李丙喜，王秀娟，馬俊勝，郭 冰，葉 博

(1.中國礦業(yè)大學，北京 100083;2.中油長慶油田分公司，陜西 西安 710021)

引 言

中國第三次資源評價結果顯示低滲透油藏資源量占總資源量49%[1]。成巖作用是儲集層發(fā)育和形成的必經過程，最終決定儲集層性能的優(yōu)劣。致密厚層砂巖建設性成巖作用是決定長81儲集層有效性的關鍵[2]。成巖作用研究可以進一步確定有利儲層，對油氣勘探工作具有重要指導意義[2－3]。鄂爾多斯盆地環(huán)江地區(qū)長81油藏滲透率為0.1×10－3～2.0 ×10－3μm2，為典型低滲透油藏[4]，在此地區(qū)開展成巖作用研究，探索成巖作用研究的技術方法，對指導低滲透油藏的研究具有重要意義。

目前對成巖相的劃分和命名尚無統(tǒng)一的認識，國內外關于成巖相的劃分依據(jù)和側重點各有不同。國內主要從沉積相背景、巖石組成礦物、孔隙類型以及物性條件進行成巖相劃分[5－7]。國外研究人員對成巖作用類型進行了歸整，劃分類型較少[8－9]。目前對測井與地震資料應用于成巖相的研究仍處于探索階段，對成巖相的劃分主要依據(jù)鏡下鑒定資料，在成巖相變較快的區(qū)域受鉆井及取心資料等的限制不能很好的將成巖相研究成果應用于生產。因此基于對鄂爾多斯盆地環(huán)江地區(qū)長81油藏成巖礦物及微觀孔隙與物性關系的分析，嘗試結合成巖效應所造成的物性變化與主要成巖礦物及孔隙類型進行成巖作用的劃分，利用成巖相研究成果預測有利儲層分布。

1 成巖相劃分

基于成巖效應劃分成巖相的思路是分析主要成巖礦物及孔隙類型與物性的關系，找出控制儲層物性的主要成巖礦物作為劃分成巖相的標準。砂巖的礦物組成和填隙物的含量直接影響著儲層原始的儲集性能和滲流性能，并且是儲層成巖改造的物質基礎[10]，因同一油藏儲層主要碎屑成分(石英、長石和巖屑)含量差異較小，影響儲層性質的礦物主要為填隙物成分及孔隙類型。因此，本文基于主要填隙物特征、孔隙特征及物性資料進行成巖相研究。

1.1 主要填隙物

鄂爾多斯盆地環(huán)江地區(qū)長81頂面構造為單斜構造，呈東高西低趨勢，西南部位最低。儲層填隙物平均含量為13.44%，以鐵方解石和水云母含量最高，其次為綠泥石薄膜、硅質和高嶺石及其他一些填隙物。鐵方解石為主要的碳酸鹽巖膠結物，隨著鐵方解石含量的增高，儲層的孔隙度及滲透率都呈現(xiàn)下降的趨勢(圖1a)，表明鐵方解石膠結主要使得儲層物性下降，為一類破壞性成巖作用。從綠泥石薄膜含量與儲層物性的關系(圖1b)來看，綠泥石薄膜的存在對儲層物性有2個方面的作用，在其含量低于5.5%時，綠泥石薄膜的存在使物性變好，當綠泥石薄膜含量超過5.5%時，隨綠泥石薄膜含量增加，物性變差，其對儲層物性的破壞性作用超過了建設性作用。從高嶺石含量與儲層物性的交會圖(圖1b)來看，高嶺石的含量大致與物性呈正相關的關系，從鏡下鑒定來看，在高嶺石含量較高時，同時粒間孔也比較發(fā)育。水云母的含量與滲透率略呈正相關關系，與孔隙度的關系不明顯(圖1b)。其原因是由于研究區(qū)水云母主要呈絲狀分布于孔隙中，盡管降低了孔隙度，但孔隙連通性較好，同時水云母發(fā)育時伴隨有較高的粒間孔含量。

圖1 主要膠結物與物性關系

1.2 孔隙特征

環(huán)江地區(qū)長81油藏巖石面孔率平均為2.8%，孔隙主要為粒間孔、長石溶孔、巖屑溶孔、晶間孔及微裂縫等5種類型。其中以粒間孔與長石溶孔為主，其含量為總孔隙的98%。因此主要針對巖石面孔率、粒間孔及長石溶孔開展研究。

從物性與面孔率的關系來看，孔隙度與面孔率為正相關關系，隨面孔率的增加樣品孔隙度增加。滲透率與面孔率也為正相關，但隨面孔率增加滲透率增加速度較慢。從粒間孔、長石溶孔與滲透率的關系來看，隨長石溶孔含量增加，滲透率正相關增加，而粒間孔在一定范圍內含量增加滲透率變化不大。將面孔率對滲透率的貢獻分解來看，長石溶孔具有較好的連通性，對滲透率的增加貢獻更大。而粒間孔受連通性影響對滲透率的貢獻弱于長石溶孔。

