陳秀娟，劉之的,2，劉宇曦，柴慧強(qiáng)，王勇

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065； 2.西安石油大學(xué) 陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 隴東頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)項(xiàng)目部，甘肅 慶陽(yáng) 745000)

通訊作者： 劉之的(1978-),男,博士,教授,主要從事儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)研究工作。Email:liuzhidi@xsyu.edu.cn

0 引言

相比北美海相盆地致密油氣，國(guó)內(nèi)致密油氣多為陸相沉積，不能簡(jiǎn)單照搬北美現(xiàn)有的致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)技術(shù)。陸相致密儲(chǔ)層沉積演化復(fù)雜，巖性和物性多變，致使孔隙結(jié)構(gòu)難以評(píng)價(jià)[1]。油田實(shí)踐表明，孔隙結(jié)構(gòu)是儲(chǔ)層物性最重要的控制因素，對(duì)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和油氣藏產(chǎn)能預(yù)測(cè)等均具有極其重要的作用，極大程度影響著致密油氣的采收率[2-3]。由于致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性，在油田實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，會(huì)存在著注水壓力高、進(jìn)水快、啟動(dòng)壓力高等棘手問(wèn)題，致使油氣田開(kāi)采受到不同程度的影響[4]。因此，精準(zhǔn)評(píng)價(jià)致密儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)，將有助于致密油氣的高效開(kāi)發(fā)[5]。

孔隙結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到油氣在儲(chǔ)層中的賦存狀態(tài)及滲流特征，明確孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)是儲(chǔ)層定量評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要內(nèi)容[6]。目前，致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的研究已進(jìn)入白熱化階段，前人對(duì)致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)中遇到的問(wèn)題有不同的見(jiàn)解與認(rèn)識(shí)，難以形成統(tǒng)一的儲(chǔ)層孔隙系統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在此背景下，認(rèn)清各技術(shù)手段的方法原理，明確各方法的適用性，將有助于開(kāi)展孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)工作[7]。據(jù)此，從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試分析和測(cè)井資料評(píng)價(jià)兩方面，系統(tǒng)梳理了致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀，分析了適用性，展望了其發(fā)展趨勢(shì)。

1 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試評(píng)價(jià)方法

1.1 間接測(cè)定法

間接測(cè)定法主要通過(guò)測(cè)量濕相液體被驅(qū)替出的體積大小，建立濕相飽和度(吸附量)與毛管壓力(相對(duì)壓力)的關(guān)系，獲取表征儲(chǔ)層形態(tài)、大小、喉道連通性以及儲(chǔ)層儲(chǔ)集和滲流能力的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而定性研究和定量分析儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)[8]。

1.1.1 壓汞法

20世紀(jì)70年代以來(lái)，相關(guān)領(lǐng)域的諸多專(zhuān)家對(duì)儲(chǔ)層巖石毛管壓力開(kāi)展過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究[9]。壓汞實(shí)驗(yàn)?zāi)茌^準(zhǔn)確地測(cè)量毛管壓力，獲取儲(chǔ)層孔隙系統(tǒng)信息，是定量分析儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的一種可靠手段[10]。相比大多數(shù)流體，水銀對(duì)巖石是非濕潤(rùn)相。據(jù)此，業(yè)界常將水銀注入巖心孔隙中，并根據(jù)進(jìn)退汞飽和度和施加的排驅(qū)壓力，來(lái)繪制毛管壓力曲線(xiàn)[11]。

隨著油氣田勘探開(kāi)發(fā)向非常規(guī)儲(chǔ)層進(jìn)發(fā)，常規(guī)壓汞難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)，而恒速壓汞技術(shù)不僅能控制實(shí)驗(yàn)注入速度，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)喉道數(shù)量的測(cè)量，因故逐漸得到廣泛應(yīng)用[12]。恒速壓汞就是將水銀以一個(gè)相對(duì)靜態(tài)的低速注入巖樣孔隙中，觀察孔隙系統(tǒng)中毛管壓力的變化過(guò)程。盡管恒速壓汞實(shí)驗(yàn)難度相對(duì)較高，但可以較為準(zhǔn)確地測(cè)量孔隙和喉道的數(shù)量、大小及分布范圍，故適用于小孔喉較多、孔隙結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的致密儲(chǔ)層評(píng)價(jià)[13]。由于高壓壓汞曲線(xiàn)能直接反映巖心喉道、孔徑及孔喉發(fā)育和連通情況，也得到了廣泛應(yīng)用。

