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致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分析技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

文檔作者：童金環(huán)1 張虎2 孟述1 李強(qiáng)1 唐啟銀3 文檔來源： 1.中國石油天然氣集團(tuán)有限公司青海油田分公司采油二廠； 2.中國石油天然氣集團(tuán)有限公司青海油田分公司測試公司；3.中國石油天然氣集團(tuán)有限公司青海油田分公司勘探開發(fā)研究院		更新日期： 2026年08月18日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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技術(shù)應(yīng)用與研究
孔隙結(jié)構(gòu)是指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、
大小、分布及其相互連通關(guān)系?？紫斗从沉藥r石的儲(chǔ)集能
力，而喉道的形狀、大小則控制了孔隙的儲(chǔ)集和滲流能
力?？紫督Y(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性造成開發(fā)過程中相繼出現(xiàn)了許多
亟待解決的問題，如注水壓力高、含水上升快、啟動(dòng)壓力
大等，這些問題在不同程度上影響著油田的開發(fā)效果。
因此，研究儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)，深入揭示油氣儲(chǔ)層的內(nèi)部結(jié)
構(gòu)，對油氣田勘探和開發(fā)有著重要的意義。
一、儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究方法
1.實(shí)驗(yàn)分析法。實(shí)驗(yàn)分析法主要包括鑄體薄片、毛管
壓力曲線、掃描電鏡及電子計(jì)算機(jī)斷層掃描等，是目前最
直觀、應(yīng)用最為廣泛的評(píng)價(jià)巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征的方法。
鑄體薄片可以直觀反映巖石的孔隙類型、孔隙和吼
道的分布特征，通過數(shù)字圖像處理技術(shù)可對孔隙及喉道
特征進(jìn)行定量評(píng)價(jià)；毛管壓力曲線法是研究孔隙結(jié)構(gòu)的
主要手段，利用毛管壓力曲線所反映的排驅(qū)壓力、孔喉
半徑中值等參數(shù)可以有效明確巖石孔喉大??；掃描電鏡
相對普通光學(xué)顯微鏡技術(shù)擁有更高分辨率的礦物和孔隙
二維圖像，分辨率達(dá)到幾納米。掃描電鏡能夠更加清楚
地反映儲(chǔ)層的孔隙類型，包括在普通光學(xué)顯微鏡下難以
觀察到的微孔隙和喉道類型，并且還可以獲得孔喉半徑
等參數(shù)；CT 掃描具有全方位、快速、對巖石樣品無損傷
的優(yōu)點(diǎn)，并且可重建微觀孔隙的三維結(jié)構(gòu)。巖心的CT掃
描能夠提供巖石孔喉結(jié)構(gòu)特征，并準(zhǔn)確獲取孔隙形狀、
類型和連通性等定量信息。
實(shí)驗(yàn)分析法雖然能夠有效、直觀地表征巖石樣品的
孔隙結(jié)構(gòu)特征，但是局限性也非常明顯。鑄體薄片只能
直觀反映二維平面上孔隙結(jié)構(gòu)特征，很難精確定量表征
“體”的概念；利用壓汞實(shí)驗(yàn)獲取毛管曲線的方法，其
無法獲得孔隙和吼道的分布及形狀；掃描電鏡和CT掃
描雖然能夠清晰反映巖樣孔隙結(jié)構(gòu)特征，但測量視域過
小，小巖樣的測量結(jié)果無法代表真實(shí)儲(chǔ)層情況。
2.三維重構(gòu)技術(shù)。（1）激光掃描共聚焦顯微鏡技
術(shù)。激光掃描共聚焦顯微鏡技術(shù)結(jié)合激光掃描技術(shù)、共
軛聚焦技術(shù)、顯微鏡技術(shù)以及計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，通
過激光對樣品進(jìn)行快速連續(xù)分層掃描，利用三維重建技
術(shù)，將分層掃描成果進(jìn)行立體結(jié)構(gòu)分析插值，從而進(jìn)行
三維立體成像。激光掃描共聚焦顯微鏡技術(shù)對制樣要求
低，穿透力強(qiáng)，分辨率可達(dá)0.1μm，可在對樣品無損傷
條件下較為清晰直觀地表征儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)與空間關(guān)
系，從而分析儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)性質(zhì)；且可利用烴類的熒
光特性，較為清晰地觀測儲(chǔ)層中的油氣賦存狀態(tài)以及油
氣分布的孔隙結(jié)構(gòu)特征。
（2）微納米CT掃描技術(shù)。不同于激光共聚焦顯微
鏡技術(shù)的分層掃描重建，CT掃描技術(shù)主要通過X射線直
接對物體進(jìn)行三維掃描可視化成像。根據(jù)分辨率的不
同，CT掃描技術(shù)可分為宏觀CT掃描技術(shù)、微米CT掃描技
