二连盆地阿尔凹陷是中国近年来发现的重要含油凹陷及上产接替区, 腾格尔组腾一下段储层是目前的主力开发层系, 为典型的低渗透砂砾岩储层^[1-2]。阿尔凹陷沉积类型以扇三角洲为主, 平面上主要由5大扇体构成。储层受沉积、成岩作用的影响, 其平面、纵向的碎屑组分、粒度大小、分选及磨圆程度明显不同, 储层非均质强，微观孔隙结构复杂多变^[3-5]。目前，阿尔凹陷部分区域已经进入高含水期, 影响了油藏的开发进程。因此, 深入刻画储层孔隙结构及描述不同孔隙结构下的水驱油特征, 是高效开发储层的重要途径之一。目前，针对砂砾岩储层水驱油特征，前人做了大量研究工作。张旭阳等^[6]根据不同孔隙结构类型, 将砂砾岩储层分为4类, 并确定孔隙结构是影响驱油效率的主要因素。段宝江等^[7]对砂砾岩储层的水驱油特征进行了模拟, 明确了剩余油的分布状态。吕建荣等^[8]分析了不同类型砾岩油藏的水驱油规律, 认为储层物性、孔隙结构、非均质性、润湿性、原油黏度是影响水驱效率的原因。苟燕等^[9]认为，储层微观非均质性是影响砂砾岩储层水驱开发效果的主要响因素。

目前，对于阿尔凹陷腾一下段水驱油特征的研究相对较少, 为了认识该地区的水驱油规律, 本研究利用扫描电镜、铸体薄片等微观手段识别孔喉类型、矿物组成成分; 同时，结合高压压汞、核磁共振对不同孔隙类型下的岩石碎屑成分、孔喉大小以及赋存特征进行讨论分析, 并利用取心段的测井曲线、相渗曲线响应不同孔隙类型的水驱油特征, 为后期油田的合理开发提供理论依据。

1 储层基本特征

通过86块铸体薄片、75块扫描电镜所得的资料, 对储层的岩石学特征及黏土矿物含量进行统计分析认为, 腾一下段储层岩性以砂砾岩或含砾不等粒砂岩为主, 碎屑组成主要以岩屑为主，其次为石英、长石; 砂岩类型主要为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩(见图 1)。填隙物以高岭石、伊利石为主，其次为硅质、铁方解石、菱铁矿、绿泥石、黄铁矿(见图 2)。储层物性通过131块气测孔渗样品确定：腾一下段储层孔隙度主要分布在7.9%~17.2%, 平均值为14.5%, 以低孔为主; 渗透率分布范围大, 主要分布在(0.14~25.6)×10^-3μm², 平均为15.5×10^-3μm², 整体评价为低孔低渗储层。

2 储层孔隙结构特征

本实验是在前期物性测试及镜下观察的基础上, 开展21块高压压汞测试, 依据排驱压力小于1 MPa、介于1~2 MPa、大于2 MPa, 将研究区储层划分Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三类(见表 1), 并对3类不同类型的储层开展水驱油特征分析, 讨论其影响因素。

Ⅰ类储层孔隙组合类型为溶孔-粒间孔型。毛管力曲线小于S_Hg50的进汞段具有明显的平缓段(见图 3a), 排驱压力分布0.02~0.76 MPa, 孔喉半径分布0.94~6.9 μm, 最大进汞饱和度分布在86.5%~94.3%。喉道类型多为片状、弯片状, 整体连通效果好, 有效孔隙含量高(见图 3b)。核磁共振T₂谱曲线形态呈现右高左低峰, 以小于10 ms、介于10~100 ms、大于100 ms作为微孔、中孔、大孔的界限^[10-11]，研究样品以中—大孔隙为主, 可动流体饱和度平均为65.4% (见图 3c)。该类储层属于具有高产工业油流储层, 如A6井。

