征沙村地区三工河组低渗透砂岩储层孔隙结构研究

科学技术与工程

Science Technology and Engineering

Vol. 16 No. 30 Oct. 2016

1671—1815(2016)30-0200-06

© 2016 Sci. Tech. Engrg.

石油、天然气工业

征沙村地区三工河组低渗透砂岩储层

孔隙结构研究

李忠新王玮

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，东营257000)

摘要低渗透砂岩储层孔隙结构复杂，制约了该类型油藏的高效勘探开发，一直是地质学者研究的关键问题。以准噶尔盆

地征沙村地区侏罗系三工河组低渗透砂岩储层为研究对象，利用岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射等微观测试方法， 结合常规压汞、恒速压汞及核磁共振等岩石物理分析手段，系统地对孔隙结构进行了综合研究。结果表明：该区低渗透砂岩 储层的岩石类型以长石岩屑砂岩为主，储集空间主要为残余粒间孔和粒间溶孔；喉道半径的差别是造成渗透率级差的主要控 制因素；核磁共振横向弛豫时间:r2的分布与孔隙半径有较好的对应性，可以有效评价可动流体孔隙特征。研究对本地区的勘 探开发具有积极作用，可以应用到其他相似低渗透砂岩油气藏评价中。关键词孔隙结构 核磁共振 低渗透砂岩 中图法分类号TE112. 23; 文献标志码A

准噶尔盆地

低渗透砂岩油藏具有岩石成分多样，孔隙度、渗 透率低，孔隙结构复杂，存在强非均质性的特点。同 时，该类油藏一般埋藏深、投资大，弹性开发方式难 以满足经济效益要求。储层的微观孔隙结构直接影 响着储层的储集和渗流能力的大小，并最终决定着 油气藏产能[1]。因此，开展微观孔隙结构研究对于 准确评价储层特征及探索西部深层低渗透油藏有效 开发方式具有重要意义。

征沙村地区地处准噶尔盆地腹部、中国石化西 部新区中部1区块的东南部，构造位置位于盆地中 央隆起带的马桥凸起和中拐凸起的接合部，北邻盆 1井西凹陷，南接昌吉凹陷（图1)。中生界侏罗系 三工河组是征沙村地区勘探的重要层系，自上而下 发育三工河组一段、三工河组二段、三工河组三段。其中，三工河组二段1砂组a c)为本区主要含油 层系。本区目的层为辫状河三角洲水下分流河道沉 积，整体表现为低渗透储层特征[2^]。

本文在前人研究认识的基础上，利用岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射等测试方法，结合 常规压汞、恒速压汞及核磁共振等岩石物理分析手 段，对征沙村地区三工河组低渗透砂岩储层孔隙结

2016年6月2日收到

山东省自然科学基金项目

(ZR2015PD008)资助

构进行了系统综合研究。建立了基于常规物性参数 的储层微观孔隙结果定量化表征及分类方法，可为 相同或相似油藏的相关研究提供参考。

图1征沙村地区构造背景位置

Fig. 1 Location map of the Zhengshacun region

1储层岩石学及物性特征

根据岩石薄片鉴定资料，征沙村地区三工河组

二段1砂组储层砂岩石英平均含量为40. 6%，其变 化范围大，最低为20%，最高达74%。岩屑含量较 高，平均含量为39. 3%，岩屑以岩浆岩、变质岩为主， 含少量沉积岩和云母类岩屑。长石含量为11%〜 30%，平均含量为20. 1%，钾长石和斜长石均可见，遭

第一作者简介:李忠新（1986—），男，山东菏泽人，硕士。研究方向： 核磁测井技术应用、油气藏储层评价。E-mail:liZh〇ngXin851. slyt@si-nopec. com〇

30期李忠新，等:征沙村地区三工河组低渗透砂岩储层孔隙结构研究

201

受浅一中等程度的风化蚀变作用。

由图2砂岩碎屑组分分类三角图可知，三工河 组二段1砂组储层砂岩类型主要为长石岩屑砂岩， 岩屑砂岩次之。填隙物总量低，泥质杂基含量一般 为1%〜6%，平均为4. 6% ;胶结物主要为硬石膏、 铁白云石，见少量菱铁矿。碎屑颗粒以细粒为主，底 部含砾;呈次棱角状，分选中等一差;接触关系为线 接触;胶结类型为孔隙式胶结。总体上，具有成分成 熟度低、结构成熟度低的特点。

