孟楠（中石化華北分公司第一采氣廠，河南 鄭州 450006）

榆林地區(qū)位于伊陜斜坡與晉西撓褶帶之間，下石盒子組為該區(qū)的主要目的層段，沉積相類(lèi)型為河流相，天然氣分布主要受沉積相控制［1］。儲(chǔ)層是地下天然氣的主要存儲(chǔ)空間與場(chǎng)所，儲(chǔ)層的微觀特征決定著儲(chǔ)層的宏觀表象，因此有必要從微觀的角度研究?jī)?chǔ)層的特征。

1 儲(chǔ)層巖性特征

下石盒子組屬于二疊系下統(tǒng)［1］。下石盒子組厚90～150m，是一套河流相沉積，旋回特征十分顯著。沉積旋回性明顯，粒度下粗上細(xì)，旋回底部為細(xì)－中礫巖。據(jù)此將下石盒子組自下而上分為盒1段、盒2段、盒3段［2］。儲(chǔ)層巖石主要由淺灰綠、灰白、灰黃色塊狀含礫粗－中砂巖、細(xì)砂巖夾紫棕、棕褐及灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和少量炭質(zhì)泥巖組成（見(jiàn)圖1）。

據(jù)26塊薄片分析統(tǒng)計(jì)，下石盒子組儲(chǔ)集巖主要為長(zhǎng)石砂巖與巖屑砂巖，巖石成分主要為石英、長(zhǎng)石和泥質(zhì)巖屑。石英含量40%～90%，平均65%；巖屑含量為7%～20%，平均15%；長(zhǎng)石含量一般不超過(guò)15%。儲(chǔ)層砂巖為顆粒支撐，孔隙式膠結(jié)。膠結(jié)物主要成分為自生綠泥石、高嶺石、水云母和菱鐵礦等，含量一般小于10%。區(qū)內(nèi)砂巖分選性中等－差，磨圓以棱角狀、次棱角狀為主。顆粒間接觸關(guān)系以線接觸為主，部分凹凸－線接觸，表明壓實(shí)作用較強(qiáng)。

圖1 下石盒子組巖性特征分布

2 儲(chǔ)層物性特征

孔隙性的好壞直接決定巖層儲(chǔ)存油氣的數(shù)量，滲透性的好壞則控制了儲(chǔ)集層內(nèi)所含油氣的產(chǎn)能。因此，巖石的孔隙性和滲透性是反映巖石儲(chǔ)存流體和運(yùn)輸流體能力的重要參數(shù)［3］，通常稱為儲(chǔ)集物性。

2.1 孔、滲特征

1）孔隙度 盒3段平均孔隙度為8.82%，大約80%的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的孔隙度分布在4%～10%；盒2段平均孔隙度為8.3%，分布在4%～10%的大約占70%；盒1段平均孔隙度為9.51%，65%左右的樣品孔隙度分布在5%～12%。相對(duì)而言，盒1段孔隙最好，盒3段次之，盒2段最差。

2）滲透率 盒3段平均滲透率為1.55mD，基本分布在0.12～1mD和2～5mD；盒2段平均滲透率為2.11mD，基本分布在0.1～3mD；盒1段平均滲透率為2.12mD，大約70%的分布在0.3～5mD。相對(duì)而言，滲透率是盒1段最好，盒2段次之，盒3段最差。統(tǒng)計(jì)滲透率與孔隙度的數(shù)據(jù)并且繪制散點(diǎn)圖（見(jiàn)圖2），可得兩者成正相關(guān)。盒1段、盒2段、盒3段的孔隙度與滲透率相關(guān)性都很明顯，相對(duì)而言盒1段的相關(guān)性最好。

2.2 含油飽和度特征

根據(jù)鉆進(jìn)與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，繪制油氣儲(chǔ)層中含油飽和度與儲(chǔ)層深度、孔隙度的散點(diǎn)圖，如圖3和圖4所示。由圖3和圖4可以發(fā)現(xiàn)，隨著孔隙度的增加，含油飽和度增大，孔隙度的變化與含油飽和度是正相關(guān)；隨著深度的增大含油飽和度逐漸減小，可能由于深度的增大壓實(shí)作用增強(qiáng)，從而導(dǎo)致了含油飽和度的減小。

2.3 孔隙類(lèi)型

通過(guò)鑄體薄片特征（見(jiàn)圖5）研究可以發(fā)現(xiàn)，剩余正常粒間孔在總孔隙中所占比例一般不超過(guò)15%，此外還有粒溶孔隙、粒間溶蝕擴(kuò)大孔以及粒內(nèi)溶孔和云母解理縫、微裂縫、晶間孔隙、長(zhǎng)石解理縫等。

圖2 下石盒子組各段孔、滲關(guān)系圖

圖3 下石盒子組含油飽和度與深度散點(diǎn)圖

圖4 下石盒子組孔隙度與含油飽和度散點(diǎn)圖

根據(jù)掃描電鏡結(jié)果（見(jiàn)圖6）發(fā)現(xiàn)，下石盒子組儲(chǔ)層含有正常粒間孔、殘余粒間孔隙、粒溶孔隙、粒間溶蝕擴(kuò)大孔洞、粒內(nèi)溶蝕孔隙、晶間孔隙、裂縫、孔洞等。

