地质科学  2016, Vol. 51 Issue (2): 448-459   PDF    
致密混积岩储层物性及孔径分布影响因素——以辽河西部凹陷雷家地区杜家台油层杜三段为例

汪少勇, 王社教, 李登华, 郑民    
中国石油勘探开发研究院 北京 100083
基金项目: 中国石油天然气集团公司重大专项"油气资源评价——中国石油第四次油气资源评价"(编号: 2013E-0502)和国家科技重大专项(编号: 2011ZX05028-002)资助
汪少勇,男,1988年1月生,博士研究生,石油地质学专业.E-mail:wsy19880129@163.com
2015-10-10 收稿, 2016-01-20 改回.
摘要: 研究储层物性控制因素对储层评价至关重要.致密混积岩储层所含矿物成分多样, 孔隙结构复杂, 造成储层物性变化大.辽河坳陷西部凹陷雷家地区沙河街组四段位于浅湖—半深湖相带, 其中的杜家台油层杜三段发育方沸石、白云石、长石、石英等多种组分混积储层, 具有较大的致密油资源潜力.根据矿物成分可以将杜三段储层分为泥晶云岩、细粒混积岩和方沸石岩3大类.铸体薄片分析与扫描电镜分析结合, 发现3大类储层均发育中微米孔(孔喉半径>10 μm)—微微米孔(孔喉半径为1~10 μm)—纳米孔(孔喉半径<1 μm)多级孔喉系统.中微米孔主要为粒间溶孔及白云石、方沸石晶间和晶内溶孔.微微米孔主要为白云石晶间孔、碎屑矿物粒间孔及部分微溶孔.大部分白云石晶内溶孔、粘土矿物晶间孔属于纳米孔.高压压汞分析结果表明, 3类致密储层的孔径均具双峰特征.泥晶云岩类储层微微米孔的孔径峰值约为4 μm, 纳米孔的孔径峰值约为10 nm, 二者所占比例分别为25.1%和63.1%.细粒混积岩主要发育中微米孔及纳米孔, 所占比例分别为20.9%和79.1%.方沸石岩类储层的中微米孔和纳米孔所占比例分别为12.1%和85.9%.不同矿物成分发育的孔隙类型及大小控制了混积岩储层的整体孔喉结构, 是造成混积岩储层孔径分布呈双峰特征的主要原因.由于白云石晶间孔连通性好, 方沸石主要以充填物的形式出现, 长石—石英碎屑易溶蚀, 粘土矿物主要发育纳米级晶间孔等原因, 致密混积岩储层孔隙度与方沸石含量负相关, 与长石—石英碎屑含量正相关.在储层中裂缝广泛发育的背景下, 致密混积岩矿物成分与渗透率相关性差.
关键词: 储层物性    致密混积岩    孔径分布    雷家地区    

中图分类号:TE121.15    doi: 10.12017/dzkx.2016.008

储层微观孔喉结构是影响储集性能的重要因素,同时也影响其流体渗流特征,进而决定储层油气产出能力(Swanson,1979Martin,1997Nelson,2009Aguilera,2010Rezaee et al.,2012Wang et al.,2015)。孔喉结构指孔隙和喉道两者的总体组合特征,其中,孔隙指对流体储存起较大作用的相对膨大部分,孔隙喉道(简称孔喉)为沟通孔隙的相对狭窄通道(Martin,1997Aguilera,2010Rezaee et al.,2012)。孔喉半径(r,简称孔径)是反映储层微观孔喉结构的重要参数。许多学者(Pittman,1992Klaver et al.,20122015Loucks et al.,2012杨峰等,2013Kuila et al.,2014)对页岩、致密砂岩的微观孔隙结构作了深入研究,使用微米或纳米CT、扫描电镜,高压压汞、氮气吸附等方法分析了储层的孔隙类型、孔径分布及孔喉结构。研究中一般将孔径大小分为微米级(r>1 μm)和纳米级(r < 1 μm)两类,页岩孔隙一般以纳米级为主,致密砂岩孔隙以微米—纳米为主。纳米级孔隙的分类常采用国际理论与应用化学联合会推荐的分类方案(Rouquerol et al.,1994),分为微孔(micro-pore,r < 2 nm)、中孔(meso-pore,或称介孔,r介于2~50 nm)和大孔(macro-pore,r>50 nm)3类。由于IUPAC(Rouquerol et al.,1994)的孔隙分类方案是针对材料领域提出的,其分类中的孔隙与页岩纳米孔隙相近,适用于页岩气研究。对于致密油储层,储层孔径一般在50 nm~400 μm之间,可全部划归为Rouquerol et al.(1994)设定的大孔范畴,容易造成误解。而微米级及其以上的孔隙分类常出现在常规或低渗储层中,一般分为微孔(r < 10 μm)、小孔(r介于10~30 μm)、中孔(r介于30~60 μm)和大孔(r>60 μm)(罗蛰潭等,1986张绍槐等,1993李道品,1997)。为了研究方便,本文将致密储层的孔径分为纳米孔(孔喉半径 < 1 μm)、微微米孔(孔喉半径1~10 μm)、中微米孔(孔喉半径10~100 μm)及大微米孔(孔喉半径>100 μm)4大类。

