松辽盆地中基性火山岩有效储层物性下限研究

松辽盆地中基性火山岩有效储层物性下限研究孙茹雪;潘保芝;郭宇航【摘要】综合利用岩芯物性资料、压汞资料及试气资料,采用经验统计法、中值压力法、0.1 μm进汞饱和度法、最小孔喉半径法和孔隙度-渗透率交会法确定下限值,并用试气法进行验证,得出松辽盆地南部W研究区中基性火山岩的孔隙度和渗透率下限值分别为3.558％和0.008 5×10-3μm2.%With the integration of core physical property,mercury injection data and gas test data,the authors determined the lower limit value by empirical statistics,median pressure method,0.1 μm mercury saturation method,pore throat radiusmethod,porosity-permeability cross-po method,and used the method of gas testing for validation.It is concluded that porosity and permeability lower limit value were 3.558％and 0.008 5 × 10-3 μm2 for the intermediate-basic volcanic rocks of W studied area in southern Songliao Basin.【期刊名称】《世界地质》【年(卷),期】2017(036)001【总页数】8页(P226-233)【关键词】中基性;火山岩;物性下限;物性特征【作者】孙茹雪;潘保芝;郭宇航【作者单位】吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026【正文语种】中文【中图分类】P618.130.24;P588.124近些年，由于专家学者的不断努力及油气田勘探技术水平的不断提高，越来越多的中基性火山岩油气藏被发现，并在一些地区经试气获得了高产工业气流。

因此，这种具有非均质性及各向异性的复杂火山岩油气藏成为中国油田勘探的又一个主要关注对象。

中基性火山岩储层物性下限的确定是影响产能计算结果的一个重要因素，也是储层评价中的重要参数，储层物性下限确定的准确性直接关系到油气勘探开发及决策阶段的关键问题。

近几年，大多数学者对于有效储层物性下限值的研究主要集中在砂岩地区［1--9］，对低孔低渗的致密砂岩储层的物性下限做了系统的研究。

如李烨等人进行了致密砂岩储层岩石样品不同范围的注汞压力实验，并讨论了注汞压力的变化对物性下限的影响［10］；张安达等人改进了传统的经验统计法，并且用最大孔喉半径与孔隙度及渗透率做交会图的新方法计算出致密砂岩储层的物性下限，并对储层物性进行分类［11］；丛琳等人探讨埋藏深度、温度等因素对致密砂岩物性下限的影响［12］。

姜航等人认为砂岩储层物性下限不是一个固定的值，而是随着储层和围岩介质的毛细管力比值而发生变化［13］。

庄华用经验统计法、岩芯分析饱和度分析法等6种方法确定了苏里格气田致密砂岩层的孔渗下限值［14］。

康婷婷等人探讨了沉积相、岩性等因素对有效储层下限的影响，并利用含油产状等方法确定了碎屑岩储层下限值［15］。

相比于砂岩，火山岩这种复杂的油气藏物性下限研究相对较少。

汤小燕讨论了储集空间、岩性岩相等因素对火山岩储层物性的影响，并采用试油法和束缚水饱和度法确定出物性下限［16］。

陈恭洋等人主要利用了宏观参数确定出研究区火山岩储层的物性下限值［17］。

松辽盆地南部中基性火山岩油气藏岩性复杂，尚未有物性下限的确定性认识。

本文针对松辽盆地南部的中基性火山岩储层，总结了储层物性特征，并利用各个岩样的微观参数，采用经验统计法、中值压力法、0.1μm进汞饱和度法、最小孔喉半径法、孔隙度--渗透率交会法5种方法确定出了该区域中基性火山岩储层的物性下限值，并采用试气法验证孔渗下限值的准确性。

结果表明所确定的孔渗下限值是可靠的，为中基性火山岩储层进一步的勘探提供了一定的参考依据。

松辽盆地南部W研究区的火山岩储层岩性复杂，储集空间类型多样，随机分布的裂缝与孔洞往往形成裂缝型、孔洞型、裂缝--孔洞型等储层类型，从而导致火山岩储层的非均质性和各向异性，使有效储层的划分和储层参数的计算变得困难。

W研究区火山岩类型以中性粗安岩为主，约占总厚度的39.00%，大类岩性主要以火山熔岩为主，约占总厚度的85.22%，研究区火石岭组的岩性除了粗安岩、安山岩、粗面岩和玄武岩外，还存在部分凝灰（角砾）熔岩。

研究区的部分取芯物性分析结果见表1，从表中可以看出孔隙度的最小值为0.03%，最大值为22.4%，分布区间跨度较大，其平均值为7.475%，渗透率值的分布范围是（0.01～187.09×10-3）μm2，其平均值为2.931×10-3μm2。

一般情况下，将有效储层的最小孔隙度值和渗透率值作为物性下限值，对于中基性火山岩储层，同样利用这2个值来确定物性下限。

利用不同资料确定储层下限时，使用的方法不同，得到的储层下限值也可能存在差异。

利用单一方法确定储层物性下限具有片面性，计算的下限值偏大或偏小，不能真正代表储层的特征［18］。

因此，为避免单一方法在分析储层物性下限时产生偏差，需要综合多种方法确定下限值。

本文利用岩芯物性资料和压汞资料，采用经验统计法、孔隙度--渗透率交会法、中值压力法、0.1μm进汞饱和度法、最小孔喉半径法确定出下限值，取各方法计算出的孔渗下限平均值作为研究区中基性火山岩的有效储层物性下限，并用试气法进行验证。