1.3 成巖相劃分

基于以上分析，根據(jù)鏡下鑒定礦物及孔隙類型組合關系，將工區(qū)成巖作用類型主要劃分為鐵方解石膠結相、高嶺石膠結相、水云母膠結相、水云母膠結+粒間孔相+長石溶孔相、高嶺石膠結+粒間孔+長石溶孔相及綠泥石薄膜膠結+粒間孔+長石溶孔相。從不同成巖作用類型與物性的關系(圖2、表1)來看，鐵方解石膠結樣品物性最差;高嶺石膠結與水云母膠結樣品具有相近的物性區(qū)間，其物性較鐵方解石膠結樣品好;水云母膠結+粒間孔+長石溶孔相與高嶺石膠結+粒間孔、長石溶孔相樣品具有相近的物性區(qū)間，物性最好;而綠泥石薄膜膠結+粒間孔、長石溶孔的樣品物性分布范圍很大。成巖作用的最終效應直接表現(xiàn)為物性好壞，因此結合工區(qū)的成巖作用類型及其物性分布特征，將研究區(qū)成巖相劃分為鐵方解石膠結相、水云母/高嶺石膠結相、綠泥石薄膜膠結相和長石溶蝕相4種成巖相。鐵方解石膠結相、水云母/高嶺石膠結相為破壞性成巖相，長石溶蝕相為建設性成巖相，綠泥石薄膜膠結相為過渡性成巖相。

圖2 不同成巖相類型與物性關系

表1 環(huán)江地區(qū)長81不同成巖相類型物性特征

2 環(huán)江地區(qū)長81成巖相特征

2.1 成巖階段

環(huán)江地區(qū)長81黏土礦物的X射線衍射分析表明:該區(qū)自生黏土礦物中，蒙脫石基本消失，伊/蒙混層含量在研究區(qū)較低，同時有大量的伊利石、綠泥石和高嶺石出現(xiàn)，伊蒙混層比在20%以下。從巖石結構特征來看，砂巖中泥質巖屑和云母碎片等塑性碎屑普遍發(fā)生了比較強烈的塑性變形，部分泥質碎屑受壓變形形成假雜基，還可見到個別剛性顆粒受壓破碎，碎屑顆粒緊密排列的現(xiàn)象比較普遍，以線接觸為主，其次為點—線接觸，表明研究區(qū)儲集砂巖經受了比較強的壓實作用改造。長81的鏡質體反射率Ro為1.2% ～2.0%，表明環(huán)江地區(qū)長81成巖作用已達到中成巖階段的B階段。

2.2 長81成巖相平面展布特征

根據(jù)基于成巖效應分析的成巖相劃分方案，利用實測樣品薄片鑒定分析資料，結合儲層物性特征對環(huán)江地區(qū)長81成巖相進行了研究(圖3)。長81成巖相明顯呈現(xiàn)帶狀分布，對儲層物性最有利的長石溶蝕相主要發(fā)育在工區(qū)北部，呈北西—南東向條帶分布，分別為羅60—羅33井條帶、耿79—耿193井條帶和樊學—張腰峴條帶，其間為鐵方解石膠結相和水云母/高嶺石膠結相分隔。綠泥石薄膜膠結相主要呈南西—北東向條帶分布在工區(qū)的南部，分別為環(huán)90—環(huán)89井條帶、木23—環(huán)23井條帶和環(huán)69—里69井條帶。其間主要為鐵方解石成巖相帶間隔。另外在工區(qū)的中部羅221—白31井區(qū)發(fā)育一條北西—南東向的綠泥石薄膜膠結相條帶，為鐵方解石膠結相和水云母/高嶺石膠結相夾持。從成巖相分布來看，環(huán)江地區(qū)長81儲層較為有利區(qū)域占據(jù)研究區(qū)大部分區(qū)域。

圖3 環(huán)江地區(qū)長81成巖相平面分布

2.3 成巖相與儲層分布

低滲透油藏的主控因素為儲層。從部分層成巖相與試油關系來看(表2)，研究區(qū)長石溶蝕相與綠泥石薄膜膠結相試油結果主要為工業(yè)油層與水層，產液量比較好;水云母/高嶺石膠結相儲層主要為干層與低產層;鐵方解石膠結相主要發(fā)育干層。表明長石溶蝕相與綠泥石薄膜膠結相的儲層物性較好，水云母/高嶺石膠結相物性略差，鐵方解石膠結相物性最差，認為研究區(qū)長石溶蝕相與綠泥石薄膜膠結相為研究區(qū)儲層最有利成巖相。從工區(qū)主要油層分布來看，剖面上，構造低部位主要發(fā)育水層，油層在構造相對較高部位發(fā)育，呈透鏡狀分布，在側向上受巖性遮擋或致密層遮擋成藏(圖4)。平面上油層在構造高部位呈條帶狀分布，含油區(qū)域主要發(fā)育在長石溶蝕相與綠泥石薄膜膠結相區(qū)域，上傾方向發(fā)育鐵方解石膠結相及水云母高嶺石膠結相。長石溶蝕相與綠泥石薄膜膠結相控制了有利的儲層分布，上傾方向相鄰的鐵方解石膠結相與水云母高嶺石膠結相形成良好的封堵條件。表明研究區(qū)油層分布與成巖相分布是相關的?；诔蓭r效應可以預測有利儲層，指示有利成藏區(qū)域。

表2 成巖相劃分與部分試油層段關系

圖4 環(huán)78—里96井油藏剖面

3 結論

(1)通過建立鏡下鑒定資料與樣品物性之間的關系，分析主要孔隙類型及成巖礦物組合關系的成巖效應，將環(huán)江地區(qū)長81油藏成巖相劃分為4種類型，以長石溶蝕相與綠泥石薄膜膠結相為最有利成巖相。

(2)儲層發(fā)育有利的長石溶蝕相與綠泥石薄膜膠結相呈條帶狀展布，占據(jù)研究區(qū)大部分區(qū)域。從研究區(qū)看，試油產液較高的砂層主要分布于長石溶蝕相與綠泥石薄膜膠結相帶。

(3)研究區(qū)油層分布與成巖相分布相關?；诔蓭r效應分析的成巖相研究可以很好地預測有利儲層，指示有利成藏區(qū)域。

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