碳酸盐岩储层孔、洞、缝多种孔隙类型发育,储层孔喉结构比砂岩更复杂。一般认为,溶蚀孔洞、裂缝是影响碳酸盐岩储集性能的关键。但是,由于致密碳酸盐岩储层基质以微微米孔、纳米孔为主,溶蚀孔洞、裂缝远大于基质孔,造成孔隙度、渗透率相关性差,难以通过物性数据正确评价致密碳酸盐岩储层的储集性能。前人(Biswal et al.,2007Favvas et al.,2009赵文智等,2012何伶等,2014Correia et al.,2015Neto et al.,2015颜其彬等,2015)研究了碳酸盐岩储层的孔、渗关系,分析了孔喉结构、孔径大小对储层物性的影响。但研究对象的孔径多位于1 μm以上,且孔径分布较为集中,多呈单峰特征,对呈双峰孔径分布特征的样品研究较少,没有考虑微—纳米级孔隙对渗透率的影响。

混积岩是除致密砂岩、致密碳酸盐岩和页岩之外的另一种可能致密储层。这种储层岩性中混合了碳酸盐、陆源碎屑、泥质等多种矿物成分,广泛发育于各类沉积环境(Mount,1984杨朝青等,1990张雄华,2000Brandano and Civitelli,2007徐伟等,2014)。由于混积岩储层中既有碎屑岩成分,又有碳酸盐岩成分,其储层孔喉结构更为复杂,兼有二者孔喉特征。目前关于混积岩微观储层特征的研究较少,多集中在混积岩的成因、分类等方面(杨朝青等,1990张雄华,2000Brandano and Civitelli,2007徐伟等,2014)。吴丽荣等(2015)研究发现,柴达木盆地下干柴沟组咸化湖盆混积岩具有双重孔隙结构特征。赵会民(2012)研究认为,渤海湾盆地辽河坳陷西部凹陷雷家地区沙河街组四段杜家台油层(Es4d)杜三段储层中发育方沸石、含铁白云石、长石、石英等多种组分,部分储层中各矿物成分含量在20%~40%之间,属于致密混积岩储层。

雷家地区沙四段成藏地质条件优越,其白云岩储层和混积岩储层中已有多口井获工业油流,但由于储层岩性复杂,物性致密,开采效果较差(孟卫工等,2010)。本次根据X衍射全岩分析资料,结合储层物性分析、薄片观察、扫描电镜及能谱分析资料,采用高压压汞方法,分析了杜三段不同岩性致密储层的孔隙类型及孔径大小特征,研究了混积岩储层矿物成分对储层物性及孔径大小的影响,为混积岩致密储层评价提供借鉴。

