中国致密储层孔隙结构表征需注意的问题及未来发展方向

伴随石油工业的发展与勘探进程的不断推进，非常规油气正成为重要的勘探开发领域，目前中国已成功在鄂尔多斯盆地、四川盆地等实现致密油、致密气、页岩气的商业开发，形成了新安边、苏里格、富顺—永川、焦石坝等一系列非常规油气区。与常规油气勘探寻找有效圈闭不同，非常规油气具有大面积连续分布的特征，油气富集丰度具有差异，因此寻找规模有效储集体成为非常规油气勘探的核心。

作为有效储层研究的重要内容之一，孔隙结构精细评价成为致密储层研究的热点。与常规砂岩储层相比，非常规致密储层具有孔喉尺寸小、非均质性强、孔隙结构复杂的特征，因此常规的储层孔隙结构表征方法，如光学显微镜、钨灯丝扫描电镜、常规压汞技术等，受分辨率限制，难以对致密储层孔隙结构进行全面评价。因此，大量具有更高分辨率与表征精度的技术被用来研究致密储层孔隙结构，包括场发射扫描电镜、聚焦离子束场发射扫描电镜、透射电镜、CT扫描、高压压汞、气体吸附、小角X射线散射、同步辐射等。这些新技术的应用极大地推动了非常规致密储层的研究，以泥页岩为例，学者首次对有机质孔进行了描述与成像，系统表征了三维纳米级孔喉系统，研究尺度从百纳米级别进一步提高到纳米级别，甚至埃米级别。

然而，在新技术应用过程中也出现了新问题：①部分技术是从纳米材料领域引入的，与化学组成均一、孔隙结构相对单一的纳米材料相比，致密储层矿物组成多样，孔隙结构复杂，因此原有技术的分析流程与解释模型的适用性均受到挑战；②部分技术是对已有技术的改进，如高压压汞，通过进一步增大注汞压力提高孔隙表征范围，但技术的适用性需进一步厘定；③提高分辨率并不是孔隙结构研究的最终目的，如何提高表征精度才是关键，目前压汞、气体吸附等定量评价结果与扫描电镜等直接观察结果具有较大差异性，不同尺度数据的融合仍具有较大挑战。伴随着非常规油气的成功，致密储层孔隙结构的研究热潮可追溯至2009年，经过6年多的发展，笔者认为有必要对目前致密储层孔隙结构表征中出现的技术问题进行总结，明确已有技术存在的不足，探讨下一步发展方向，为后续研究工作提供参考。

1 技术概况

已有多位学者详细介绍了目前致密储层孔隙结构表征技术，并成功应用于致密储层研究。总的来说，致密储层孔隙结构表征技术可分为两类：①定性表征技术系列，包括二维的光学显微镜和场发射扫描电镜，以及三维的CT扫描、聚焦离子束电镜（FIB-SEM）及同步辐射扫描。②定量评价技术系列，包括气体吸附、高压压汞及氦气孔隙度（图1）。

不同技术的原理具有差别，反映的储层参数也具有差异性：定性表征技术以直接观察为手段，分辨率是技术区别的关键，主要对孔隙的大小、形态及分布进行研究；定量评价技术以间接测试为手段，研究尺度是技术区别的关键，主要对储集空间的大小进行分析，但表征对象的物理意义具有一定的差异。例如，气体吸附主要对100nm以下的孔隙与喉道进行分析，压汞则可以对直径介于5nm~1mm的喉道及其连通的孔隙空间进行分析，氦气孔隙度反映了整体储集空间的大小，但无法反映孔喉直径。

2 关键技术问题

2.1 强调提高分辨率的同时，需加强样品代表性尺度研究

致密储层孔隙结构复杂，孔喉尺寸小，提高分辨率成为定性表征技术研发的重点，从光学显微镜到场发射扫描电镜，从工业CT到微/纳米CT，表征精度与分辨率均有明显提升。然而，研究实践表明，表征技术的分辨率并非越高越好。分辨率与表征尺度是一对矛盾体，分辨率越高，研究尺度越小，反之亦然。致密储层与常规储层孔隙结构相比具有两个突出特征

：孔喉尺寸更小、非均质性更强，因此研究致密储层孔隙结构时，必须要求兼顾分辨率与表征尺度的代表性。泥页岩等致密储层主体粒径小于0.03mm，利用光学显微镜难以刻画孔隙结构，需采用扫描电镜对孔隙结构进行研究。由于扫描电镜分辨率高，研究视域小，研究者往往一下子扎入某些特定的、感兴趣的区域，而忽略了整体全貌的研究。

