孫 娟， 王彥凱， 柳成志

(1．東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶163318;2．大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712)

巖石學(xué)特征是開(kāi)展石油儲(chǔ)集層研究的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)油氣的開(kāi)發(fā)也具有重要意義，目前，主要用于油氣儲(chǔ)層的尋找與預(yù)測(cè)方面。巖石學(xué)特征研究的基本技術(shù)仍以野外巖石取芯與室內(nèi)顯微鏡薄片觀察，以及重砂礦物分析為主，其主要測(cè)試手段包括掃描電子顯微鏡、X－衍射儀、圖像分析儀等［1］。筆者借助上述研究手段，對(duì)塔里木盆地HD4 油田東河砂巖油層巖石學(xué)特征進(jìn)行了研究，為該油氣儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)、開(kāi)采提供了有益叁考。

1 地質(zhì)概況與巖性特征

1.1 地質(zhì)概況

HD4 油田位于塔里木盆地滿加爾凹陷北部的哈得遜構(gòu)造帶上。構(gòu)造帶北部與塔北輪南古凸起連為一體，成為巨型輪南古凸起向南傾沒(méi)端部分，在滿加爾凹陷中形成一南北向低梁［2］，主要含油層為石炭系底部的東河砂巖段，層序I 下伏志留系層系為可能生油層［3］。石炭系油層厚度較小，平均有效厚度小于6 m，可劃分為CI－II 油組、CIII 油組［2，4］，兩油組平均厚度約為2.6、4.9 m。

1.2 巖性特征

1.2.1 巖石類(lèi)型

HD4 油田東河砂巖油層碎屑成分主要由石英、長(zhǎng)石和巖屑組成，各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表1。由表1可知，CI－II 油組石英平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.1%;長(zhǎng)石平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為41.1%，以鉀長(zhǎng)石為主，其次為斜長(zhǎng)石，風(fēng)化程度中等;巖屑平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.8%，以酸性噴發(fā)巖為主。CIII 油組石英平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70.9%，石英次生加大發(fā)育;長(zhǎng)石為16.9%，以鉀長(zhǎng)石為主，其次為斜長(zhǎng)石，風(fēng)化程度淺;巖屑平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.2%，以酸性噴發(fā)巖為主，隨深度增加出現(xiàn)少量變質(zhì)巖。從碎屑成分看，隨深度增加，石英含量增加，至CIII 油組平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)70%以上，巖性接近長(zhǎng)石石英砂巖，而長(zhǎng)石含量大幅減少，巖屑含量略微減少。

表1 HD4 油田東河砂巖油層碎屑組分及含量Table 1 Statistics of detrital compositions of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

根據(jù)實(shí)測(cè)的83 塊砂巖巖石薄片鏡下鑒定結(jié)果，HD4 油田東河砂巖油層呈中砂質(zhì)細(xì)砂狀、細(xì)砂狀、粉砂質(zhì)細(xì)砂狀結(jié)構(gòu)，少量呈細(xì)砂質(zhì)中砂狀、不等粒砂狀結(jié)構(gòu)，粒度主要分布在0.03～0.84 mm 之間。磨圓程度主要為次圓、圓狀。分選性主要為中、差，少量好。顆粒之間為點(diǎn)接觸、線－點(diǎn)接觸［5］。由上述分析可知，HD4 油田東河砂巖油層巖性主要為中砂質(zhì)細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、粉砂質(zhì)細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖，其次為細(xì)砂質(zhì)中粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、不等粒砂巖(圖1a、1b)。

圖1 HD4 油田東河砂巖油層顯微鏡照片F(xiàn)ig．1 Microphotos of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

1.2.2 填隙物類(lèi)型

HD4 油田東河砂巖油層CI －II、CIII 油組中填隙物主要為方解石［6］，其次為硬石膏，少量泥質(zhì)(表1)。CI－II 油組方解石平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.3%，硬石膏平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%，泥質(zhì)為1.2%。CIII 油組方解石平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.6%，泥質(zhì)為2.1%，碳酸鹽為3.5%，硬石膏為0.7%。從圖1c、1d 可以看出，巖石中方解石多呈團(tuán)塊狀、嵌晶狀充填孔隙;硬石膏多呈團(tuán)塊狀充填孔隙，使得孔隙變差。泥質(zhì)多具重結(jié)晶，呈薄膜狀分布，保護(hù)了孔隙。

1.2.3 膠結(jié)類(lèi)型

HD4 油田東河砂巖油層膠結(jié)類(lèi)型主要為孔隙式膠結(jié)，其次為薄膜－孔隙式膠結(jié)、孔隙－薄膜式膠結(jié)，少量為孔隙－接觸式膠結(jié)。

2 物源分析

HD4 油田東河砂巖油層重礦物種類(lèi)較多，提取的重砂礦物可達(dá)18 種之多。如圖2 所示，這些重礦物中陸源重礦物主要為白鈦石(占陸源重礦物的數(shù)量百分比x 為28.6%)、電氣石(21.5%)、鋯石(18.1%)、磷灰石(11.3%)、石榴子石(4.1%)、鈦鐵礦(3.0%)，其次為磁鐵礦(4.9%)、磁黃鐵礦(1.7%)、錫石(1.2%)等。自生礦物主要為黃鐵礦(占重礦物的數(shù)量百分比為25.2%)、泥碳酸鹽(17.3%)、硬石膏(14.6%)，其次為銳鈦礦(3.4%)、重晶石(1.8%)等。

