Jishan砂岩Shang 541地区低渗透率至致密过渡带的储层特征及富集规律

《Frontiers in Earth Science》：Reservoir characteristics and enrichment features of the low-permeability to tight transition zone in the Jishan Sandstone, Shang 541 area

　　油藏过渡带储层物性、孔隙 throat特征及断层充电机制研究表明，储层类型从常规低渗透向致密油藏转变过程中，孔隙 throat尺寸（0.2–0.3 μm）与渗透率呈强正相关，埋深增加导致储层物性劣化。烃类富集受 capillary self-sealing效应和源-断-储侧向接触充电模型控制，前者决定浅层储层油水分布，后者限定断层2000米范围内的有效充电区。

　　
该研究以冀中坳陷惠民凹陷沙河营地区下古生界沙三段砂岩储层为对象，系统揭示了常规低渗透储层与非常规致密储层过渡带中烃类富集规律及控制机制。通过岩芯实验、测井数据与地质构造的整合分析，构建了"源-断层-储层"三维充注模型，为过渡带储层勘探提供了新思路。

储层物性呈现显著垂向分异特征。在埋深2900-3500米范围内，孔隙度主要分布在8%-20%区间，渗透率介于0.5-5×10^-3 μm2，恰好处于过渡带临界值1×10^-3 μm2附近。研究揭示储层质量随埋深增加呈现系统性劣化：东部的深层储层（>3250米）渗透率普遍低于临界值，发育微米级孔喉结构（0.2-0.3 μm）；西部浅层储层（<3100米）孔隙连通性较好，但孔喉半径普遍<0.5 μm，导致毛细管自封效应失效。这种物性分异直接导致烃类富集模式的转变——东部致密储层因超临界毛细管压力形成高饱和度（60%-65%）油藏，而西部过渡带储层因孔隙结构改善出现油水混相现象。

微观孔喉结构分析表明，储层以次生溶蚀孔隙和原生粒间孔隙为主，但发育大量微米级管状喉道（0.05-0.6 μm）。值得注意的是，喉道半径与渗透率呈现强正相关（相关系数>0.85），当喉道半径>0.3 μm时，渗透率突破临界值进入常规储层范畴。这种孔喉分布特征解释了过渡带储层中"低渗高孔"与"高渗低孔"并存的反常现象。

烃类分布呈现双重控制机制：首先，埋深对储层性质的影响具有阈值效应。当储层进入过渡带（3100-3250米）时，虽然孔隙度有所提升，但孔喉连通性下降导致毛细管自封效应减弱，促使油水界面下移，油饱和度由东向西从65%降至20%-30%。其次，断层系统作为烃类输导通道，其空间展布决定了富集范围。研究区发育近南北向正断层，形成连续的烃类输导网络。实验数据显示，距断层<1000米范围内储层油饱和度普遍>50%，而>1500米区域则<30%。这种空间分异与三维地震反演揭示的断层导烃效率存在显著相关性。

模型构建方面，研究创新性地提出"源-断层-储层"侧向接触充注模型。烃源岩在埋深>3200米时达到成熟阈值，生成的烃类在源岩上覆地层中形成超压（实测源岩压力系数>1.5）。当压力梯度超过毛细管入射压力梯度时（计算临界值为0.8×10^-3 μm2），烃类突破断层封堵发生侧向运移。该模型成功解释了过渡带中反常的油水分布规律：东部深层储层因高毛细管压力形成自密封存，而西部过渡带储层因埋深降低导致毛细管封存失效，但仍在断层近区获得有效充注。

该研究在勘探实践方面取得重要突破：1）建立储层物性临界值判定标准，提出过渡带储层评价应综合渗透率（<1×10^-3 μm2）与孔喉连通性（喉道半径>0.3 μm）双重指标；2）揭示断层距烃源岩的垂向构造配置对充注效率的影响规律，指导勘探靶区优选；3）创新性划分过渡带储层为"致密区-过渡带-常规区"三级单元，其中过渡带储层因毛细管自封效应弱化，需结合断层距与储层成熟度综合评价。

研究还发现储层物性参数与烃类富集存在非线性耦合关系：当储层渗透率>1×10^-3 μm2时，油饱和度随渗透率增加而降低；而当渗透率<0.5×10^-3 μm2时，油饱和度呈现平台特征。这种非线性关系源于毛细管自封效应的临界状态变化——在过渡带临界渗透率附近，孔喉结构既无法有效封存烃类，又不足以促进高效渗流，形成独特的"毛细管陷阱"效应。

该成果对非常规储层勘探具有指导意义：在过渡带勘探中，需突破传统"高渗好储"观念，关注埋深>3100米且距断层<1200米的致密储层单元。通过三维地震刻画断层导烃通道，结合测井约束的毛细管压力模型，可提高过渡带储层勘探成功率约40%。研究建立的"物性-构造-成熟度"三维评价体系，已成功指导冀中坳陷3个新探区开发，单井控油面积提升25%-35%。

未来研究可进一步探索过渡带储层中纳米级孔隙（<0.05 μm）的封存机制，以及地壳应力场对断层导烃效率的影响规律。建议在过渡带勘探中采用"断层距-储层成熟度"网格化评价方法，结合地震属性预测与岩芯实验验证，形成具有区域适应性的勘探技术体系。