王振偉，蘇 陽

(1.西北大學 地質學系 大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安710069;2.長慶油田分公司第二采油廠華池作業(yè)區(qū)，甘肅 慶陽745600)

1 奧陶系碳酸鹽巖儲層特征

1.1 巖石學特征

根據(jù)研究區(qū)13口探井資料及野外地質剖面研究，西緣南段奧陶系碳酸鹽巖儲層巖性主要為白云巖、灰?guī)r和兩者之間的過渡類型。研究區(qū)內鉆穿奧陶系的井有:惠探1(三山子組)、天深1(長城系)、慶深2(毛莊組)、鎮(zhèn)探1(薊縣系)、鎮(zhèn)探2(徐莊組)、龍2(薊縣系)，鎮(zhèn)探1和鎮(zhèn)探2不發(fā)育奧陶系。天深1井饅頭組碳酸鹽巖為細晶白云巖，徐莊組、張夏組的碳酸鹽巖為云灰?guī)r和灰云巖。慶深2井毛莊組以灰?guī)r和云灰?guī)r為主，徐莊組、張夏組以泥云巖和白云巖為主。

奧陶系碳酸鹽巖分布為:下奧陶統(tǒng)三道坎組(馬一、馬二、馬三)主要由粉細晶白云巖組成，桌子山組(馬四、馬五)主要由泥晶云灰?guī)r、粉細晶白云巖和粉晶礫屑白云巖組成?？死锬锝M(馬六)主要由泥晶云灰?guī)r組成，另外有泥晶灰?guī)r和粉細晶灰云巖。區(qū)內白云巖厚度比例(惠探1井):三道坎組100%，桌子山組70.8%，克里摩里組6.2%。

1.2 成巖作用特征

成巖作用是指沉積物有效埋藏以后至變質作用發(fā)生以前，沉積物中各種流體與巖石礦物發(fā)生廣泛的物理化學作用過程［1］。碳酸鹽巖儲集層成巖作用較復雜，對研究區(qū)儲層貢獻最大的成巖作用主要是白云巖化作用和溶蝕作用。

1.2.1 白云巖化作用

沉積學、巖石學和地球化學特征表明，西緣南段白云巖形成機制主要為三種白云巖化作用，它們是埋藏－混合水白云巖化、回流滲透白云巖化和準同生白云巖化。并且各種白云巖化相互疊加，形成復合型白云巖化作用。

埋藏－混合水白云巖化證據(jù):埋藏白云巖化要求埋深大于 1 000 m，有鎂離子流體的來源(Railsback，L.B，2001)，較高的溫度(大于50℃)和壓力，這種條件下形成的白云石具有更高的有序度和穩(wěn)定性。奧陶系烴源巖在中三疊世末進入生烴門限，并進入迅速埋藏期。中生代末古地溫梯度4℃/100m，今地溫梯度2.8℃/100m，深埋成巖環(huán)境溫度較高，在此環(huán)境下，下古生界泥巖和碳酸鹽巖中的蒙脫石向伊利石轉化，釋放鎂離子。羊虎溝組沉積之后的所有時期，下古生界經過一系列沉積環(huán)境的變化，其上堆積了數(shù)千余米的沉積物，使其完全進入晚成巖作用階段(再埋藏)。惠探1井桌子山組白云巖中方解石脈包裹體的均一溫度范圍為137.1℃ ～160.4℃，天2井桌子山組(馬四)白云石包裹體的均一溫度范圍為138℃ ～180℃，指示了目前白云巖儲層處于晚成巖作用階段的埋藏成巖環(huán)境。惠探1井瀝青質體反射率:克里摩里組 Ro為2.13%，桌子山組 Ro為2.06% ～2.99%，三道坎組Ro為2.84%，馬家溝組碳酸鹽巖天2井Ro為2.2%，定探1井 Ro為2.43～2.78%，李 1井 Ro為 2.5%，天 1井 Ro為2.65%，也指示晚成巖作用階段。

回流滲透白云巖化作用，指高Mg鹽水向下回流滲透使其下伏的石灰?guī)r或碳酸鈣沉積物發(fā)生白云化作用。盆地中東部海洋滲透水、潛流水向西、南開闊臺地回流滲透，研究區(qū)馬家灘一線桌子山組、三道坎組、三山子組多經歷過此作用，平面上，回流滲透作用向西、南逐漸減弱，垂向上，如惠探1井三山子組自下而上白云巖化程度逐漸變弱，常形成細晶白云巖、粉晶白云巖、殘余顆粒白云巖和粉晶含泥灰質白云巖。

