李文龍，牟中海，屈信忠，滕賢清，黃 婧

（1.西南石油大學(xué)；2.中國石油青海油田分公司）

昆北油田切6井區(qū)儲層成巖作用及其對儲層物性的影響

李文龍1，牟中海1，屈信忠2，滕賢清2，黃 婧1

（1.西南石油大學(xué)；2.中國石油青海油田分公司）

通過普通薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、X-射線衍射分析，對昆北油田切6井區(qū)E1+2和E31砂巖儲層成巖作用類型、演化階段、演化序列及儲層物性的影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：E1+2和E31砂巖處于中成巖階段A亞期的末期，成巖作用類型主要有壓實作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用、交代作用、破裂作用；較強(qiáng)的壓實作用、石英次生加大、方解石及硬石膏等礦物的膠結(jié)作用是使儲層物性變差的重要因素；長石、巖屑和方解石膠結(jié)物的溶蝕作用以及砂巖破裂作用使儲層物性得到改善。

成巖作用；成巖演化；儲層物性；切6井區(qū)；昆北油田；柴達(dá)木盆地

0 引言

昆北油田切6井區(qū)儲層包括古近系路樂河組（E1+2）和下干柴溝組下段（E31）。成巖作用對儲層發(fā)育起著至關(guān)重要的作用［1-2］，對成巖作用的研究是了解孔隙形成和發(fā)育條件及次生孔隙發(fā)育狀況的基礎(chǔ)，對合理解釋油氣儲集空間形成機(jī)理和有利孔隙發(fā)育帶具有重要意義［3］。前人對柴西南地區(qū)儲層和成巖作用進(jìn)行了大量研究［4-7］，杜紅權(quán)等［7］認(rèn)為該區(qū)古近系—新近系砂巖儲層成巖演化階段已達(dá)到中成巖階段B亞期，壓實和膠結(jié)作用使儲層物性變差，溶蝕作用使深部儲層形成孔隙度、滲透率高異常發(fā)育帶。雖然目前對柴西南古近系—新近系儲層有了宏觀性的認(rèn)識，但昆北油田屬于勘探開發(fā)新區(qū)，針對其儲層的研究較少，因此還需要進(jìn)行更深入的研究。筆者對昆北油田切6井區(qū)E1+2和E31砂巖儲層的成巖作用進(jìn)行了分析，確定了該區(qū)成巖演化階段，并討論了成巖作用對儲層物性的影響，以期為進(jìn)一步認(rèn)識切6井區(qū)E1+2和E31砂巖儲層微觀特征及儲集性提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

昆北油田位于柴達(dá)木盆地昆侖山前的昆北斷階帶上，南以昆前斷裂為界，北以昆北斷裂為界。切6井區(qū)位于該斷階帶東側(cè)，是一受北傾斜坡背景上反沖斷層控制的斷鼻或斷背斜構(gòu)造［8］（圖1）。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 The location of the study area

2007年10月切6井在E1+2和砂巖儲層獲得工業(yè)油流，2010年切6井區(qū)已建成年產(chǎn)10×104t產(chǎn)能。切6井區(qū)含油層段的巖性主要為礫巖、砂巖、粉砂巖。E31層Ⅲ—Ⅳ砂組為辮狀河三角洲前緣亞相沉積，E1+2層Ⅰ—Ⅱ砂組為辮狀河三角洲前緣—平原亞相沉積。E31層Ⅲ砂組為中孔、低滲儲層，E1+2層Ⅰ砂組為低孔、低滲儲層。儲層物性受沉積環(huán)境和成巖作用控制。

2 成巖作用類型及特征

研究表明，本區(qū)碎屑巖儲層主要成巖作用有壓實-壓溶作用、膠結(jié)作用、交代作用和溶蝕作用等。

2.1 壓實-壓溶作用

切6井區(qū)壓實作用廣泛發(fā)育，壓溶作用較弱。儲層石英、雜基含量較低，長石及巖屑含量較高，顆粒之間多呈點(diǎn)接觸和線接觸（圖版Ⅰ-1），壓實作用中等。石英等剛性顆粒的壓裂及石英次生加大，長石雙晶紋彎曲、斷裂、錯位，泥質(zhì)、云母等塑性碎屑發(fā)生彎曲變形（圖版Ⅰ-1）以及顆粒之間的凹凸?fàn)罱佑|等都是壓實作用的表現(xiàn)。壓溶作用不常見，主要為石英的次生加大（圖版Ⅰ-2）。