圖1為巖樣JY-1和N78-3的高壓壓汞和恒速壓汞毛管壓力對(duì)比[14]。由此圖可知，高壓壓汞和恒速壓汞實(shí)驗(yàn)所得的毛管壓力曲線(xiàn)大體一致，僅存在細(xì)微差別。然而，高壓壓汞法適用于描述相對(duì)較小的孔喉，恒速壓汞表征的儲(chǔ)層孔喉相對(duì)較大，兩者各有長(zhǎng)處且均可用于致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的研究。

圖1 高壓壓汞與恒速壓汞毛管壓力曲線(xiàn)對(duì)比[14]Fig.1 Comparison of capillary pressure curves between high pressure mercury intrusion and constant pressure mercury intrusion[14]

1.1.2 半滲透隔板法

在空氣、水、半滲透隔板系統(tǒng)中，半滲透隔板是100%水潤(rùn)濕；而在空氣、水、巖心系統(tǒng)中，巖石也是100%水潤(rùn)濕，所以即使沒(méi)有壓力差，水也可以輕松透過(guò)半滲透隔板和巖樣[15]。鑒于毛管阻力作用，必須存在壓力差，空氣才能穿過(guò)半滲透隔板和巖樣。一般情況下，半滲透隔板的孔徑會(huì)小于大多數(shù)巖樣孔徑，因此，空氣進(jìn)入半滲透隔板所需要的壓力差必須大于空氣進(jìn)入巖心孔隙所需的壓力，故需要向空氣施加壓力，克服巖心的毛管阻力，使其進(jìn)入巖心孔隙，并將水替換出來(lái)[16]。測(cè)定半滲透隔板毛管壓力和巖樣含水飽和度的參數(shù)值并建立其相互關(guān)系，便可以確定毛管壓力曲線(xiàn)(如圖2[17])。

圖2 半滲透隔板毛管壓力曲線(xiàn)[17]Fig.2 Capillary pressure curve of semi-permeable plate[17]

1.1.3 離心機(jī)法

離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，巖心孔隙中的潤(rùn)濕相流體將被驅(qū)替出來(lái)，隨著離心機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡偷礁咧饾u增加，潤(rùn)濕相流體驅(qū)替由中大孔逐漸轉(zhuǎn)至中小孔和微小孔，同時(shí)毛管壓力會(huì)不斷增大[18]。實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，通過(guò)增大離心機(jī)角速度來(lái)增大離心力。由于非潤(rùn)濕相會(huì)從各種滲透率的多孔介質(zhì)中將濕潤(rùn)相驅(qū)替出來(lái)，依次記錄不同壓力下排出的潤(rùn)濕相體積，便可建立起潤(rùn)濕相飽和度與毛管壓力間的關(guān)系，進(jìn)而可繪制出毛管壓力曲線(xiàn)(如圖3)。

圖3 離心機(jī)法測(cè)定毛管壓力曲線(xiàn)Fig.3 Capillary pressure curve measured by Centrifuge method

1.1.4 N2、CO2吸附法

N2和CO2低壓吸附廣泛應(yīng)用于納米材料的研究中，而近幾年逐漸應(yīng)用于巖石孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)上。CO2低壓吸附主要用于孔徑小于2 nm的微小孔隙特征描述，而N2低溫吸附則適用于中大孔隙及小孔儲(chǔ)層[19]。