图2征沙村地区JiV砂岩碎屑组分分类三角图

Fig. 2 Triangular diagram for the classification of

sandstone of Jls21 in Zhengshacun region

2储层孔隙结构特征

2.1储层物性特征

孔隙结构的非均质性普遍存在，决定了储层的 储集性能和渗滤条件，其宏观反映是孔隙度、渗透率 等参数的非均质性。征沙村地区三工河组二段1砂

组分为2个小层，岩心物性实验结果表明，2个小层 在物性上存在较强的非均质性（表1)。1小层砂岩 孔隙度分布在7.6 %〜19.2 %之间，平均值为 13. 6% ,10%〜15%区间累计频率达59. 8%。渗透 率分布在0.741〜298 mD之间，平均值为35.9 mD， 1〜10 mD区间累计频率达43. 3%，渗透率<50mD 累计频率达81. 1%。

表1

征沙村地区三工河组二段1砂组储层物性统计 Table 1 Physical parameters of J1s21

in Zhengshacun region

小层号

孔隙度/%

渗透率/mD

最大值最小值平均值最大值最小值平均值

样品数

119.2 7.6 13.6298

0.741 35.9872

9. 1

3

6.6

3.05

0.079

0.55

40

2小层砂岩孔隙度分布在3. 0%〜9. 1%之间，

平均值为6.6 %，5%〜7%区间累计频率达

65. 2%。渗透率分布在0. 079〜3. 05 mD之间，平均 值为0.55 1^，0.1〜1111〇区间累计达81.4%。2.2储层孔隙结构特征

偏光显微镜下对岩石薄片、铸体薄片及扫描电 镜分析表明（图3)，本区三工河组二段孔隙不发育， 孔隙类型为残余粒间孔和粒间溶孔。

(b)粒间溶孔

图3

征沙村地区JP21储层主要孔隙类型

Fig. 3 Main pore space types of s? in

Zhengshacun region

残余粒间孔在储层中占主导地位，孔径为〇. 〇3

〜0.20 mm，分布不均一，主要分布于大颗粒间。从 薄片中看，多呈三角形或多边形，边缘整齐平直[图 3(a)]〇

粒间孔内充填石英、铁白云石、钠长石、伊利石 和钙芒硝，使孔隙度变小，且分布不均。面孔率为 4%〜11%，孔隙多孤立存在，彼此连通性差。溶解 组分主要为长石、岩屑等，被溶蚀的颗粒边缘极不规 则，呈港湾状。可见少量长石、岩屑颗粒发育粒内溶 孔[图 3(b)]。

3储层孔喉结构特征

3.1常规压汞

目前压汞技术仍是获取微观孔隙结构定量资料

的重要途径。常规压汞试验技术是在恒定的进汞压

202

科学技术与工程

卷

力下计算孔喉半径，并通过进汞量来反映对应于进 汞压力的孔喉的分布情况。

本区块征1和征1 -4井25块样品进行了压隶 试验。根据排驱压力将毛管压力曲线分为3种类 型:高排驱压力型（>1 MPa)、中排驱压力型（0. 1〜 1 MPa)和低排驱压力型（<1 MPa)(图4)。研究发现:渗透率与排驱压力和中值压力呈负 相关，与最大孔喉半径和中值半径呈正相关（图5)。 综合几个参数，选取排驱压力、中值半径与渗透率共 同作为划分孔隙结构的特征参数，建立征沙村地区 孔隙结构分类参数标准a将储层孔隙结构划分为低 排驱压力型-中孔喉型（I类）、中排驱压力-细孔喉 型（n类）和高排驱压力-微孔喉型（m类）3种类型 (表 2)。

表2

征沙村地区JlS2i孔隙结构分类参数

Table 2 Parameters for classification of pore structure of Jx s21 in Zhengshacun region

分类参数I

类n

类IE类

中孔喉迴

细孔喉型

微孔喉型

排驱压力/MPa<0. 10. 1 ~1>1中仇半彳

>0.50. 1 ~0.5<0. 1k/ mD

>10

1 ~10

<1

利用建立的分类标准，对本区所有井的孔隙结 构进行分类e结果表明，三工河组二段1小层多为

I类和n类，2小层多为m类。1小层孔隙结构优于 2小层。

3.2恒速压汞研究喉道分布特征

恒速压隶是在准静态进汞过程，界面张力与接 触角保持不变，根据系统自然压力涨落确定孔隙的 微观结构，将喉道和孔隙分辨出来[1’5]。与常规压 汞方法相比，恒速压汞实现了对吼道的测量，克服了 常规压汞对应同一毛管压力曲线有不同孔隙结构的 缺陷。