Ⅱ类储层孔隙组合类型为粒间孔-溶孔型。毛管力曲线小于S_Hg50的进汞段明显上翘(见图 3d), 排驱压力分布0.98~1.84 MPa, 孔喉半径分布0.02~1.6 μm, 最大进汞饱和度分布在80.2%~90.1%, 喉道类型多为缩颈状、管束状, 孔喉连通性一般, 岩石内部有效孔隙较少(见图 3e)。核磁共振T₂谱曲线形态呈现左高右低峰, 样品以微孔—中孔隙为主, 非均质性强, 可动流体饱和度平均为51.32%(见图 3f)。该类储层属于低产工业油流储层, 如A29井。

Ⅲ类储层孔隙组合类型为晶间孔-溶孔型。毛管力曲线小于S_Hg50的进汞段呈陡斜式, 排驱压力大于2 MPa(见图 3g), 孔喉半径分布0.01~0.9 μm, 最大进汞饱和度分布在74.5%~85.3%, 喉道类型以管束状为主, 岩石内部微孔发育, 孔喉匹配差(见图 3h)。T₂谱曲线形态呈单峰状, 样品以微孔为主, 可动流体饱和度平均为为21.4% (见图 3i)。该类储层属于自然产能低或需要压裂措施获工业油流, 如A46井。

3 不同孔隙类型的水驱油特征及影响因素

在孔隙结构分类的基础上, 结合测井、渗流规律响应不同孔隙组合类型的水驱特征。分析相渗曲线特征表明, 在相同的注入倍数、速度下进行驱替时, 不同注入倍数下的驱油效率、束缚水饱和度、油水相对渗透率曲线的变化明显不同(见图 4a，b，c)。

3.1 水驱油特征

溶孔-粒间孔型储层以A6井为典型井, 自然伽马值较低, 声波时差值、电阻率值较高(见图 4a); 粒间孔-溶孔型储层以A29井为典型井, 自然伽马值、声波时差值、电阻率值较高(见图 4b); 溶孔-晶间孔型储层以A46井为典型井, 自然伽马值、声波时差值相对较高，电阻率值较低(见图 4c)。A6井储层粒间孔发育, 非均质性较弱, 在相同的注水条件下水波及效率高, 相渗曲线两相共渗区宽, 残余油饱和度较低，为20.9%，储层填隙物中伊蒙混层质量分数相对低，为0.9%, 水敏指数29.4, 弱—偏强, 水相渗透率曲线上升慢, 呈上凹型, 解释结论为油层。A29井储层溶蚀孔发育, 水驱油波及效率偏低, 储层非均质性强, 导致水沿着优势通道驱替, 残余油饱和度较高，为31.6%, 加之伊蒙混层质量分数高，为1.8%, 水敏指数68.1, 中等偏强, 遇水后膨胀导致水相渗透率曲线上升快, 呈直线型, 解释结论为油水同层。A46井晶间孔发育, 孔喉不连通或匹配性差, 储层非均质极强, 导致注入水波及范围严重不均, 易沿高渗透区域渗流, 从而使孔道内原油无法驱替, 导致残余油饱和度高, 为37.3%；相渗曲线两相共渗区窄, 伊蒙混层质量分数高(为2.9%), 水敏指数74.2, 强水敏, 水相相对渗透率曲线上升快, 呈下凹型, 解释结论为含油水层。溶孔-粒间孔型储层水驱油效率达67.8%, 粒间孔-溶孔型储层水驱效率为49.7%, 溶孔-晶间孔型储层水驱效率为35.8%。通过以上分析可知，储层解释结论与不同孔隙组合类型的水驱油效率存在一定关联性。

3.2 水驱油效率的影响因素分析

影响储层微观水驱油特征的主要储层内部因素有物性、非均质性、微观孔隙结构等, 外部因素有注入倍数、注入速度等^[12-14]。二连盆地阿尔凹陷腾一下段储层的勘探开发证明, 不同的孔隙类型水驱油效率差异来自物性、微观孔隙结构等地质因素, 试油产油量的高低可以直接、客观地评价油藏产能的品质。由研究区试油产油量与最终驱油效率之间的相关系数(0.818 4)可知, 两者之间的关系密不可分(见图 5a)。本研究着重对比物性、平均喉道半径、孔喉比、分选系数与驱油效率之间的关系。

