張江華，劉傳虎，朱桂林，董臣強(qiáng)，周晉科

(中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000)

引 言

莫西莊油田位于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷盆1井西凹陷東南，東接馬橋凸起，西鄰昌吉凹陷，面積為240 km2。研究區(qū)侏羅系自下而上分別發(fā)育八道灣組、三工河組和西山窯組。其中主力含油層位為三工河組二段，儲(chǔ)層厚度相對(duì)穩(wěn)定，隔夾層空間分布復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，為中—低孔、低滲儲(chǔ)層［1－4］。

截至2012年，莫西莊油田上報(bào)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量為2059×104t，展現(xiàn)出良好油氣勘探前景。然而，“油水關(guān)系復(fù)雜、油氣富集規(guī)律不明”等問(wèn)題制約著該油田的勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程。因此，加強(qiáng)對(duì)低滲透儲(chǔ)層特征的研究，了解低滲透儲(chǔ)層的成因，尋找低孔低滲儲(chǔ)層中相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，明確其分布規(guī)律，對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地腹部非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 巖石學(xué)特

1.1.1 以低成熟度的巖屑砂巖為主，塑性巖屑發(fā)育

三工河組二段砂巖類(lèi)型以成分成熟度低的長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，其中碎屑成分石英含量一般為40%～75%，平均為48.86%，石英顆粒陰極發(fā)光下表現(xiàn)為藍(lán)紫色和深棕色，反映出石英顆粒的多源性;長(zhǎng)石含量一般為18% ～35%，平均為20.43%，砂巖中長(zhǎng)石種類(lèi)多樣，主要有鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石及斜長(zhǎng)石，蝕變程度中等;巖屑含量一般為20% ～50%，平均為32.67%(表1)，塑性巖屑主要是低變質(zhì)的千枚巖及少量板巖、泥巖和云母。塑性巖屑含量與砂巖的粒級(jí)密切相關(guān)，粒級(jí)越細(xì)，其含量越高。

表1 莫西莊三工河組巖石成分

1.1.2 砂巖填隙物總量低，結(jié)構(gòu)成熟度較高

填隙物總量低，雜基以泥質(zhì)為主，平均含量為3.86%，呈不均勻狀分布于顆粒之間，膠結(jié)物平均含量為3%，膠結(jié)物類(lèi)型多樣，主要為碳酸鹽膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)和自生黏土礦物膠結(jié)。其中碳酸鹽膠結(jié)物含量一般為0.50% ～6.00%，平均為1.92%，主要有方解石和白云石，硅質(zhì)膠結(jié)物含量較低，一般為0.5% ～2.0%，黏土礦物膠結(jié)為高嶺石，含量一般為1.0% ～4.0%，平均為2.1%。膠結(jié)物總量為1.0% ～11.5%，平均為4.02%。砂巖以中、中粗、粗中粒為主，分選中—好，磨圓中等，表現(xiàn)出較高的結(jié)構(gòu)成熟度，反映形成于水流淘洗比較充分的沉積環(huán)境。

1.2 儲(chǔ)集空間特征

1.2.1 孔隙類(lèi)型

通過(guò)對(duì)取心井段鑄體薄片和掃描電鏡資料分析，結(jié)合對(duì)三工河組砂巖成巖作用特征的研究，將其孔隙類(lèi)型主要分為次生溶蝕孔隙和原生粒間孔隙2種基本類(lèi)型。孔隙類(lèi)型均以溶擴(kuò)粒間孔隙為主，含有一定數(shù)量的殘余粒間孔隙和粒內(nèi)溶孔隙(圖1)。

圖1 莫西莊油田三工河組儲(chǔ)層顯微照片

(1)殘余粒間孔隙。殘余粒間孔隙又名剩余粒間孔孔隙，是砂巖經(jīng)歷了機(jī)械壓實(shí)、石英及長(zhǎng)石的再生長(zhǎng)或其他膠結(jié)作用后，剩余的原生粒間孔隙殘存部分，粒間內(nèi)部及顆粒邊緣無(wú)明顯溶蝕現(xiàn)象。該類(lèi)孔隙形態(tài)呈三角形、多邊形，在鈣質(zhì)膠結(jié)、高嶺石自生礦物及其他膠結(jié)物的填充時(shí)不發(fā)育(圖1a、b)。

(2)粒間溶孔隙。粒間溶孔隙是顆粒邊緣被明顯溶蝕，或殘余粒間孔隙的填隙物被明顯溶蝕而形成的孔隙，是莫西莊地區(qū)最主要的孔隙類(lèi)型，多呈港灣狀，以粒間的碳酸鹽膠結(jié)物被溶解為主(圖1c)，長(zhǎng)石的溶解現(xiàn)象也比較常見(jiàn)，在溶蝕的長(zhǎng)石顆粒附近可見(jiàn)高嶺石。

