孟祥振，劉紹光，何文忠，冷丹鳳

(延長(zhǎng)油田股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)研究中心，陜西延安 716000)

延安三角洲延長(zhǎng)組下組合長(zhǎng)8儲(chǔ)層控制因素分析

孟祥振，劉紹光，何文忠，冷丹鳳

(延長(zhǎng)油田股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)研究中心，陜西延安 716000)

延安三角洲延長(zhǎng)組下組合長(zhǎng)8儲(chǔ)層主要為曲流河三角洲前緣沉積，其儲(chǔ)集巖性主要為細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，孔隙類(lèi)型主要為粒間溶孔，物性較差，平均孔隙度8.2%，平均滲透率0.35×10-3μm2，屬于特低孔-超低滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)集層性能主要控制因素為沉積作用和成巖作用，沉積作用在宏觀上控制著砂體類(lèi)型、形態(tài)、厚度、規(guī)模及空間分布，在微觀上決定著巖石碎屑顆粒大小、填隙物的多少，對(duì)儲(chǔ)層起到先天性的控制作用；成巖作用主要表現(xiàn)為壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用，壓實(shí)作用、碳酸鹽巖膠結(jié)、黏土礦物膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)等使儲(chǔ)層物性變差，早期綠泥石環(huán)邊膠結(jié)和溶蝕作用等改善儲(chǔ)集性能。將研究區(qū)劃分為4種類(lèi)型儲(chǔ)層，其中II類(lèi)儲(chǔ)層為研究區(qū)主要儲(chǔ)層。

鄂爾多斯盆地；延長(zhǎng)組；儲(chǔ)層特征；控制因素；儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地是一個(gè)多旋回沉積型克拉通類(lèi)含油氣盆地，蘊(yùn)含著豐富的油氣資源[1-5]，中生界三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)1 ～ 長(zhǎng)10油層組是盆地內(nèi)重要的含油層系，具有橫向上分布面積廣、縱向上發(fā)育多套含油組合的特點(diǎn)。研究區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地的中部伊陜斜坡帶東南部，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，地層平緩，呈向西傾斜的平緩單斜，以主要發(fā)育曲流河三角洲前緣沉積為特征。近幾年，在鄂爾多斯盆地的陜北斜坡和天環(huán)坳陷等構(gòu)造帶上，延長(zhǎng)油田東部老油區(qū)部分采油廠(chǎng)在下組合特別是長(zhǎng)8儲(chǔ)層已經(jīng)取得發(fā)現(xiàn)并獲得工業(yè)油流[6-12]，但由于下組合儲(chǔ)層物性較差，產(chǎn)量遞減快，勘探成功率低。

2 巖性及儲(chǔ)集空間類(lèi)型

2.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

根據(jù)普通薄片及鑄體薄片鑒定結(jié)果，研究區(qū)下組合長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖石類(lèi)型主要為細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，長(zhǎng)石占碎屑總量的65.02%～59.26%，次為巖屑長(zhǎng)石砂巖，砂巖磨圓度較差，顆粒多為次棱角狀，分選一般，結(jié)構(gòu)成熟度較低；巖石的支撐類(lèi)型為顆粒支撐；碎屑顆粒之間為線(xiàn)接觸或凹凸接觸。填隙物主要為綠泥石和高嶺石，綠泥石平均占黏土礦物總量的63%，高嶺石平均占黏土礦物總量的20%，膠結(jié)類(lèi)型以孔隙式膠結(jié)為主；方解石為常見(jiàn)的膠結(jié)物之一，一般含量為3%～5%；在油層的致密夾層段，鈣質(zhì)含量較高，一般大于15%。

2.2 儲(chǔ)集空間類(lèi)型

根據(jù)巖礦薄片、鑄體薄片及掃描電鏡等分析結(jié)果，研究區(qū)下組合長(zhǎng)8儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間中面孔率為6%～10%，平均為7.6%，其中粒間溶孔占69%～71%，平均70.4%，是研究區(qū)下組合長(zhǎng)8油層組最主要的一種孔隙類(lèi)型；其次為剩余粒間孔，約占25%左右；粒內(nèi)溶孔一般小于5%。

