張紀(jì)智，陳世加，肖 艷，路俊剛，楊國平，唐海評，劉超威

(1. 西南石油大學(xué)，四川成都610500; 2. 四川省煤田地質(zhì)工程勘察設(shè)計研究院，四川成都610500;3. 中國石油長慶油田分公司，陜西西安710000)

鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長8 屬東北、西南兩大物源交匯區(qū)，砂體發(fā)育，且位于源巖發(fā)育區(qū)，油源充足，成藏條件有利，油藏面積連片且產(chǎn)量高。其西南部西峰地區(qū)和西北部姬塬地區(qū)長8 發(fā)現(xiàn)了較大規(guī)模的油藏［1］，工區(qū)內(nèi)白豹地區(qū)的白246、白306、白468 等3 個高產(chǎn)富集區(qū)并已投入開發(fā)，有利含油范圍560 km2，是油田下步增儲上產(chǎn)的重要接替層系。

致密砂巖儲層具有巖性致密、低孔低滲、氣藏壓力系數(shù)低、圈閉幅度低、自然產(chǎn)能低等典型特征［2-7］，加強(qiáng)對致密砂巖儲層的成因分析，揭示優(yōu)質(zhì)儲層的分布規(guī)律，對其有效的勘探開發(fā)尤為重要。以鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長8 儲層為例，研究了造成該區(qū)儲層致密的原因，為油藏的下一步勘探和開發(fā)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)簡況

鄂爾多斯盆地為西緣賀蘭山—六盤山構(gòu)造帶、南側(cè)秦嶺造山帶、東側(cè)呂梁山隆起和北緣陰山隆起帶所限定，面積約25 ×104km2，構(gòu)造穩(wěn)定，除盆地邊緣有輕微褶皺，本部有超出20 ×104km2地層近于水平，以不到1°的傾角微向西傾，為典型的“克拉通盆地”［8-9］。延長組湖盆為一大型的敞流湖盆，其充填演化與構(gòu)造發(fā)育史、古氣候演化史具有明顯一致性，可劃分為湖盆形及擴(kuò)張期、鼎盛期、回返期和萎縮消亡期4 個演化階段，此過程中，湖盆經(jīng)過4 次明顯湖進(jìn)與湖退變化，但深湖中心變化不大，一直沿華池—宜君一帶波動［10］。

華慶地區(qū)北起長官廟，南至上里塬，西起白馬，東抵南梁，面積約7 000 km2(圖1)，延長期處于湖盆深水區(qū)，深水沉積砂體發(fā)育，發(fā)育侏羅系及長3、長4 +5、長6、長7、長8 等多套含油層系，長8 油層組目前研究程度較低，有待取得更大程度的突破。

2 儲層巖石學(xué)特征

根據(jù)大量巖石薄片鑒定資料，研究區(qū)長8 砂巖類型主要為巖屑質(zhì)長石砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖(圖2a)，石英和長石含量相差不大，巖屑含量相對較低(表1)。巖屑主要為火山巖屑和變質(zhì)巖屑，沉積巖屑很少(圖2b)。填隙物總量12.53%，主要由粘土礦物(高嶺石、水云母、綠泥石)、碳酸鹽(鐵方解石、鐵白云石)、硅質(zhì)等組成。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Structure location of the study area

表1 華慶地區(qū)長8 儲層巖礦特征統(tǒng)計Table 1 Petrology characteristics of the Chang 8 reservoir in Huaqing area%

圖2 華慶地區(qū)長8 儲層砂巖成分及巖屑組分分類Fig.2 Sandstone and lithic component analysis of the Chang 8 reservoir in Huaqing area

長8 段砂巖粒度較小，以細(xì)粒及粉-細(xì)粒為主;磨圓度以次棱角狀為主;分選中等-好;沉積物顆粒多為顆粒支撐，接觸關(guān)系以點(diǎn)-線狀為主;碎屑顆粒接觸方式有孔隙式膠結(jié)、接觸式膠結(jié)和鑲嵌式膠結(jié)，膠結(jié)類型主要以加大-孔隙，孔隙-薄膜和孔隙為主。