笔者建议在非常规储层评价时，应从整体研究入手，分类刻画结构特征。以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系卢草沟组富有机质页岩为例，样品与地层方向垂直，层理发育不明显（图2），首先对样品整体进行多视场扫描电镜图像拼接，获取全貌信息，整体视场为2.5cm×1.5cm，尽管分辨率低，无法对孔隙大小、形态与分布进行研究，但可对整体无机矿物与有机质分布进行分析。根据颗粒粒度与有机质分布关系将样品初步分为3个相带：①A相带，粒度最细，有机质富集，面积比例约15%；②B相带，粒度过渡带，有机质较富集，面积比例约65%；③C相带，粒度最粗，有机质不太发育，面积比例约20%。随后，提高扫描电镜放大倍数，对每个相带进行精细的孔隙结构分析，结果表明：①A相带，矿物基质以方解石与白云石为主，见钾长石与钠长石发育，矿物中间的孔隙大多被绿泥石充填，孔隙以黏土矿物孔为主，见绿泥石粒内孔、伊/蒙混层粒内孔发育，孔隙直径较小；有机质呈长条形、带状展布，见有机质孔发育[图2（a）]；②B相带，矿物基质以方解石与白云石为主，钾长石与钠长石比例增大，矿物之间见绿泥石充填，以白云石、钠长石、方解石等粒间孔为主，见绿泥石粒内孔发育，有机质呈团块状展布，有机质孔发育程度降低[图2（b）]；③C相带，矿物基质以方解石、白云石、钠长石为主，矿物之间绿泥石充填比例明显降低，以白云石、钠长石、方解石等粒间孔为主，溶蚀特征明显，孔隙直径大，有机质不发育[图2（c）]。

由此可见，3个相带在粒度、矿物组成、有机质分布、孔隙类型等方面存在明显差异。

致密砂岩同样如此，鄂尔多斯盆地新安边延长组7段（长7段）致密砂岩发育多种孔隙类型，包括高岭石、绿泥石等黏土矿物粒内孔[图3（b）、图3（e）、图3（g）]、长石粒内溶孔[图3（c）、图3（f）]、石英粒内孔[图3（d）]及粒间溶蚀孔[图3（f）]，通过场发射扫描电镜可对单一孔隙进行高分辨率成像，但无法了解整体孔隙发育情况，因此必须开展低放大倍数下扫描电镜观察，研究整体孔隙结构，明确不同类型孔隙在整体储集空间中的比例，这一点往往被人忽视。从图3可以看出，长7段致密砂岩中颗粒之间充填的黏土矿物粒内孔与长石溶蚀孔是最主要的孔隙类型。因此，对非常规致密储层孔隙结构进行刻画时，需要了解宏观尺度特征，如果仅对局部孔隙结构进行表征，无异于盲人摸象，得到的信息无法全面反映样品的孔隙结构特征，研究结果的代表性也大打折扣。一般来说，视场越小，分辨率越高，均质性越强，但代表性越差。非常规致密储层有效性评价需与后期有利区优选匹配，研究工作应加强代表性尺度研究。不同类型的样品，由于矿物组成、粒度、孔隙尺寸的差异，代表性尺度也具有差异。一般来说，代表性尺度不应小于岩样粒度与孔隙尺寸的10倍。以鄂尔多斯盆地长7段致密砂岩和四川盆地志留系龙马溪组页岩为例，前者平均粒径80μm，孔隙尺寸介于50 nm~100μm；后者平均粒径20μm，孔隙尺寸介于10 nm~5μm，因此长7段致密砂岩代表性尺度应在1 mm以上，龙马溪组页岩代表性尺度应在200μm以上。从图3可以看出，大视域的尺寸大于1 mm，尽管图3（e）展示的高岭石粒内孔与图3（f）展示的钾长石粒内溶孔未出现在大视域中，但其相关特征可通过图3（a）和图3（b）进行反映，这也进一步证实了代表性尺度研究的正确性。