(1)粒間孔。粒間孔包括剩余粒間孔、粒間溶孔。剩余粒間孔是原生粒間孔在機(jī)械壓實(shí)、綠泥石析出、長(zhǎng)石和石英次生加大或其它膠結(jié)作用充填后的剩余粒間孔隙，未被充填的粒間孔呈三角形或多邊形，孔隙邊緣整齊平直，這種孔隙對(duì)孔隙度的貢獻(xiàn)較大。剩余粒間孔隙是研究區(qū)下組合較主要的儲(chǔ)集空間之一，該類(lèi)孔隙特征主要出現(xiàn)在中粒、細(xì)-中粒、中-細(xì)粒砂巖及細(xì)粒砂巖中，這種孔隙一般與其它孔隙類(lèi)型相伴生，不單獨(dú)出現(xiàn)于巖石中。粒間溶孔是填隙物和長(zhǎng)石、巖屑等碎屑顆粒邊緣溶蝕而形成的孔隙。被溶蝕的粒間孔邊緣極不規(guī)則，呈港灣狀。溶蝕作用使原生孔隙恢復(fù)和擴(kuò)大，并形成新的次生孔隙，這種孔隙對(duì)孔隙度的貢獻(xiàn)較大，是研究區(qū)下組合最主要的儲(chǔ)集空間，常見(jiàn)長(zhǎng)石溶孔和巖屑溶孔。

(2)粒內(nèi)溶孔：主要為長(zhǎng)石和巖屑的粒內(nèi)溶孔，其次為方解石膠結(jié)物的粒內(nèi)溶孔，粒內(nèi)溶孔多沿節(jié)理或裂隙發(fā)育。

3 儲(chǔ)集層物性

根據(jù)研究區(qū)取心井物性分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙度的主要分布區(qū)間為5.0%～13.0%，平均值為8.2%；滲透率主要分布區(qū)間為(0.1～0.76)×10-3μm2，平均值0.35×10-3μm2。不同沉積微相物性不同，其中三角洲前緣水下分流河道物性最好(圖1)，孔隙度均值11.2%，滲透率均值為0.47×10-3μm2。根據(jù)石油與天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T 6285-1997)，研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層屬于特低孔-超低滲儲(chǔ)層。

圖1 研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層沉積微相與儲(chǔ)層物性關(guān)系

4 儲(chǔ)集層控制因素

4.1 沉積作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

沉積作用在宏觀上控制著砂體類(lèi)型、形態(tài)、厚度、規(guī)模及空間分布，從而除影響砂體的平面和縱向展布與層間、層內(nèi)的非均質(zhì)性，還在微觀上因決定著巖石碎屑顆粒大小、填隙物的多少、巖石結(jié)構(gòu)等特征，控制了巖石原始孔、滲性的好壞，因此沉積作用對(duì)儲(chǔ)層起到先天性的控制作用。不同的沉積環(huán)境對(duì)應(yīng)不同的砂巖粒度組成，導(dǎo)致了不同的物性特征。就三角洲沉積體系而言，有利的沉積相帶主要由水下分流河道和河口壩等沉積微相組成。由于沉積介質(zhì)能量大，形成的沉積物通常磨圓度高、分選好，具有相對(duì)較高的結(jié)構(gòu)成熟度，且黏土雜基含量低、塑性碎屑如云母類(lèi)、基性火山巖屑等不穩(wěn)定顆粒易分解，形成較高的成分成熟度，在進(jìn)入埋藏成巖環(huán)境之前，這類(lèi)砂質(zhì)沉積物具有很高的初始孔隙度，從而為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成打下基礎(chǔ)；另外，這些微相砂體發(fā)育，不僅粒度相對(duì)較粗，而且受到河流和湖泊波浪的改造作用，顆粒分選性較好，因此物性較好，是形成良好儲(chǔ)層物性的前提條件。