術(shù)和納米CT掃描技術(shù)。微米CT掃描技術(shù)和納米CT掃描技
術(shù)多用于微納米孔隙形貌、大小、連通性以及空間分布
的觀察，主要用于非常規(guī)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)研究；其中，納米CT
掃描技術(shù)目前的測量精度可達(dá)到50nm。微納米CT掃描技
術(shù)可在不損壞樣品的情況下，更快速、準(zhǔn)確、直觀地表
征孔隙喉道在三維空間中的形態(tài)分布，對孔隙的數(shù)量、
大小以及連通性進(jìn)行定量表征，并對任意斷層進(jìn)行虛擬
成像。
3.全孔徑聯(lián)合表征技術(shù)。目前用于非常規(guī)儲(chǔ)層孔隙
結(jié)構(gòu)表征的技術(shù)共有十余種，其中高壓壓汞、恒速壓
汞、核磁共振以及氣體吸附等技術(shù)可以對孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行
致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分析技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望
童金環(huán)1　張　虎2　孟　述1　李　強(qiáng)1　唐啟銀3 　　1.中國石油天然氣集團(tuán)有限公司青海油田分公司采油二廠；
2.中國石油天然氣集團(tuán)有限公司青海油田分公司測試公司；3.中國石油天然氣集團(tuán)有限公司青海油田分公司勘探開
發(fā)研究院
【摘　要】致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)表征是儲(chǔ)層特征研究的重點(diǎn)內(nèi)容，本文系統(tǒng)調(diào)研了儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)主要的表征方法如實(shí)
驗(yàn)分析法、三維重構(gòu)技術(shù)、全孔徑聯(lián)合表征技術(shù)、測井方法及數(shù)字巖心技術(shù)等，總結(jié)了這些方法的原理
及研究進(jìn)展，分析了目前主流的儲(chǔ)層孔徑分布的表征方法，最終提出了目前孔隙結(jié)構(gòu)存在的問題及展
望，指出儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)綜合研究、新技術(shù)和新方法提高儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究的精度和準(zhǔn)確度是今后的發(fā)展
方向。
【關(guān)鍵詞】致密儲(chǔ)層；孔隙結(jié)構(gòu)；儲(chǔ)層特征；實(shí)驗(yàn)分析；新技術(shù)
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2021.05.041
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技術(shù)應(yīng)用與研究
定量研究。單一的技術(shù)難以全面認(rèn)識(shí)非常規(guī)儲(chǔ)層的孔隙
結(jié)構(gòu)，為了全面反映非常規(guī)儲(chǔ)層的孔徑分布，全孔徑聯(lián)
合表征技術(shù)是未來非常規(guī)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究的重要發(fā)展
方向。目前，國內(nèi)外學(xué)者聯(lián)合多種技術(shù)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)
研究：（1）將氣體吸附與壓汞技術(shù)相結(jié)合，測定頁巖全
孔徑分布特征；（2）結(jié)合核磁共振和恒速壓汞技術(shù)對致
密砂巖的孔喉結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究；（3）運(yùn)用核磁共振與高壓
壓汞技術(shù)對比分析全孔徑孔隙特征；（4）結(jié)合核磁共
振、高壓壓汞以及氮?dú)馕降燃夹g(shù)，測定非常規(guī)儲(chǔ)層的
完整孔徑分布。
4.測井方法。儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)測量方法價(jià)格昂
貴，測量周期長，且?guī)r石孔隙結(jié)構(gòu)研究往往容易受到樣
品尺寸的限制，很難與儲(chǔ)層宏觀參數(shù)建立關(guān)系，并開展
區(qū)域儲(chǔ)層預(yù)測，而測井資料具有“縱向上”和“面上”
的優(yōu)勢，這為儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)開辟了新的途徑。研究
儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征的測井資料主要包括核磁共振、
電阻率和聲波等測井資料。
5.數(shù)字巖心技術(shù)。數(shù)字巖心技術(shù)是指通過計(jì)算機(jī)模
擬巖心內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的技術(shù)，可以在不破壞真實(shí)巖心的
