何 丹，潘天湊，趙淑平

(西安石油大學(xué) 油氣資源學(xué)院，陜西 西安 710065)

鄂爾多斯對盆地奧陶系馬家溝組為一套碳酸鹽巖為主夾蒸發(fā)巖的地層，該組沉積后晚加里東運動使盆地抬升為陸，直至晚石炭世又接受沉積，其頂部遭受到不同程度的剝蝕。依據(jù)古生物特征、沉積旋回及區(qū)域性標(biāo)將奧陶系馬家溝組分為5個地層巖性段，自下而上為馬一至馬五段。富縣地區(qū)位于鄂爾多斯盆地東南部，構(gòu)造上屬于二級單元陜北斜坡，該斜坡為由東向西傾斜的大型單斜，近南北向展布，地層平緩，地層傾角一般小于一度，區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，無大的變形與褶皺，因差異壓實作用在局部地區(qū)形成幅度較小的鼻隆構(gòu)造，對油氣富集具有一定的控制作用［1］。研究區(qū)北起延安、南抵宜君、西至永寧、東達宜川，面積約3×103km2。

1 沉積特征

富縣地區(qū)下古生界馬家溝組沉積期間有多次的海水進退，形成頻繁的潮上、潮下多旋回沉積組合。馬一、馬三、馬五期為海退沉積，主要巖性為深灰色泥晶云巖、泥質(zhì)云巖、膏巖及鹽巖;馬二、馬四為海進沉積，主要巖性為深灰色泥晶灰?guī)r夾云巖;縱向上組成3個海退—海進旋回。

富縣地區(qū)馬家溝組其頂部地層自東北向西南依次為峰峰組、馬五段、馬四段，馬家溝組上部地層在該區(qū)作退覆沉積，通過后期的剝蝕，向古隆起方向地層變薄，層位漸老［2］。該地區(qū)僅保留馬家溝組馬5段及以下地層，缺失馬家溝組馬五1—馬五4段。

富縣馬家溝組沉積亞相包括局限海臺地和蒸發(fā)臺地亞相。沉積微相主要有瀉湖、潮坪淺灘，泥云坪、泥膏云坪、膏云坪等。巖石類型主要為溶塌角礫狀白云巖、亮晶鮞粒白云巖、泥晶藻云巖、泥晶含灰云巖。

2 巖石學(xué)特征

碳酸鹽巖的礦物主要由方解石、白云石、凌特礦、菱鎂礦等碳酸鹽巖礦物組成，常含有一些非碳酸鹽巖自生礦物，如石膏、硬石膏、天青石、重晶石、螢石、石鹽、自生石英、黃鐵礦、赤鐵礦、海綠石、膠磷礦、自生粘土礦物等，還可含有一定量的陸源碎屑礦物［3］。碳酸鹽巖最常見的是主要由方解石組成的石灰?guī)r和主要由白云石組成的白云巖。

富縣地區(qū)馬家溝組馬五段碳酸鹽巖礦物成分主要為方解石(24%)、白云石(48%)和伊利石(12%)，還有其它的礦物含量如圖1。方解石是該地區(qū)主要的造巖礦物，是成巖作用過程中文石及高鎂方解石的成巖產(chǎn)物以及酸性地層水交代白云巖及硬石膏的產(chǎn)物。白云石也是該地區(qū)主要的造巖礦物，是成巖過程中方解石白云化得產(chǎn)物。

圖1 富縣地區(qū)馬家溝組馬五段碳酸鹽巖儲層分布直方圖

3 儲集層孔隙類型

碳酸鹽巖儲層的空隙可以分為原生空隙、殘余空隙及次生空隙［4］。與原生孔隙相比，次生孔隙形成的時間較漫長。富縣地區(qū)馬家溝組馬五段原生空隙極為罕見，空隙多為成巖過程中形成的次生空隙。次生空隙形成主要跟巖石結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造、構(gòu)造應(yīng)力、古地貌等因素有關(guān)。

1)晶間空隙及晶間溶孔

晶間空隙形成于基質(zhì)泥晶白云巖的重結(jié)晶以及石灰?guī)r的回流滲透和混合水白云巖化過程，不包括充填粒間孔、裂縫及溶孔的方解石膠結(jié)物晶體間的空隙。晶間孔是重要的儲集空間之一。(圖版Ⅰ1)。

晶間溶孔是白云石晶間空隙進一步溶蝕擴大形成的溶蝕空隙，也是結(jié)晶云巖的主要空隙類型，形態(tài)不規(guī)則，但富縣地區(qū)最大晶間溶孔達500μm，星散狀分布，也可順層密集分布(圖版Ⅰ2)。

2)鑄?？?/p>

溶蝕作用比較嚴格時，相對易溶的顆粒被完全溶解后就會留下一個大小和形態(tài)等同于已溶顆粒的溶孔，稱為鑄?？?。鑄?？资且环N特殊類型的孔隙，一般是賦存在巖石中的石膏、鹽巖以及部分沉積顆粒組分在大氣淡水作用下被溶解而形成的(圖版Ⅰ3、4)。馬五段的鑄?？装l(fā)育比較好，但絕大多數(shù)都已經(jīng)被淡水方解石充填。