2.2 追求新技术/方法的同时，需加强技术有效适用范围研究

近几年，大量纳米科学与材料科学的研究技术被引入到致密储层孔隙结构研究中，为致密储层评价提供了重要的支撑。然而，致密储层与纳米材料不同，孔隙结构复杂、非均质性强，受单项技术的原理、操作流程与解释模型的限制，部分新技术在非常规储层研究中的作用有限。此外，不同致密储层孔隙结构差异性较大，同一技术对不同类型致密储层的适用性也有所区别，因此不能一味追求新技术，在引入新技术时，需对有效适用范围和应用前景进行预判，否则结果的准确性会受到严重影响。

笔者重点对小角散射、透射电镜、CO₂吸附及高压压汞等技术进行说明。

2.2.1 小角散射技术

小角散射是指样品在靠近X射线入射光束附近很小角度内的散射现象，散射角小于5°，技术最早起源于Krishnamurti在1930年对碳粉、炭黑和各种亚微观微粒在入射光束附近出现连续散射的研究，随后，Mark、Hendricks、Warren、Guinier初步确定了小角X射线散射理论，1955年Guinier和Fournet撰写《Small Angle Scattering of X-Rays》，系统阐述了小角散射理论。中子小角散射与X射线小角散射类似，主要优势在于对轻元素的敏感、对同位素的标识及对磁矩的强散射。

小角散射技术主要研究亚微观结构与形态特征，最适合的研究对象是粒子旋转半径1~5 nm，体积约为200~800nm³，相当于粒子质量为（1~50）×10-20g，密度为1~2g/cm³，相对分子质量5000~250000，研究对象分为两类：①散射体是明确的粒子，包括聚合物溶液、生物大分子等，确定粒子尺寸与形状；②散射体中存在亚微观尺寸上的非均匀性，包括悬浮液、乳液、纤维等，确定非均匀长度、体积分数和比表面等统计参数。

在孔隙结构研究方面，小角散射技术的应用主要集中在陶瓷SiC、氧化铝、炭纤维等标准材料，成分单一，孔隙结构相对简单，衍射强度与孔径之间的关系模型已经成熟，因此结果准确度与可重复性较高。在非常规储层孔隙表征方面，也有部分成果发表，如杨同华等利用简易中子小角散射谱仪对大庆泥岩孔径进行测量，认为主体孔径约40nm；Nelson指出小角中子散射研究尺度介于1~100 nm；Skalinski等在复杂碳酸盐岩系统研究中提到了小角中子散射；Radlinski等对澳大利亚南乔治娜盆地中寒武统泥页岩1~20μm的孔隙结构进行研究。

然而，目前小角散射技术在储层孔隙结构研究领域尚处于起始阶段，主要原因有：①小角散射技术基于同步辐射平台，同步辐射机时获取难度大；②尚未形成泥页岩、致密砂岩等致密储层孔隙结构解释模型，无法对实验结果进行解释；③相对于小角散射技术，非常规储层颗粒直径大，即使是泥岩，其粒径主体介于30nm~30μm，密度多大于2g/cm³，超出小角散射最有效的研究范围。由于致密储层孔隙结构的复杂性，目前已有的成熟解释模型并不适用，已发表的文献中也未对衍射强度和数据模型进行解释。此外，针对致密储层小角散射分析，尚未形成统一的分析流程，样品制备与空白提取等均存在差异，因此建议在非常规致密储层孔隙结构评价中，慎重选择小角散射技术。

2.2.2 透射扫描电镜技术

透射扫描电镜的基本原理是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，产生立体角散射，形成明暗不同的影像。透射扫描电镜分辨率高，达0.1~0.2nm，目前地质学领域主要应用于矿物晶体结构的精细评价，如邸迎伟等对河北灵寿石湖金矿石英脉含金量的分析、严俊等对叶腊石晶体结构缺陷的研究、曲晶等对超高压榴辉岩中金红石调制结构的研究等；也可见于流体包裹体研究，如孟大维等对大别山超高压变质岩合晶矿物中的微细包裹体进行了研究。

国外学者已尝试利用透射电镜对泥页岩等非常规致密储层孔隙结构进行研究。Douglas等基于透射电镜图像重构了海相细粒沉积物的三维模型并计算了折曲度对黏土-有机质系统的影响；Anderson利用透射电镜对泥页岩纳米级孔喉系统进行了研究；Li等利用透射电镜对泥页岩中石英和有机质中的纳米级孔分别进行了表征；Bernard通过透射电镜对不同成熟度的泥页岩纳米孔特征进行了对比分析。笔者利用透射电镜对鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段泥页岩孔隙结构进行表征，结果表明：透射电镜在表征不同类型有机质超微物质组成与晶体结构方面具有明显的优势（图4）。图4（a）和图4（b）视域在场发射扫描电镜下表现为均一的有机质，但在透射电镜成像条件下表现为3种不同的灰度，能谱数据也显示出细微的差别[图4（c）]，证实泥页岩中发育多种类型的有机质，晶格结构具有差异，这种差异性有助于了解泥页岩中不同类型有机质与孔隙发育的关系。