圖2 HD4 油田東河砂巖油組主要陸源重礦物含量Fig．2 Content of main terrigenous heavy mineral of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

陸源重礦物數(shù)量百分比為37.7%左右，自生重礦物為62.3%左右。HD4 油田東河砂巖油層陸源重礦物組合主要為白鈦石+電氣石+鋯石+磷灰石+石榴子石，這種組合屬于穩(wěn)定重礦物和較穩(wěn)定重礦物組合;綠簾石、角閃石、輝石等不穩(wěn)定重礦物基本沒(méi)有。所以，沉積區(qū)距物源區(qū)較遠(yuǎn)，沉積碎屑物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)。根據(jù)重礦物組合也可以看出，HD4 油田東河砂巖油層的沉積母源巖可能是沉積巖、沉積變質(zhì)巖以及花崗偉晶巖，油層自生重礦物中硬石膏和泥碳酸鹽含量比較高，反映了該地區(qū)沉積時(shí)可能為蒸發(fā)環(huán)境。而黃鐵礦含量較高，說(shuō)明成巖環(huán)境為強(qiáng)還原環(huán)境［7］。

3 孔隙類(lèi)型

圖3 HD4 油田東河砂巖油組孔隙特征Fig．3 Pore characteristics of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

HD4 油田東河砂巖油層孔隙類(lèi)型主要為原生粒間孔［8］，其次為粒內(nèi)孔、縮小粒間孔，少量裂隙孔(圖3a、3b)。原生粒間孔指在成巖機(jī)械壓實(shí)作用后沉積碎屑顆粒和雜基之間的孔隙空間［9］，為本井主要的孔隙類(lèi)型;粒內(nèi)孔、縮小粒間孔和裂隙孔屬次生孔隙，它們不同程度的改造了孔隙發(fā)育情況。通過(guò)鑄體薄片鑒定和圖像分析實(shí)測(cè)，CI－II 油組平均面孔率為7.2%，CIII 油組平均面孔率為11.1%，其中，CIII油組下部孔隙開(kāi)始變差，可見(jiàn)，東河砂巖油組孔隙發(fā)育程度隨深度增加經(jīng)歷了由小到大再到小的變化。

利用掃描電子顯微鏡觀察可以發(fā)現(xiàn)，東河砂巖油層孔隙發(fā)育一般，連通性較差(圖3c、3d)。原因是，顆粒排列較緊密，部分顆粒呈鑲嵌狀，粒間孔隙中生長(zhǎng)有次生石英，并充填有高嶺石、方解石;顆粒表面貼附的巖石碎屑、伊利石和綠泥石以及顆粒表面生長(zhǎng)的次生石英等都使得孔隙發(fā)育變差［10］。

4 黏土礦物組合特征

HD4 油田東河砂巖油層CI －II 油組黏土礦物組合較單一，所含黏土礦物以綠泥石為主，其次是伊利石，少量伊蒙混層。綠泥石質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為50.3%，伊利石平均為46.6%，伊蒙混層平均為3.1%;CIII 油組所含黏土礦物以伊利石為主，其次是高嶺石、綠泥石，少量伊蒙混層，伊利石平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.5%，高嶺石為49.1%，綠泥石為17.0%，伊蒙混層為5.4%。HD4 油田東河砂巖油層黏土礦物絕對(duì)含量(每100 g 巖石中黏土礦物的質(zhì)量)低，CI－ II 油組黏土礦物中，伊利石平均絕對(duì)含量為0.19 g，綠泥石為0.29 g，伊蒙混層為0.02 g。CIII 油組出現(xiàn)高嶺石，高嶺石平均含量為0.48 g，伊利石為0.30 g，綠泥石為0.20 g，伊蒙混層為0.06 g(表2)。

表2 HD4 油田東河砂巖油層黏土礦物含量Table 2 Statistics of clay mineral contents of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

從黏土礦物的組成和含量來(lái)看，CI－II 油組黏土礦物以伊利石、綠泥石為主，不見(jiàn)高嶺石，隨深度增加，CIII 油組高嶺石含量迅速增加，成為黏土礦物主要成分之一。由于巖石中不含單獨(dú)存在的蒙脫石，雖見(jiàn)到伊蒙混層，但其含量不大，因此，東河砂巖油層黏土礦物遇水膨脹率也會(huì)比較低。黏土中伊利石和綠泥石占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，運(yùn)移也不是影響儲(chǔ)層物性的主要特征，所以東河砂巖油層是相對(duì)較好的儲(chǔ)層。

5 結(jié) 論

(1)HD4 油田東河砂巖油層巖性以中砂質(zhì)細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、粉砂質(zhì)細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，顆粒磨圓好，分選中等，點(diǎn)接觸，孔隙式、孔隙－薄膜式膠結(jié)，填隙物為方解石、泥質(zhì)和硬石膏。

(2)陸源碎屑經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)，沉積區(qū)距物源區(qū)較遠(yuǎn)。沉積環(huán)境為蒸發(fā)環(huán)境。

(3)該油層孔隙較發(fā)育，孔隙類(lèi)型主要為原生粒間孔，其次為縮小粒間孔、粒內(nèi)孔和裂隙孔。受方解石、硬石膏等膠結(jié)物充填孔隙，加之石英次生加大作用影響，孔隙發(fā)育變差。

(4)油層黏土礦物以綠泥石、伊利石和高嶺石為主，未見(jiàn)單獨(dú)存在蒙脫石，伊蒙混層含量不大，因此，東河砂巖油層是相對(duì)較好的儲(chǔ)層。

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