圖版Ⅰ

3)粒間溶孔

粒間溶孔形成于顆粒(內(nèi)碎屑、鮞粒、生物碎屑等)間膠結(jié)物和泥晶基質(zhì)(＜5μm)的溶蝕作用，是顆?；?guī)r或顆粒云巖中的主要空隙類型。馬五段的粒間溶孔發(fā)育比較少。

4)粒內(nèi)溶孔

指發(fā)育于顆粒內(nèi)部的孔隙，形成于顆粒內(nèi)易溶組分。馬五段的粒內(nèi)溶孔發(fā)育也比較少。

裂縫也是碳酸鹽巖有中一種重要的孔隙類型，分布十分廣泛。由于裂縫的發(fā)育使得碳酸鹽巖的滲透性能得到極大的改善，流體可以在重力及壓力差作用下自由流動，是非常好的一類空隙。

4 孔喉分布

孔喉為孔隙之間控制流體滲流的狹窄空間。孔隙喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系，主要是通過毛細管壓力曲線和鑄體薄片來反映。以下是四張進汞曲線和退汞曲線圖，在壓力大于10Pc/MPa進汞曲線沒有明顯的平坦段，當(dāng)壓力在0Pc/MPa－10Pc/MPa之間時，曲線出現(xiàn)了平坦段，表明吼道的分選性程度低，吼道的歪斜度中等，壓汞曲線總體上具有排驅(qū)壓力低，退汞效率高等特征。

圖2 富縣地區(qū)馬家溝組馬五段進汞曲線和退汞曲線圖

5 儲層物性參數(shù)特征

碳酸鹽巖儲集層的孔隙度和滲透率是反映儲集層儲集和滲濾性能的兩個基本參數(shù)［5］。通過對馬家溝組馬五段的常規(guī)物性資料的統(tǒng)計，得出孔隙度平均值為3.10%，滲透率平均值為0.413×10－3μm2。

圖3 富縣馬五段儲層孔隙度分布直方圖

從孔隙度直方圖中可以看出，孔隙度主要分布在1% －3%之間，其次是5% －6%之間，呈不聯(lián)系分布狀態(tài)?？紫抖绕叩脑蚴前丝锥纯紫抖群土芽p孔隙度。由此可見富縣地區(qū)馬家溝組儲層基質(zhì)孔隙主要集中分布在1% －3%之間，占樣品總數(shù)的67%。

圖4 富縣馬五段儲層滲透率分布直方圖

滲透率分布直方圖呈現(xiàn)單峰分布狀態(tài)，峰位在(0－0.5)×10－3μm2之間，該地區(qū)滲透率比較低。

從儲層的孔/滲關(guān)系圖中可以看出孔隙度和滲透率相關(guān)性很不好，即儲集巖滲透率的大小不受孔隙大小的控制，富縣地區(qū)馬家溝組碳酸鹽巖儲層滲透率大小主要受儲集巖內(nèi)在因素的影響。

圖5 富縣地區(qū)馬家溝組馬五段儲層孔/滲關(guān)系圖

6 儲層特征影響因素分析

6.1 沉積相對儲層的影響

不同沉積相帶的碳酸鹽巖，由于原始組成物質(zhì)不同，它們的成巖與孔隙演化有明顯的差異，尤其是在早期階段，使不同相帶的儲層具有各不相同的儲滲空間類型與特性。低能環(huán)境下形成的白云巖，由于原始孔隙網(wǎng)絡(luò)不發(fā)育，所以溶蝕性的酸性地下水難以滲入其中，因而溶蝕孔洞也不發(fā)育［6］。高能環(huán)境下儲層的早期溶孔發(fā)育期粒屑灘出露海面，開闊臺地內(nèi)高能沉積相帶發(fā)育的較純凈的碳酸鹽巖，經(jīng)后期風(fēng)化淋濾形成的巖溶儲層往往厚度大，孔隙網(wǎng)絡(luò)發(fā)育好。

由于本區(qū)馬五段主要為云坪相、硬石膏白云巖盆緣坪相，其白云巖厚度大，晶間孔、晶間溶孔和膏模孔、洞發(fā)育，使其儲層物性較好的主要因素。

6.2 古巖溶作用對儲層的影響

古巖溶作用使儲層物性進一步提高，對油氣儲層的改造具有積極的意義，可形成優(yōu)質(zhì)的碳酸鹽巖巖溶儲層［7］。所以古巖溶地貌特征及其區(qū)域分布規(guī)律控制著巖溶儲層發(fā)育的空間分布。

巖性特征巖溶地貌分為溶蝕臺地、斜坡以及溶蝕盆地，其中巖溶斜坡作用最為強烈，形成多種類型的此次孔隙。剛好北地區(qū)的古巖溶斜坡屬于巖溶緩斜坡，其地勢較平緩，巖溶發(fā)育程度大，巖溶作用強烈，易形成大量的水平狀順層分布的溶蝕孔洞。

