楊 興，黃 海，董鳳娟，齊春艷，徐 偉

(1.西安石油大學石油工程學院，陜西 西安 710065；2.陜西省油氣田特種增產技術重點實驗室，陜西 西安 710065；3.中石油工程技術研究院，北京 100086；4.西南油氣田分公司，四川 成都 610041)

碳酸鹽巖在油氣勘探與開發(fā)中占有重要地位，全球近50%的油氣資源分布在碳酸鹽巖中，近60%的油氣產量來自于碳酸鹽巖[1]。碳酸鹽巖儲層儲集空間類型多，次生變化大，具有更大的復雜性和多樣性，從而導致其孔、滲關系復雜[2-3]。近年來，前人對碳酸鹽巖儲層已經(jīng)開展了深入的研究，并取得了較為顯著的研究成果。周海彬等[4]人通過大量巖心數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖儲層具有低孔、低滲的特點；牛濤等[5]人通過巖心、鑄體薄片、陰極發(fā)光等實驗分析了碳酸鹽巖組分，并研究發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖與碎屑巖不同程度的混合沉積對碳酸鹽巖儲層孔喉結構具有較大的影響；李偉強等[6]人綜合巖心觀察、鑄體薄片、掃描電鏡等研究發(fā)現(xiàn)，沉積、成巖以及構造疊加改造作用形成的儲集空間組合類型是孔喉結構差異的主控因素；高飛[7]利用地震正演技術，識別碳酸鹽巖裂縫及孔溶洞，進一步對碳酸鹽巖儲層結構做出詳細描述；黃成剛等[8]人通過巖心掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽巖儲層的儲集空間包括：殘余粒間孔、粒間溶孔、晶間(溶)孔及溶縫；姜明玉[9]運用巖心描述觀察、巖石微觀實驗等手段，研究發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖孔隙類型以殘余粒間孔、晶間孔為主，孔隙結構以微孔隙和細喉道為主，儲滲性能差；崔利凱等[10]人基于X射線、CT掃描成像等測試分析，認為碳酸鹽巖儲層以溶蝕孔隙和溶蝕孔洞為主。這些研究成果對于碳酸鹽巖儲層孔喉結研究具有較大的推進作用，但針對致密碳酸鹽巖儲層孔喉結構方面的研究，仍然存在一定的局限性。因此，以川中地區(qū)燈四段儲層為研究對象，將巖心觀察、物性分析與高壓壓汞實驗相結合，對致密碳酸鹽巖儲層微觀孔喉結構特征進行研究，并對影響該儲層品質的主控微觀因素進行深入分析，為致密碳酸鹽巖油氣藏的高效勘探與開發(fā)提供科學依據(jù)。

1 區(qū)域地質概況

川中地區(qū)在地理位置上位于四川盆地中部，構造上位于川中平緩褶皺帶，屬于樂山-龍女寺古隆起[11]。桐灣運動使得四川盆地整體抬升，燈四段廣泛剝蝕，資陽地區(qū)以西缺失燈四段[12]。巖相古地理表明，燈影組四段主要發(fā)育碳酸鹽巖臺地沉積體系。其中，川中地區(qū)以臺地邊緣和開闊臺地沉積為主，發(fā)育顆粒灘、藻丘、灘間海和潟湖等沉積相帶[13]；其巖性以顆粒白云巖、晶粒白云巖和藻類白云巖為主，泥晶白云巖次之[14]；頂部出現(xiàn)少量巖溶角礫巖，藻云巖等[15]。受桐灣運動影響，燈四段與上部筇竹寺組呈平行不整合接觸，在縱向上呈現(xiàn)海退旋回特征，與下伏燈三段為連續(xù)沉積[16-17]。經(jīng)查閱資料表明：研究區(qū)氣藏各層地層壓力接近，基本在56.50～57.09 MPa(平均值為56.83 MPa)；壓力系數(shù)為1.06～1.13(平均值為1.12)；地層溫度 152.8℃～155.9℃(平均值為155.7℃)，平均地溫梯度約為2.71℃/100m[18]。

2 儲層孔喉結構特征

高壓壓汞的基本原理是非潤濕相汞必須克服毛細管阻力才能進入孔隙。此時的注入壓力就為對應的孔喉下毛細管阻力的大小，進入孔隙中的汞體積就可以代表這個孔喉下連通孔隙體積的大小，記錄注入壓力以及對應的汞飽和度就可以得到巖石樣品的孔喉特性[19-20]。

本次研究選取川中地區(qū)燈四段儲層具有代表性的14塊巖樣，按照SY/T5346-2005《巖石毛管壓力曲線的測定》開展高壓壓汞實驗[21]，進行儲層微觀孔喉結構特征研究。結果表明，研究區(qū)燈四段儲層孔隙度為0.5%～4.7%，滲透率為(0.001～0.112)×10-3μm2，排驅壓力為4.742～118.716 MPa(平均值13.613 MPa)，最大孔喉半徑為0.010～0.391 μm(平均值0.138 μm)，最大進汞飽和度為3.12%～64.42%(平均值31.23%)，均值系數(shù)為8.357～16.919(平均值12.508)，歪度系數(shù)1.306～4.228(平均值1.946)，分選系數(shù)為1.687～5.172(平均值3.174)，變異系數(shù)為0.129～3.980(平均值0.752)。因此，研究區(qū)燈四段致密碳酸鹽巖儲層孔喉半徑小，儲層儲集和滲流能力較差；孔喉半徑分布不均勻、分選較差，儲層非均質性較強。

