低渗透砂岩储层特征研究

低渗透砂岩储层特征研究

任世霞 马海英

青海油田钻采工艺研究院 甘肃 敦煌 736202

　【摘 要】在总结沉积作用、成岩作用以及构造作用的控制的基础上，通过对储层形成机理的分析，认为沉积作用是低渗透砂岩储层形成的最基本因素，成岩作用的影响是双重的，构造作用形成的裂缝可以用作低渗透砂岩储层的形成。裂缝性低渗透砂岩储层的主要渗流通道。
　　【关键词】低渗透储层；砂岩储层；沉积作用；成岩作用；裂缝
　　低渗透砂岩油藏在我国认识较早。1907年发现的延长油藏是典型的特低渗透油藏。由于我国低渗透油藏分布广泛，占油气资源总量的30%，根据各种储层参数资料以及薄层分析，分析了低渗透砂岩油藏特点及形成机理，为进一步的油气勘探提供了依据，有益于对油田的进一步开发。

　1 低渗透砂岩储层的特征
　　我国低渗透砂岩储层的典型特征为：成分和结构成熟度低；孔隙结构差；储层物性差；压力敏感性强；裂缝发育和非均质性强。
　　1.1岩石学特征
　　低渗透砂岩的岩石类型多为长石砂岩和岩屑砂岩，矿物和结构成熟度较低，黏土矿物或碳酸盐胶结物含量较高。鄂尔多斯盆地安塞油田是我国低渗透砂岩储层勘探开发的典范，在油田南部，砂岩主要为细粒—中粒长石砂岩，粒径为0.1—0.35mm，分选中—好，以次棱状为主；颗粒支撑，线接触，薄膜—孔隙式胶结；颗粒成分以长石为主，平均含量为51.3%；填隙物以绿泥石和浊沸石为主，含量较高。
　　1.2孔隙结构特征
　　低渗透砂岩储层的孔隙多为粒间孔，包括原生粒间孔和次生粒间溶蚀孔。孔隙形状多为不规则多边形，喉道细且以管状和片状为主，这种小孔隙-细喉道的孔隙结构较差。
　　1.3物性特征
　　低渗透砂岩储层的基本特征是物性较差（中低孔隙度，低渗透率）。我国低渗透油田的基质孔隙度小于10%，基质渗透率小于40mD。对于气田，基质孔隙度一般小于10%，基质渗透率小于0.5mD。
　　1.4裂缝特征
　　低渗透砂岩中的天然裂缝主要分为构造裂缝和成岩裂缝，二者储集性能较差，但却是主要渗流通道。
　　1.5非均质性特征
　　低渗透砂岩储层孔隙分布极不均匀，非均质性强。裂缝是非均质性强的另一重要成因，不同方向裂缝的发育程度不同，不同组系裂缝的地下张开度和连通程度也不同，从而导致不同方向的裂缝渗透率差异较大。
　　1.6压力敏感性特征
　　低渗透砂岩储层的压力敏感特征包括裂缝的压力敏感性和基质孔隙的压力敏感性。当地层压力下降时，裂缝面受到围岩静压的增大，裂缝的张开度和渗透率急剧下降，且具有一定的不可逆性；类似地，当低渗透砂岩的应力状态改变时，孔隙系统中的细喉道发生变形，使喉道半径急剧减小甚至闭合，致使渗透率大幅降低。基质孔隙的渗透率一般下降到10%—50%时，其渗透率最低，压力敏感特征明显。
　　2低渗透砂岩储层的形成机理
　　2.1沉积作用的影响
　　沉积作用是形成低渗透砂岩储层最基本的因素。沉积环境控制碎屑物的成分、大小、分选、磨圆、排列及胶结物的成分和胶结方式等。主要受沉积作用控制的低渗透砂岩储层称为原生低渗透砂岩储层，以原生孔隙为主。低渗透砂岩包括近源和远源2种沉积类型，典型代表分别为冲积扇和细粒三角洲。
　　2.2成岩作用的影响
　　影响低渗透储层的成岩作用主要有压实作用、压溶作用、胶结作用、重结晶作用、交代和溶蚀作用，它们对储层的影响具有双重性。
　　（1）压实和压溶作用降低孔、渗性
　　由于长石和岩屑等颗粒的分选性和磨圆度较差，压实作用导致颗粒重新排列并达到致密状态，大大降低了孔、渗性。随埋深和上覆地层压力的增加，压溶作用造成线接触和缝合线接触，又进一步降低了孔、渗性。
　　（2）胶结作用降低孔、渗性
　　随温度和压力的升高，孔隙流体中过饱和矿物沉淀形成石英、方解石和黏土矿物等胶结物并充填于粒间孔隙中，从而降低了孔、渗性，但这为溶蚀孔隙的发育提供了物质基础。
　　（3）溶蚀作用改善孔、渗性
　　生烃或黏土矿物转化等过程中排出的酸会溶蚀长石、方解石等，易形成次生孔隙，从而提高了孔、渗性。
　　受成岩作用控制的低渗透砂岩储层，称为次生低渗透储层，其孔隙中次生孔隙比例较大。次生低渗透储层几乎发育于我国所有含油气盆地，构成低渗透砂岩储层的主体。
　　2.3构造作用的影响
　　低渗透砂岩储层，尤其是次生低渗透储层，岩石硬脆，在构造应力下易产生裂缝，形成裂缝型低渗透储层。
　　构造裂缝形成的机理是：产状平缓的岩层受侧向水平挤压，在褶皱形成前往往先形成一对直立的共轭剪裂缝，以及与最大挤压应力方向平行的一组横张裂缝，由于褶皱过程中的层间滑动，形成与岩层面大致平行的同心状剪裂缝或与岩层面垂直的旋转剪裂缝；还有一种构造裂缝是与断层活动派生应力有关的羽状张裂缝和剪裂缝，常发育于断层的末端、交叉及弯曲外突部位。裂缝可以改善孔、渗性，或增强非均质性。