2.1 经验统计法经验统计法是一种将岩芯分析的孔隙度及渗透率资料作为基础、适用于非均质性储层的物性下限研究方法。

该方法用孔隙能力和渗透能力来分别描述储层的储集油气能力及产油气能力，在国内外得到普遍的应用。

将样品孔隙度乘以样品长度定义为样品的孔隙能力，样品的渗透能力是指样品长度乘以其渗透率［19］。

当取样密度不变时，孔隙能力即为取样次数和孔隙度的乘积，而取样次数与渗透率的乘积即为渗透能力。

本文所用中基性火山岩累计孔隙能力丢失百分比、累计渗透能力丢失百分比的计算公式为：式（1）中，Qφ为累计孔隙能力丢失百分比，Hi为第i块中基性火山岩样品的长度，m为极限值以下被统计样品数，n为被统计的中基性火山岩样品总数，φi为第i块中基性火山岩样品的孔隙度，式（2）中，QK为累计渗透能力丢失百分比，Ki是第i块中基性火山岩样品的渗透率。

考虑到中基性火山岩储层孔渗值相对较低，故将物性下限值确定原则定为：累计频率丢失＜20%，累计储能丢失＜10%。

W研究区中基性火山岩样品的孔隙度和渗透率频率分布、累计频率及累计能力丢失曲线见图1。

结合物性下限值确定原则，当储层孔隙度下限值为3%时，累计孔隙能力丢失为2.947%，累计频率丢失为17.39%；符合下限确定的原则，所以将孔隙度的下限值定为3%。

同理，当储层渗透率下限值为0.01×10-3μm2时，也符合物性下限的标准。

因此，利用经验统计法可确定出W研究区中基性火山岩孔隙度和渗透率下限值分别为3%和0.01×10-3μm2。

2.2 孔隙度--渗透率交会法利用W研究区中基性火山岩的岩芯物性资料，用线性刻度的岩芯孔隙度做横轴，用对数刻度的渗透率为纵轴，绘出两者的交会图（图2）。

根据渗透率随孔隙度增长速率的快慢将数据点大致分为A、B两部分。

A区域渗透率随孔隙度的增大几乎无变化，认为该区域的储层大多无渗透能力，即为无效储层。

B区域随孔隙度数值的增大，渗透率增加的速率变快，认为是渗流能力较好的有效孔隙。

因此，在中基性火山岩岩样孔隙度--渗透率交会法图中，可将A、B两区域的分界点作为储层物性下限值［20］，即W研究区中基性火山岩的孔隙度下限值为3.6%、渗透率下限值分别为0.01×10-3μm2。

2.3 中值压力法由于孔隙喉道大小通过毛管压力曲线反映，故分析岩石样品的孔隙结构特征时需要毛管压力资料。

饱和度中值压力是在非湿相情况下，饱和度为50%时实验室测量的毛管压力数值。

如果所测中值压力较低则说明岩石物性较好，相反，中值压力高说明岩石的孔渗能力差；有些岩石的中值压力值不存在，说明岩石的物性极差［21］。

分别绘制出W研究区中基性火山岩孔隙度、渗透率与中值压力的交会图（图3）。

从图3a上看出孔隙度和中值压力交会的数据点集中分布于孔隙度＞3.73%的区域，这部分区域的孔渗能力较好，故确定出W研究区中基性火山岩孔隙度的下限值为3.73%。

同理从图3b中可确定出W研究区渗透率的下限值为0.007 4×10-3μm2。

2.4 0.1μm进汞饱和度法评价岩石储集性和渗透性好坏时，0.1μm进汞饱和度是重要参数之一。

如果0.1μm进汞饱和度值越大，则岩石的物性越好；反之，0.1μm进汞饱和度值越小，岩石的物性越差［22］（图4）。

从图4a上看出孔隙度和0.1μm进汞饱的数据点集中分布于孔隙度＞3.73%的区域，这部分区域的岩石物性较好，故确定出W研究区中基性火山岩孔隙度的下限值为3.73%。

图4b中渗透率的数据点集中在＞0.007 6×10-3μm2的区域中，因此确定出渗透率的下限值0.007 6×10-3μm2。

2.5 最小孔喉半径法根据流体在孔隙中的渗流能力，将孔隙分为2个大类：有效孔隙和无效孔隙。

一般情况下，将油气能通过的那部分连通孔隙，称为有效孔隙；无效孔隙则为流体被滞留而无法流动的那部分孔隙，如微毛管孔隙和不连通的孔隙。

对于中基性火山岩，气主要存储在喉道较大且连通的有效孔隙中，而水主要存储于喉道小的无效孔隙中，因此，可将2类孔隙的分界值作为中基性火山岩物性下限值，用这种方法确定储层物性下限值的方法即为最小孔喉半径法［23］。

图5为W研究区中基性火山岩样品中值半径与孔隙度、渗透率的交会图，一般取最小孔喉中值半径为0.01μm，则中值半径对应的孔隙度值为3.73%，即为W研究区中基性火山岩孔隙度下限值，同理，渗透率下限值为0.007 6×10-3μm2。

本文依据W研究区中基性火山岩的岩芯物性、压汞资料，运用经验统计法、孔隙度--渗透率交会法、0.1μm进汞饱和度法等5种方法分别确定了有效储层下限值，鉴于每种方法均具有自己的局限性，岩芯资料数量有限，虽能确定含油气部位，但不能反映孔隙的结构。

所以，将所有方法确定出的物性下限值取平均值作为有效储层下限值（表2）。