6.3 成巖作用對儲層的影響

碳酸鹽巖主要儲集空間是成巖后生期改造過程中產(chǎn)生的次生空隙，不同類型的成巖作用對儲層有著不一樣的影響。馬家溝組主要控制影響因素是白云石化作用、壓實及壓溶作用、膠結(jié)及充填作用。

6.3.1 白云石化作用

白云巖化作用形成大量的晶間孔、晶間隙，不僅改善了儲集性能，并為以后的溶蝕作用創(chuàng)造了條件。白云石化作用主要發(fā)生在沉積之后不久的準(zhǔn)同生期和淺埋藏下的成巖早期［8］。一般來說，白云石化作用以后，晶粒增大，巖性變疏松，孔隙度和滲透率大為增加。

6.3.2 壓實及壓溶作用

壓實作用使巖石顆粒發(fā)生變形，顆粒或晶粒呈鑲嵌狀接觸，儲層變得更加致密。壓實作用是隨埋藏深度增加，壓力溫度都增加，使沉積物孔隙度降低、厚度變薄的過程［9］。然而隨著壓力的持續(xù)增加所產(chǎn)生的微裂隙在一定程度上能夠改善滲透率，但使孔隙度大幅降低，是一種重要的破壞性成巖作用。

6.3.3 膠結(jié)及充填作用

膠結(jié)作用是一種孔隙水的物理化學(xué)和生物化學(xué)的沉淀作用，作用的結(jié)果把松散的沉積物顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)楣探Y(jié)的堅硬巖石［10］。膠結(jié)作用發(fā)生于成巖作用階段的自始自終，溶解了碳酸鹽巖的空隙水溶，把溶解的碳酸鹽巖帶到其它地方沉積。膠結(jié)作用主要發(fā)生在海底及淺地表大氣淡水成巖環(huán)境，可以使沉積物中的原生孔隙及早期溶蝕孔隙全被充填，造成碳酸鹽巖孔隙度的降低，對儲層儲集空間具有破壞作用，特別是巖溶化和角礫后的膠結(jié)作用。馬家溝組巖溶作用和角礫化作用都很普遍，所以儲層中溶蝕孔洞主要被膠結(jié)物充填。

7 結(jié)論

1)富縣地區(qū)馬家溝組馬五段的主要的沉積相為局限海臺地和蒸發(fā)臺地亞相。

2)富縣地區(qū)馬家溝組馬五段礦物成分主要為方解石、白云石和伊利石。方解石和白云石該地區(qū)主要的造巖礦物。

3)富縣地區(qū)馬家溝組馬五段空隙多為成巖過程中形成的次生空隙，主要有晶間空隙、晶間溶孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔等?？紫抖绕骄禐?.10%，滲透率平均值為0.413×10－3μm2，根據(jù)四張汞注入和退出曲線圖分析得出這一地區(qū)吼道的分選性差，孔喉分布偏細，屬于低孔低滲儲層。

4)沉積相和古巖溶作用是對儲層的早期影響，成巖作用伴隨著儲層發(fā)育，是影響儲層物性的主要因素，壓實作用、膠結(jié)及充填作用是孔滲降低、儲層物性變差。

［1］康玉柱，蔡希源，等.中古生代海相油氣田形成條件與分布［M］.新疆科技出版社，2002.

［2］郭艷琴.富縣探區(qū)延長組儲層微觀特征研究［D］.西安:西北大學(xué)，2006.

［3］賈振遠等.碳酸鹽巖沉積相和沉積環(huán)境［M］.武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1989，10.

［4］朱劍兵，陳麗華，紀友亮，李國棟.鄂爾多斯盆地西緣逆沖帶上古生界孔隙發(fā)育影響因［J］.石油學(xué)報，2006年5月第27卷第3期.

［5］吳勝和，熊琦華.油氣儲層地質(zhì)學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1997:25.

［6］黃桂雄，孫明莉，黃宏偉等.陜北富縣探區(qū)奧陶系馬家溝組儲層特征及氣層改造技術(shù)研究［J］.斷塊油氣田，2002，9(3):26 －28.

［7］夏日元，廖鍵生，馬振芳等，鄂爾多斯盆地奧陶系古風(fēng)化殼巖溶地貌及天然氣富集特征，石油與天然氣地質(zhì)，vol.20，NO.2，1999，133 一 136.

［8］張傳祿，張永生.鄂爾多斯盆地南部奧陶系馬家溝群馬六組白云巖成因［J］.石油學(xué)報，2001，22(3):22－26.

［9］曾允孚，夏文杰.沉積巖石學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1986:158－160.

［10］黃思靜，黃培培，王慶東，等.膠結(jié)作用在深埋藏砂巖孔隙保存中的意義［J］.巖性油氣藏，2007，19(3):7 －13.