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致密儲層孔隙結構分析技術研究現狀及展望

文檔作者：童金環1 張虎2 孟述1 李強1 唐啟銀3 文檔來源： 1.中國石油天然氣集團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有限公司青海油田分公司勘探開發研究院		更新日期： 2026年08月18日	點擊數：
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技術應用與研究
孔隙結構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系?？紫斗从沉藥r石的儲集能
力，而喉道的形狀、大小則控制了孔隙的儲集和滲流能
力?？紫督Y構的非均質性造成開發過程中相繼出現了許多
亟待解決的問題，如注水壓力高、含水上升快、啟動壓力
大等，這些問題在不同程度上影響著油田的開發效果。
因此，研究儲層孔隙結構，深入揭示油氣儲層的內部結
構，對油氣田勘探和開發有著重要的意義。
一、儲層孔隙結構研究方法
1.實驗分析法。實驗分析法主要包括鑄體薄片、毛管
壓力曲線、掃描電鏡及電子計算機斷層掃描等，是目前最
直觀、應用最為廣泛的評價巖石孔隙結構特征的方法。
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，通過數字圖像處理技術可對孔隙及喉道
特征進行定量評價；毛管壓力曲線法是研究孔隙結構的
主要手段，利用毛管壓力曲線所反映的排驅壓力、孔喉
半徑中值等參數可以有效明確巖石孔喉大??；掃描電鏡
相對普通光學顯微鏡技術擁有更高分辨率的礦物和孔隙
二維圖像，分辨率達到幾納米。掃描電鏡能夠更加清楚
地反映儲層的孔隙類型，包括在普通光學顯微鏡下難以
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；CT 掃描具有全方位、快速、對巖石樣品無損傷
的優點，并且可重建微觀孔隙的三維結構。巖心的CT掃
描能夠提供巖石孔喉結構特征，并準確獲取孔隙形狀、
類型和連通性等定量信息。
實驗分析法雖然能夠有效、直觀地表征巖石樣品的
孔隙結構特征，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構特征，很難精確定量表征
“體”的概念；利用壓汞實驗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構特征，但測量視域過
小，小巖樣的測量結果無法代表真實儲層情況。
2.三維重構技術。（1）激光掃描共聚焦顯微鏡技
術。激光掃描共聚焦顯微鏡技術結合激光掃描技術、共
軛聚焦技術、顯微鏡技術以及計算機圖像處理技術，通
過激光對樣品進行快速連續分層掃描，利用三維重建技
術，將分層掃描成果進行立體結構分析插值，從而進行
三維立體成像。激光掃描共聚焦顯微鏡技術對制樣要求
低，穿透力強，分辨率可達0.1μm，可在對樣品無損傷
條件下較為清晰直觀地表征儲層的孔喉結構與空間關
系，從而分析儲層的孔隙結構性質；且可利用烴類的熒
光特性，較為清晰地觀測儲層中的油氣賦存狀態以及油
氣分布的孔隙結構特征。
（2）微納米CT掃描技術。不同于激光共聚焦顯微
鏡技術的分層掃描重建，CT掃描技術主要通過X射線直
接對物體進行三維掃描可視化成像。根據分辨率的不
同，CT掃描技術可分為宏觀CT掃描技術、微米CT掃描技
術和納米CT掃描技術。微米CT掃描技術和納米CT掃描技
術多用于微納米孔隙形貌、大小、連通性以及空間分布
的觀察，主要用于非常規儲層結構研究；其中，納米CT
掃描技術目前的測量精度可達到50nm。微納米CT掃描技
術可在不損壞樣品的情況下，更快速、準確、直觀地表
征孔隙喉道在三維空間中的形態分布，對孔隙的數量、
大小以及連通性進行定量表征，并對任意斷層進行虛擬
成像。
3.全孔徑聯合表征技術。目前用于非常規儲層孔隙
結構表征的技術共有十余種，其中高壓壓汞、恒速壓
汞、核磁共振以及氣體吸附等技術可以對孔隙結構進行
致密儲層孔隙結構分析技術研究現狀及展望
童金環1　張　虎2　孟　述1　李　強1　唐啟銀3 　　1.中國石油天然氣集團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有限公司青海油田分公司勘探開
發研究院
【摘　要】致密儲層孔隙結構表征是儲層特征研究的重點內容，本文系統調研了儲層孔隙結構主要的表征方法如實
驗分析法、三維重構技術、全孔徑聯合表征技術、測井方法及數字巖心技術等，總結了這些方法的原理
及研究進展，分析了目前主流的儲層孔徑分布的表征方法，最終提出了目前孔隙結構存在的問題及展