4.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

成巖作用是改變儲(chǔ)層物性的主要因素，其中，對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層物性改造較大的成巖作用主要有壓實(shí)壓溶作用、膠結(jié)作用和溶解作用。

4.2.1 壓實(shí)作用大大降低了儲(chǔ)層孔隙度

隨著沉積物埋深的加大，壓實(shí)作用增強(qiáng)，顆粒支撐方式發(fā)生變化，顆粒間由點(diǎn)接觸轉(zhuǎn)為線(xiàn)接觸，孔隙損失較大。研究區(qū)下組合砂巖沉積后曾經(jīng)歷了較長(zhǎng)的埋藏過(guò)程，加之砂巖中抗壓實(shí)能力較弱的長(zhǎng)石、巖屑含量相對(duì)較高，導(dǎo)致了砂巖經(jīng)歷了充分的、較強(qiáng)的壓實(shí)作用，因此常見(jiàn)塑性巖屑定向排列、彎曲變形、顆粒壓裂等明顯的壓實(shí)成巖現(xiàn)象。

4.2.2 膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)集物性的影響

(1)碳酸鹽礦物的膠結(jié)作用。研究區(qū)下組合儲(chǔ)層中碳酸鹽礦物主要以方解石、鐵方解石、白云石和鐵白云石膠結(jié)物形式存在，它們是儲(chǔ)層孔隙重要的封堵物。碳酸鹽膠結(jié)物充填于孔隙中，將大大降低儲(chǔ)層孔隙度和滲透性(圖2)，這是因?yàn)樘妓猁}膠結(jié)物在晚成巖階段，可以強(qiáng)烈交代酸性條件下較穩(wěn)定的石英、長(zhǎng)石、巖屑等骨架碎屑顆粒，形成懸浮飄粒結(jié)構(gòu)，碳酸鹽膠結(jié)物的大量沉淀又會(huì)充填孔隙和堵塞喉道，總的規(guī)律是碳酸鹽膠結(jié)物含量高的砂帶和層段孔隙性較差，呈大片的連晶分布，充填大部分甚至全部的粒間孔隙，使原生粒間孔幾乎喪失殆盡，而成為致密隔擋層。研究表明，多期碳酸鹽膠結(jié)的發(fā)育是導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差的重要原因。然而碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)層物性的影響具有雙重性，研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物主要是以粒間孔隙和次生孔隙內(nèi)填充物的形式出現(xiàn)，一方面堵塞孔隙使孔隙性能變差，另一方面在儲(chǔ)層中沉淀可以起到支撐作用，起抗壓實(shí)作用，并為酸性水溶蝕和次生孔隙的形成創(chuàng)造有利條件。

圖2 長(zhǎng)8層碳酸鹽含量與滲透率的關(guān)系

(2)自生黏土礦物。成巖因素中，填隙物對(duì)儲(chǔ)層有著重要的影響，從圖3可以看出，填隙物含量與滲透率成負(fù)相關(guān)性。而自生綠泥石膠結(jié)與滲透率具有一定的正相關(guān)性(圖4)，其原因是：一方面早期綠泥石環(huán)邊膠結(jié)作用形成的抗壓實(shí)作用，抑制或減緩了硅質(zhì)膠結(jié)的形成，保存了一定數(shù)量的剩余原生粒間孔；另一方面，自生綠泥石多呈薄膜狀，附著在成巖礦物碎屑的周?chē)h(huán)邊綠泥石形成之后，巖石骨架顆粒間的相對(duì)位置便基本穩(wěn)定，抗壓實(shí)能力增強(qiáng)，從而使各種類(lèi)型的孔隙不再因壓實(shí)作用而顯著減少。