結合研究區(qū)14塊巖心觀察分析，可將燈四段儲層劃分為孔隙型儲層和孔-洞型儲層?；趲r心觀察與高壓壓汞實驗，選取具有代表性的六塊巖樣(見表1)，1～3號巖樣主要儲集空間為孔隙，代表了孔隙型儲層；4～6號巖樣主要儲集空間為孔隙、溶洞，代表了孔-洞型儲層。不同類型儲層的孔喉半徑和滲透率貢獻特征，見圖1。

表1 巖心物性及壓汞結果

圖1 孔喉半徑分布和滲透率貢獻特征

從圖中可以看出，孔隙型儲層孔喉半徑多集中在0.003～0.011 μm，最大孔喉半徑為0.024 μm，主要發(fā)育細小孔隙，孔喉半徑小于0.007 μm的孔喉分布頻率均在20%以上，但對滲透率的貢獻最大的孔喉半徑區(qū)間卻為0.007～0.017 μm；孔-洞型儲層的孔喉半徑集中在0.022～0.121 μm，最大孔喉半徑為0.261 μm，主要發(fā)育溶洞和大孔隙，孔喉半徑小于0.06 μm的孔喉分布頻率均相對較高，但對滲透率的貢獻卻較小，對滲透率做出貢獻的較大的孔喉半徑多集中在0.06～0.16 μm。

因此，通過對六塊巖樣的孔喉分布和滲透率貢獻對比分析發(fā)現(xiàn)，小孔喉對儲層滲透率的貢獻很微弱，孔喉連通性極差，滲流能力弱，儲層滲透率主要受較大的孔隙控制；當孔喉半徑大于0.06 μm時，由于少量溶洞的出現(xiàn)，改善了儲層孔喉間連通性，有效的提高了的儲層的滲流能力。

3 不同類型儲層的儲層品質主控因素分析

3.1 儲層品質因子

通過查閱相關文獻可知，認為儲層品質指數(shù)是研究儲層巖石物理分類的有效方法和反映微觀孔喉結構變化的特征參數(shù)[22]。定義儲層品質因子RQI：

(1)

式中：K為滲透率，×10-3μm2；φ為有效孔隙度，%。

由此可以看出，儲層品質因子RQI可以綜合反映儲層孔喉結構的品質。將儲層品質因子與儲層微觀孔喉結構參數(shù)相結合進行儲層分類，其分類結果更能準確反映儲層孔喉結構和巖石物理性質的變化，儲層微觀孔喉結構越好，儲層品質因子則越大；反之，儲層品質因子RQI越小[23-24]。

3.2 儲層品質主控因素分析

復雜的孔喉結構是控制碳酸鹽巖儲集層物性的關鍵因素[2，25-31]，不同類型儲層的毛管壓力曲線和孔喉半徑分布呈現(xiàn)不同規(guī)律，儲層品質主控因素也不同。因此需要進一步厘清孔喉結構對不同類型儲集層儲層品質的控制作用，為建立準確的儲層評價模型提供指導。

分析研究區(qū)燈四段儲層微觀孔喉結構參數(shù)與儲層品質之間關系(圖2)可以看出，不同類型碳酸鹽巖儲層微觀孔隙結構特征參數(shù)對儲層品質的影響整體上具有較好的分區(qū)性。無論是孔隙型儲層還是孔-洞型儲層，排驅壓力、平均孔喉半徑和最大進汞飽和度均與儲層品質因子之間相關性一致；孔隙型儲層的儲層品質因子與分選系數(shù)之間呈正相關關系，而孔-洞型儲層卻呈負相關關系，這是由于孔隙型儲層的孔喉結構隨著有利孔隙增多，分選系數(shù)變大，儲層品質因子增加，而孔-洞型儲層少量發(fā)育的溶洞增加了孔隙間的連通性與滲流能力，使儲層品質變好，但由于巖溶垮塌作用使得孔喉分選系數(shù)與儲層品質因子呈負相關性；孔隙型儲層的儲層品質主要受控于分選系數(shù)(R2=0.983)和排驅壓力(R2=0.697)，表明較大孔喉發(fā)育比例越高，滲流能力越好，而孔-洞型儲層的儲層品質主要受控于平均孔喉半徑(R2=0.941)和排驅壓力(R2=0.825)，表明溶蝕作用形成的大孔隙、溶洞，增強了孔喉間的連通性與儲層的滲流能力。

圖2 儲層品質因子與微觀孔喉結構參數(shù)之間關系

4 結語

(1)川中地區(qū)燈四段儲層儲集空間以孔隙、溶洞為主，孔隙度、滲透率低，屬于致密碳酸鹽巖儲層。

(2)不同類型儲層的微觀孔隙結構特征存在一定差異?？紫缎蛢又饕l(fā)育細小孔隙，孔隙度基本小于1.5%，排驅壓力高、孔喉連通性很差，儲集與滲流能力受控于少量發(fā)育的大孔隙；孔-洞型儲層的儲集空間主要由孔隙和溶洞組成，孔隙度基本大于3.2%，排驅壓力低、孔喉連通性好，少量溶洞的出現(xiàn)對儲層儲集和滲流能力的提升起著至關重要的作用。

(3)不同類型儲層的毛管壓力曲線和孔喉半徑分布呈現(xiàn)不同規(guī)律，儲層品質主控因素也不同，孔隙型儲層的儲層品質因主要受控于分選系數(shù)與排驅壓力，而平均孔喉半徑和排驅壓力對孔-洞型儲層的儲層品質有顯著的控制作用。