巖樣預(yù)處理后，烘干并在真空條件下抽去其他氣體，用N2、CO2填充巖樣和儀器，保持恒溫條件，測(cè)量不同壓力下的吸附量和脫附量。建立氣體相對(duì)壓力P/P0與氮?dú)馕搅俊⒚摳搅康年P(guān)系，便可繪制出吸附與脫附等溫線(xiàn)關(guān)系(圖4[20])?；诖岁P(guān)系圖，結(jié)合Kelvin原理，便可獲取孔隙體積、孔徑大小及分布特征[21-22]。

圖4 IUPAC的6種等溫吸附線(xiàn)[20]Fig.4 Six isothermal adsorption lines of IUPAC[20]

1.1.5 中子散射

由于中子小角度散射(SANS)能識(shí)別大小為3～10 nm的孔隙結(jié)構(gòu)，故在致密儲(chǔ)層的研究中得到廣泛應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)第一步先用晶片鋸將巖樣切成約2 mm厚的薄片，再使用精密加工的專(zhuān)用設(shè)備將巖心樣品研磨至理想厚度，即厚度為1 mm的巖樣。SANS實(shí)驗(yàn)如圖5所示[23]，由機(jī)械速度選擇器單色化的中子束通過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)入射到樣本上，與樣品發(fā)生彈性散射后的中子被二維探測(cè)器測(cè)量記錄，以此來(lái)獲取散射曲線(xiàn)等原始數(shù)據(jù)[24]。通過(guò)構(gòu)建相應(yīng)的模型，分析散射曲線(xiàn)與孔隙結(jié)構(gòu)的內(nèi)在量化關(guān)系，便可獲取孔隙結(jié)構(gòu)的形狀、大小及分布特征等[25-26]。

圖5 中子散射示意[23]Fig.5 Neutron scattering diagram[23]

1.2 直接觀測(cè)法

1.2.1 鑄體薄片法

在一定的溫度和壓力或真空狀態(tài)下，將環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑注入巖石孔隙中，形成巖石鑄體(圖6[27])；再將巖石鑄體研磨成薄片，借助偏光顯微鏡進(jìn)行巖石孔隙結(jié)構(gòu)、成分等分析[28]。鑄體薄片能夠清晰獲取儲(chǔ)層的孔隙類(lèi)型、大小、分布及其連通性等，為研究孔隙發(fā)育程度、介質(zhì)孔徑、喉道、配位數(shù)及裂縫率等孔隙信息提供了一種準(zhǔn)確有效的方法[29]。

圖6 不同巖心鑄體薄片[27]Fig.6 Casting thin sections of different cores[27]

1.2.2 掃描電鏡法

掃描電鏡法是分析巖樣孔隙結(jié)構(gòu)特征和成分的重要研究方法，其原理是利用極細(xì)的電子束掃描巖心樣品表面，并用電視原理放大成像在電子屏幕上[30]。該法可以確定儲(chǔ)層的孔隙類(lèi)型，還能定量測(cè)定孔喉半徑、孔徑等參數(shù)。當(dāng)電子轟擊巖樣表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生來(lái)自樣品特定發(fā)射區(qū)域的各種信號(hào)，信號(hào)隨表面形狀不同而發(fā)生變化，比如散射電子、二次電子和能量不同的光子等[31]。近年來(lái)，非常規(guī)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)中，實(shí)驗(yàn)分析人員常用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡表征樣品表面的孔隙結(jié)構(gòu)[32-33]。

1.2.3 CT掃描法

CT掃描法是近年來(lái)新興的利用X射線(xiàn)進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)研究分析的電子計(jì)算機(jī)掃描技術(shù)[34-35]。如圖7[36]所示，使用X射線(xiàn)環(huán)繞巖心進(jìn)行斷面掃描，探測(cè)器可接收到透過(guò)巖心斷面的X射線(xiàn)信息，將此信息用電子計(jì)算機(jī)處理后，便可獲取X射線(xiàn)吸收系數(shù)[37]。用不同灰度將X射線(xiàn)吸收系數(shù)進(jìn)行圖像顯示，通過(guò)顯示器便可清晰明了地觀察到該巖心斷面的孔隙結(jié)構(gòu)特征。