据征1 - 4井4块恒速压汞测试结果可知（表3、图6)，不同渗透率级别岩心孔隙分布差别不大， 主要分布在1〇〇〜200 pm，峰值为130 pm，为中孔- 小孔型。

表3

恒速压汞孔喉结构特征参数统计

Table 3 Constant-rate mercury injection

K喉道半径平均孔隙

小层

/mDf-杼 分选孔喉比

值/pm

/|JLm

系数

14017.72粉细砂岩4. 143131.561.631.62714.42粉细砂岩1.329127. 040.61295.62

211.76粉砂W1.244131.600. 329105.30. 549

9.25

粉细砂力

0.71

128. 79

0.107

181.7

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

汞饱和度/%

⑻高排驱压力：1.55MPa

福

§

tlnni

(b)中有罔区压力：0.826 MPa

103 ,

,

i

(

,

1

|

1〇 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

汞饱和度/〇/〇

(c)

低相罔区压力：0.066 MPa

图4征沙村地区压汞曲线特征及分类

Fig. 4 Characteristic and classification of mercury injection curves of

in Zhengshacun region

喉道大小和分布存在较大差异。储层微观孔隙 结构的差异性主要体现在喉道的大小和分布上，因

此，喉道是影响储层渗流能力和开发效果的关键因素％。

渗透性好的储层的喉道半径分布具有3个特

点：曲线峰值对应喉道半径大，喉道半径分布范围 广、峰值右侧半径大的吼道分布多。

孔喉比是指平均孔隙半径与平均喉道半径的比 值，反映孔喉间差异[7]。它与渗透率呈正关性，即 孔喉比大，孔喉差异大，小喉道起控制作用，从而渗 流困难;孔喉比小，孔喉差异较为接近，大吼道占主 导作用，从而流体容易流动。

30期李忠新，等:征沙村地区三工河组低渗透砂岩储层孔隙结构研究

203

0.010.1 1

10100

渗透率/mD

(a)渗透率与娜压力关系

1 000 r0|§姻¥

0.01

0.1

1 10

100

渗透率/mD

(b)渗透率与中值压力关系

(c)渗透率与最大孔喉半径关系

图5

征沙村地区Jp/渗透率与 常规压汞参数关系

Fig. 5

Relationship between permeability and

parameter of mercury-injection curves of

s2l

in Zhengshacun region

据恒速压汞测试得到的孔喉结构特征参数（

表3)，可以看出，2小层吼道半径加权平均值小于1小 层，而2小层孔吼比大于1小层9说明2小层吼道 半径小，小吼道起主要作用，其孔隙结构不如1小层 更利于流体流动。

3.3核磁共振分析可动流体孔隙

核磁共振技术能区分可动流体孔隙和不可动流

4

o 35 3oI

25 2o棄

15 1C 200

300

孔隙输|um (a)孔隙雜分布频率

40

35 30I

25 20棄

4 6

P碰摊/脾

(b) 口腿雜分布频率

图6不同渗透率孔隙半径和喉道半径分布频率

Fig. 6 Pore radius and throat radius distribution frequency

体孔隙，得到岩石饱和水状态下的A谱，进而得到

渗透率、孔隙度、可动流体百分数及其孔径分布等准

确、客观的储层微观分析数据El] e征1-4井进行了 岩心核磁共振实验，得到了岩心饱和水状态下的:r2 谱（图7)。通过核磁共振测试的r2谱和各项参数 (表4)可知，不同渗透率级别的样品，r2分布具有 很大差异;物性越好，K截止值越大;渗透率高的岩 样，可动流体峰幅度明显。

表4

核磁共振测试参数统计 Table 4 Results of NMR test

样品号

孔隙度渗透率

。截止值

束缚水 可动流体 /%/mD/ms饱和度/

%

饱和度/

%

2410. 5

l.9l14. 7775.1824.8255II. 75

10143.0639. 8560. 15101

6.87

0.368

10. 37

60. II

39.