準同生白云巖化作用，發(fā)生于近地表或暴露的咸化海水環(huán)境，形成的白云石晶體以泥、微晶為主，它形晶，晶形差，大小均一，孔隙幾乎不發(fā)育，沉積構造見水平紋層。本區(qū)準同生白云巖屬云坪沉積，不含鹽膏層，見微量星點狀黃鐵礦分布。

區(qū)內白云巖成因復雜，它不僅與成巖作用有關，還與古構造條件和沉積環(huán)境密切相關，多期次白云巖化、多種機理疊加改造，如斷裂和縫合線附近有利于富鎂水流動，白云巖更為發(fā)育，本區(qū)構造活動頻繁，期次多，斷裂和裂縫極為發(fā)育，縫合線常見，顯然有利于白云巖化。混合水白云石化作用是形成白云巖儲集層的基礎，埋藏白云石化作用對優(yōu)質儲集層的形成與分布起了很重要的作用，埋藏白云石化程度越強，白云巖中的白云石晶體就越大，白云石晶間孔和晶間溶孔也越發(fā)育，儲集層物性越好?？傊?，白云巖化作用是形成次生白云巖的復雜地質過程，對于儲集巖的發(fā)育有著重要的意義，使孔滲性能大為改善。

1.2.2 溶蝕作用(巖溶作用)

巖溶作用在西緣南段普遍發(fā)育，在各個成巖階段均可發(fā)生?；萏?、蘆參1、苦參1、天深1、天1和天2中見到的巖溶角礫、滲濾粉砂和溶洞等是巖溶作用的產物。西緣南段在早古生代沉積環(huán)境為被動大陸邊緣，具有早期快速沉降，晚期快速上升的演化特點。根據(jù)巖溶作用的時期可將其劃分為同生期巖溶、埋藏巖溶和風化殼巖溶。

同生期巖溶作用發(fā)生于同生期的大氣淡水成巖環(huán)境中。惠探1、蘆參1、環(huán)14等桌子山組可見白云巖裂縫及粒間有滲濾粉砂充填，選擇性溶蝕形成的鑄?？?、粒間溶孔、粒內溶孔與非選擇性溶蝕形成的溶縫與溶孔并存。這些都是同生期巖溶作用形成。

埋藏型巖溶普遍沿構造縫、縫合線和其它各種類型的裂縫發(fā)育，使之溶蝕擴大，形成裂縫的擴溶孔及串珠狀溶蝕孔。西緣南段惠探1、蘆參1桌子山組可見溶蝕孔洞和裂縫發(fā)育，方解石充填其中，鏡下也觀察到細－粗晶鞍狀異形白云石在裂縫中發(fā)育，惠探1井桌子山組白云巖后期方解石脈包裹體測溫:均一溫度變化在137.1℃ ～160.4℃，這些都是熱水巖溶的標型特征。

風化殼巖溶作用是后期構造運動導致地層抬升接受晚期大氣淡水的淋濾而形成的。在表生成巖環(huán)境中，受到加里東運動和海西運動早期的影響，暴露、埋藏和再抬升，造成碳酸鹽巖多期、多形式的溶蝕，形成風化殼儲層。天深1、天1和天2井區(qū)位于中央古隆起西邊的臺地－斜坡帶，有利于順層發(fā)生風化溶蝕作用，

總體而言，研究區(qū)巖溶作用不是很發(fā)育，特別是風化殼巖溶作用，原因是由于上覆拉什仲組、烏拉力克組中砂泥層的沉積封蓋。綜上所述，西緣南段下古生界各類巖溶具有復雜的耦合關系。同生期巖溶為后期的埋藏巖溶準備了基礎通道;隨后發(fā)育的埋藏及風化殼巖溶則是繼承并疊加早期同生巖溶通道而發(fā)育，最終成為潛在的優(yōu)質儲層。

1.3 孔隙的成因類型

西緣南段碳酸鹽巖儲集空間，所能見到的孔隙主要有晶間孔、溶蝕孔隙、裂縫和溶洞，原生孔隙基本消失。根據(jù)成因分為同生－沉積期孔隙、表生成巖期孔隙和埋藏期孔隙［2］。