3 儲層物性特征

統(tǒng)計本區(qū)長8 儲層3 853 塊樣品的分析結(jié)果，孔隙度范圍為0.02%～20.67%，集中在2.0%～16.0%，占總數(shù)的70. 2%，平均孔隙度8.3%。滲透率范圍0.001 ×10-3～100.575 ×10-3μm2，主要分布在0.01 ×10-3～5 ×10-3μm2，平均值0. 51 ×10-3μm2。長8 儲層為一套低孔低滲到特低孔特低滲的儲層［11］，其中孔、滲相對高值區(qū)段一般分布在水下分流河道砂體。

4 孔隙結(jié)構(gòu)

4.1 孔隙類型及大小

根據(jù)砂巖薄片、鑄體薄片及掃描電鏡等資料，華慶地區(qū)長8 砂巖儲層的孔隙類型主要有剩余粒間孔隙、溶蝕粒間孔隙、溶蝕粒內(nèi)孔隙、自生礦物晶間孔隙和微裂縫孔隙等(圖3)。其中剩余粒間孔隙是其主要孔隙形式(圖3a)。溶蝕產(chǎn)生的孔隙類型主要包括溶蝕粒間孔隙(圖3b)、溶蝕粒內(nèi)孔隙(圖3c)。長8 儲層的孔隙空間主要是原生剩余粒間孔隙和次生溶蝕孔隙，其中微孔大量發(fā)育，占樣品的50%以上。研究區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)由剩余粒間孔和溶蝕孔組成的混合類孔隙(圖3d)，該孔隙類型儲集層空間大，喉道連通性強(qiáng)，產(chǎn)量一般較高。

4.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)毛管壓力參數(shù)統(tǒng)計分析，長8 儲層排驅(qū)壓力(pd)范圍為0.237～9.015 MPa，平均為1.280 MPa;最大進(jìn)汞量范圍為78.95%～89.90%，平均為85.24%;中值半徑范圍為0.082～0.524 μm，平均為0.425 μm;退汞效率范圍為21.096%～37.671%，平均為29.159%。和其他地區(qū)相比顯出退汞率低的特點(diǎn)，以小型小孔喉及微型小孔喉為主，孔喉相對偏細(xì)。

5 儲層致密化成因

5.1 沉積作用影響

圖3 華慶地區(qū)長8 儲層孔隙類型特征Fig.3 Characteristics of pore types of the Chang 8 reservoir in Huaqing area

沉積作用控制了儲層物性的宏觀分布，除了控制儲層的厚度、規(guī)模、空間分布等特征外，還決定著巖石的成分、結(jié)構(gòu)、填隙物含量等特征，從而控制砂巖儲層物性的空間分布，并對后期的成巖作用類型、強(qiáng)度及進(jìn)程起一定的影響［12-17］。

5.1.1 沉積相帶對儲層的控制

華慶地區(qū)長8 儲層主要分布于三角洲前緣相帶砂體中，其中水下分流河道砂體的儲層物性最好。主砂體展布帶中心部位儲層物性相對較好，向兩邊物性逐漸變差。沉積相帶是控制儲層物性的關(guān)鍵因素。

5.1.2 巖石結(jié)構(gòu)對砂體原始孔滲性的控制

儲層性質(zhì)與粒徑和分選性的關(guān)系較密切。砂巖粒徑越粗物性越好。巖石結(jié)構(gòu)受控于大的沉積體系，巖石碎屑的粒度、分選性、磨圓度、排列方式及其含量控制著砂體的原始物性。顆粒粒徑越大，滲透率越大;分選程度越好，抗壓實(shí)作用愈強(qiáng)，孔隙度越高。不同地區(qū)巖石結(jié)構(gòu)不同，單井儲層物性有很大的差異，非均質(zhì)性強(qiáng)。

圖4 華慶地區(qū)長8 儲層典型成巖作用Fig.4 Typical diagenesis of the Change 8 reservoir in Huaqing area

圖5 華慶地區(qū)長8 儲層熒光照片F(xiàn)ig.5 Fluorescence pictures of Chang 8 reservoir in Huaqing area

5.2 砂巖礦物組分及填隙物含量

砂巖的礦物組分和填隙物含量直接影響儲層原始的儲集、滲流性能，是儲層成巖改造的物質(zhì)基礎(chǔ)。本區(qū)長8 砂巖儲層巖屑含量較高，達(dá)到21.32%(表1);砂巖的礦物組分中，隨石英含量的增加，長石、巖屑等含量的減少，儲層物性變好。