1 地质背景

雷家地区构造上位于辽河坳陷西部凹陷中北部,面积约为300 km2,沙河街组四段沉积时期为咸化湖盆闭塞湖湾环境(图 1)。西部凹陷断陷湖盆东陡西缓,断裂系统发育,泥质云岩和混积岩储层主要发育在缓坡带(孟卫工等,2010宋柏荣等,2015)。杜家台油层(Es4d)为雷家—高升地区的主力产油层之一,位于沙河街组四段(Es4)顶部,厚度为20~140 m。根据岩性组合特征,杜家台油层自上而下又分为3个油层组,其中,杜三段油组(Es4d3)为一套由白云石、方沸石和泥质(包括细粉砂)混合形成的沉积岩,以白云岩类储层为主,局部方沸石含量增多形成方沸石岩,为杜家台油层组的主力储层发育段(孟卫工等,2010宋柏荣等,2015)。方沸石是一种富钠的铝硅酸盐矿物,在杜三段储层中常见。国内许多学者(朱国华,1985孙玉善,1993韩守华等,2007李红等,2012张跃等,2015)对方沸石的物质来源、形成环境和成岩作用进行了探讨,发现其形成受咸化水体、地热流体等多种因素的影响,其存在能影响岩石的孔隙度和渗透率,进而决定储层质量。

图 1 辽河西部凹陷雷家地区杜三段沉积地质特征及取样点井位 Fig. 1 Sedimentary facies of Es4d3 and well sampling points,Leijia district

沙四段湖盆可划分为明显的滨湖—浅湖和深湖亚相,雷家地区杜三段储层主要发育在滨浅湖与半深湖的过渡相带,为低能环境,各成岩组分粒径小,以泥晶为主(孟卫工等,2010)(图 1)。杜三段储层埋藏深度为2 300~2 500 m,处于中埋深阶段。有机质镜质体反射率(Ro)介于0.3%~0.6%之间,处于低熟—成熟阶段。

2 储层岩性及物性特征

X衍射全岩分析表明,杜三段储层发育粘土矿物,长石—石英质碎屑,方解石、白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物以及自生方沸石等多种组分。其中,粘土矿物、长石—石英质碎屑,白云石和方沸石为主要矿物成分。根据白云石、方沸石和泥质(包括粘土矿物和泥级石英、长石)的含量,可以将杜三段储层岩性划分为3大类,分别是白云岩类、细粒混积岩类和方沸石岩类。白云岩类储层中,白云石含量大于50%,以泥晶为主,根据泥质和方沸石的相对含量,又可分为泥质/方沸石质泥晶云岩、含泥/含方沸石泥晶云岩等多种类型。方沸石岩类中方沸石含量大于50%,泥质和白云石的相对含量为20%~30%,包含泥质/白云质方沸石岩、含泥/含白云质方沸石岩等多种类型。细粒混积岩储层中白云石、方沸石和泥质3种成分的含量均为20%~40%,根据3种成分相对含量的大小,可以归为泥岩、砂岩、方沸石岩和白云岩的任何一类,本次研究中统称为细粒混积岩。

3大类储层孔隙度为2%~14%,渗透率为0.01×10-3 μm2~100×10-3 μm2,不同岩性储层孔隙度、渗透率无明显差别。根据孔隙度频率分布统计结果,白云岩类储层孔隙度相对较高,平均孔隙度为6%~7%,细粒混积岩储层孔隙度其次,平均孔隙度为5%~6%,方沸石岩类储层孔隙度相对最低,平均孔隙度为4%~5%(图 2)。

图 2 雷家地区杜三段不同岩性储层孔隙度、渗透率大小 Fig. 2 Porosity and permeability of reservoir in Es4d3,Leijia district
3 孔隙结构特征 3.1 孔隙类型及大小

