储层微观特征及分类评价.doc

4.储层微观特征及分类评价4.1孔隙类型本次孔隙分类采用以孔隙产状为主，并考虑溶蚀作用，结合本区实际，将孔隙分类如下：1.粒间孔隙粒间孔隙是指位于碎屑颗粒之间的孔隙。它可以是原生粒间孔隙或残余原生粒间孔隙，即原生粒间孔隙在遭受机械压实作用、胶结作用等一系列成岩作用破坏后而保留下来的那一部分孔隙。多呈三角形，无溶蚀标志。另一方面它也可以是粒间溶蚀孔隙，即原生粒间孔隙经溶蚀作用强烈改造而成，或者是颗粒间由于强烈溶蚀作用的结果。粒间空隙一般个体较大，连通性较好。粒间孔隙是本区主要的孔隙类型。2.粒内（晶内）孔隙这类孔隙主要是砂岩中的长石、岩屑等非稳定组分的深部溶蚀形成的，在研究区深层砂岩中普遍存在。长石等非稳定组分的溶蚀空隙可以进一步分为粒内溶孔和晶溶孔。晶内溶孔是指长石颗粒内的溶孔，而粒内溶孔是指岩屑等碎屑内部的易溶组分在深部酸性流体作用下形成。常常沿长石的解理缝、双晶纹和岩屑内矿物之间的接触部位等薄弱带进行溶蚀并逐渐扩展，因而常见沿解理缝和双晶结合面溶蚀形成的栅状溶孔。长石、岩屑等非稳定组分的溶蚀孔的发育常常使彼此孤立的、或很少有喉管项链的次生加大晶间孔的连通性大为改进，而且，这类孔隙的孔径相对较大，从而优化了深部储层的储集性能。3.填隙物孔隙填隙物孔隙包括杂基内孔隙、自生矿物晶间孔和晶内溶孔。杂基内孔隙多发育与杂基含量较高的（10%）砂岩中，孔隙数量多，个体细小，连通性差。自生矿物晶间孔隙发育在深埋条件下自生矿物，如石英、方解石、沸石、碳酸岩小晶体以及石盐晶体之间，个体小，数量多随埋深有增加之趋势。但由于常生长于粒间孔隙中，连通性较好，又由于其晶体小，比表面积大，孔隙结构复杂，影响流体渗流。因此在埋深3500米以下，孔隙度降低较慢，而渗透率降低很快。这类晶间孔隙在徐东-唐庄地区相对发育。另外，杜桥白地区深层还可见到丰富的碳酸盐晶内溶孔和石盐晶内溶孔。4.裂隙裂缝在黄河南地区较不发育，在桥24井沙三段3547.5米砂岩中见一构造裂缝，此外多见泥质粉砂岩或细砂岩中泥质细条带收缩缝。一般绕裂缝在构造活动强烈部位发育，对储层物性改善很有作用。4.2孔隙结构特征1.孔隙结构分析岩石的储集空间不是由单一的孔隙类型组成，而是由多种孔隙类型构成的变化多样的复杂的孔喉系统。研究中根据砂岩储层岩样压汞毛管曲线资料，结合铸体薄片、扫描电镜有关孔隙类型鉴定资料研究孔隙结构特征及分类。选用喉道半径（Rd,R50,Rr）与孔隙度作图可以看出,喉道半径随孔隙度增大呈指数增大。平均喉道半径(Rr)与渗透率作图和与K/作图呈指数正相关。比面/大小也是反映孔隙结构复杂程度的重要参数之一，随孔隙度增大，比面/100-1呈指数减小，我们也将其作为孔隙结构分类的一个重要参数。有效连通孔隙（R0.1）含量（Se）也作为孔隙结构特征的一个重要参数。据上述参数，结合孔隙类型及物性资料，将ES33-4砂岩储层孔隙结构划分为三种类型：类孔隙结构类型：孔隙类型及组合特征：残余（溶蚀）粒间孔，粒内溶蚀粒间孔，晶间孔（中小孔隙，细喉道）；物性：孔隙度为10-12%；渗透率为0.3-1.010-3m2；K/为0.04-0.1；孔隙喉道结构参数：Rd为0.8-1.6m；R50为0.25-0.4m；Rr为0.3-0.6m；Se为70-80%；比面/为5.0-6.5(m2/g)/ ；孔喉特征参数：分选（P）较好；偏态(SK)为负偏（细歪度）；类孔隙结构类型：孔隙类型及组合特征：残余（溶蚀）粒间孔，粒内溶孔，填隙物内微孔隙（小孔隙，细喉道）；物性：孔隙度为8-10%；渗透率为0.1-0.310-3m2；K/为0.01-0.04； 孔隙喉道结构参数：Rd为0.15-0.8m；R50为0.15-0.3m；Rr为0.15-0.3m；Se为60%；比面/为6.5-8.8(m2/g)/ ；孔喉特征参数：分选（P）为较好-中等；偏态(SK)为极负偏（细歪度）；类孔隙结构类型：孔隙类型及组合特征：粒间隙，粒内溶孔，填隙物内微孔（小孔隙，细喉道）；物性：孔隙度为8%；渗透率为0.110-3m2；K/为0.01； 孔隙喉道结构参数：Rd为0.2m；R50为0.15m；Rr为0.15m；Se为60%；比面/为8.8(m2/g)/ ；孔喉特征参数：分选（P）为中等；偏态(SK)为极负偏（极细歪度）；2.孔隙纵向演化规律砂岩孔隙纵向上划分为四个特征段：原生孔隙发育段、次生孔隙发育段、次生孔隙递减段和致密段。原生孔隙发育段：经受的主要成岩作用是机械压实作用，方解石胶结、轻微的石英次生增大、石膏（后转化成硬石膏）胶结、少量自生粘土矿物生成等。有机质还没成熟，因此溶蚀作用非常微弱。孔隙类型主要是原生孔隙（严格讲应该是残余原生孔隙）。在该段结束时，砂岩的孔隙度为1015%。次生孔隙高峰段：该段砂岩的主要成岩作用有不稳定组分的溶蚀，主要是长石颗粒的溶蚀（钾长石的溶蚀强于斜长石），其次是方解石胶结物和灰岩岩屑的溶蚀，此外，其它一些不稳定组分也发生一定程度的溶蚀；石英次生加大、自生粘土矿物（主要是自生高岭石）和自生石英的生成等。孔隙类型主要是次生孔隙，最大孔隙度可达28%，一般砂岩孔隙度在1525%，是孔隙最发育的阶段。 孔隙递减段：主要成岩作用有铁白云石胶结物的形成、自生粘土矿物（主要是自生伊利石和自生绿泥石）生成、石英次生加大；溶蚀作用已停止，主要发生的是对孔隙的破坏作用。在该段结束处，一般砂岩的孔隙度已小于10%，甚至小于8%。值得注意的是，在该段内油层砂岩的孔隙度明显地高于非油层砂岩的孔隙度，一般高310%。致密段：主要成岩作用有白云石胶结物的形成、石英次生加大、自生绿泥石生长、晚期压实等。孔隙类型基本上是残余次生孔隙，以小孔为主，一般砂岩孔隙度小于8%，但在局部也有例外，即高异常孔隙带的存在，在不同深度段，高异常孔隙带界限也不一致，4000-4200m。12%，在4200m以下8%称之为高异常孔隙带，其成因是多方面的。4.3成岩演化同一沉积相带的岩石，其岩性、结构特点相似，但在不同的成岩阶段，发生不同的成岩作用。同一成岩阶段的不同沉积相带的沉积物也发生不同的成岩变化。砂岩的成岩作用是对深层砂岩储集性能起决定性作用的影响因素之一。充填孔隙和扩大孔隙的成岩现象对储层性质影响最大。主要成岩作用及其发育特点：1.机械压实作用机械压实作用对砂岩孔隙的破坏是早期成岩作用的重要内容。影响机械压实作用对孔隙破坏程度的主要因素有两个：一是砂岩骨架中刚性颗粒与塑性颗粒的比例，二是粘土杂基的含量。刚性颗粒含量越高，粘土杂基越低，机械压实作用对砂岩空隙破坏程度越小。塑性颗粒含量越高、粘土杂基越高，机械压实作用对砂岩孔隙的破坏程度越大。2.化学成岩作用本区下第三系砂岩中含有大量胶结物，它们在粒间孔隙中沉淀析出或以颗粒次生加大，或以相互交代以及交代碎屑颗粒等形式占据孔隙空间，导致砂岩原始孔隙度下降。