望，指出儲層孔隙結構綜合研究、新技術和新方法提高儲層孔隙結構研究的精度和準確度是今后的發展
方向。
【關鍵詞】致密儲層；孔隙結構；儲層特征；實驗分析；新技術
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2021.05.041
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技術應用與研究
定量研究。單一的技術難以全面認識非常規儲層的孔隙
結構，為了全面反映非常規儲層的孔徑分布，全孔徑聯
合表征技術是未來非常規儲層孔隙結構研究的重要發展
方向。目前，國內外學者聯合多種技術進行了多次實驗
研究：（1）將氣體吸附與壓汞技術相結合，測定頁巖全
孔徑分布特征；（2）結合核磁共振和恒速壓汞技術對致
密砂巖的孔喉結構進行研究；（3）運用核磁共振與高壓
壓汞技術對比分析全孔徑孔隙特征；（4）結合核磁共
振、高壓壓汞以及氮氣吸附等技術，測定非常規儲層的
完整孔徑分布。
4.測井方法。儲層孔隙結構實驗測量方法價格昂
貴，測量周期長，且巖石孔隙結構研究往往容易受到樣
品尺寸的限制，很難與儲層宏觀參數建立關系，并開展
區域儲層預測，而測井資料具有“縱向上”和“面上”
的優勢，這為儲層巖石孔隙結構開辟了新的途徑。研究
儲層巖石孔隙結構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.數字巖心技術。數字巖心技術是指通過計算機模
擬巖心內部孔隙結構的技術，可以在不破壞真實巖心的
情況下，對巖石的孔隙結構進行構建與模擬。彌補了巖
石物理實驗的不足，在分析同一塊巖心的某一特定性質
時，數字巖心可保證其他性質不產生影響。第一種是物
理實驗的方法，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，再對二維圖像進行三維重
構即可獲得數字巖心。第二種是數值重建的方法，通過
巖心掃描圖像等資料，經過圖像分析提取出孔喉結構信
息，再利用數值算法建立數字巖心。
二、儲層孔徑分布表征方法
1.儲層孔徑分布。國內外致密儲層的孔喉半徑大小
分布各有差異。北美典型的致密油區東得克薩斯盆地
上白堊統Travis Peak致密砂巖孔喉半徑為45~220nm；
Picean-ce盆地上白堊統Mesaverde致密砂巖的孔喉半徑
為40~180nm；綠河盆地上白堊統Lance致密砂巖孔喉半
徑為105~900nm；中國典型致密油區四川盆地侏羅系致
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。對比國內外典型致密油儲層
孔喉半徑分布可以得出，致密儲層的孔喉半徑普遍小于
1000nm。致密油藏廣泛發育的納米級孔喉系統是大面積
連續型或準連續型油氣聚集的根本特征，決定了油氣呈
連續型或準連續型分布。同時，納米級孔喉系統對儲層
評價的技術要求也相對較大。
2.孔隙大小全尺度分布圖譜。致密儲層孔隙大小分
布從幾納米到幾百微米之間分布，單一的表征技術難以
有效全面地表征其分布特征。在此基礎之上提出全尺度
分布的概念：指致密巖樣內部所有孔隙的半徑以及該半
徑孔隙所對應孔隙體積含量的分布圖譜。國內學者利用
高壓壓汞、恒速壓汞、氣體吸附、離心核磁幾大測試技
術來聯合建立致密巖樣孔徑全尺度分布測試方法。研究
得到國內典型致密油區（四川、長慶、大慶、大港）的
儲層孔隙全尺度圖譜，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，在油田開發過程
中需要特別關注此類孔隙。
三、結論及展望
致密儲層孔隙結構復雜，傳統的以壓汞分析技術結
合鑄體薄片及掃描電鏡鏡下觀察已不能滿足生產需要，
與數學、計算機等學科的結合，將使孔隙結構評價從定
性描述向半定量、定量描述發展致密儲層孔隙結構分析
技術：（1）鑒于致密儲層孔隙結構的復雜性，要建立
反映真實巖心的重建算法仍是重要的課題。但由于我國
的陸相儲層非均質性比較嚴重，進一步發展能夠描述裂
縫、溶洞等非均質儲層孔隙結構特征的網絡模型尚待加
強。（2）微觀孔隙結構特征的研究正朝著多種技術方法
綜合應用的方向發展，而其發展趨勢將使孔隙模型更加
逼真和精細，并由定性向半定量、定量化發展。（3）巖
電機理分析。儲層孔隙結構的差異直接影響著巖石導電
特性，因此從導電機理入手，開展孔隙結構已成為新的
研究趨勢。成像孔隙度譜與孔隙結構參數并無明顯直接
聯系，局限性較強，需要強化巖電機理分析。（4）儲層
孔隙結構研究的發展趨勢主要表現在儲層孔隙結構分類
與評價、特殊孔隙結構研究、儲層孔隙結構綜合研究、
利用各種新技術和新方法提高儲層孔隙結構研究的精度
和準確度等方面。
參考文獻：
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