圖7 X射線(xiàn)CT掃描示意[36]Fig.7 X-ray CT scanning diagram[36]

1.2.4 陰極發(fā)光法

與普通顯微鏡相比，陰極發(fā)光顯微鏡能夠快速鑒別巖石和礦物的成分[38]。近年來(lái)，礦物巖石學(xué)家已認(rèn)識(shí)到陰極發(fā)光技術(shù)在構(gòu)造地質(zhì)分析中的重要性，并進(jìn)行了有益的探索和研究[39]。通過(guò)對(duì)致密砂巖陰極發(fā)光的觀察研究，可以獲得砂巖原始孔隙率和滲透率以及儲(chǔ)層礦物組成、產(chǎn)狀等信息。若礦物中含有雜質(zhì)或微量元素，礦物的晶格結(jié)構(gòu)存在缺陷，則礦物在陰極發(fā)光顯微鏡下會(huì)發(fā)光(圖8[40])，基于此，便可研究不發(fā)光部分的孔隙結(jié)構(gòu)特征。

1.3 數(shù)字巖心法

目前，數(shù)字巖心法已成為研究孔隙結(jié)構(gòu)的一種新手段。業(yè)界常用X射線(xiàn)法和圖像重建法構(gòu)建三維數(shù)字巖心，并采用數(shù)學(xué)手段重構(gòu)三維孔隙網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而獲取孔隙結(jié)構(gòu)特征[41]。X射線(xiàn)成像法主要是利用Micro-CT設(shè)備，提供分辨率可達(dá)到孔隙級(jí)別的3D圖像[42]。受制于X射線(xiàn)成像技術(shù)條件，業(yè)界相關(guān)學(xué)者常采用基于薄片分析的圖像重建方法[43]，該方法只需少量巖屑用于掃描圖像。圖像重建方法需先確定巖石斷面，掃描該斷面后，利用不同的數(shù)學(xué)方法結(jié)合掃描圖像，模擬巖樣的三維孔隙網(wǎng)絡(luò)(圖9[44])，進(jìn)而對(duì)該巖樣的孔隙特性進(jìn)行研究分析[45]。

2 測(cè)井資料評(píng)價(jià)方法

油田實(shí)踐中，受制于鉆井取心成本，巖心資料較為稀缺。無(wú)論采油井還是注水井，測(cè)井資料不可或缺，且具有縱向分辨率高的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[46]，因此，充分利用測(cè)井資料，開(kāi)展儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)就顯得意義非凡。

圖8 不同巖樣陰極發(fā)光鑒定[40]Fig.8 Cathodoluminescence identification of different rock samples[40]

圖9 真實(shí)巖心(a)與數(shù)字巖心(b)對(duì)比[46]Fig.9 Comparison chart of real core(a) and digital core(b)[46]

2.1 電阻率法

已有研究表明[47]，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)與巖石電阻率間存在一定關(guān)系。致密儲(chǔ)層物性條件差、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖石電阻率測(cè)量值會(huì)受到儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙表面水膜厚度等的影響。電阻率測(cè)井響應(yīng)特征影響因素復(fù)雜多樣，不同巖石孔隙結(jié)構(gòu)的影響程度不一，故理論模擬研究需根據(jù)不同影響因素建立巖石導(dǎo)電模型，進(jìn)而開(kāi)展孔隙結(jié)構(gòu)理論分析?？紫督Y(jié)構(gòu)理論分析研究中，常根據(jù)電阻率并聯(lián)導(dǎo)電原理，構(gòu)建毛管半徑、毛管迂回度及孔隙結(jié)構(gòu)綜合指數(shù)計(jì)算模型，從而開(kāi)展儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)[48]。

巖石孔隙結(jié)構(gòu)特性亦可通過(guò)巖石電學(xué)特性實(shí)驗(yàn)來(lái)開(kāi)展。通過(guò)測(cè)定不同飽和度下巖心的電阻率，結(jié)合巖心孔隙結(jié)構(gòu)與地層因素、電阻率及含水飽和度相互關(guān)系分析，探討儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征[49]。