2.2 膠結(jié)作用

（1）碳酸鹽膠結(jié)作用。碳酸鹽膠結(jié)物以方解石為主，并以嵌晶或微—細(xì)晶結(jié)構(gòu)充填粒間孔（圖版Ⅰ-3）。白云石與鐵白云石見于E1+2層Ⅰ砂組，含量較低。

（2）硫酸鹽膠結(jié)作用。主要為硬石膏、石膏，含量為0.5%～16%，平均為4.5%。E31層Ⅲ砂組中硬石膏、石膏膠結(jié)物多呈斑塊狀分布，在分選好的粉—細(xì)砂巖中硬石膏、石膏可呈嵌晶式膠結(jié)。

（3）石英、長石次生加大膠結(jié)作用。石英次生加大多為Ⅱ—Ⅲ級。部分石英加大趨于自形，晶面平整、晶形完整，加大強(qiáng)烈者可以使顆粒間呈線接觸或縫合線接觸。另外，在孔隙中可以見到很多晶形完整的自生石英。在研究區(qū)也可見到鉀長石、鈉長石的次生加大，次生加大邊在后期可被石膏膠結(jié)物所交代。

（4）黏土礦物膠結(jié)作用。根據(jù)X-射線衍射分析黏土礦物含量（表1）可知，目的層以伊/蒙混層和伊利石為主，綠泥石、高嶺石含量較少。混層比反映了伊/蒙混層中蒙脫石的相對含量，E31層Ⅲ砂組混層比平均值為0.163，E1+2層Ⅰ砂組混層比平均值為0.182，由此得出研究區(qū)伊/蒙混層礦物中蒙脫石平均含量為17%。掃描電鏡下伊利石呈片狀、絲狀、毛發(fā)狀分布于粒表或粒間（圖版Ⅰ-4）；綠泥石呈片狀、針狀（圖版Ⅰ-5）、絨球狀、玫瑰花狀和疊層狀充填于粒間，與高嶺石、石英等礦物共生。

表1 E1+2和砂巖黏土礦物相對含量（%）Table 1 Relative contents（%）of clay minerals of E1+2and

表1 E1+2和砂巖黏土礦物相對含量（%）Table 1 Relative contents（%）of clay minerals of E1+2and

伊利石 伊/蒙混層 綠泥石 高嶺石區(qū)間值 平均值 區(qū)間值 平均值 區(qū)間值 平均值 區(qū)間值 平均值E1+2Ⅰ砂組（91） 21～84 54.5 2～62 26.2 6～59 19.3 0 0 E31Ⅲ砂組（54） 18～65 38.8 0～60 31.7 5～43 24.7 0～25 4.8層位（樣品數(shù)）

2.3 交代作用

起交代作用的礦物主要是黏土礦物和碳酸鹽礦物，被交代的礦物主要是石英、長石和巖屑［9］。研究區(qū)儲層巖石中主要的交代作用有：

（1）石膏、硬石膏交代石英、長石。薄片觀察可見硬石膏廣泛交代石英、長石（圖版Ⅰ-6）。硬石膏交代、蠶蝕碎屑顆粒邊緣，或完全交代碎屑顆粒，呈假象結(jié)構(gòu)。

（2）方解石交代長石和石英。薄片下見方解石部分交代石英、長石和巖屑，方解石與碎屑顆粒呈漸變過渡。

（3）黏土礦物交代長石。通常是鉀長石發(fā)生高嶺土化，表面呈云霧狀，顆粒輪廓不清。

2.4 溶蝕作用

目的層段常見長石、巖屑以及方解石膠結(jié)物溶蝕，也可見石英顆粒及雜基內(nèi)部溶蝕。

長石及變質(zhì)巖巖屑常發(fā)生部分溶解，顆粒邊緣溶蝕形成港灣狀粒間溶孔，或沿解理縫、雙晶縫、裂紋溶蝕形成蜂窩狀粒內(nèi)溶孔（圖版Ⅰ-7）。方解石膠結(jié)物中也可見溶蝕現(xiàn)象（圖版Ⅰ-8），使得儲層孔隙度增大。薄片中常可見泥質(zhì)雜基內(nèi)部發(fā)生溶蝕，形成微小的雜基溶孔。

