基于纳米尺度的储层非均质性研究

摘要

本文以东营凹陷的胜利油田三个区块(宁海、胜坨、广利)为研究区域,选取各自的主力含油层系(砂岩)为研究对象,在偏光显微镜分析基础上,运用场发射扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜和原子力显微镜三种精密仪器,进行岩石骨架矿物、粘土矿物和孔喉结构纳米尺度的观测分析,总结出岩石矿物在纳米尺度上的晶体形貌特征与结构特征,进而揭示储层纳米尺度的非均质性,并结合油气田现阶段开发实况,阐明储层纳米尺度非均质性与油气聚集和分布的关系。主要取得以下研究成果和认识：
　　 ⑴观测分析了岩石中骨架矿物石英和长石的纳米级形貌和结构特征。发现石英中发育类蚀像凹坑、平行脊线、晶体位错、类包裹体晶内核、雏晶单晶等纳米尺度的结构。长石中发育晶面平行凹痕、溶蚀针、渗滤凹坑、纳米级薄层断阶、晶格位错、超微包裹体、高岭石化等纳米尺度结构。不同研究区块的不同层段储层表现出纳米尺度骨架矿物的非均质性差异。
　　 ⑵观测并描述了岩石中粘土矿物在纳米尺度的形貌和结构特征。认为粘土矿物以高岭石和伊蒙混层为主,另有少量埃洛石、伊利石、绿泥石的集合体。各类粘土矿物的单晶片层厚度均小于100nm,层间缝隙同属纳米尺度。纳米尺度的粘土矿物非均质性在不同类型储层中有不同的组合形式。
　　 ⑶归类总结了岩石在纳米尺度上的孔隙结构以及孔喉配置关系。认为纳米尺度的原生孔隙包括层理层面缝、矿物解理缝、晶内孔、粒间孔和晶间缝等,次生孔隙包括粒内溶孔、溶蚀缝和构造缝三种。并将纳米尺度下的孔喉配置关系划分为孔喉一致型、弯曲沙漏型、”X”孔隙交叉型、“丰”字孔隙交叉型和杯形交叉缝型五种类型。纳米尺度孔隙网络的非均质性与微观尺度下孔隙网络的非均质性形成良好的对应关系。
　　 ⑷阐明了储层纳米尺度的非均质性与油气聚集和采出的关系。一般情况下,长石解理缝、溶蚀针等越发育,粘土矿物晶间孔、晶间缝越丰富,孔喉配置类型越偏向于孔喉一致型,则对油气的聚集和开采越有利,反之则不利。