2.2 核磁共振法

核磁共振測(cè)井始于20世紀(jì)90年代，目前已在國(guó)內(nèi)油氣田勘探開(kāi)發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用[50]。該技術(shù)主要通過(guò)檢測(cè)儲(chǔ)層孔隙中自由流體氫原子核磁性及其與外磁場(chǎng)相互作用獲取豐富的地層信息，以此來(lái)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的巖石孔隙結(jié)構(gòu)[51]。統(tǒng)計(jì)巖樣孔隙內(nèi)流體的橫向馳豫時(shí)間分布(圖10[52])，便可分析儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征[53]。

圖10 核磁共振T2譜圖[52]Fig.10 NMR T2 spectrum[52]

核磁共振橫向弛豫時(shí)間T2譜可表征孔隙類(lèi)型、孔徑大小等儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)特性[54]。近年來(lái)，相關(guān)學(xué)者將核磁共振T2譜轉(zhuǎn)換為毛管壓力曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)巖心的T2幾何均值與平均孔喉半徑間具有較好的相關(guān)性[55-60]?？傊?，尋求核磁共振T2譜與毛管壓力曲線(xiàn)間的內(nèi)在關(guān)系來(lái)分析儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征，是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。

2.3 聲波時(shí)差法

巖石物理分析家一直重視利用聲波時(shí)差測(cè)井評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究[61]。已有研究發(fā)現(xiàn)，除巖性和物性外，孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)巖石彈性波速度具有重要影響，控制著聲波在巖石中的傳播特性[62-63]；儲(chǔ)層的孔隙類(lèi)型對(duì)巖石聲波傳播速度具有較大的影響，印?？紫都傲ｉg孔隙的巖心比微孔隙的巖心具有更快的聲波傳播速度[64]。研究孔裂隙致密儲(chǔ)層聲波傳播特性發(fā)現(xiàn)，孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)聲波特性具有較大的影響，尤其是裂縫[65-66]。巖心聲波透射實(shí)驗(yàn)表明，聲波波速、時(shí)域波形及頻譜特征主要與巖心孔徑尺寸及膠結(jié)情況有關(guān)[67]。

3 孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法適用性分析

限于實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段和條件、測(cè)井能夠探測(cè)的孔徑范圍等客觀因素，孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法均具有一定的局限性和適用范圍。

3.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法適用性

壓汞法實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單快速、準(zhǔn)確，可以獲得相對(duì)完整的毛管壓力曲線(xiàn)，且儀器承受的測(cè)量壓力較高，適合不同滲透級(jí)別的巖心[68-69]；然而，壓汞法多用于中大孔巖心，難以模擬油層溫壓條件，且壓汞實(shí)驗(yàn)使用的水銀會(huì)對(duì)巖心造成永久性損害，實(shí)驗(yàn)巖樣不能二次利用。半滲隔板法與油藏驅(qū)替實(shí)驗(yàn)相似，不僅操作簡(jiǎn)單、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，而且可以同時(shí)測(cè)量多塊巖樣；但半滲隔板法實(shí)驗(yàn)過(guò)程長(zhǎng)，半滲透隔板的承受力也有限，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)獲取的毛管壓力曲線(xiàn)并不完整；此外，該方法測(cè)試的壓力范圍小、周期長(zhǎng)，對(duì)致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究適用性不強(qiáng)。離心機(jī)法不僅易操作、測(cè)定速度快、精度高，且該方法測(cè)量壓力高，可用于研究不同滲透率級(jí)別的巖心，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，同時(shí)可得到相對(duì)完整的曲線(xiàn)；離心機(jī)法測(cè)定的結(jié)果接近模擬油藏驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，但是高速離心機(jī)成本較高。氣體吸附法主要用于表征孔徑不超過(guò)300 nm的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)，且實(shí)驗(yàn)前須對(duì)巖樣進(jìn)行干燥處理。

