华庆地区长7₁储层特征研究

Research on the Characteristics of Chang 7₁ Reservoir in Huaqing Area

摘要: 鄂尔多斯盆地华庆地区长7₁为非常规致密储层，蕴含着丰富的页岩油资源，但其储层特征目前还缺乏更深层次的研究，制约了页岩油勘探以及开采。本文综合运用岩心直观观察、高分辨率扫描电子显微镜(SEM)分析、压汞法孔隙结构测试以及铸体薄片技术等多种实验方法对华庆地区长7₁储层的微观特征做了进一步探究。研究结果表明：华庆地区长7₁储层主要由黑色页岩和砂岩构成，同时含有少量暗色泥岩，砂岩的种类包含岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩以及岩屑砂岩；该储层的孔隙以残余粒间孔和溶蚀孔为主，并且少量存在微裂缝和晶间孔，平均面孔率为1.01%；华庆地区长7₁储层属于特低孔–超低渗储层，孔隙度在6%~10%范围内的频率较高，平均值7.55%，渗透率在0.03 × 10⁻³ μm²~0.15 × 10⁻³ μm²范围的频率较高，平均值0.095 × 10⁻³ μm²。根据储层分类评价标准将7₁储层分为4类，I类和II类储层含油性好，储量较高，试油效果较好，综合评价为优良储层。

Abstract: The Chang 7₁ reservoir in the Huaqing area of the Ordos Basin is an unconventional tight reservoir that holds abundant shale oil resources. However, the lack of deeper research on its reservoir characteristics has hindered the exploration and production of shale oil. This paper comprehensively utilizes various experimental methods such as direct core observation, high-resolution scanning electron microscopy (SEM) analysis, mercury intrusion porosimetry for pore structure testing, and cast thin section technology to conduct an in-depth study of the microscopic characteristics of the Chang 7₁ reservoir in the Huaqing area. The research results indicate that the primary rock types in the Chang 7₁ reservoir of the Huaqing area are black shale and sandstone, with a small amount of dark mudstone. The sandstone types include lithic feldspathic sandstone, feldspathic litharenite, and lithic sandstone. The pores are primarily residual interparticle pores and dissolution pores, with a few microfractures and intercrystalline pores developed, and the average face porosity is 1.01%. The Chang 7₁ reservoir in the Huaqing area belongs to the ultra-low porosity and ultra-low permeability category, with porosity frequently ranging from 6% to 10% (average of 7.55%) and permeability frequently ranging from 0.03 × 10⁻³ μm² to 0.15 × 10⁻³ μm² (average of 0.095 × 10⁻³ μm². Based on the reservoir classification and evaluation criteria, the Chang 7₁ reservoir is divided into four categories. Reservoirs of Category I and II exhibit good oil-bearing properties, high reserves, and satisfactory oil testing results, leading to an overall evaluation as excellent reservoirs.

1. 区域地质概况

华庆地区面积约3000平方千米，由甘肃省庆城县、华池县和正宁县的部分地区构成，在鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的西南部(图1)。研究区长7₁时期发生湖退水位下降，沉积微相主要以砂质碎屑流和浊流的形式发育。砂体在平面上的分布呈现出片状特征，纵向上叠加厚度大，空间上展现为纵横交叉的沉积砂体。长7₁顶面构造西低东高，海拔分布在−450~−750米[1]-[4]。

2. 储层岩石学特征

2.1. 岩石结构特征

对50口井146个样品的岩心和铸体薄片进行分析，根据砂岩分类标准[5] [6]，华庆地区长7₁储层砂岩主要由岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩以及岩屑砂岩构成，其中，岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩的所占比例较高，而岩屑砂岩的比例非常低(图2)。按照砂岩颗粒直径的分类准则[7]-[9]，研究区域主要由细砂岩构成，夹杂有部分中细砂岩以及少量的中粗砂岩。大多数砂岩的分选性处于中等水平，具有良好分选性和较差分选性的砂岩所占比例也相对较高，其磨圆度大多数是次棱角状，而主要的胶结类型属于孔隙式胶结。

2.2. 成分特征

长7₁储层岩性以黑色页岩和砂岩为主，含有少量暗色泥岩。砂岩中长石和石英的平均含量分别为31.5%和30.71%，岩屑的平均含量为5.9%。长7₁储层的岩屑主要包括变质岩岩屑(6.04%)、沉积岩岩屑(4.91%)和火成岩岩屑(2.33%)。此外，储层填隙物有碳酸盐类、硅质和黏土类，其平均含量是17.84%。黏土类矿物主要为水云母，含量为9.27%，绿泥石和凝灰质含量分别为0.51%和0.16%；碳酸盐类主要为铁白云石(比例为2.96%)，并含有部分铁方解石(比例为1.46%)和少量方解石(比例为0.49%)；硅质胶结物占比为1.22% (图3)。