各种胶结物形成条件及分布范围不同对储层物性影响也不同。方解石根据结晶程度、晶体形态，可分为三种类型：微晶方解石、粉晶方解石、嵌晶状方解石。早期方解石胶结促进了砂岩固结硬化，破坏了储层原生孔隙，但同时又抑制了机械压实作用进行，为后期次生孔隙的形成创造了良好的物质条件。铁方解石铁方解石沉淀较晚，一般在2500-3200米较发育，以交代方解石、碎屑颗粒和充填孔隙等形式产出。镜下可见含铁方解石交代包裹方解石并充填参与原生孔隙和次生溶蚀孔缝、沿长石解理或石英边缘充填现象。白云石据桥口地区资料，到4200米以下有显著降低趋势。在深部地层3000米以下白云石交代方解石、长石、石英颗粒强烈，使一些颗粒呈残骸状、幻影状，同时其自身亦有被含铁白云石沿解理缝交代现象。白云石沉淀与蒙脱石想伊利石转化析出的Mg2+和底下深部弱碱性环境有关。含铁白云石含铁白云石出现比白云石稍晚，一般出现与3000米以下砂岩中，沿白云石解理强烈交代。约4000米以下，含铁白云石含量减少。其形成与含铁方解石有类似的机理，是空隙水中Fe2+离子增加并逐渐交代白云石形成。硬石膏、石膏硬石膏、石膏在砂岩中的分布很不均匀，并常常交代碳酸盐矿物及碎屑颗粒，形成局部粗大的嵌晶式胶结。它们可在局部全部堵塞孔隙。石盐石盐胶结在较深层段经常见到，电镜下其立方体晶形清楚，一般沿孔隙壁呈粒状小晶体生长，多遭溶蚀，表现为晶棱圆滑。石盐沉淀与深部孔隙水含盐度升高有关，石盐胶结有利于储层改造。石英颗粒增生胶结本区石英加大比较强烈，一般可见1-2次增生加大，局部可见到三次，随埋藏深度增加，石英增生加大越来越发育。句本区适应颗粒次生加大产状特点分析，除压溶作用外，互层泥岩中粘土矿物成岩转化析出的SiO2进入孔隙水是石英加大硅质的一个重要来源。长石的增生深层长石的增生出现的深度大致为：4000-4200米、4300-4700米及以下。但上述深度范围并不意味着是长石增生作用发生的深度，因为这些增生长石的边部，有时还明显遭到部分的溶蚀，表明曾受到了后期的弱酸性介质的溶解和改造。3.溶蚀交代作用石英的溶蚀交代砂岩埋藏到一定深度，石英可能被其它矿物交代，包括：碳酸盐交代，石膏交代，伊利石化。由于石英是自然界最稳定的造岩矿物，溶蚀量是有限的，对深层孔隙发育的影响非常小。碳酸盐交代深层砂岩中石英、长石、岩屑等颗粒被白云石或方解石交代的现象十分强烈。被交代的颗粒往往看不到任何原先被溶解的痕迹或残余物。深层局部的这种交代现象只能认为是由于PH值升高和介质CO2的分压力降低，以及地温增高，促使SiO2溶解度增高，同时使碳酸盐溶解度降低，并在颗粒溶蚀处迅速沉淀的结果。在4500m以下砂岩内常常可以观察到白云石交代3050%的石英颗粒。在薄片或电镜中，常见到碳酸盐（白云石和方解石）在交代石英的同时还交代了长石。3700m以下被交代矿物可占颗粒面积3050%，甚至更多。长石与石英同时能被碳酸盐所交代是因为长石不仅能在弱酸性介质中溶解，而且在弱碱性环境亦可溶解之故。深层碳酸盐对长石的强烈交代（尤其是白云石），属晚期成岩作用的特征现象之一，常伴有其它交代矿物的形成。长石的溶蚀交代东濮凹陷中深层砂岩中长石溶蚀十分普遍，是形成次生孔隙的主要因素。受溶蚀的长石类型主要为：斜长石、微斜长石、钾长石和少量钠长石。