填隙物含量對儲層物性有重要影響。顆粒細(xì)小的碎屑物質(zhì)及化學(xué)沉淀物質(zhì)一方面充填孔隙;另一方面堵塞、充填喉道，甚至微細(xì)裂縫。雖然本區(qū)單一自生粘土礦物(綠泥石環(huán)邊)的含量與孔滲性存在正相關(guān)關(guān)系，但隨著填隙物含量的增加，孔隙度、滲透率都隨之降低。

5.3 破壞性成巖作用

5.3.1 壓實(shí)作用

壓實(shí)作用是原生孔隙減少的最主要原因之一。塑性巖屑顆粒(如云母、泥質(zhì)巖屑)受壓彎曲、變形、塑變、伸長或被硬碎屑機(jī)械擠入碎屑顆粒間形成假雜基(圖4a)，小顆粒嵌入大孔隙內(nèi)，使原生粒間孔隙快速降低以至消失，導(dǎo)致儲層孔隙度降低。

5.3.2 壓溶作用

研究區(qū)壓溶作用不明顯，在鏡下偶爾可見(圖4b)。壓溶作用使顆粒間的接觸更為緊密，常形成凹凸接觸，進(jìn)一步的壓溶，可出現(xiàn)由凹凸接觸向縫合線接觸的轉(zhuǎn)變。

5.3.3 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是破壞原生孔隙的另一重要原因。

1)硅質(zhì)膠結(jié)

①次生加大邊膠結(jié)，石英次生加大邊可環(huán)繞整個石英碎屑，也可僅分布于石英顆粒的局部(圖4c)。

②孔隙充填式膠結(jié)，孔隙充填石英一般單個產(chǎn)出，也見有沿孔隙邊緣呈集合狀(圖4d)。自生石英充填孔隙一方面使原生孔隙減少，另一方面對次生孔隙的產(chǎn)生不利，也是造成本區(qū)砂巖物性較差的重要原因之一。

2)碳酸鹽膠結(jié)

碳酸鹽膠結(jié)物有鐵方解石、鐵白云石、方解石和白云石膠結(jié)4 種，以鐵方解石膠結(jié)物(圖4e)為主。

3)粘土礦物膠結(jié)

研究區(qū)粘土礦物膠結(jié)類型多樣，主要有綠泥石、伊利石、伊/蒙混層、高嶺石等(圖4f)。

5.4 儲層內(nèi)瀝青(重質(zhì)油)的影響

鏡下觀察本區(qū)長8 儲層見大量瀝青(遭生物降解形成，另文發(fā)表)充填孔隙，鏡下成褐色(黑色)(圖5)。將12 個儲層巖心樣品進(jìn)行有機(jī)溶液浸泡實(shí)驗(yàn)(部分或全部溶解瀝青)。浸泡后孔隙度增加1.5%～5.6%，平均增加2.6%，滲透率變化相對較小(0.082 ×10-3μm2)。瀝青類似孔隙中的充隙物，占據(jù)了大孔隙和孔喉，使儲層孔隙度和滲透率降低。

6 結(jié)論

長8 儲層具有沉積物粒度偏細(xì)、成分成熟度較低、結(jié)構(gòu)成熟度中等的巖石學(xué)特點(diǎn);儲集空間主要是原生剩余粒間孔隙和次生溶蝕孔隙，孔隙結(jié)構(gòu)以小型小孔喉及微型小孔喉為主，為一套典型的低孔、低滲到特低孔、特低滲的儲層。

儲層致密化的原因主要是沉積作用、砂巖礦物組分及填隙物含量、破壞性成巖作用、儲層內(nèi)瀝青的影響等。沉積作用在宏觀上控制了儲層物性的空間分布，三角洲前緣水下分流河道微相物性最好，遠(yuǎn)離物源環(huán)境沉積的砂巖成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度中等。在砂巖的礦物組分中，隨石英含量的增加，長石、巖屑等含量的減少，儲層物性變好，特殊的原始組分和結(jié)構(gòu)特征成為砂巖致密的潛在因素。填隙物含量對儲層物性有重要影響，隨著填隙物含量的增加，孔隙度、滲透率都有降低煩人趨勢。研究區(qū)經(jīng)歷了較強(qiáng)的成巖作用，其中壓實(shí)作用、膠結(jié)作用對儲層原始孔隙起破壞作用，導(dǎo)致儲層致密，溶蝕作用可在一定程度上改善儲層的物性。長8 儲層發(fā)現(xiàn)瀝青類似填隙物充填于儲層孔隙中，占據(jù)了大孔隙，會降低儲層物性。

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