(3)粒內(nèi)溶孔隙。莫西莊地區(qū)粒內(nèi)溶孔隙多為火山巖屑、變質(zhì)巖屑和長(zhǎng)石顆粒內(nèi)的溶孔隙。在鏡下，孔隙大小不等，形態(tài)不規(guī)則，呈斑點(diǎn)狀分布，總量較小。粒內(nèi)溶孔隙多與溶擴(kuò)粒間孔隙伴生存在(圖1d)，是砂巖中火山巖屑和長(zhǎng)石等可溶組分在埋藏過(guò)程中發(fā)生選擇性溶蝕的結(jié)果。

(4)晶間孔隙。晶間孔隙主要為自生高嶺石晶間孔隙(圖1e、f)。電鏡下單晶體常為不規(guī)則片狀，集合體呈雜亂堆積;成分復(fù)雜，?；煊忻擅撌⒁晾虸/S間層礦物;孔隙的分布及大小極不均勻，一般孔徑小于5 μm，孔間相互連通性差異較大。

(5)微裂隙。剛性顆粒如石英等，在應(yīng)力的作用下，發(fā)生強(qiáng)烈的破碎。盡管在莫西莊地區(qū)這種孔隙類(lèi)型小于1%，但由于破碎微裂縫缺少硅質(zhì)膠結(jié)充填(圖1g、h)，具有一定的儲(chǔ)集空間，可作為良好的滲流通道。

1.2.2 孔喉結(jié)構(gòu)

研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙度主要分布在3% ～18%，峰值為15%。儲(chǔ)層滲透率主要分布范圍為0.1×10－3～80.0 ×10－3μm2，平均滲透率為 10 ×10－3μm2，具有中低孔、中細(xì)喉特征，這是導(dǎo)致該套儲(chǔ)層物性差的原因。

通過(guò)壓汞資料的分析研究和對(duì)其毛管壓力曲線(xiàn)形態(tài)及各特征參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，將其孔隙結(jié)構(gòu)分為3種類(lèi)型。

(1)粗態(tài)型。該類(lèi)孔隙平均排驅(qū)壓力為0.04 MPa，汞飽和度中值壓力值平均為0.35 MPa，最大汞飽和度值大于90%，平均孔喉半徑為6.7 μm。主要發(fā)育于中、粗砂巖中。具該類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層物性較好，儲(chǔ)集空間以粒間孔隙和溶蝕孔隙為主，儲(chǔ)滲能力強(qiáng)。

(2)偏細(xì)態(tài)型。該類(lèi)孔隙平均排驅(qū)壓力為0.25 MPa，汞飽和度中壓力平均為3.1 MPa，最大汞飽和度值平均為85.2%，平均孔喉半徑為0.41 μm。主要發(fā)育于含礫砂巖、細(xì)砂巖中。儲(chǔ)集空間以溶蝕孔隙和晶間孔隙為主，儲(chǔ)集能力和滲流能力中等。

(3)細(xì)態(tài)型。儲(chǔ)層平均排驅(qū)壓力為1.6 MPa，汞飽和度中值壓力平均為37.20 MPa，最大汞飽和度值平均為79.3%，平均孔喉半徑為0.04 μm。主要發(fā)育于粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。儲(chǔ)集空間以微孔隙為主，儲(chǔ)集能力和滲流能力差。

1.2.3 儲(chǔ)層相對(duì)滲透率特征

通過(guò)對(duì)莫西莊地區(qū)5口井17塊巖心的油、水相對(duì)滲透率曲線(xiàn)特征分析認(rèn)為，研究區(qū)儲(chǔ)層表現(xiàn)出低滲透和束縛水飽和度高的特點(diǎn)，束縛水飽和度為35%。油水兩相共滲區(qū)范圍為45.2%，油水兩相等滲點(diǎn)對(duì)應(yīng)的飽和度在60%以上，儲(chǔ)層巖石潤(rùn)濕性為較強(qiáng)親水性。

2 低滲透成因影響因素

2.1 沉積作用

沉積作用除了控制著儲(chǔ)層的厚度、規(guī)模、空間分布等宏觀特征外，還決定著巖石的成分、結(jié)構(gòu)成熟度、填隙物含量等特征，控制著巖石原始孔隙度和滲透率，對(duì)成巖作用類(lèi)型、強(qiáng)度及進(jìn)程起著重要作用［5－8］，是低滲儲(chǔ)層形成的內(nèi)因。