然而，透射电镜在刻画样品表面孔隙结构方面的能力不如场发射扫描电镜，主要原因是透射电镜利用电子束对样品进行穿透成像，形成的二维图像不仅包含了样品表面的信息，也包含了样品内部的信息，类似于X光片中内脏与骨骼叠加显示，因此，透射电镜在孔隙结构表征方面存在短板，前人的研究结果也证实了这一观点。由于透射电镜需要电子束穿透样品成像，考虑到样品对电子束的吸收与电子束的散射，透射电镜的样品要求极薄，一般多小于100nm，需要采用聚焦离子束扫描电镜进行制备，制样难度大，而且视场小，选取视域的代表性往往受到质疑。因此，建议不采用透射电镜进行孔隙结构刻画，可以采用其对有机质内部结构与晶格特征等进行研究，确定有机质组成及其与孔隙发育的关系。

2.2.3 低温CO₂吸附技术

低温CO₂吸附技术主要研究小于2nm的孔隙结构，具有分析温度高（273.1 K）、能量强、快速平衡等特点。近几年，随着页岩气的成功商业开发，许多学者利用低温CO₂吸附技术研究页岩中孔隙分布，如田华等对海相与陆相不同成熟度页岩进行了分析对比；李腾飞等对渝东南地区下志留统和上奥陶统页岩孔隙结特征及孔径分布；朱炎铭等探讨了上扬子海相龙马溪组页岩储层孔隙结构特征；Mastalerz等对泥盆系和密西西比系不同成熟度的New Albany页岩进行了分析对比。

在实际应用过程中，笔者发现低温CO₂吸附技术存在一些问题：①目前实验样品前期处理及关键实验参数尚未统一，大部分学者在研究中并未提及样品的前处理流程，仅部分学者提到了样品质量，但是对于样品的粒度、升压速率等影响实验结果的关键参数均未提及；②微孔分布解释理论模型多样，不同模型获得的结果差异性大，李腾飞等认为基于Sto-eckli方法分析CO₂吸附数据的得到的微孔分布曲线更合适，而Mastalerz等、朱炎铭等则采用BET模型线性回归分析CO₂比表面吸附，使用DFT（Den-sity Functional Theory）模型计算孔径分布。

CO₂吸附技术最致命的缺点是表征结果的有效性与应用范围有限。CO₂吸附技术主要针对小于2nm的孔隙进行分析，通过场发射扫描电镜、纳米CT立体表征等手段证实，泥页岩储层中孔隙小于2nm的部分所占储集空间比例很小。以四川盆地志留系龙马溪组富有机质页岩为例（图5），样品源自威201井，TOC为5.6%，Ro为2.9%，在不同放大倍数下对富有机质页岩有机质孔发育情况进行分析，像素点分辨率从0.65~5nm，结果显示，样品中有机质孔发育，但在整体平面分布中所占比例并不太高[图4（a）]，高分辨图像显示有机质孔主体孔径介于5~200 nm，几乎未见小于2nm的孔隙[图4（b）~图4（d）]。由此可见，小于2nm的微孔对非常规储层储集空间的贡献极小，这部分孔隙对天然气流动可能有所贡献，但对石油的运移和流动贡献微乎其微，因此，建议非常规致密储层孔隙结构表征时慎重选择CO₂吸附技术，特别是对处于生油窗内的页岩、致密砂岩等进行评价时，CO₂吸附结果的有效性尚待验证。