大量的理论研究获证，核磁共振：r2分布与毛管 压力曲线都能真实的反映岩石的孔隙结构[<^n\\ 岩心实验分析结果进一步证实了这一理论。从核磁 共振A分布与压汞孔喉分布对比曲线（图7)可知， 大孔喉对应较大的A值:小孔喉对应小的^值:同 时孔喉分布曲线的峰值区间对应着横向弛豫时间 K峰值区间。孔隙半径与K之间需要某一转换系 数进行转换p通过建立两者间的关系，得到可流动 孔隙的半径主要为2〜10

204

科学技术与工程

16卷

%蠢

0.01

0.1 1

10 100

r2/ms

图7

不同渗透率岩样饱和状态7^分布图谱

Fig. 7 Water-saturated T2 spectrum of different permeability

4结论

(1)

征沙村地区侏罗系三工河组二段是典型的 低渗透砂岩储层，岩心和薄片观察表明其砂岩类型

以长石岩屑为主，岩屑砂岩次之，孔隙类型以残余

粒间孔和粒间溶孔为主。(2) 根据压汞法毛管压力曲线得到的排驱压力 将孔喉结构划分为低排驱压力-中孔喉型、中排驱压 力-小孔喉型和高排驱压力-微孔喉型3种类型。

(3)

低渗透砂岩的非均质性，造成物性差别大。恒速压汞测试表明，本地区三工河组二段孔隙半径 峰值为130 pm，孔隙不是影响低渗透砂岩储层渗流 能力的主要因素^吼道峰值0.8〜6.7 pm，吼道决

定了储层渗流能力。

(4) 核磁共振测试表明，横向弛豫时间:T2与孔隙半径有较好的对应性，通过核磁共振得到喉 道的可动流体孔隙半径范围为2〜10

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A Stability Study on Binary Composite System in Lab

LIU Bin,

LI Yun-peng,

ZH

OU H

ai-yan,

D

EN

G

Jing-fu,

GONG Ping-zhi

(Tianjin Branch,Bohai Research Institute of CNOOC ( China) Co,Ltd, Tianjin 300452,P. R. China)

[

Abstract

ental w

] Based on the viscosity and interfacial tension of binary composite system stability, the indoor experi­

mas carried out. The results show that, 25 million molecular weight of polymer and polymer molecular weight

35 million, the viscosity decreases rapidly in 7 days before and the system viscosity stability gradually in 15 days

later, but the latter anti-aging ability significantly better than the former. The values of interfacial tension first step

up, then step down and gradually smooth trends as the time increasing. When the aging time and surfactant concen­

tration is a fixed value, polymer concentration is higher, the greater the viscosity, the greater the interfacial ten­

sion. When the aging time and polymer concentration is a fixed value, surfactant concentration of binary system in­

creases so that viscosity increased slightly, the interfacial tension decreased with increasing of surfactant concentra­

tion.

[

Key words

] binary composite sysytem viscosity viscosity retention chemical characteristics of inter­

face stability

(

上接第2

04

页）

Study on Pore Structure of Low-permeability Sandstone Reservoirs

of the Sangonghe Formation of Zhengshacun Region

LI Zhong-xin,

W

ANG W

ei

(Research Institute of Exploration and Development, Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying 257000 , P. R. China)

[

Abstract

] Pore structure of low permeability sandstone reservoir is complex, which restricts efficient exploration

and development of this type of reservoir. It has been a key problem in the study of geological scholars. For the low-

permeability sandstone reservoirs of the member 2 of Sangonghe formation of Jurassic in Zhengshacun region, Jung­

gar Basin, the fine characterization of their microscopic features were studied by means of analyzing plenty of data

from thin section, casting thin section, SEM, X-ray diffraction, mercury injection,constant-rate mercury injection,

and nuclear magnetic resonance (NMR). Results show that (T) they are m

：

ainly composed of both feldspathic lithic

sandstone;@ their reservoir space includes residual intergranular pores and intergranular dissolved pores;③the

throat radius difference is a key factor for permeability differences; @ the transverse relaxation time

T2

distribution

and pore radius have good correspondence, and range of pore throat of movable fluid can be obtained by NMR

tests. This study has positive effect on the exploration and development of the local area, and can be applied to oth­

er similar low permeability sandstone reservoirs.

[

Key words

] pore structure NMR low permeability sandstone reservoir Junggar Basin