砂岩中渗透率—孔隙度相关趋势的演化

在许多砂岩储集层中,有关取芯数据的图件都显示出渗透率(K)的对数与孔隙度(φ)呈线性关系.倘若这些数据是来自同一地层和(或)沉积相中,则通常可得到二者之间的相关趋势.笔者通过对一些已发表的渗透率-孔隙度数据进行收集、整理后,重新绘图,最终对每一地层提取了一条能概括其数据的趋势线.这些趋势线反映了渗透率与孔隙度之间关系的变化从人工合成的填砂模型和新近沉积砂岩的高渗透率、高孔隙度到固结砂岩的稍低的渗透率和孔隙度,最终到典型"致密砂岩"的低渗透率、低孔隙度.在log(k)-φ交会图上,不同组分的砂岩数据点分布在不同的路径上.石英胶结的高石英含量砂岩(石英碎屑岩、石英含量大于95%)形成了所有砂岩中的低孔隙度界限,并在低孔隙度(＜10%)情况下,仍保持着高的渗透率.典型的石英碎屑砂岩在渗透率为1毫达西时,孔隙度范围为4%到10%,并在所有砂岩中,它具有最高的斜率.即较大的渗透率变化与较小的孔隙度变化相对应.交会图中,在给定渗透率值的情况下,较低石英含量砂岩的趋势线与石英碎屑岩趋势线相比,前者位于孔隙度较高的位置.对于人工合成填砂模型和未固结的自然砂岩,渗透率一般与孔隙度无关.由于成岩作用(压实、胶结和溶解作用的总和)使较细颗粒砂岩孔隙度和渗透率减小的程度要大于较粗颗粒的砂岩,结果大多数储集层砂岩都反映出渗透率对数(log(k))与孔隙度(φ)之间的相关性,且其趋势线斜率为正值.也就是说在同一地层中,粒径相对较细的砂岩的孔隙度和渗透率一般低于粒径相对较粗的砂岩.这是因为,随着成岩作用的进行,较细砂岩的渗透率与孔隙度比较粗砂岩减小得更快,且在对数刻度中,渗透率值的范围也变大.虽然不同地层之间,趋势线的斜率,截距和分散程度各有不同,但对于同一地层,数据区域具有很好的相关性.