2.2.4 高压压汞技术

高压压汞技术在目前致密储层孔隙结构定量评价中应用广泛，尤其是对于致密砂岩和致密碳酸盐岩，具有储集空间研究范围大（直径5~995μm）、与物性测试结果吻合度高的特点。然而，尽管高压压汞可涵盖较广的储集空间（图1），但结果的准确性与表征对象的物性直接相关。通过对准噶尔盆地芦草沟组混积岩、鄂尔多斯盆地长7段致密砂岩、四川盆地震旦系白云岩、吐哈盆地条湖组沉凝灰岩、四川盆地大安寨段介壳灰岩的高压压汞数据进行分析，发现孔隙度低于5%，绝大部分样品的最大进汞饱和度低于60%[图6（a）]，不能有效表征整体储集空间。因此对于孔隙度与渗透率较差的致密储层，高压压汞研究主要适用于孔隙度大于5%的样品。此外，需要指出的是，高压压汞反映的是喉道直径及其所连通的孔隙占整体储集空间的比例，即得到的是喉道的大小与孔喉的总体积，因此高压压汞结果与定性表征方法，如铸体薄片、扫描电镜等相比，结果明显偏小。以图6（a）中鄂尔多斯盆地胡295井长7段致密砂岩为例（黄色数据点），孔隙度为9.2%，气测渗透率为0.085 mD，铸体薄片中可见粒间溶蚀孔、缝发育，尺寸应大于1μm[图6（b）]，扫描电镜中也可见直径介于20μm~100μm的孔隙[图6（c）]，但高压压汞结果揭示主体连通孔喉系统直径均小于1μm，因此在应用高压压汞数据与其他数据对比分析孔隙结构时，应注意数据背后蕴含的原理差异，切忌不加分析直接对比。

针对泥页岩储层，也有学者尝试利用高压压汞分析其孔径分布，笔者认为需谨慎对待。与致密砂岩相比，泥页岩黏土矿物含量高，孔喉尺寸更小，若使用传统柱塞样品，制样难度大、极易产生裂缝，而且实验过程中高压对泥页岩造缝作用明显，降低了实验结果的准确性，若利用不规则样品进行高压压汞实验，结果也并不理想。以四川盆地龙马溪组海相页岩为例，气测孔隙度为3.5%，选取0.5096g样品抽真空后进行压汞实验，假定汞的接触角是140°，界面张力是480×10-7J/cm²，最大进汞压力达200MPa，进汞量为0.5726ml/g，进汞饱和度达99.4%，基于此得到孔隙度为59.97%，远大于气测孔隙度。从孔喉分布看，孔喉直径主体集中在114.6~1069μm，体积比例超过84%，14.64~114.6μm的孔喉体积比例约15%，15nm以下的孔喉体积比例不到1%，且从14.64μm到14nm在3个数量级尺度内无孔喉分布（图7），这与扫描电镜结果具有极大差异（图5），同时数据本身的合理性也难以解释，因此应用泥页岩进行高压压汞分析需慎重，其实验分析流程与解释模型需要进一步研究。

2.3 强调定量表征数据拼接的同时，需加强多尺度定性与定量数据融合，提高表征精度

非常规储层孔隙结构的特殊性与复杂性决定了表征难度大。单一表征技术的有效研究尺度与信息反映具有局限性（图1），无法对整体孔隙结构进行评价，因此多尺度数据融合成为非常规储层孔隙结构全面表征的重要研究内容。

目前针对非常规储层孔隙结构的多尺度研究主要集中在对孔隙直径全尺度分布的研究。公开发表的文献显示，多数学者倾向于对定量评价方法进行融合处理，包括CO₂吸附、N₂吸附、高压压汞、恒速压汞等分析，研究主体是泥页岩储层，主体研究思路是简单的数据拼接，不同学者的区别在于拼接点的选择。李腾飞等选择在2nm处将基于CO₂吸附与N₂吸附的孔径分布曲线拼接，获取页岩中微孔、介孔和部大孔的连续孔径分布模式；朱炎铭等在研究龙马溪组页岩孔隙结构时，选择2nm与50nm将CO₂吸附、N₂吸附和高压压汞进行数据拼接，获取全面孔隙分布特征；曹涛涛等利用氮气吸附法和压汞法联合表征下扬子皖南地区二叠系页岩的孔隙分布、孔隙度及分形特征，选择在10nm处对孔隙分布进行拼接；陈生蓉等选择在100nm处将氮气吸脱附法与压汞法拼接，表征鄂尔多斯盆地页岩样品的孔隙结构。