Figure 1. Structural location map of Huaqing Area

图1. 华庆地区构造位置图

Figure 2. Classification map of sandstone in Chang 7₁ reservoir in Huaqing Area

图2. 华庆地区长7₁储层砂岩分类图

Figure 3. Histogram of interstitial content in Chang 7₁ reservoir in Huaqing Area

图3. 华庆地区长7₁储层填隙物含量柱状图

3. 储层孔隙特征

3.1. 孔隙类型

通过对华庆地区长7₁储层的扫描电镜和铸体薄片等资料的分析[10]-[13]，发现该研究区域内存在多种孔隙类型，改为包括残余粒间孔(图4(a)，图4(i))和粒间溶孔(图4(d))和沿节理方向发生溶蚀形成的长石溶孔(图4(b))，还有岩屑被溶蚀形成的岩屑溶孔(图4(f)，图4(c))以及石英次生加大胶结物形成的晶间孔(图4(e))和微孔(图4(h))，研究区还存在云母蚀变变形，粘土杂基充填孔隙的现象(图4(g))。

对砂岩样品进行测验数据的统计分析结果显示，孔隙主要由溶蚀孔和残余粒间孔构成，在所有类型的溶蚀孔中，长石溶孔的比例最高，达到0.38%；紧随其后的是岩屑溶孔，其含量是0.07%，还有极少量的粒间溶孔(含量0.037%)和碳酸盐溶孔(含量0.002%)。并发育少量晶间孔(含量0.009%)和微裂缝(含量0.002%) (图5)。平均面孔率为1.01%，孔隙分级主要为小孔隙。

3.2. 孔隙结构类型

通过对微观孔喉结构特征参数和毛管压力测试曲线等资料进行分析，华庆地区长7₁储层孔隙结构有4种类型[14] [15]。I类孔隙结构发育大孔，孔喉半径大，分选性较好，压汞曲线为两段式结构，孔隙结构连通性较强，物性较好；II类孔隙结构主要包含中孔和大孔，分选性相对较差，压汞曲线显示出典型的三段式特征，表明其渗透能力处于中等水平。相比之下，Ⅲ类孔隙结构的压汞曲线同样表现出三段式特征，然而，其孔喉半径相对较小，从而使孔隙结构的连通性降低，分选性较差。虽然Ⅳ类孔隙结构中也存在微孔的发育，但其压汞曲线并未呈现出平台型结构，进一步说明了其孔隙结构的连通性不佳(图6)。华庆地区长7₁储层主要发育Ⅱ类孔隙结构，比例为52.38%，孔喉半径主要为0.09~0.28 μm；Ⅲ类孔隙结构的比例为30.76%，孔喉半径主要在0.03~0.18 μm范围内。

(a) 残余粒间孔，白141井，1969.65 m；(b) 长石沿解理方向发生溶蚀，白141井，1969.02 m；(c) 碎屑溶蚀形成次生孔，白144井，2143.88 m；(d) 粒间溶孔形态，白488井，1912.79 m；(e) 晶间孔，里337井，2294.71 m；(f) 岩屑溶孔，白498井，2095.76 m；(g) 孔隙被充填，白141井，1969.02 m；(h) 微孔发育，白141井，1970.81 m；(i) 发育成岩缝及粒间孔，白241井，2217.81 m。

Figure 4. Microscopic pore characteristic map of Chang 7₁ reservoir in Huaqing Area

图4. 华庆地区长7₁储层微观孔隙特征图

Figure 5. Histogram of pore types in Chang 7₁ reservoir in Huaqing Area

图5. 华庆地区长7₁储层孔隙类型柱状图

a——Ⅰ类孔隙结构；b——Ⅱ类孔隙结构；c——Ⅲ类孔隙结构；d——Ⅳ类孔隙结构。

Figure 6. Mercury injection curve characteristic map of Chang 7₁ reservoir in Huaqing Area

图6. 华庆地区长7₁储层压汞曲线特征图

3.3. 裂缝发育特征

通过岩心测验资料统计分析得知华庆地区长7₁储层天然裂缝类型包括垂直缝、高角度缝、斜交高角度缝和低角度裂缝，主要发育垂直缝。不同类型的裂缝比例为：垂直缝比例为75%，高角度缝占13.89%，斜交高角度缝为8.33%，低角度缝为2.78% (见图7)。同时通过岩心观察可以看出，部分裂缝面为方解石充填。