圖3 長(zhǎng)8層填隙物含量與滲透率關(guān)系

圖4 長(zhǎng)8層綠泥石含量與滲透率關(guān)系

(3)硅質(zhì)膠結(jié)作用。研究區(qū)儲(chǔ)層硅質(zhì)膠結(jié)物主要以石英次生加大形式出現(xiàn)，石英次生加大使原來(lái)點(diǎn)接觸的顆粒變?yōu)榫€(xiàn)接觸，使不接觸的顆粒變?yōu)辄c(diǎn)接觸以至線(xiàn)接觸，破壞原有的儲(chǔ)層物性，使儲(chǔ)層的孔滲性能降低，儲(chǔ)集性能變差；特別是到了成巖晚期階段，間隙溶液流動(dòng)不暢或停滯，石英將充填殘余粒間孔隙，使儲(chǔ)層致密化。

4.2.3 溶解作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

溶解作用可以增加儲(chǔ)層的孔滲性，其程度與碎屑顆粒大小、成熟度、易溶組分的含量、有機(jī)酸的形成與壓實(shí)作用和膠結(jié)作用的配置關(guān)系等有關(guān)。主要作用的是在早成巖晚期-晚成巖早期有機(jī)酸對(duì)長(zhǎng)石、巖屑等鋁硅酸鹽礦物的溶解。

5 儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

結(jié)合研究區(qū)儲(chǔ)層巖性、物性、儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)、毛管壓力等特征，將研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層劃分為4類(lèi)，各類(lèi)儲(chǔ)層特征如下(表1)：

I類(lèi)儲(chǔ)層巖性以中-細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，主要儲(chǔ)集空間為粒間溶孔，這類(lèi)儲(chǔ)層物性好，主要發(fā)育在水下分流河道中心部分，在研究區(qū)很少發(fā)育；Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層巖性以細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，其次為中-細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，主要儲(chǔ)集空間為粒間溶孔，這類(lèi)儲(chǔ)層物性較好，主要發(fā)育在水下分流河道或河口壩，研究區(qū)主要以該類(lèi)儲(chǔ)層為主。Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層巖性以細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，其次為細(xì)-粉粒長(zhǎng)石砂巖，主要儲(chǔ)集空間以殘余的溶蝕粒間孔為主，這類(lèi)儲(chǔ)層物性較差，主要發(fā)育在分流河道邊部或席狀砂微相中，為研究區(qū)的重要儲(chǔ)層類(lèi)型。IV類(lèi)儲(chǔ)層巖性主要為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖或泥巖，顆粒多為鑲嵌狀接觸，常見(jiàn)有瀝青質(zhì)充填孔隙，僅見(jiàn)部分長(zhǎng)石顆粒有溶蝕，這類(lèi)儲(chǔ)層物性差，一般為非儲(chǔ)層，主要發(fā)育在分流間灣沉積微相中。

表1 研究區(qū)下組合長(zhǎng)8儲(chǔ)層分類(lèi)

6 結(jié)論

(1)研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)集層屬于特低孔-超低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)集空間以粒間溶孔為主，其次是剩余粒間孔，粒內(nèi)溶孔一般小于5%。

(2)曲流河三角洲水下分流河道為儲(chǔ)集性能最佳微相，碳酸鹽、高嶺石、伊利石等膠結(jié)作用使儲(chǔ)層物性變差，而早期的綠泥石環(huán)邊膠結(jié)和溶蝕作用等改善儲(chǔ)集性能。

(3)按照儲(chǔ)層物性、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)、滲透率、排驅(qū)壓力、飽和度中值壓力等參數(shù)，將研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)集層劃分為4類(lèi)，主要儲(chǔ)層為II和III類(lèi)，主要發(fā)育在水下分流河道和河口壩微相中，其次為IV類(lèi)，I類(lèi)儲(chǔ)層在研究區(qū)發(fā)育較少。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)01-0041-04

2014-09-10

孟振祥，高級(jí)工程師，地質(zhì)學(xué)博士，1975年生，現(xiàn)從事油田勘探開(kāi)發(fā)科研工作。

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