圖5 鑄體薄片孔隙類(lèi)型

圖6 掃描電鏡孔隙類(lèi)型

2.4 黏土礦物

研究區(qū)發(fā)育的黏土礦物有高嶺石、伊利石、綠泥石、蒙脫石與伊/蒙混層。但黏土礦物含量最大的為高嶺石與伊利石（見(jiàn)圖7、圖8）。

圖7 高嶺石

圖8 伊利石

3 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

該研究區(qū)的成巖作用有壓實(shí)作用、溶蝕作用、膠結(jié)和交代作用。

3.1 壓實(shí)作用

壓實(shí)作用是沉積物最重要的成巖作用之一。指沉積物沉積后，由于上覆沉積物不斷加厚，在重荷壓力下所發(fā)生的作用［4］。通過(guò)壓實(shí)作用沉積物發(fā)生脫水，孔隙度降低，體積縮小，密度增大，松軟的沉積物變成固結(jié)的巖石。壓實(shí)導(dǎo)致孔隙水排出，孔隙度減少。不同巖性的壓實(shí)特征不同，碳酸鹽容易發(fā)生膠結(jié)作用，壓實(shí)作用影響較小；壓實(shí)早期對(duì)泥巖的影響較對(duì)砂巖更顯重要。

早成巖和中成巖階段早期的機(jī)械壓實(shí)作用是造成研究區(qū)埋深小于一定值，砂巖原生孔隙大量喪失，滲透率急劇減小的主要原因，主要表現(xiàn)為：①石英、長(zhǎng)石、部分巖屑等剛性顆粒的脆 性 破 碎（見(jiàn) 圖9）；②云母、千枚巖等塑性顆粒的擠壓變形，剛性顆粒（石英或長(zhǎng)石顆粒）嵌入變形顆粒中，③黏土質(zhì)巖屑擠壓變形呈假雜基狀；④顆粒之間以點(diǎn)－線 接 觸 為 主（見(jiàn) 圖9），凹凸接觸及縫合線接觸也可見(jiàn)到；⑤碎屑顆粒呈明顯的定向排列等特征（見(jiàn)圖10）。

圖9 顆粒破裂縫，顆粒之間為點(diǎn)－線接觸

圖10 顆粒定向排列明顯

3.2 溶蝕作用

溶蝕作用對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)集物性的改善有著舉足輕重的作用，溶蝕孔隙是研究區(qū)下石盒子組砂巖儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間。溶蝕作用的出現(xiàn)可使得原來(lái)孔隙加大［5］。巖石中含有對(duì)易被酸溶蝕的礦物，即可以加大其孔隙（見(jiàn)圖11、圖12）。

3.3 膠結(jié)和交代作用

研究區(qū)膠結(jié)作用普遍，膠結(jié)物類(lèi)型多樣，主要有自生黏土礦物、碳酸鹽和自生石英等［6］。交代作用主要表現(xiàn)為碳酸鹽膠結(jié)物之間的相互交代，以及碳酸鹽和黏土礦物膠結(jié)物對(duì)碎屑顆粒的交代等（見(jiàn)圖13～15）。

圖11 溶蝕孔隙

圖12 長(zhǎng)石溶蝕后留下的孔洞

4 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

根據(jù)儲(chǔ)層物性、微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征、儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征等綜合分析，結(jié)合巖性和含油性分析，依據(jù)長(zhǎng)慶油田鄂爾多斯盆地儲(chǔ)層分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1），下石盒子組儲(chǔ)層劃分為Ⅲ類(lèi)（差）儲(chǔ)層。

圖13 方解石膠結(jié)物中的晶間孔隙

圖14 自生石英晶體

圖15 孔隙中充填高嶺石

表1 長(zhǎng)慶油田鄂爾多斯盆地儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié)論

1）下石盒子組儲(chǔ)層巖石以砂質(zhì)巖為主，分選和磨圓較差；砂巖普遍表現(xiàn)出成分成熟度中等到差，結(jié)構(gòu)成熟度中等－差的特點(diǎn)，從下往上依次為盒1段、盒2段、盒3段。下石盒子組埋深在2000～2300m，厚度80～190m，巖性淺灰色中細(xì)砂巖，淺灰、灰白色砂礫巖、含礫粗砂巖、中粗砂巖與棕褐色、灰色、深灰色泥巖互層。

2）整個(gè)下石盒子組平均孔隙度為8.88%，平均滲透率為1.94mD，含油飽和度平均值為10.89%；自生成巖礦物有黏土礦物、碳酸鹽礦物和自生石英等；主要孔隙類(lèi)型有剩余原生粒間孔、次生孔隙和高嶺石晶間孔隙，孔隙結(jié)構(gòu)以細(xì)喉中孔型為主；溶解作用作為主要的建設(shè)性成巖作用，該區(qū)發(fā)育程度較好。

3）下石盒子組儲(chǔ)層物性為低孔、低滲，儲(chǔ)層屬于Ⅲ類(lèi)（差）儲(chǔ)層。

［1］蔣有錄，查明.石油天然氣地質(zhì)與勘探 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2010：97-135.

［2］何自新，付金華，席勝利.蘇里格大氣田成藏地質(zhì)特征 ［J］.石油學(xué)報(bào)，2003，24（2）：1-5.

［3］裘亦楠，薛叔浩.油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù) ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997：71-80.

［4］方少仙，侯方浩.石油天然氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué) ［M］.北京：石油大學(xué)出版社，1998：115-166.

［5］王建偉，鮑志東.天環(huán)向斜北部山西－下石盒子組砂巖儲(chǔ)集特征 ［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（6）：2-6.

［6］徐深謀，林春明，王鑫峰，等.鄂爾多斯盆地大牛地氣田下石盒子組盒2-3段儲(chǔ)層成巖作用及其對(duì)儲(chǔ)層物性的影響 ［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2011，25（5）：1-5.

［編輯］ 洪云飛