2.5 破裂作用

因構(gòu)造作用、壓實作用、成巖作用等使巖石發(fā)生破裂而形成裂縫的作用統(tǒng)稱為破裂作用。破裂作用產(chǎn)生的各種裂縫可以改善儲層的儲集性能。E1+2層Ⅰ砂組裂縫比較發(fā)育，構(gòu)造縫常呈細(xì)小片狀切穿顆粒和雜基并向一定的方向延伸，或繞過顆粒邊界向前延伸（圖版Ⅰ-9）。

3 成巖作用階段及期次

3.1 成巖階段劃分

切6井區(qū)儲層埋深1700～2300 m，儲層溫度在60.7～78℃，鏡質(zhì)體反射率Ro為0.4%～0.6%。根據(jù)成巖階段的劃分方案及標(biāo)志［10-11］，得出研究區(qū)成巖演化階段與孔隙演化的對應(yīng)關(guān)系（圖2）。

綜合判斷認(rèn)為切6井區(qū)儲層處于中成巖階段A亞期的末期，其特征為：砂巖顆粒多為線接觸與凹凸接觸（圖版Ⅰ-1）；強(qiáng)溶蝕作用下，儲層內(nèi)部次生孔隙大量增加（圖版Ⅰ-7、圖版Ⅰ-8）；見蜂窩狀伊/蒙混層、發(fā)絲狀自生伊利石以及絨球狀自生綠泥石（圖版Ⅰ-5），可見鐵白云石膠結(jié)物，呈粉—細(xì)晶結(jié)構(gòu)，以交代或孔隙式膠結(jié)形式出現(xiàn)；石膏脫水轉(zhuǎn)化成硬石膏，可見少量沸石膠結(jié)物；石英的次生加大屬于Ⅱ—Ⅲ級（圖版Ⅰ-2），自形晶面發(fā)育，掃描電鏡下可見較好的自生石英晶體，石英次生加大邊常堵塞孔隙，同時見少量長石自生加大。

圖2 切6井區(qū)成巖演化階段Fig.2 The diagenetic evolution phases in Qie 6 well area

3.2 成巖演化序列

切6井區(qū)成巖演化序列有如下特點(diǎn)：①目的層段主要為干旱氣候條件下辮狀河三角洲前緣沉積物。②成巖早期以壓實作用為主，砂巖固結(jié)度差，原生粒間孔發(fā)育；泥—粉晶方解石、白云石的沉淀和膠結(jié)作用普遍，但作用均較弱，形成部分殘余粒間孔（圖版Ⅰ-8）。③埋藏過程中隨埋深的增加，壓實作用增強(qiáng)，由早成巖階段B亞期的弱壓實→中成巖階段A亞期的中等壓實，原生粒間孔減少（圖2）。④早成巖階段B亞期泥—粉晶碳酸鹽礦物（方解石和白云石）膠結(jié)作用較強(qiáng)（圖版Ⅰ-3），早成巖末期發(fā)育石英次生加大作用（Ⅱ—Ⅲ級）（圖版Ⅰ-2），中成巖階段A亞期蒙脫石則完全轉(zhuǎn)化為伊/蒙無序混層等自生黏土礦物。⑤早成巖階段B亞期—早成巖階段A亞期碳酸鹽礦物由泥—粉晶轉(zhuǎn)化為粉—細(xì)晶，沸石開始膠結(jié)并充填孔隙，方解石或石膏交代長石（圖版Ⅰ-6）、石英、巖屑顆粒。⑥中成巖階段A亞期石英Ⅲ級次生加大，石膏、硬石膏交代長石、巖屑顆粒，長石（圖版Ⅰ-7）和巖屑（圖版Ⅰ-8）等不穩(wěn)定碎屑組分及方解石膠結(jié)物部分溶解，伊/蒙無序混層轉(zhuǎn)化為伊/蒙部分有序混層。

4 成巖作用對儲層物性的影響

壓實作用、石英次生加大、膠結(jié)作用是破壞性成巖作用。切6井區(qū)E1+2和砂巖儲層早成巖階段和中成巖階段的壓實作用使原生孔隙大量減少（圖2）；在石英次生加大作用下石英碎屑呈鑲嵌接觸［12］，使儲層物性變差；石英、碳酸鹽等自生礦物主要是在粒間孔壁和粒內(nèi)溶孔中結(jié)晶沉淀（圖版Ⅰ-3），使儲層孔隙度降低［13］。 伊/蒙混層及伊利石以薄膜形式附著在孔隙內(nèi)壁或顆粒表面（圖版Ⅰ-4），遇水膨脹或分散、運(yùn)移，堵塞喉道。

