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致密储层孔隙结构分析技术研究现状及展望

文档作者：童金环1 张虎2 孟述1 李强1 唐启银3 文档来源： 1.中国石油天然气集团有限公司青海油田分公司采油二厂； 2.中国石油天然气集团有限公司青海油田分公司测试公司；3.中国石油天然气集团有限公司青海油田分公司勘探开发研究院		更新日期： 2026年08月18日	点击数：
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技术应用与研究
孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、
大小、分布及其相互连通关系。孔隙反映了岩石的储集能
力，而喉道的形状、大小则控制了孔隙的储集和渗流能
力。孔隙结构的非均质性造成开发过程中相继出现了许多
亟待解决的问题，如注水压力高、含水上升快、启动压力
大等，这些问题在不同程度上影响着油田的开发效果。
因此，研究储层孔隙结构，深入揭示油气储层的内部结
构，对油气田勘探和开发有着重要的意义。
一、储层孔隙结构研究方法
1.实验分析法。实验分析法主要包括铸体薄片、毛管
压力曲线、扫描电镜及电子计算机断层扫描等，是目前最
直观、应用最为广泛的评价岩石孔隙结构特征的方法。
铸体薄片可以直观反映岩石的孔隙类型、孔隙和吼
道的分布特征，通过数字图像处理技术可对孔隙及喉道
特征进行定量评价；毛管压力曲线法是研究孔隙结构的
主要手段，利用毛管压力曲线所反映的排驱压力、孔喉
半径中值等参数可以有效明确岩石孔喉大小；扫描电镜
相对普通光学显微镜技术拥有更高分辨率的矿物和孔隙
二维图像，分辨率达到几纳米。扫描电镜能够更加清楚
地反映储层的孔隙类型，包括在普通光学显微镜下难以
观察到的微孔隙和喉道类型，并且还可以获得孔喉半径
等参数；CT 扫描具有全方位、快速、对岩石样品无损伤
的优点，并且可重建微观孔隙的三维结构。岩心的CT扫
描能够提供岩石孔喉结构特征，并准确获取孔隙形状、
类型和连通性等定量信息。
实验分析法虽然能够有效、直观地表征岩石样品的
孔隙结构特征，但是局限性也非常明显。铸体薄片只能
直观反映二维平面上孔隙结构特征，很难精确定量表征
“体”的概念；利用压汞实验获取毛管曲线的方法，其
无法获得孔隙和吼道的分布及形状；扫描电镜和CT扫
描虽然能够清晰反映岩样孔隙结构特征，但测量视域过
小，小岩样的测量结果无法代表真实储层情况。
2.三维重构技术。（1）激光扫描共聚焦显微镜技
术。激光扫描共聚焦显微镜技术结合激光扫描技术、共
轭聚焦技术、显微镜技术以及计算机图像处理技术，通
过激光对样品进行快速连续分层扫描，利用三维重建技
术，将分层扫描成果进行立体结构分析插值，从而进行
三维立体成像。激光扫描共聚焦显微镜技术对制样要求
低，穿透力强，分辨率可达0.1μm，可在对样品无损伤
条件下较为清晰直观地表征储层的孔喉结构与空间关
系，从而分析储层的孔隙结构性质；且可利用烃类的荧
光特性，较为清晰地观测储层中的油气赋存状态以及油
气分布的孔隙结构特征。
（2）微纳米CT扫描技术。不同于激光共聚焦显微
镜技术的分层扫描重建，CT扫描技术主要通过X射线直
接对物体进行三维扫描可视化成像。根据分辨率的不
同，CT扫描技术可分为宏观CT扫描技术、微米CT扫描技
术和纳米CT扫描技术。微米CT扫描技术和纳米CT扫描技
术多用于微纳米孔隙形貌、大小、连通性以及空间分布
的观察，主要用于非常规储层结构研究；其中，纳米CT
扫描技术目前的测量精度可达到50nm。微纳米CT扫描技
术可在不损坏样品的情况下，更快速、准确、直观地表
征孔隙喉道在三维空间中的形态分布，对孔隙的数量、
大小以及连通性进行定量表征，并对任意断层进行虚拟
成像。
3.全孔径联合表征技术。目前用于非常规储层孔隙
结构表征的技术共有十余种，其中高压压汞、恒速压
汞、核磁共振以及气体吸附等技术可以对孔隙结构进行
致密储层孔隙结构分析技术研究现状及展望
童金环1　张　虎2　孟　述1　李　强1　唐启银3 　　1.中国石油天然气集团有限公司青海油田分公司采油二厂；
2.中国石油天然气集团有限公司青海油田分公司测试公司；3.中国石油天然气集团有限公司青海油田分公司勘探开
发研究院
【摘　要】致密储层孔隙结构表征是储层特征研究的重点内容，本文系统调研了储层孔隙结构主要的表征方法如实
验分析法、三维重构技术、全孔径联合表征技术、测井方法及数字岩心技术等，总结了这些方法的原理
及研究进展，分析了目前主流的储层孔径分布的表征方法，最终提出了目前孔隙结构存在的问题及展
