孔喉半徑分布曲線均為多峰形態(tài)，表現(xiàn)出很強(qiáng)的非均質(zhì)性。該樣品雖然孔隙度較低，但連通孔隙占比較高，說(shuō)明原始孔隙比較低，但在巖溶作用的建設(shè)性改造作用下，孔隙的大小和連通性均得到了改善。

3.3 孔喉半徑分布模式

通過(guò)對(duì)以上4個(gè)代表性樣品的分析可以發(fā)現(xiàn)，雖然樣品主要巖性均為晶粒白云巖，但由于孔隙大小、孔隙類型、微裂縫的存在與否、原始沉積構(gòu)造的保存情況等因素的差異，孔喉半徑分布曲線發(fā)生了規(guī)律性的變化：以晶間孔為主要孔隙類型的白云巖儲(chǔ)層孔喉半徑曲線整體上均呈現(xiàn)出類似偏態(tài)分布特征，喉道半徑曲線峰值與其相對(duì)應(yīng)的孔隙半徑曲線峰值位置向減小方向相差約半個(gè)相位，局部微裂縫的發(fā)育會(huì)造成喉道半徑曲線上主峰旁較小的尖峰；與樣品Ⅰ和Ⅱ同屬正常單主峰型的樣品Ⅲ，由于極少數(shù)局部較大孔洞的存在其孔喉半徑分布曲線主體較陡峭(圖5c)，但依然呈單峰型；與樣品Ⅵ同屬喉道多峰、孔隙單主峰型的樣品Ⅳ和Ⅴ，殘余顆粒結(jié)構(gòu)均比較明顯，并且在巖心、鑄體薄片和CT掃描結(jié)果上都能在一定程度上發(fā)現(xiàn)孔隙沿層理面定向富集的現(xiàn)象，這證明若存在孔隙沿層理面等殘余沉積構(gòu)造定向富集的情況，則喉道半徑曲線會(huì)呈現(xiàn)出明顯的多峰形態(tài)；與樣品Ⅷ同屬喉道多峰、孔隙多峰型的樣品Ⅶ和樣品Ⅸ，經(jīng)鑄體薄片分析發(fā)現(xiàn)該3個(gè)樣品孔隙類型雖然以晶間孔為主，但晶間溶孔也都比較發(fā)育，并且發(fā)育情況表現(xiàn)為Ⅷ>Ⅶ>Ⅸ，而孔喉半徑分布曲線的復(fù)雜程度與其有一定的相關(guān)性，這表明隨著溶蝕作用增強(qiáng)、晶間溶孔的增多，孔喉半徑分布曲線均會(huì)向多峰形態(tài)發(fā)展，表現(xiàn)出越來(lái)越強(qiáng)的非均質(zhì)性。而孔隙之間的連通性則受到裂縫發(fā)育和巖溶作用等建設(shè)性改造作用影響會(huì)相應(yīng)得到改善。綜上所述，以是否發(fā)育微裂縫、孔隙是否沿層理面富集、溶蝕孔洞是否發(fā)育3個(gè)控制因素為例，對(duì)以晶間孔為主要孔隙類型的晶粒白云巖建立如下孔喉半徑分布模式(圖10)。該模式由一個(gè)基礎(chǔ)模式和若干復(fù)合模式構(gòu)成，復(fù)合模式為基礎(chǔ)模式的曲線形態(tài)在單因素或多因素影響下發(fā)生的相應(yīng)變化。

圖10 孔喉半徑分布模式Fig.10 Diagram showing the pore-throat radius distribution patterns

4 結(jié)論

1) CT成像技術(shù)可以有效表征白云巖儲(chǔ)層內(nèi)部的孔喉非均質(zhì)性，該技術(shù)與常規(guī)儲(chǔ)層表征手段相比，具有直觀性和定量性兩大優(yōu)勢(shì)。依據(jù)孔喉結(jié)構(gòu)模型獲得的孔喉數(shù)量、孔喉半徑等參數(shù)繪制的孔喉半徑分布曲線可以作為表征晶粒白云巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性的有效指標(biāo)?？缀戆霃角€的復(fù)雜程度顯示了孔喉非均質(zhì)性的程度，越復(fù)雜非均質(zhì)性越強(qiáng)。

2) 在晶粒白云巖儲(chǔ)層中孔喉半徑分布曲線受孔隙大小、孔隙類型、微裂縫的存在與否、原始沉積構(gòu)造的保存情況等因素影響，存在如下模式：以晶間孔為主要孔隙類型的儲(chǔ)層，孔喉半徑曲線整體上呈現(xiàn)出較勻稱的單主峰偏態(tài)分布特征，局部微裂縫的發(fā)育會(huì)造成喉道半徑曲線上主峰旁較小的尖峰；若存在孔隙沿層理面等殘余沉積構(gòu)造定向富集的現(xiàn)象，則喉道半徑曲線會(huì)呈現(xiàn)出明顯的多峰形態(tài)；隨著溶蝕作用增強(qiáng)、晶間溶孔的增多，孔喉半徑分布曲線均會(huì)向多峰形態(tài)發(fā)展，表現(xiàn)出越來(lái)越強(qiáng)的非均質(zhì)性。當(dāng)然，需要指出的是，白云巖儲(chǔ)層孔喉非均質(zhì)性與孔隙度之間的關(guān)系尚無(wú)明顯規(guī)律，值得進(jìn)一步研究探討。