雷家地区泥晶云岩类、细粒混积岩类和方沸石岩类储层致密,在铸体薄片中普通显微镜下可见孔隙较少,仅见少量白云石、方沸石溶蚀孔隙,孔径大小为10~100 μm;顺层缝、微裂缝发育较多,裂缝宽度为2~4 μm,长度多延伸至整个薄片观察视域(约为2 mm)(图 3)。泥晶云岩储层中白云石呈条带、斑块状,点状富集,定向分布,可见暗亮条带的季节性纹层,发育溶蚀孔隙,构造缝、层内缝及网状微缝,泥质为粘土矿物、石英和长石(图 3a图 3c)。细粒混积岩类中,白云石呈他形粉晶,点状富集,石英、长石粒径多小于0.01 mm,少量呈粉砂状,与伊利石、伊蒙互层等粘土矿物混合。显微镜下纹层结构明显,局部有机质残体分布,纹层厚度为2~4 μm。顺层缝发育,缝宽为1~4 μm,产状与地层一致,常具滑脱性质(图 3d图 3f)。方沸石岩类中,方沸石有两种类型,一种呈泥晶和胶粒状与白云石互层或共生;一种充填于裂缝、溶蚀孔中,沿溶蚀孔边部充填,保留较多残余孔。溶蚀孔原始孔径为100~500 μm,残余孔径为2~10 μm(图 3g图 3i)。

图 3 杜三段不同储层宏观孔、缝发育特征 a. L93井,2 874.3 m,泥质泥晶云岩,构造缝,裂缝宽度为2~4 μm;b. L84井,2 630.1 m,泥质泥晶云岩,层内缝,裂缝宽度为2~4 μm;c. L36井,2 562.6 m,含方沸石泥质泥晶云岩,溶蚀孔,孔径为40~100 μm;d. L57井,2 353.2 m,细粒混积岩,层理发育,裂缝宽度为2~4 μm;e. L29-15井,2 586.6 m,细粒混积岩,裂缝宽度为1~4 μm;f. L93井,2 875 m,细粒混积岩,裂缝宽度为1~4 μm;g. L57井,2 347.6 m,云质方沸石岩,方沸石与白云岩互层,致密;h. L36井,2 570 m,云质方沸石岩,泥晶结构,矿物成分以方沸石为主,次为白云石、粘土矿物 及泥级长英质碎屑,致密;i. L36井,2 572.15 m,云质方沸石岩,残余溶蚀孔,孔径为10~25 μm Fig. 3 Macro pore-fracture types and radius of different reservoirs in Es4d3

扫描电镜下,不同岩性储层中微米—纳米级孔隙非常发育。孔隙主要发育长石—石英碎屑之间的粒间孔、白云石晶间孔、粘土矿物晶间孔,白云石或方沸石内部溶蚀孔、长石—石英碎屑间溶孔,裂缝多被方沸石、白云石和沥青质充填(图 4)。

图 4 杜三段不同储层微观孔隙结构特征 a. L29-15井,2 630.8 m,泥晶云岩,白云石晶间孔发育,孔径为1~4 μm,白云石晶粒间发育溶蚀孔,孔隙连通性好;b. L37井,2 701 m,泥质泥晶云岩,白云石中发育大量纳米级溶蚀孔,孔径为1~20 nm;c.图b中红色框处的能谱图,表示发育纳米级溶蚀孔的矿物为白云石;d. L36井,2 572.5 m,云质方沸石岩,粒间溶蚀孔被方沸石充填,方沸石中发育溶蚀孔,孔径为10~30 μm;e. L57井,2 448.3 m,泥质泥晶云岩,发育收缩缝、溶蚀孔、微孔;f.图e中红色框处的能谱图,溶蚀孔中充填物为石英;g. L57井,2 350.1 m,细粒混积岩,方沸石充填裂缝,原始裂缝宽度为10~25 μm,方沸石中发育溶蚀孔;h. L37井,2 703 m,细粒混积岩,发育纳米级溶蚀孔、微裂缝,裂缝宽度 为5~10 nm;i.图h中红色框处的能谱图,显示暗色部分为有机质,有机质孔隙不发育 Fig. 4 Micro pore-fracture types and radius of different reservoirs in Es4d3

泥晶云岩中白云石矿物晶粒大小为0.5~2.5 μm,发育白云石晶间孔、溶蚀孔,晶间孔孔径为1~5 μm,孔隙连通性较好(图 4a)。此外,白云石矿物中还发育大量的纳米级溶蚀孔,孔径为1~20 nm,从氩离子抛光后的薄片上看,纳米级溶蚀孔孤立存在于白云石矿物中(图 4b图 4c)。此外,泥晶云岩储层中微裂缝发育,裂缝长度为1~4 μm,宽度为20~40 nm(图 4e)。