2.1.1 碎屑成分及含量

Paxton探討了具有不同含量的石英和巖屑的砂巖儲(chǔ)層在壓實(shí)過(guò)程中孔隙的變化趨勢(shì)，在機(jī)械壓實(shí)作用趨于結(jié)束時(shí)，高含石英碎屑的砂巖粒間孔隙的孔隙度從初始的40%降低到26%，而塑性顆粒砂巖中的粒間孔隙基本被塑性巖屑變形充填，沒(méi)有殘留的粒間孔隙;而高含石英碎屑的砂巖孔隙雖然進(jìn)一步遭受了壓溶作用的破壞，但是仍可殘留14%的粒間孔隙。

在大量砂巖樣品普通薄片測(cè)試資料的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)了孔隙度與碎屑含量的關(guān)系。結(jié)果表明，孔隙度與巖屑含量呈負(fù)相關(guān)性，與石英和長(zhǎng)石含量呈不明顯的負(fù)相關(guān)(圖2)。

圖2 砂巖碎屑成分含量與孔隙度關(guān)系

2.1.2 粒度

粒度對(duì)滲透率的影響主要是由于巖石顆粒變小，在沉積過(guò)程中容易形成致密排列，從而減小孔隙及喉道的空間體積，降低巖石的滲透能力［9－10］。同時(shí)，由于比表面的加大，增加了巖石骨架表面對(duì)流體的吸附能力，也導(dǎo)致巖石滲透率的降低。

莫西莊油田三工河組儲(chǔ)層巖石顆粒粒度對(duì)儲(chǔ)層的物性控制作用明顯。巖石的顆粒粒度與物性一般呈正相關(guān)關(guān)系，與粒度對(duì)孔隙度的影響相比，粒度對(duì)滲透率的控制作用更為明顯，說(shuō)明侏羅系儲(chǔ)層滲透率主要受巖石顆粒大小控制。

2.2 成巖作用

2.2.1 壓實(shí)作用

機(jī)械壓實(shí)作用使儲(chǔ)層的原生孔隙不斷縮小，使大部分原生孔隙趨于消失，滲透性變差。研究區(qū)三工河組儲(chǔ)層埋深較深(普遍大于4000 m)，礦物成分成熟度較低，巖屑含量高。巖屑抗壓能力差，隨著埋深加大，在強(qiáng)烈的壓實(shí)作用下巖屑形變，在粒間堵塞孔隙空間，有的形成假雜基，造成了粒間孔隙的大幅度降低。從該區(qū)的深度與巖心孔隙度、滲透率關(guān)系圖上看，隨著埋深增加，儲(chǔ)層巖石孔隙度和滲透率降低的趨勢(shì)明顯(圖3)。從顆粒接觸關(guān)系上判斷，壓實(shí)作用大約使孔隙度損失10% ～25%，是造成儲(chǔ)層低滲透的主導(dǎo)因素。

圖3 儲(chǔ)層物性與深度關(guān)系

2.2.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)的膠結(jié)物成分有碳酸鹽、次生石英和長(zhǎng)石、黏土礦物、硬石膏和黃鐵礦。三工河組砂巖的成巖自生礦物的總量較低，由于膠結(jié)作用損失的原生孔隙度一般小于5%，遠(yuǎn)低于因壓實(shí)作用損失的孔隙度。三工河組泥雜基含量低，且以襯壁式和充填式結(jié)構(gòu)為主，對(duì)儲(chǔ)集層的物性影響十分有限，因此填隙物總量對(duì)砂巖物性的影響遠(yuǎn)不如塑性巖屑含量、粒級(jí)對(duì)物性的影響。

2.2.3 溶蝕作用

溶蝕作用是儲(chǔ)層次生孔隙形成的主要原因，其中包括雜基溶蝕、膠結(jié)物溶蝕及顆粒溶蝕。薄片觀察時(shí)，常見(jiàn)長(zhǎng)石沿節(jié)理縫和顆粒邊緣溶蝕及長(zhǎng)石溶蝕殘晶，巖屑則主要是內(nèi)部易溶組分的選擇性溶蝕。但研究區(qū)三工河組總體溶蝕不強(qiáng)，增加孔隙絕對(duì)量不大，也是低滲儲(chǔ)層形成的一個(gè)重要原因。

3 結(jié)論

(1)莫西莊油田儲(chǔ)集空間類(lèi)型主要包括粒間孔隙、顆粒溶蝕孔隙、微孔隙或晶間孔隙。儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)主要為中孔隙—中、細(xì)喉類(lèi)型，整體排驅(qū)壓力較高，表現(xiàn)為親水特性。

(2)沉積作用是研究區(qū)低滲儲(chǔ)層形成的內(nèi)因，壓實(shí)作用導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率大幅度降低，是低滲透儲(chǔ)層形成的主導(dǎo)因素。膠結(jié)作用普遍發(fā)育，減少孔隙貢獻(xiàn)較小，是低滲儲(chǔ)層的強(qiáng)化因素。溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響比較有限，起改善儲(chǔ)層物性的作用。

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