3.2.1 储层物性

研究区孔隙度与驱油效率之间相关性差, 相关系数为0.055 6(见图 5b), 渗透率与驱油效率之间的相关性很好, 相关系数为0.842 5(见图 5c), 当水驱油路径被打开后, 形成了渗流通道使得有效孔喉网络渗透性变强, 渗流路径不断变多, 变宽, 最终驱油效率随渗透率的变大而增加明显。对于孔隙度相近的样品, 渗透率的大小对渗流路径、最终驱替效率是有直接影响的。个别物性差的样品存在较高的最终驱油效率，是因为微观孔隙结构特征所导致。

3.2.2 喉道半径

了解孔隙结构与驱油效率的关系, 有利于更好地研究孔隙结构与储层渗流特征的关系^[15]。平均孔喉半径与驱油效率存在较好的相关性(相关系数为0.866 5)。喉道半径小于2 μm时, 喉道半径与驱油效率的交汇点递增趋势明显, 而喉道半径大于2μm时, 其递增趋势逐渐变缓(见图 5d), 这表明水驱油效率受控于喉道大小, 喉道半径的分布形态决定了渗流路径类型、波及范围、驱油效率。

3.2.3 孔喉比、分选系数

孔喉半径比与驱油效率之间存在较好的相关性, 相关系数为0.786 3(见图 6a)。尤其是喉道半径在小于2 μm时, 增加了毛管力阻力, 引起孔喉匹配性变差，非均质性变强, 驱替阻力更大, 波及范围变小，驱油效率低。因此，孔喉半径比是表征储层渗流特征的重要评价指标。分选系数与驱油效率的响应关系较好, 随分选系数的增大, 喉道分布区间变宽, 驱油效率显著增加(相关系数为0.709)。分选系数小于1时, 分选系数与驱油效率交汇点递增趋势明显, 分选系数大于1时, 递增趋势逐渐变缓(见图 6b)。

3.2.4 黏土矿物

研究区黏土矿物为高岭石、伊利石、伊蒙混层、硅质、绿泥石(见表 2)。黏土矿物含量与最终水驱油效率具有较好的负相关性, 相关系数为0.734 1(见图 6c)。高岭石的充填孔隙形成大量的晶间孔, 提高了孔隙空间, 但是，研究区高岭石以充填原生孔隙为主, 将原有的大孔隙变成蜂窝状的小孔, 降低了有效的可动孔隙空间。伊利石充填孔隙、喉道, 使孔隙之间的连通程度、孔喉之间匹配性变差, 有效渗流通道变少。电镜下观察到，绿泥石以充填于孔隙的赋存方式为主。水驱油时, 充填在孔隙中的绿泥石通常堵塞孔隙喉道, 使喉道变窄、孔喉非均质性增强, 水驱路径更为复杂。由此可见，黏土矿物的产状及含量使储层内部孔隙空间发生变化, 增加了储层微观孔隙结构的非均质, 孔喉匹配性变差, 连通程度变低, 减少了可渗流的路径, 降低了驱油效率。

4 结论

1) 二连盆地阿尔凹陷腾一下段低渗透储层砂岩类型以长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩为主，填隙物含量以高岭石、伊利石为主、其次为硅质、铁方解石、菱铁矿、绿泥石、黄铁矿。Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ类储层孔隙组合类型分别为溶孔-粒间孔型、粒间孔-溶孔型, 晶间孔-溶孔型。

2) 依据不同孔隙结构类型所对应的测井响应特征, 表征了不同孔隙组合类型的储层水驱效率及水驱特征：溶孔-粒间孔型、粒间孔-溶孔型、晶间孔-溶孔型储层, 水驱油效率分别为67.8%，49.7%，35.8%。

3) 渗透率、喉道半径、孔喉比、分选系数、黏土矿物含量是影响不同孔隙类型储层水驱效率差异的主控因素。当渗透率小于3×10^-3μm², 喉道半径小于2μm时, 储层驱油效率受渗透率、喉道半径控制明显, 同时决定着试油产量。