据东濮凹陷大量资料分析，长石大量溶蚀发生在23003200m，浅层大规模长石溶蚀作用可产生510%的有效孔隙度，深层长石溶蚀也可产生15%的有效孔隙。长石的交代现象也发生于深层。长石在成岩条件下被其它矿物所交代的现象比石英更普遍。岩屑的增生和溶蚀东濮凹陷深层岩屑的溶蚀也不十分普遍，主要受溶蚀的岩屑主要是凝灰岩、辉绿岩等火山岩类，有的严重溶蚀形成次生孔隙，并造成颗粒的铁染现象。上述现象对储层物性影响不大。 4.粘土矿物的演化东濮凹陷深层砂岩中粘土矿物的种类与含量对储层性质及改造具有重要意义，其随埋深演化规律如下： 高岭石 高岭石在3500m以下由薄片状渐变为厚板状，开始向绿泥石转化。高岭石随埋深减少，约埋深3800m是一突变带，其上含量一般高于20%，其下常低于15%。 蒙皂石及混层粘土矿物I/S混层在本区随深度演化阶段十分明显，埋深到约38004000m出现第三迅速转化带，蒙皂石层由20%降到15%，据桥口地区沙河街组资料，在埋深约4800m左右还出现蒙皂石第四迅速转化带，蒙皂石层由15%降到10%。 伊利石伊利石在砂岩中分布最为普遍，约3800m出现一个迅速增高带，由约30%增加到4060%，随深度增加最高含量可达70%以上。绿泥石 绿泥石在砂岩粘土矿物中相对含量为441%，桥口地区含量略高。绿泥石随埋深含量有增加趋势，约以3700m为界，以上地层中绿泥石含量约为515%，该深度之下为1540%。砂岩中粘土矿物演化主要受地温和埋深控制，层位控制因素不明显。随埋深增加，混层矿物中蒙皂石层有四个迅速转变带，其他粘土矿物也相应作规律性变化。4.4深层储层分类及评价根据东濮凹陷砂岩储层分类标准（表1-8），深层砂岩多属致密储层。据孔隙特征对储层进行分类及评价储层分类 压汞及铸体薄片资料能清楚地反映储层的孔隙大小和分布特征，联系到储层常规物性与孔喉结构参数相关性好，分类中常规孔隙度、渗透率也作为分类的重要参数。压汞资料中有效孔隙（D0.2m的孔隙）的百分比大小直接关系着储层储集能力的好坏，而排驱压力（Pd）和主峰喉道半径值（Rf）、平均喉道半径值（Rr）又密切与渗透能力有关。从排驱压力（Pd）、平均喉道半径（Rr）与连通孔隙度（），空气渗透率（K）以及K/比值的关系图可以看出，平均喉道半径为0.5m所对应的渗透率为110-3m2，连通孔隙度为12%。在现场多井层天然气测试中，此物性正好是测试结果的一个界限，高于此物性的气层在测试中一般都能获得工作气流，低于此物性界限的气层在26口井（层）的测试中没有一口井获得工业气流，因此，将此物性数值作为致密气储层的物性上限，其相应的Pd为2.34Mpa，Rf为0.40.6m。这个界限以上称为常规储层，以下为非常规储层。非常规储层按气层勘探和改造的难易程度又进一步分为致密、类，详见表1-8。表1-8砂岩储层分类表储层类型常规低渗储层非 常 规 储 层致密类致密类致密类岩性细、粉砂岩细、粉砂岩灰质细、粉砂岩灰质、云质细粉砂岩孔隙类型残余（溶蚀）粒间孔隙、粒内溶孔。（中孔，细喉）残余粒间孔隙、粒内溶孔。（小孔，细喉）粒间隙，粒内溶孔及微孔隙。（小孔，细喉）粒间隙，微孔隙。