鑄體薄片和掃描電鏡法均需要對(duì)巖樣進(jìn)行加工處理，且?guī)r心的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形狀易受到損壞，不利于巖心的循環(huán)使用，鑄體薄片觀測(cè)的孔隙視野較為有限[70]。CT掃描技術(shù)不僅測(cè)量速度快，能全面觀察整個(gè)巖心的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，而且能保證巖樣不被破壞，精準(zhǔn)測(cè)量面孔率，但缺點(diǎn)是成本較高、實(shí)驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜。相比掃描電鏡和CT掃描，陰極發(fā)光能更快、更準(zhǔn)確地表征原始孔隙度和滲透率，可定量研究砂巖儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征[71]。小角度中子散射法測(cè)量的孔徑范圍大，能準(zhǔn)確提取孔隙結(jié)構(gòu)信息，且對(duì)巖樣不具破壞性，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程相對(duì)較麻煩，目前還是一種非常規(guī)方法。數(shù)字巖心法不僅可以模擬室內(nèi)實(shí)驗(yàn)達(dá)不到的各種情況，還可以就單因素對(duì)巖石孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析，故近年來(lái)受到業(yè)內(nèi)相關(guān)學(xué)者的高度重視[72]。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試法易操作且可以獲得較多數(shù)據(jù)，表征的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)精度較高，但該法測(cè)量成本高、周期長(zhǎng)，此外，由于取心尺寸和數(shù)量非常有限，很大程度上限制了對(duì)巖心孔隙結(jié)構(gòu)的研究，使其難以與儲(chǔ)層宏觀參數(shù)建立關(guān)系，也很難開(kāi)展區(qū)域儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，且該法易受人為因素及儀器精度的影響，局限較大。

3.2 測(cè)井評(píng)價(jià)方法適用性

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法受制于巖心數(shù)量及尺寸，且成本較高，而借助測(cè)井資料表征儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)可解決該問(wèn)題。測(cè)井曲線(xiàn)是評(píng)價(jià)孔隙結(jié)構(gòu)低成本、高效率的重要研究方法，可實(shí)現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)在儲(chǔ)層縱向上的連續(xù)評(píng)價(jià)[73]。

電阻率測(cè)井不僅受儲(chǔ)層巖性、物性和孔隙結(jié)構(gòu)的影響，孔隙內(nèi)流體性質(zhì)亦對(duì)其具有較大的影響[74]。因此，電阻率測(cè)井評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)時(shí)，需在相同巖性、物性和流體性質(zhì)的前提下，才能獲得較滿(mǎn)意的評(píng)價(jià)效果。致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，微納米級(jí)孔隙極其發(fā)育，聲波能探測(cè)的孔徑和孔隙形態(tài)尚不明朗，微納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)聲波時(shí)頻信號(hào)的影響機(jī)理尚未明確，這些都嚴(yán)重影響了聲波測(cè)井評(píng)價(jià)致密儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)[75]。核磁共振法對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)反應(yīng)靈敏，操作簡(jiǎn)便，速度快，可以連續(xù)、定量、詳細(xì)地表征儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)[76]，且不會(huì)破壞巖樣，該法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比壓汞法更加精準(zhǔn)，故在致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方面具有一定的優(yōu)勢(shì)；然而，核磁共振法由于價(jià)格昂貴，難以大面積推廣應(yīng)用。

測(cè)井資料縱向連續(xù)性好、分辨率強(qiáng)，可連續(xù)表征儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)，有助于區(qū)域儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)的研究，但受制于巖心歸位、常規(guī)測(cè)井對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的敏感性較低等客觀實(shí)際，常規(guī)測(cè)井表征的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)精度較低。盡管核磁共振測(cè)井在表征儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)方面優(yōu)勢(shì)明顯，但受制于測(cè)井成本，核磁共振測(cè)井?dāng)?shù)量非常有限，難以大面積推廣應(yīng)用。