Figure 7. Map of fracture types in Chang 7₁ in Huaqing Area

图7. 华庆地区长7₁裂缝类型图

4. 储层物性特征

4.1. 孔隙度和渗透率特征

对华庆地区长7₁储层砂岩样品分析，结果表明：华庆地区长7₁储层的孔隙度分布范围为2%~11%，平均值为7.55%，大于5%的样品比例为88.46%，属于特低孔储层；储层渗透率的分布范围为0.01 × 10⁻³ μm²~0.4 × 10⁻³ μm²，平均渗透率为0.095 × 10⁻³ μm²，其中，渗透率大于0.1 × 10⁻³ μm²的样品所占比例达到48.42%，因此可将其归类为特低孔–超低渗储层。因此华庆地区长7₁储层综合评价为物性较差，表现特征为特低孔隙度和超低渗透率。

4.2. 孔隙度和渗透率关系

对华庆地区长7₁储层物性进一步分析，从储层孔隙度与渗透率关系图可以看出孔隙度和渗透率为线性关系，渗透率值随孔隙度值的增大而增大，斜率截距分别为0.02423和−0.12127 (图8)，孔隙度在6%~10%范围内的频数较高，渗透率在0.03 × 10⁻³ μm²~0.15 × 10⁻³ μm²范围的频率较高，表现出较强的非均质性。分析得出华庆地区长7₁储层的孔隙较小，吼道较细。图中的少量异常高值点可能是局部发育的微裂缝和微孔隙导致。

Figure 8. Relationship map of porosity and permeability in Chang 7₁ reservoir in Huaqing Area

图8. 华庆地区长7₁储层孔渗关系图

5. 储层分类与评价

5.1. 储层评价标准

通过调研查阅文献[16]-[18]并结合钻井、试井、测井和录井等资料，以沉积微相、孔隙结构类型、物性特征、孔隙组合类型和含油饱和度为分类参数，将华庆地区长7₁储层划分为4类储层，其中I类储层和II类储层含油性较好，为优良储层，III类和IV类为一般储层和较差储层(表1)。

Table 1. Comprehensive classification and evaluation table of Chang 7₁ reservoir in Huaqing Area

表1. 华庆地区长7₁储层综合分类评价表

分类评价参数		储层分类评价
沉积微相		砂质碎屑流		浊流
孔隙结构类型		I、II	II	III	IV
物性特征	孔隙度(%)	>9	8~9	6~8	<6
	渗透率(μm^−^2)	>0.13	0.13~0.10	0.10~0.07	<0.07
孔隙组合类型		中孔–大孔	小孔–中孔	微孔–小孔	微孔
含油饱和度(%)		>50	50~45	45~40	<40
储层分类		I	II	III	IV
储层评价		优质储层	良好储层	一般储层	较差储层

5.2. 储层综合评价

从上述研究分析可知华庆地区长7₁储层整体较差，Ⅰ类和Ⅱ类储层的含油性好，储量较高，试油能获得具有一定经济效益的工业油流，但是发育面积较小；Ⅲ类储层含油性相对较差，试油产量基本小于5 t；Ⅳ类储层含油性差，储量低，试油时不具备工业油流。华庆地区砂质碎屑流砂体较厚，通常在5~15 m，浊流沉积砂体厚度小，分布不稳定。砂质碎屑流砂带较窄，砂层变化快，砂体油层具有高度的叠合特性，纵向上存在大量隔层和夹层，导致I类和II类储层的形成面积有所减少。

6. 结论

1) 华庆地区长7₁储层的主要岩石类型包括黑色页岩和砂岩，含有少量暗色泥岩，砂岩中长石的平均含量是31.5%，石英的平均含量是30.71%，岩屑平均含量是5.9%；储层填隙物有碳酸盐类、硅质和黏土类，胶结类型以孔隙式胶结为主；分选性主要为中等，磨圆度为次棱角–次圆状。

2) 华庆地区长7₁储层孔隙主要发育残余粒间孔(0.49%)和溶蚀孔(0.489%)，极少数发育晶间孔(0.009%)和微裂缝(0.002%)。

3) 在华庆地区，长7₁储层的孔隙度与渗透率之间存在明显的线性关系，且喉道相对较细。孔隙度范围介于2%至11%之间，其平均值为7.55%；而渗透率范围则在0.01 × 10⁻³ μm²至0.4 × 10⁻³ μm²的范围内，平均渗透率为0.095 × 10⁻³ μm²，为特低孔–超低渗储层。

4) 华庆地区长7₁储层可分为4大类，Ⅰ类和Ⅱ类储层含油性好，储量较高，试油效果较好，综合评价为优良储层；Ⅲ类储层发育面积较大，但是含油性相对较差，非均质性较强，试油效果较差；Ⅳ类储层试油效果为不具备工业油流，为较差储层。