（微孔，微喉）物性=1215%K=11010-3m2K/=0.10.5=1012%K=0.1110-3m2K/=0.10.02=810%K=0.020.110-3m2K/=0.010.028%K0.0210-3m2K/=0.01孔喉结构比面=3.55.0g2/g/ Rr=0.51.2mR50=0.040.9mRd=1.63.2mSe=7580%比面=56.5m2/g/ Rr=0.20.6mR50=0.250.4mRd=0.81.6mSe=7080%比面=6.58.8m2/g/ Rr=0.150.3mR50=0.150.25mRd=0.150.8mSe=60%比面=78.8m2/g/ Rr0.15mR500.15mRd0.20mSe60%埋藏深度4200米4000米4000米4000米储层评价 a、深层常规（低渗透）储层 岩性为细砂岩-细粉砂岩，沉积相与高渗透储层相似，杂基含量小于10%，胶结物含量较高（915%），主要成份灰质56%、白云质47%。石英次生加大强烈，高岭石、伊利石等粘土矿物发育。孔隙类型以残余粒间孔隙、粒间溶蚀孔隙和粒内溶蚀孔隙及微孔隙共生为特征。孔隙直径0.020.08mm，平均喉道半径为0.51.2m，孔喉连通性尚好，渗透率11010-3m2，K/值0.10.5，声波时差一般230250s/m。 低渗透储层产能低、递减快，储层孔喉较细小，泥浆中固相颗粒侵入不易排出，同时毛细管作用也容易引起泥浆液相侵入伤害气层。在增产过程中需施行较大型酸化压裂来扩大井筒周围的孔隙连通网络。低渗透储层与高渗透储层相比除高岭石晶体易形成细粒迁移而造成损害外，伊利石破碎迁移和绿泥石酸敏造成气层伤害是增产措施中值得注意的问题。 低渗透储层一般埋藏深度在小于4200m井段，在深部地层多处于次生孔隙发育带（如桥25井46954700米，刘3井44354521m井段），是深层气勘探中努力寻找的对象，其自然产能单井日产低于5万米3。 b、致密储层 致密砂岩储层物性很差，孔隙度12%，渗透率110-3m2，K/0.5。孔隙类型主要为残余粒间孔、粒间隙、粒内溶孔和微孔隙，喉道分布特征为细-极细歪度，孔隙比表面大（5m2/g/ ），孔喉迂迥曲折，结构复杂，常规作业无法获得工业气流，钻井过程中容易污染。根据储层结构及增产措施的难易程度可分为三类： 类致密储层 岩性是细砂岩、粉砂岩，杂基含量515%，压实及碳酸盐矿物胶结、交代强烈，含量大于10%；硬石膏、粘土矿物及石英次生加大也发育。孔隙类型主要为残余粒间孔隙、粒内溶蚀孔隙和微孔隙，平均喉道半径0.30.6m。排驱压力0.51.0Mpa，孔隙度1012%，渗透率0.11.010-3m2。 这类储层埋藏深度一般大于4000m，气层在钻探过程中气涌、气喷活跃，求产产量很低。 类致密储层 岩性以粉砂岩为主，孔隙度810%，渗透率0.020.110-3m2，平均喉道半径0.150.3m，有效连通孔隙占总连通孔隙的60%左右，排驱压力在1.05.0Mpa之间。 此类储层埋藏深度一般大于4200米，钻井有明显气显示，但试气结果不出气或仅出少量气。 类致密储层 岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩，粒度细、填隙物含量高（1525%）是这类储层的重要特点。孔隙类型以粒间隙和微孔隙为特征，孔隙直径110m，平均喉道半径0.15m，排驱压力高达4.0Mpa以上。孔隙度3.48%，渗透率0.0010.0210-3m2，K/小于0.01，有效连通孔隙小于60%。压汞曲线形态为极细歪度。致密砂岩是东濮凹陷深层气最主