上述数据融合方法同时也存在不足：①强调数据拼接，缺乏对整体储集空间的评估，未讨论不同尺寸孔隙在整体空间的比例，拼接结果的准确性受到质疑；②简单依赖定量评价数据，未结合三维真实孔隙模型，无法获取样品孔隙系统的直观印象，拼接结果的代表性受影响。鉴于此，笔者提出孔隙直径多尺度数据融合应遵循以下准则：①以孔隙为融合对象，弱化喉道概念；②融合尺度涵盖整个储集空间范围，重点集中在微米-纳米尺度；③利用氦气孔隙度代表总孔隙空间，限定孔隙整体分布；④以三维数据与定量数据融合为主，弱化二维评价数据；⑤融合结果须经其他分析测试数据检验；⑥数据融合方式与岩性对应，不同岩性具有差异性。本文选取四川盆地志留系龙马溪组页岩为例[图8（a）]，对不同尺度孔隙分布进行说明，主要采用氦气孔隙度、低温氮气吸附（研究尺度2~100 nm）[图8（b）]和纳米CT（研究尺度100~65 000nm）[图8（c）、图8（d）]方法。研究上限定为65 000nm主要原因是根据扫描电镜研究与前人工作，大于65 000nm的孔隙在泥页岩中占得比例极小。在进行多尺度孔隙直径数据融合时，首先确定整体储集空间特征及不同级别孔隙的体积比例。利用氦气测定的整体孔隙度为5.6%，利用纳米CT对直径介于100~65 000nm的储集空间进行研究，计算孔隙度为2.2%；进而，确定低温氮气吸附研究的直径介于2~100nm的储集空间比例为3.4%。以不同尺度孔隙的相对体积比例为权重，将纳米CT确定的孔隙分布直方图与基于BJH理论计算的氮气脱附微孔分布直方图进行融合，确定整体孔隙分布比例关系[图8（g）]。最后，将初步融合结果与聚焦离子束电镜结果进行比对。在本次研究中，聚焦离子束扫描电镜设置的切片间距为20nm，考虑到三维图像重构与计算过程中小孔隙部分的误差，笔者重点利用聚焦离子束扫描电镜对100 nm以上的储集空间部分进行比对，结果证实两者孔喉分布具有较好的一致性[图8（e）、8（f）]，进而确定融合结果的可靠性。对于四川盆地海相龙马溪组富有机质页岩，热演化高，有机质孔发育，直径小于100nm的孔隙体积比例为57.8%，100~65 000 nm的孔隙体积比例为16.6%，大于1000nm的孔隙体积比例为25.6%，这一认识对于全面评价泥页岩孔隙空间分布、研究油气聚集机理具有重要的意义。

除了前文提到的3方面问题外，在单项表征技术研究方面也有很多问题值得关注，因为实验参数和实验条件对结果均可产生较大的影响，需要特别注意。例如，在扫描电镜分析中，不同加速电压对成像效果影响较大，特别是在有机质孔识别方面，建议在保证分辨率的同时，尽量采取较低的加速电压；扫描电镜能谱分析的精度同样需要关注，一般情况下，能谱点分析的有效范围大约是3000nm，因此对纳米尺度研究视域的分析往往涵盖了更大范围的信息，使用时需要加以说明。再者，关于不规则泥页岩高压压汞分析的问题，笔者认为这套方法在基本原理、解释结果及成果意义方面尚待进一步完善。

综上所述，由于非常规致密储层孔喉尺寸小，结构复杂，非均质性强，传统的常规分析技术很难对这套孔隙系统进行准确表征，因此大量新技术涌入非常规储层研究领域。由于相关研究处于探索阶段，不同学者对某些研究方法的理解存在差别，再加上不同致密储层本身结构的差异，导致非常规致密储层孔隙结构评价技术出现新的问题。特别是在进行全尺寸表征时，需要注意对新技术、新方法基本原理及有效适用范围的准确研究，不能简单的拿来主义。只有通过多种手段，多种学科联合研究，才能对这套复杂程度高、非均质性强的储集空间有准确的把握。本文尝试对非常规储层表征技术的发展进行了归纳总结，尽管涉及的问题及笔者能力有限，但力求准确反映研究现状，目的是为了后续储层研究技术的顺利发展，进一步推动沉积储层学科的发展。

3 未来发展方向

非常规油气正逐渐成为石油工业重要的勘探开发领域，近年来中国非常规油气工业发展迅速，因此，非常规油气勘探的核心——致密储层评价成为学术界与工业界研究的重点。由于致密储层较常规储层具有物性差、非均质性强的特点，孔隙结构精细研究成为致密储层评价的关键内容。目前孔隙结构研究多以实验室精细表征为主，笔者认为孔隙结构未来的研究会从静态向动态发展，从实验室向现场应用拓展，通过与宏观地质参数和工程参数的结合，提高已有评价参数的实用性，为致密储层评价与有利区预测提供重要的技术支持。