望，指出储层孔隙结构综合研究、新技术和新方法提高储层孔隙结构研究的精度和准确度是今后的发展
方向。
【关键词】致密储层；孔隙结构；储层特征；实验分析；新技术
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2021.05.041
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技术应用与研究
定量研究。单一的技术难以全面认识非常规储层的孔隙
结构，为了全面反映非常规储层的孔径分布，全孔径联
合表征技术是未来非常规储层孔隙结构研究的重要发展
方向。目前，国内外学者联合多种技术进行了多次实验
研究：（1）将气体吸附与压汞技术相结合，测定页岩全
孔径分布特征；（2）结合核磁共振和恒速压汞技术对致
密砂岩的孔喉结构进行研究；（3）运用核磁共振与高压
压汞技术对比分析全孔径孔隙特征；（4）结合核磁共
振、高压压汞以及氮气吸附等技术，测定非常规储层的
完整孔径分布。
4.测井方法。储层孔隙结构实验测量方法价格昂
贵，测量周期长，且岩石孔隙结构研究往往容易受到样
品尺寸的限制，很难与储层宏观参数建立关系，并开展
区域储层预测，而测井资料具有“纵向上”和“面上”
的优势，这为储层岩石孔隙结构开辟了新的途径。研究
储层岩石孔隙结构特征的测井资料主要包括核磁共振、
电阻率和声波等测井资料。
5.数字岩心技术。数字岩心技术是指通过计算机模
拟岩心内部孔隙结构的技术，可以在不破坏真实岩心的
情况下，对岩石的孔隙结构进行构建与模拟。弥补了岩
石物理实验的不足，在分析同一块岩心的某一特定性质
时，数字岩心可保证其他性质不产生影响。第一种是物
理实验的方法，利用扫描电镜或者CT成像仪等高精度
的仪器获取岩心的二维图像，再对二维图像进行三维重
构即可获得数字岩心。第二种是数值重建的方法，通过
岩心扫描图像等资料，经过图像分析提取出孔喉结构信
息，再利用数值算法建立数字岩心。
二、储层孔径分布表征方法
1.储层孔径分布。国内外致密储层的孔喉半径大小
分布各有差异。北美典型的致密油区东得克萨斯盆地
上白垩统Travis Peak致密砂岩孔喉半径为45~220nm；
Picean-ce盆地上白垩统Mesaverde致密砂岩的孔喉半径
为40~180nm；绿河盆地上白垩统Lance致密砂岩孔喉半
径为105~900nm；中国典型致密油区四川盆地侏罗系致
密砂岩孔喉半径为2~1000nm；鄂尔多斯盆地延长组致密
砂岩孔喉半径为60~900nm。对比国内外典型致密油储层
孔喉半径分布可以得出，致密储层的孔喉半径普遍小于
1000nm。致密油藏广泛发育的纳米级孔喉系统是大面积
连续型或准连续型油气聚集的根本特征，决定了油气呈
连续型或准连续型分布。同时，纳米级孔喉系统对储层
评价的技术要求也相对较大。
2.孔隙大小全尺度分布图谱。致密储层孔隙大小分
布从几纳米到几百微米之间分布，单一的表征技术难以
有效全面地表征其分布特征。在此基础之上提出全尺度
分布的概念：指致密岩样内部所有孔隙的半径以及该半
径孔隙所对应孔隙体积含量的分布图谱。国内学者利用
高压压汞、恒速压汞、气体吸附、离心核磁几大测试技
术来联合建立致密岩样孔径全尺度分布测试方法。研究
得到国内典型致密油区（四川、长庆、大庆、大港）的
储层孔隙全尺度图谱，并指出致密砂岩样品100 nm左右
孔隙居多，峰值较高，分布比较集中，在油田开发过程
中需要特别关注此类孔隙。
三、结论及展望
致密储层孔隙结构复杂，传统的以压汞分析技术结
合铸体薄片及扫描电镜镜下观察已不能满足生产需要，
与数学、计算机等学科的结合，将使孔隙结构评价从定
性描述向半定量、定量描述发展致密储层孔隙结构分析
技术：（1）鉴于致密储层孔隙结构的复杂性，要建立
反映真实岩心的重建算法仍是重要的课题。但由于我国
的陆相储层非均质性比较严重，进一步发展能够描述裂
缝、溶洞等非均质储层孔隙结构特征的网络模型尚待加
强。（2）微观孔隙结构特征的研究正朝着多种技术方法
综合应用的方向发展，而其发展趋势将使孔隙模型更加
逼真和精细，并由定性向半定量、定量化发展。（3）岩
电机理分析。储层孔隙结构的差异直接影响着岩石导电
特性，因此从导电机理入手，开展孔隙结构已成为新的
研究趋势。成像孔隙度谱与孔隙结构参数并无明显直接
联系，局限性较强，需要强化岩电机理分析。（4）储层
孔隙结构研究的发展趋势主要表现在储层孔隙结构分类
与评价、特殊孔隙结构研究、储层孔隙结构综合研究、
利用各种新技术和新方法提高储层孔隙结构研究的精度
和准确度等方面。
参考文献：
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