情況下，對巖石的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建與模擬。彌補(bǔ)了巖
石物理實(shí)驗(yàn)的不足，在分析同一塊巖心的某一特定性質(zhì)
時(shí)，數(shù)字巖心可保證其他性質(zhì)不產(chǎn)生影響。第一種是物
理實(shí)驗(yàn)的方法，利用掃描電鏡或者CT成像儀等高精度
的儀器獲取巖心的二維圖像，再對二維圖像進(jìn)行三維重
構(gòu)即可獲得數(shù)字巖心。第二種是數(shù)值重建的方法，通過
巖心掃描圖像等資料，經(jīng)過圖像分析提取出孔喉結(jié)構(gòu)信
息，再利用數(shù)值算法建立數(shù)字巖心。
二、儲(chǔ)層孔徑分布表征方法
1.儲(chǔ)層孔徑分布。國內(nèi)外致密儲(chǔ)層的孔喉半徑大小
分布各有差異。北美典型的致密油區(qū)東得克薩斯盆地
上白堊統(tǒng)Travis Peak致密砂巖孔喉半徑為45~220nm；
Picean-ce盆地上白堊統(tǒng)Mesaverde致密砂巖的孔喉半徑
為40~180nm；綠河盆地上白堊統(tǒng)Lance致密砂巖孔喉半
徑為105~900nm；中國典型致密油區(qū)四川盆地侏羅系致
密砂巖孔喉半徑為2~1000nm；鄂爾多斯盆地延長組致密
砂巖孔喉半徑為60~900nm。對比國內(nèi)外典型致密油儲(chǔ)層
孔喉半徑分布可以得出，致密儲(chǔ)層的孔喉半徑普遍小于
1000nm。致密油藏廣泛發(fā)育的納米級(jí)孔喉系統(tǒng)是大面積
連續(xù)型或準(zhǔn)連續(xù)型油氣聚集的根本特征，決定了油氣呈
連續(xù)型或準(zhǔn)連續(xù)型分布。同時(shí)，納米級(jí)孔喉系統(tǒng)對儲(chǔ)層
評(píng)價(jià)的技術(shù)要求也相對較大。
2.孔隙大小全尺度分布圖譜。致密儲(chǔ)層孔隙大小分
布從幾納米到幾百微米之間分布，單一的表征技術(shù)難以
有效全面地表征其分布特征。在此基礎(chǔ)之上提出全尺度
分布的概念：指致密巖樣內(nèi)部所有孔隙的半徑以及該半
徑孔隙所對應(yīng)孔隙體積含量的分布圖譜。國內(nèi)學(xué)者利用
高壓壓汞、恒速壓汞、氣體吸附、離心核磁幾大測試技
術(shù)來聯(lián)合建立致密巖樣孔徑全尺度分布測試方法。研究
得到國內(nèi)典型致密油區(qū)（四川、長慶、大慶、大港）的
儲(chǔ)層孔隙全尺度圖譜，并指出致密砂巖樣品100 nm左右
孔隙居多，峰值較高，分布比較集中，在油田開發(fā)過程
中需要特別關(guān)注此類孔隙。
三、結(jié)論及展望
致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的以壓汞分析技術(shù)結(jié)
合鑄體薄片及掃描電鏡鏡下觀察已不能滿足生產(chǎn)需要，
與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的結(jié)合，將使孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)從定
性描述向半定量、定量描述發(fā)展致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分析
技術(shù)：（1）鑒于致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，要建立
反映真實(shí)巖心的重建算法仍是重要的課題。但由于我國
的陸相儲(chǔ)層非均質(zhì)性比較嚴(yán)重，進(jìn)一步發(fā)展能夠描述裂
縫、溶洞等非均質(zhì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征的網(wǎng)絡(luò)模型尚待加
強(qiáng)。（2）微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征的研究正朝著多種技術(shù)方法
綜合應(yīng)用的方向發(fā)展，而其發(fā)展趨勢將使孔隙模型更加
逼真和精細(xì)，并由定性向半定量、定量化發(fā)展。（3）巖
電機(jī)理分析。儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的差異直接影響著巖石導(dǎo)電
特性，因此從導(dǎo)電機(jī)理入手，開展孔隙結(jié)構(gòu)已成為新的
研究趨勢。成像孔隙度譜與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)并無明顯直接
聯(lián)系，局限性較強(qiáng)，需要強(qiáng)化巖電機(jī)理分析。（4）儲(chǔ)層
孔隙結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分類
與評(píng)價(jià)、特殊孔隙結(jié)構(gòu)研究、儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)綜合研究、
利用各種新技術(shù)和新方法提高儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究的精度
和準(zhǔn)確度等方面。
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