方沸石岩类以溶蚀微孔为主,储层中早期生成的溶蚀孔隙或裂缝被方沸石半充填—全充填,之后方沸石内部再被溶蚀。方沸石溶孔的孔径为5~30 μm,方沸石矿物内少见纳米孔隙(图 4d图 4g)。

细粒混积岩类储层包含多种矿物,孔隙类型多样。既有纳米—微米级的白云石溶蚀孔、方沸石溶蚀孔,又发育碎屑矿物粒间孔、晶间孔,孔径为1~2 μm(图 4g图 4h)。细粒混积岩类中还发育丰富的收缩缝、成岩缝等微裂缝,缝宽为5~10 nm。由于杜三段烃源岩成熟度较低,烃源岩演化过程中生成的有机酸少,储层中有机质孔不发育(图 4h)。

3.2 孔径分布特征

3大类储层的矿物组成及含量不一,孔隙类型及大小也不尽相同。根据铸体薄片分析及扫描电镜分析结果,3大类储层基质中均发育中微米孔—微微米孔—纳米孔多级孔喉系统。中微米孔主要为粒间溶孔及白云石、方沸石晶间、晶内溶孔。微微米孔主要为白云石晶间孔、碎屑矿物粒间孔及部分微溶孔。大部分白云石晶内溶孔、粘土矿物晶间孔属于纳米孔。

高压压汞统计结果表明,3大类储层的孔径均具有双峰特征(图 5)。泥晶云岩类储层微米孔径峰值约为4 μm,主要为白云石晶间孔隙,纳米孔径峰值约为10 nm,主要为白云石晶内溶孔。纳米孔所占比例为63.1%,微微米孔所占比例为25.1%,还有11.8%孔隙孔径大小为10~400 μm,主要为各类溶蚀孔隙。细粒混积岩类储层微微米孔隙不发育,主要发育中微米孔及纳米孔,纳米孔径峰值约为6.3 nm,主要为粘土矿物晶间孔,纳米孔所占比例为79.1%。中微米孔孔径峰值约为20 μm,主要为碎屑粒间溶孔、白云石、方沸石溶孔等,中微米孔所占比例为20.9%。

图 5 杜三段主要储层类型孔径分布特征 Fig. 5 Pore throat radius of different reservoirs in Es4d3

方沸石岩类储层孔径分布与细粒混积岩类储层类似,微微米孔比例仅占2%,其余全部为中微米孔和纳米孔。中微米孔孔径峰值约为63 μm,主要为方沸石溶蚀孔,以及方沸石充填后的裂缝残余孔与残余溶蚀孔,所占比例为12.1%。纳米孔径峰值约为6.3 nm,主要为粘土矿物晶间孔或白云石晶内溶孔,纳米孔所占比例为85.9%。

不同储层的孔径分布特征表明,白云岩类储层微微米孔及其以上孔径的孔喉所占比例最大,孔径分布的范围也最宽,从1~400 μm都有分布,孔喉来源于溶蚀孔和白云石粒间孔,孔喉结构较为均质。细粒混积岩类储层和方沸石岩类储层孔喉结构非均质性较强,微微米孔不发育,孔喉大小分异明显。处于中微米孔范围的为碎屑矿物粒间孔、溶蚀孔,其余孔隙多位于纳米孔范围内。

4 矿物成分对储层物性影响分析

储层物性受沉积环境、成岩演化、矿物成分、构造背景等多种因素的综合影响。雷家地区杜三段地层目前处于中—浅埋藏阶段,沉积相位于浅湖—深湖过渡相带,研究区所经历的构造背景、成岩演化也基本相同。因此,矿物成分及孔隙结构特征是控制储层物性最重要的因素。