　　3裂缝的成因类型、特征及分布规律
　　构造微裂缝在不同地区的低渗透砂岩储集体中发育较普遍，裂缝的形成离不开沉积环境、岩性、沉积厚度、差异压实、成岩作用和构造作用等多方面因素的共同作用。根据野外露头、录井取芯以及岩石薄片上裂缝与控制其形成的主要地质因素的关系，可以把低渗透砂岩储层中发育的裂缝分为三种主要类型，即构造裂缝、层间裂缝和成岩裂缝。
　　3.1构造裂缝
　　构造裂缝是指裂缝的形成和分布受局部构造事件或构造应力场控制的裂缝。与局部构造事件有关的裂缝产状与发育程度在不同的构造部位明显不同，裂缝的走向随构造线的变化而发生明显的改变。低渗透砂岩储层中，构造缝以高角度裂缝为主，全充填——半充填。大多数构造缝由于成岩矿物的充填作用处于半开启——闭合状态。
　　3.2层间裂缝
　　沉积过程中随着沉积介质和能量条件的变化会产生一系列层理构造，这类构造是沉积过程中由于河道的变迁和湖平面升降等变化形成的砂泥岩的交替出现的一种构造现象，它所形成的裂缝就称之为层间缝。这类裂缝通常发育在砂泥岩的岩性界面上，尤其在泥质岩类中发育广泛，它们通常顺微层理面发育，并且具有随为层面弯曲以及断续、见面、分枝等分布特征。层间裂缝虽然分布较广，但发育程度有限，而且由于埋藏很深，它们在上覆地层的静岩压力作用下呈闭合狀态，因而所起的作用较小。
　　3.3成岩裂缝
　　成岩作用是指在沉积物沉积之后转变为沉积岩直至变质作用发生之前，或因构造运动重新抬升到地表遭受风化以前所发生的一切变化。低渗透储层中发生的成岩作用主要是指压实和压溶作用、胶结作用、交代作用、重结晶作用、溶解作用等，成岩缝则是在这一系列过程中所产生的裂缝。在成岩作用过程中，经压实、胶结及压溶等作用，储层中原生孔隙逐渐减少，同时可溶性碎屑颗粒和易溶胶结物随着埋深的增加发生溶解和交代，产生次生孔隙，并伴随着埋深的不断增大，压力不断增加直至产生破裂，形成成岩裂缝。
　　4结论
4.1低渗透砂岩储层具有成分和结构成熟度低、孔隙结构差、储层物性差、压力敏感性强、裂缝发育和非均质性强的特点。
4.2沉积作用、成岩作用和构造作用是低渗透砂岩储层形成的控制因素。沉积作用是形成低渗透砂岩储层最基本的因素；成岩作用具有双重性，机械压实作用、化学压溶作用和胶结作用减小孔隙度，溶蚀作用增大孔隙度；构造作用形成的裂缝是裂缝型低渗透砂岩储层的主要渗流通道。
　　（3）优质储层发育于残留原生孔隙带、次生孔隙带和裂缝发育带中。
　　参考文献
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