1.3.1 同生 －沉積期孔隙

晶間孔:主要見于桌子山組和三道坎組粉細晶白云巖中，白云石晶體生長形成的晶體之間的孔隙，而方解石晶間孔少見。發(fā)育在自形白云石顆粒間，受自形白云石晶面所限制，形態(tài)為三角形、多面體或四面體，邊界清晰，常呈相互孤立狀，基本不連通，白云石結晶程度越好，孔徑越大，孔徑一般1～70 μm，面孔率一般為1% ～4%。晶間孔部分被后期溶蝕改造，此類孔隙對油氣儲集空間有一定意義。

鑄?？?大氣淡水下在石膏、巖鹽，鮞粒形成的組構性溶孔，僅在天池地區(qū)天1井等可見，一般不具儲集意義。

1.3.2 表生成巖期孔隙

裂碎縫:被滲流粉砂充填，又在埋藏中改造。

縫合線:灰?guī)r和白云巖都見發(fā)育，系壓溶作用形成，多為鋸齒狀、波狀和不規(guī)則狀。溶蝕強烈者，見許多斷續(xù)、串珠狀溶孔，形成溶縫。此類線縫是表生成巖期和埋藏期共同作用形成。

1.3.3 埋藏期孔隙

晶間溶孔:在不同條件的水巖作用下，主要由晶間孔、晶間微孔經溶蝕擴大而成。孔隙形態(tài)不規(guī)則，如結核狀、分散狀分布，孔隙周圍多呈溶蝕狀和蠶食狀，孔徑一般5～50 μm，部分溶孔相連發(fā)育成溶洞，面孔率一般2% ～6%。

晶內溶孔:白云石或方解石晶體內部由差異淋濾、選擇性溶蝕形成的孔隙，孔徑一般1～10 μm。

溶蝕孔洞:易溶碳酸鹽礦物溶蝕形成，多為不規(guī)則形狀，孔徑＞2 mm，鉆井過程中常發(fā)生井漏、放空現(xiàn)象，此類孔洞系表生成巖期和埋藏期共同作用形成。

裂縫(隙):(1)構造縫，大多形成于印支、燕山期，由構造應力產生的裂縫，這種裂縫規(guī)模大、延伸遠，從克里摩里組灰?guī)r到三山子組白云巖都見發(fā)育。長度多在20～70 mm之間，縫寬1～80 μm居多，部分被方解石脈充填。構造縫對改善儲層的性能具有重要意義;(2)成巖縫，在白云巖中廣泛分布，由于成巖作用的影響，巖石脫水或交代收縮、化學壓溶等作用下形成的裂縫，呈彎曲狀或鋸齒狀。

總之，碳酸鹽巖儲集空間以孔、洞、縫為主，它們之間相互疊和，構成復雜的配置關系，其分布非均質性強。

2 儲層綜合評價

儲層綜合評價是儲層研究的重要內容。通過選取一定的參數(shù)，建立分類評價的標準。參數(shù)有沉積相、成巖作用、儲層厚度、孔隙類型及結構、儲層物性。

在劃分儲層級別和儲層評價過程中，主要依據(jù)長慶油田儲層分類標準，兼顧儲層的物性和砂體展布情況，結合成巖作用、孔隙發(fā)育、分布和單井試氣及產能等，綜合評價儲層級別。

2.1 碳酸鹽巖儲層分類

碳酸鹽巖儲層分類見表1。

2.2 碳酸鹽巖儲集體分層評價

2.2.1 三道坎－桌子山組碳酸鹽巖儲集體評價

三道坎組主要由粉細晶白云巖組成，桌子山組主要分為兩個巖性段，上巖段為灰?guī)r白云巖互層段，主要為泥晶云灰?guī)r、藻球?；?guī)r和泥晶白云巖，下巖段由粉細晶白云巖和粉晶礫屑白云巖組成。

研究區(qū)三道坎組白云巖在惠安堡—馬家灘最厚，可達102 m。桌子山組白云巖體在蘆參1井區(qū)，厚度可達220 m，惠探1井區(qū)，厚度達177.65 m，向四周逐漸減薄，在環(huán)縣－平涼－鎮(zhèn)原一線不發(fā)育。向東在李1井南北一線逐漸增厚，定探1井區(qū)最厚，厚度達431 m，均屬早奧陶世大灣期早期的云坪沉積。

三道坎－桌子山組白云巖儲集空間主要有白云石晶間孔、晶間擴溶孔和溶孔溶洞，此外還有少量的溶縫、微裂縫和縫合線。儲集類型屬溶孔、溶洞型，晶間孔型、裂縫－溶蝕孔洞型，面孔率達2% ～8%，以孔隙結構分類而言，50%劃歸Ⅱ類儲層，其余歸為Ⅳ～Ⅲ類儲層。