溶蝕作用和破裂作用是建設(shè)性成巖作用。目的層段中成巖階段A亞期的末期，長石、變質(zhì)巖巖屑和方解石膠結(jié)物被溶蝕（圖版Ⅰ-7），有效地改善了儲層物性。E1+2層較層方解石膠結(jié)和雜基內(nèi)部溶蝕更為發(fā)育。破裂作用主要見于E1+2層，次生孔隙和裂縫的產(chǎn)生改變了巖石的孔隙類型和結(jié)構(gòu)，有利于儲層物性的改善［14］。

綠泥石的存在對儲層孔隙保存和改善有一定的積極作用，是重要的保持性成巖作用。區(qū)內(nèi)自生綠泥石多以孔隙環(huán)邊襯里產(chǎn)出（圖版Ⅰ-5）。綠泥石的沉淀作用發(fā)生在長石溶解前的較早成巖階段，此時壓實作用已大致使顆粒間的接觸關(guān)系達(dá)到點(diǎn)—線接觸階段，但綠泥石沉淀以后顆粒間相對位置的變化非常小，可知綠泥石的存在大大降低了壓實作用對巖石粒間孔隙的破壞作用［15］。此外，綠泥石可形成黏土水膜，促進(jìn)溶蝕作用的發(fā)育。

5 結(jié)論

（1）切6井區(qū)儲層壓實作用中等；膠結(jié)作用較強(qiáng)，E31層主要為方解石膠結(jié)，E1+2層主要為方解石和硬石膏膠結(jié)；溶蝕作用較強(qiáng)，形成了較多的溶蝕孔隙；破裂作用較弱，E1+2層裂縫相對多見。成巖演化已經(jīng)達(dá)到中成巖階段A亞期的末期。

（2）成巖作用對儲層物性影響較大。中等壓實和膠結(jié)作用使儲層原生孔隙大量減少；中成巖階段長石、巖屑顆粒以及方解石膠結(jié)物被溶蝕，形成大量次生孔隙，改善了砂巖的油氣儲集性能；E1+2層各種裂縫對提高儲層滲透率作用顯著；孔隙環(huán)邊襯里綠泥石具有抗壓實作用和一定的促進(jìn)溶蝕的作用。

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Diagenesis and its influence on reservoir properties in Qie 6 well area of Kunbei Oilfield

LI Wen-long1，MU Zhong-hai1，QU Xin-zhong2，TENG Xian-qing2， HUANG Jing1
（1.Southwest Petroleum University， Chengdu 610500， China；2.Qinghai Oilfield Company， PetroChina， Dunhuang 736202，China）

Based on the analysis of ordinary thin sections,cast thin sections,scanning electron microscope and X-ray diffraction,this paper studied the diagenesis types,evolutionary phase,evolutionary series and influencing factors of reservoir properties ofE1+2andin Qie 6 well area ofKunbei Oilfield.The result shows that the sandstone ofE1+2andis in the late stage of middle diagenetic stage A,and the main diagenesis types are compaction,cementation,dissolution,metasomatismand cataclasis.The experienced compaction,quartzsecondaryenlargement and cementation ofcalcite and anhydrite are the main destructive factors ofreservoir properties,while the dissolution offeldspar,detritus and calcite and cataclasis are the constructive factors ofreservoir properties.

diagenesis；diagenetic evolution； reservoir properties；Qie 6 well area；Kunbei Oilfield； QaidamBasin

TE122.2

A

2011-05-13；

2011-07-06

中國石油天然氣股份有限公司重大科技項目“柴達(dá)木盆地油氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”子課題“柴西地區(qū)富油氣凹陷圈閉精細(xì)評價及鉆探目標(biāo)選擇”資助（編號：07-01Z-01-02）。

李文龍，1987年生，男，西南石油大學(xué)在讀碩士研究生，從事沉積學(xué)和儲層地質(zhì)學(xué)研究。地址：（610500）四川省成都市西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院碩士 2009級5班。E-mail：542840228@qq.com

牟中海，1960生，男，教授，博士，從事石油地質(zhì)及層序地層方面的研究工作。E-mail：573503291@qq.com

1673-8926（2011）06-0013-05

圖版Ⅰ

于惠宇）