矿物成分不同,组成的岩性不同,各矿物发育的孔隙类型、大小也不尽相同,不同的岩性就具有不同的物性。白云石、方沸石、长石—石英碎屑、粘土矿物为雷家地区杜三段储层4大类主要矿物组分。白云石发育溶蚀孔、晶间孔和晶内纳米溶孔,溶蚀孔多为中微米孔,晶间孔处于微微米孔孔径范围,二者的连通性都较好。因此,白云石对储层物性起积极作用。方沸石主要以充填物的形式出现,半充填—全充填先期溶蚀的孔洞或发育的裂缝,造成储层物性降低,后期自身溶蚀,可减少储层物性降低的损失。长石—石英碎屑易溶蚀,主要发育溶蚀孔和粒间孔,溶蚀孔的孔径一般较大,多位于10~40 μm,粒间孔的孔径为1~5 μm。长石—石英碎屑发育的孔隙连通性较好,较白云石更能促进致密储层物性的增加。粘土矿物主要发育纳米级晶间孔,孔径多在1 μm以下,尽管粘土矿物晶间孔大小较为均匀,但粘土矿物常包裹孔径较大的其它矿物,造成孔隙连通性变差。

泥晶云岩储层中,方沸石常充填溶蚀孔隙或裂缝,长石—石英碎屑增加粒间孔隙和溶蚀孔隙,孔隙度与方沸石含量负相关,与长石—石英碎屑含量正相关。由于方沸石与含铁白云石密切共生,其含量在35%~50%之间时,白云石含量一般为15%~30%,可以认为方沸石岩类为白云岩类的过渡类型,随白云石和长石—石英碎屑含量增加,方沸石岩孔隙度有增加趋势。细粒混积岩中各矿物成分在35%以下,是介于泥晶云岩和方沸石岩之间的类型,粘土矿物或长石—石英碎屑含量在30%以上时,还可过渡到泥岩或砂岩。细粒混积岩的孔隙度与长石—石英碎屑含量正相关,与其他矿物成分含量关系复杂。

根据方沸石岩沿断裂发育的特征,由于储层中裂缝的存在,方沸石岩的渗透率也可达到10×10-3 μm2以上。细粒混积岩中裂缝发育,其储层渗透率也较高。白云岩储层孔隙连通性较好,渗透率也可以很高。所以,矿物成分与渗透率相关性差。

从不同储层类型的孔隙微观结构中可以看出,白云石晶间微孔与粘土矿物粒间微米孔尽管孔径较小(< 10 μm),但孔隙连通性较好,这两类孔隙沟通较大的溶蚀孔和微裂缝,形成了储层内的主要渗流通道,对孔隙度和渗透率都有贡献。粘土矿物晶间纳米孔、白云石晶内纳米溶蚀孔及方沸石内部的部分溶蚀微孔大多孤立分布,对储层渗透率贡献可能较小。

5 混积岩储层优势岩性探讨

根据前文的研究结果,白云岩类储层孔隙类型简单,微微米孔—中微米孔所占比例大,可以认为是3类岩性中最为有利储层。根据矿物成分对物性的影响分析结果,白云石含量越高,储层孔隙类型越趋于均质,连通性越好,储层物性也相对越好。细粒混积岩类储层孔隙类型多样,但其中的长石—石英碎屑成分提供了较多的粒间孔和溶蚀孔,孔隙连通性较好,为3类岩性中次要储层。根据矿物成分对物性的影响趋势,细粒混积岩储层中长石—石英碎屑成分含量越高,储层物性越好,粘土矿物含量越高,储层物性越差。方沸石岩类纳米孔隙所占比例大,孔隙连通性较差,在3类岩性中储层物性最差。

致密储层的储集性能包括储集能力和渗流能力两个方面,杜三段不同岩性致密储层平均孔隙度相差不大,渗透率相差很大,是影响储集性能的决定性因素。由于矿物成分、构造背景的影响,雷家地区杜三段不同岩性混积岩储层都可能发育裂缝,导致渗透率变大,储层物性变好。因此,在实际勘探中,对有利储层的定义要依具体情况而定,优质致密储层的确定要以裂缝发育为首要考虑因素。在储层评价过程中,孔隙度的权重要小于渗透率的权重。