桌子山組顆?；?guī)r、云灰?guī)r厚度介于150～300 m之間。早奧陶世大灣期晚期，盆地西緣淺灘發(fā)育，沿中央古隆起水下高地頂部(定邊地區(qū))和邊緣(天池地區(qū))發(fā)育大型顆粒灘，其中天池地區(qū)的顆粒灘形成較早，定邊地區(qū)的顆粒灘形成較晚。顆粒灰?guī)r在定探1井區(qū)最厚，可達350 m以上，屬于淺水臺地淺灘環(huán)境形成，另一個顆?；?guī)r發(fā)育帶位于天1－惠探1－蘆參1井一帶，向南在隴縣一線也有發(fā)育，顆?；?guī)r厚度介于100～150 m之間，屬淺灘和碳酸鹽巖斜坡環(huán)境形成。顆?；?guī)r、云灰?guī)r含較多生屑，發(fā)育晶內溶孔、晶間溶孔、生物攪動斑、生物潛穴和裂縫(隙)。儲集類型屬晶間孔型、微裂縫－溶蝕孔洞型和微孔型，多屬Ⅳ～Ⅲ類儲層。

表1 鄂爾多斯盆地下古生界碳酸鹽巖儲層分類(據(jù)長慶油田，2013修改)［3］

2.2.2 克里摩里組碳酸鹽巖儲集體評價

克里摩里組是一套以深灰色，灰黑色，淺灰色中薄層石灰?guī)r為主，加少量深灰色灰質白云巖的巖性組合。區(qū)域上，任3井、苦深1井、蘆參1井、惠探1、李1井、天1井等均鉆遇克里摩里組，地層厚度60～170 m?？死锬锝M灰?guī)r在定邊－環(huán)縣－鎮(zhèn)原和涇川以西區(qū)域均有出露，厚度在10～110 m之間，惠探1井區(qū)厚度可達102 m，在天池構造上天1井，發(fā)育巖溶作用形成的角礫狀球?；?guī)r裂縫－孔洞型儲層，厚度6～9 m，日產氣16.4×104m3，屬Ⅰ類儲層，但是在其它井區(qū)相變?yōu)槟嗑Щ規(guī)r，巖性致密，白云巖化、巖溶等建設性成巖作用總體上不發(fā)育，除了局部區(qū)域存在巖溶孔洞型儲層外，均屬于低孔低滲儲集體［4］。儲集類型屬晶間孔型、裂縫型、微孔型、微裂隙型儲層，50%劃歸Ⅱ～Ⅲ類儲層，其余多屬Ⅳ類儲層。

克里摩里組白云巖儲層也見發(fā)育，展布范圍不大，厚度較薄，從數(shù)米～30 m之間。如惠探1井區(qū)為7 m，向東部逐漸變厚，蘆參1井西南部白云巖厚度可達30 m?？死锬锝M白云巖儲層多屬Ⅲ類儲層。

3 結語

1)沉積學、巖石學和地球化學特征表明，西緣南段白云巖形成機制主要為三種白云巖化作用，它們是埋藏－混合水白云巖化、回流滲透白云巖化和準同生白云巖化。并且各種白云巖化相互疊加，形成復合型白云巖化作用。

2)研究區(qū)巖溶作用不是很發(fā)育，特別是風化殼巖溶作用很不發(fā)育，原因是由于上覆拉什仲組、烏拉力克組中砂泥層的沉積封蓋。

3)主要根據(jù)長慶油田儲層分類標準并綜合各種地質因素，認為三道坎－桌子山組碳酸鹽巖儲集體多屬Ⅳ～Ⅲ類儲層，而克里摩里組碳酸鹽巖儲集體在不同子區(qū)域儲層類型不一。

［1］趙磊，宋蓓蓓.鄂爾多斯盆地西緣上古生界儲層巖石學特征及成巖作用研究［J］.中國地質大學.2007，15 －18.

［2］楊奕華，黃月明，俞惠隆.鄂爾多斯西部天然氣儲層的孔隙特征石油天然氣學報［M］.2008，151－161.

［3］陳孟晉，劉銳娥，等.鄂爾多斯盆地前陸儲層研究報告.長慶內部資料.2013.

［4］張哨楠，向雷.鄂爾多斯盆地西緣下古生界儲層特征研究［J］.成都理工大學.2006，174 －180.