3.1 多学科联合攻关，静态表征与动态演化结合，实现孔隙结构的全面表征

从二维到三维，从纳米尺度到毫米尺度，实现对非常规致密储层复杂孔隙系统的全面表征，对认识致密储层的基本特征具有重要意义。多尺度数据融合并非简单的数据拼接，需要对孔隙结构、矿物组成及形成机理进行全面研究。随着对非常规储层研究的不断深入，在进一步挖掘常规储层分析技术潜力的基础上，需要进一步加强与纳米科学、材料科学、电化学等领域的结合，一方面可以提高研究的精度与分辨率，另一方面可以制备大量与地质样品相似度高的功能性纳米材料，通过对比研究，实现对孔隙结构的精细研究。

在静态孔隙结构描述的基础上，下一步需要加强对孔隙演化的研究。在基础地质背景研究的前提下，开展物理模拟、数值模拟及对比性评价研究，明确不同类型致密储层孔隙演化特征，梳理关键控制因素，建立孔隙动态演化模型，预测有利孔隙发育带，这对于深化非常规油气聚集机理与富集规律的认识具有重要意义。

3.2 加强宏观尺度研究，密切联系可动流体评价，实现对规模有效储集体的准确预测

孔隙结构评价作为微观储层研究的重要内容，下一步需加强与宏观尺度区带评价的结合。开展基于层序界面控制的不同沉积相储层孔隙结构的对比研究，明确不同水动力条件、不同沉积相带、不同砂体组合样式下孔隙结构的差异性，探寻主控因素，实现从孔隙到岩石再到区带的“粗化”研究，让微观孔隙结构研究“落地”，为有效储层评价与有利区带优选奠定基础。

作为储层有效性评价的重要内容，孔隙结构的精细表征需与可动流体评价联系起来，基于可动流体评价，研究孔隙结构与可动流体的关系，建立评价参数与方程，明确可动流体对应的临界孔隙下限，这对于评价储层的有效性具有重要意义。在研究过程中，需加强润湿性研究，并对孔隙与母质矿物之间的关系进行评价，因为孔隙对应的母质矿物不同会引发孔隙润湿性的差异，而润湿性的差异对非常规油气运聚及开发均会产生重要的影响。下一步应在宏观、微观润湿性研究的基础上，立足可动流体评价，开展孔隙结构研究与有利相带预测，实现对非常规油气资源可动性及可动地质储量的准确评估。

3.3 加强现场应用研究，紧密结合储层增产改造措施，实现对工程甜点的评价优选

目前非常规致密储层孔隙结构研究主要集中在实验室地质评价方面，下一步应加强与增产改造等现场应用的结合。水平井体积压裂技术是目前非常规油气有效开发的关键，核心是储层的人工造缝能力，岩石力学特征是影响人工造缝能力的重要因素。因此，需加强不同孔隙结构与岩石力学性质关系的研究，探索不同孔隙结构对应的裂缝生长模式、流体流动规律及产液曲线的差异。针对特定的非常规致密储层，如致密砂岩，在制定施工条件、选择压裂液性质、开展岩石的敏感性评价时，针对性地开展孔隙结构研究。同时，在孔隙结构研究的过程中，需加强对上述工程参数的了解，这对于制定合理的现场施工方案、准确评价工程甜点、实现非常规油气规模开发具有重要意义。

4 结论

（1）指出致密储层孔隙结构表征需注意的几个问题：①强调提高分辨率的同时，需加强样品代表性尺度研究；②追求新技术/方法的同时，需加强技术有效适用范围研究；③强调定量表征数据拼接的同时，需加强多尺度定性与定量数据融合，提高表征精度。

（2）明确致密储层孔隙结构表征未来发展方向：①多学科联合攻关，静态表征与动态演化结合，实现孔隙结构的全面表征；②加强宏观尺度研究，密切联系可动流体评价，实现对规模有效储集体的准确预测；③加强现场应用研究，紧密结合储层增产改造措施，实现对工程甜点的评价优选。

版权声明 | 来源：《石油学报》；作者：朱如凯等；版权归原作者所有。

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