4 致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究展望

基于上述致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法的系統(tǒng)梳理和詳細(xì)剖析，緊跟大型體積壓裂背景下復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)需求的形勢(shì)可知，現(xiàn)有致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法正面臨著新的挑戰(zhàn)。針對(duì)致密油開(kāi)發(fā)對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)提出的新需求，筆者認(rèn)為尚需在如下3方面獲得突破。

4.1 研究技術(shù)手段

1)加強(qiáng)定性識(shí)別與定量評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。采用高精度掃描電鏡等對(duì)巖心進(jìn)行定性觀察，確定其孔隙類(lèi)型、結(jié)構(gòu)等，再結(jié)合吸附法、壓汞法等手段定量研究孔隙結(jié)構(gòu)分布，逐漸成為致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究的必備技術(shù)手段。

2)從間接到直接，從二維到三維數(shù)字巖心建模，是近年來(lái)孔隙結(jié)構(gòu)可視化表征的熱點(diǎn)?；谖⒓{米掃描電鏡圖像或三維CT掃描圖像，應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，通過(guò)模擬退火算法或沉積巖的過(guò)程模擬法來(lái)重建三維數(shù)字巖心，進(jìn)而可視化表征巖石的內(nèi)部孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3)巖心實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析與測(cè)井評(píng)價(jià)有機(jī)融合，注重巖心刻度測(cè)井，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)表征區(qū)域化。充分利用巖心測(cè)試分析的高精度性與測(cè)井信息的縱向連續(xù)性，結(jié)合多種研究手段，揚(yáng)長(zhǎng)避短，從不同視角、全方位、多尺度研究?jī)?chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)，以期表征的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)精度滿(mǎn)足于油氣田勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐。

4.2 孔隙結(jié)構(gòu)影響特征

1)沉積作用較大程度上控制著儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)研究油區(qū)內(nèi)的沉積相帶、砂體構(gòu)型，通過(guò)沉積微相與儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)間的內(nèi)在關(guān)系分析，明確儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的沉積控制機(jī)理，將有助于儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)和有利區(qū)劃分。

2)成巖作用是儲(chǔ)層致密化的重要因素，嚴(yán)重影響著儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)演化。注重儲(chǔ)層成巖演化序列和成巖相研究，解析不同成巖作用對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響機(jī)制，將助推油氣田優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，也可為開(kāi)發(fā)政策制定提供地質(zhì)理論依據(jù)。

3)構(gòu)造作用形成的裂縫，能改善儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)，增加滲流能力。通過(guò)應(yīng)力場(chǎng)模擬、巖心—測(cè)井—地震識(shí)別裂縫，精細(xì)刻畫(huà)裂縫的發(fā)育特征，系統(tǒng)剖析構(gòu)造對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響作用，以期為油氣成藏和滲流研究提供理論支持。

4.3 孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)油氣成藏、滲流的影響

1)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征控制著油氣運(yùn)移和疏導(dǎo)，是油氣成藏的重要影響因素。在儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)精細(xì)表征的基礎(chǔ)上，借助于油氣成藏可視化模擬系統(tǒng)，開(kāi)展不同孔隙結(jié)構(gòu)特征下的油氣成藏模擬研究，明確孔隙結(jié)構(gòu)與成藏模式的關(guān)系，將有助于油氣田勘探目標(biāo)區(qū)優(yōu)選。

2)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)決定了油氣滲流通道，嚴(yán)重影響著油氣田高效開(kāi)發(fā)。利用大尺度或全直徑巖心，在地層溫壓條件下，開(kāi)展不同孔隙結(jié)構(gòu)特征下的油氣滲流實(shí)驗(yàn)，結(jié)合油氣藏?cái)?shù)值模擬研究，剖析孔隙結(jié)構(gòu)與油氣滲流的關(guān)系，進(jìn)而確定油氣開(kāi)采的儲(chǔ)層物性動(dòng)用下限，以期為油氣田開(kāi)發(fā)方案制定提供支持。