6 结论

(1)雷家地区杜家台油层杜三段混积岩储层发育中微米孔—微微米孔—纳米孔多级孔喉系统。中微米孔主要为粒间溶孔及白云石、方沸石晶间、晶内溶孔,孔径大于10 μm。微微米孔主要为白云石晶间孔、碎屑矿物粒间孔及部分微溶孔,孔径为1~10 μm。大部分白云石晶内溶孔、粘土矿物晶间孔属于纳米孔,孔径小于1 μm。

(2)杜三段混积岩致密储层的孔径均具有双峰特征。泥晶云岩类储层孔隙分布均匀,中—大微米孔、微微米孔、纳米孔总孔隙比例分别为11.8%,63.1%和25.1%。细粒混积岩类储层,中微米孔及纳米孔占总孔隙比例分别为20.9%和79.1%。方沸石岩类储层的中微米孔和纳米孔占总孔隙比例分别为12.1%和85.9%。

(3)由于白云石晶间孔连通性好,方沸石主要充填溶蚀孔和裂缝,长石—石英碎屑溶蚀孔发育,粘土矿物主要发育纳米级晶间孔等原因,致密混积岩储层孔隙度与方沸石含量负相关,与长石—石英碎屑含量正相关。在储层中裂缝广泛发育的背景下,致密混积岩矿物成分与渗透率相关性差。根据孔隙结构特征,白云岩类储层储集空间最大,细粒混积岩类储层次之,方沸石岩岩类最差。而雷家地区杜三段储层普遍发育裂缝,因此,优质储层的定义要依具体情况而定,在储层评价过程中,孔隙度的权重要小于渗透率的权重。

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Reservoir property and pore-throat characteristics of mixed tight sedimentation: A case study of Dujiatai pay set in Leijia district, western Liaohe depression

Wang Shaoyong, Wang Shejiao, Li Denghua, Zheng Min    
Research Institute of Petroleum Exploration & Development, CNPC, Beijing 100083
Abstract: Due to the mineral composition complexity, mixed tight sedimentation develop complicated pore structures and varies reservoir properties. The mixed tight dolomite-analcite sedimentation has tight oil resource potential in Dujiatai pay set in the fourth Member of Shahejie Formation in Leijia district, western Liaohe depression. The mixed tight reservoir were divided as dolomicrite, fine grained diamictite and analcimolith based on X-ray powder diffraction(XRD)analysis. Casting thin sections and high resolution FIB/SEM image analysis are used to study the reservoir space types. It showed that these tight reservoirs have meso-micron, micro-micron and nano pore-throat system. Meso-micron pore throat(with pore throat radii above 10 μm)include intergranular dissolved pore, intergranular pore, and dolomite/analcime intracrystal dissolved pores. Micro-micron pore throat(with pore throat radii between 1 μm to 10 μm)include dolomite intercrystal pore, detrital minerals intergranular pore and some dissolved micro-pores. While most dolomite intracrystal solution pores and intergranular pores of clay minerals are nanopores, with radius below 1 μm. Mercury Injection Capillary Pressure was used to find pore size distribution of the three kinds of reservoirs. It showed the pore throat radius have duplex peak. The pore throat radius of dolomicrite is found to be around 10 nm within a nanopore range and around 4 μm within a micro-micron pore range. The proportion of the nanopore and micro-micron pore is 63.1% and 25.1% respectively. While the proportion of the nanopore and micro-micron pore is 79.1% and 20.9% in fine grained diamictite. The proportion of the nanopore and micro-micron pore is 79.1% and 20.9% respectively in analcimolith. The pore type and size of mixed tight reservoir are mainly controlled by mineral components. The pores complexities controlled by different mineral components are the main reason for duplex peak pore throat radius. The dolomite intergranular pores have good connectivity. Analcite usually filled the solution pores and fractures. Clay minerals mainly develop nano intergranular pores. Combining these factors, the porosity of mixed tight sedimentation is negatively correlated with the content of analcite, and positively correlated with the content of feldspar-quartz debris. Due to the common developed fractures in these reservoirs, the correlation between mineral composition and permeability is poor.
Key words: Reservoir property    Mixed tight sedimentation    Pore-throat distribution    Leijia district