鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层长石族矿物粒内孔流体充注轨迹及分形特征

鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层长石族矿物粒内孔流体充注轨迹及分形特征
杜书恒1,2,师永民1,2,关平1,2
摘要基于鄂尔多斯盆地致密砂岩储层长石含量较高且脆性破裂现象较为明显的实际，综合野外剖面、岩心、铸体薄片观察、SEM镜下观察、薄片图像分割等手段，通过对鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层长石颗粒内部特征及孔喉内流体分布开展物性、力学性质网格化剖析和分形维数计算，指出该类孔喉相对于常规粒间孔喉的特殊性，并对该区储层长石颗粒内部微观充注特征的动态精细模拟。

提出长石族矿物“微观粒内充注”概念，并对其具体充注特征开展定量化描述并作严格统计分析，建立了粒内充注波及系数幂函数变化曲线。

总结得出长石族矿物粒内孔流体充注轨迹及规律并阐述了其分形特征，初步厘清了其分形维数的物理意义。

大量野外剖面、室内岩心、铸体薄片观察、SEM镜下观察发现，鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层内部宏观上充注与河道变迁，单砂体叠置相关；微观充注方面，除了矿物粒间孔道充注外，由于成岩作用及区域应力导致的长石内部溶蚀、破裂等现象发育明显且广泛分布，长石粒内将产生系列“次生孔喉”，为流体充注提供可能。

充注轨迹模拟结果显示，对一定破裂程度的长石而言，随着流动时间的推进，流体将沿有限范围内的次生孔喉通道充注，大部分孔喉虽尺度较大但由于不处于流动前缘所在路径，在有限时间内将无法被波及，随着流动时间的无限延长，流动波及范围将达到峰值。

对发生充注的固定位置而言，从时间上可将流动过程划分为两个阶段，分别为前期非稳态充注阶段，后期稳态充注阶段。

随着流动时间的延长，其充注速率将不断降低，且曲线斜率绝对值不断减小，即充注速率变化率不断减小，最终在某一时刻基本保持不变。

依据充注速率值分布特点，可将长石粒内某一时刻发生充注的所有空间位置划分为三个充注区，分别为：①高速充注区（充注速率相对值约0.4～0.8）；②中速充注区（充注速率相对值约0.2～0.4）；③低速充注区（充注速率相对值约0～0.2）。

随着充注过程的推进，鄂尔多斯盆地长6储层长石粒内充注波及系数不断增加，趋势呈严格幂函数规律变化且幂指数小于1，即波及系数增加逐渐减缓。

鄂尔多斯盆地长6储层岩样粒间孔分形维数大多落于0.8～1.0之间。

与长石族矿物粒内孔喉1.29～1.42的水平相比，数值相差较大，因此反映出长石族矿物粒内孔喉复杂程度高于粒间孔，从而有理由推测流体在其中的充注过程及特征将有别于常规粒间孔喉且其分形维数的物理意义也有待进一步厘清。

流体在长石族矿物粒内孔喉中充注路径的分形维数与最大充注速度、平均充注速度及波及面积呈现良好的线性关系，R2均在0.6以上。

同时，分形维数与最小充注速度、充注速度方差、最大充注速度/最小充注速度、瞬时充注速度之和相关系数较小，关系不明显。

这说明，流体在长石族矿物粒内孔喉中充注路径的分形维数并不简单地表征孔喉特征的复杂程度，同时还是最大流体充注速度、平均流体充注速度以及波及面积的函数，是某一时期最大充注速度、平均充注速度与波及面积的综合表征。

波及面积与某一时期长石族矿物粒内孔喉内最大充注速度呈正相关关系，与最小充注速度和平均充注速度呈负相关关系。

由于最小充注速度拉底了平均值，所以说明某一时刻波及面积受最小充注速度影响程度更大。

关键词鄂尔多斯盆地；长石；微观粒内充注；分形
图1延长组致密砂岩储层长石族矿物粒内孔观察及微观充注轨迹模拟结果（注：色标指示充注速率，单位μm/s ）
表1各时期长石族矿物粒内孔道流体充注路径分形维数与充注速度相关参数统计计算表
时刻 分形维数 最大速度 最小速度 平均速度 速度方差 最大速度/最小速度
速度和 波及面积 200min 0.34259 0.05841 0.11564 0.36093 0.26338 0.00111 0.48027 0.33471 400min 0.29630 0.21261 0.23990 0.05837 0.22130 0.00077 0.45439 0.54675 600min 0.93981 0.68836 0.17615 0.01908 0.51132 0.00238 0.59563 0.71129 800min 0.81481 0.89201 0.02446 0.03205 0.78429 0.02148 0.95759 1
1000min
0.69907
1
0.00019
0.90652
0.79719
0.85544
0.96632
图2各时期长石族矿物粒内孔道流体充注路径分形维数变化曲线及其与充注速度相关参数相关关系图
主要参考文献
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作者简介：杜书恒，男，1994年10月生，安徽定远人，博士研究生，主要从事致密砂岩储层提高采收率研究，北京市海淀区，北京大学地球与空间科学学院，100871，188****4652，*****************.cn.。