靳程光，劉佳瑋

(西安石油大學 地球科學與工程學院，陜西 西安 710065)

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鄂爾多斯盆地志丹南部奧陶系巖溶儲層特征

靳程光，劉佳瑋

(西安石油大學 地球科學與工程學院，陜西 西安 710065)

[摘要]鄂爾多斯盆地志丹南部地區(qū)有較好的天然氣勘探前景。本文通過巖心觀察，鏡下薄片分析、壓汞成像分析等手段，進行了儲層的巖石學特征、儲集空間和物性特征研究，并對儲層進行了分類和評價。研究認為：志丹南部地區(qū)馬家溝組馬五段上部地層，以巖溶高地和巖溶斜坡為主。巖心易破碎，巖石類型主要為白云巖、石灰?guī)r和泥灰?guī)r。儲集空間以晶間孔隙和晶間溶孔為主?？紫抖群蜐B透率較低，孔滲相關性差。儲集性能較好的儲層為特低孔低滲儲層。

[關鍵詞]巖溶儲層；儲層特征；奧陶系；志丹南部

研究區(qū)域為鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西南部的志丹南部地區(qū)。在早古生代奧陶紀該區(qū)處于鄂爾多斯盆地L型中央古隆起內側拐彎地帶，沉積環(huán)境主要為蒸發(fā)臺地，沉積物以準同生白云巖為主，其上馬家溝組馬三段、馬五段為海退型沉積，主要由深灰色準同生泥晶白云巖、泥質云巖、石膏巖、鹽巖構成；而馬二段、馬四段屬于海進型沉積，巖性主要由深灰色泥晶石灰?guī)r構成。晚加里東運動使盆地抬升為陸，馬家溝組頂部遭受長期剝蝕，直到晚石炭世再次接受沉積。由于出露地表持續(xù)時間長達1.5億年，受到表生期長期的巖溶作用，使中、上奧陶統(tǒng)地層發(fā)育巖溶儲層。按照陳洪德(2009)奧陶系風化殼巖溶地貌類型劃分標準，二級巖溶地貌分為巖溶高地(石炭系厚度小于50 m)、巖溶斜坡(石炭系厚度50～90 m)、巖溶洼地(石炭系厚度大于90m) ，其中巖溶斜坡溶蝕作用最為強烈。本區(qū)石炭系殘余厚度為30～70 m，以巖溶高地和巖溶斜坡為主，巖溶斜坡主要位于西南部地區(qū)。根據(jù)地層旋回、巖性、電性組合地等特征，結合前人的研究成果，馬五段從上而下地層分為10個亞段(馬五1～馬五10)，馬六段東南部向西北部剝蝕程度減弱，東南部基本缺失馬六段地層。根據(jù)薄片觀察分析馬五4段沒有被溶蝕的膏巖，研究區(qū)馬家溝組頂部的五1～馬五3亞段為古巖溶儲層發(fā)育的主要層段[1]，厚度為12～69 m，平均厚度為53 m。

1儲層巖石學特征

1.1巖石礦物組分

通過對本區(qū)HH井47塊樣品分析得知，志丹南部馬家溝組馬五段碳酸鹽巖礦物成分，主要為白云石( 75.62%)和方解石(17.25%)、伊利石 ( 3.98%) ，還有其它少量礦物如黃鐵礦、硅質等。該地區(qū)的主要造巖礦物是白云石和方解石。前者為成巖過程中方解石白云化作用的產物，后者為文石及高鎂方解石的成巖產物，以及白云巖去白云化作用和硬石膏去膏化作用的產物。

表1　 HH井馬五段碳酸鹽巖礦物成分分析

1.2巖石類型及特征

巖石類型是影響儲層重要因素，也是儲層發(fā)育的物質基礎，巖石類型在很大程度上決定原始孔隙特征。根據(jù)該區(qū)取心資料分析，馬六段以石灰?guī)r為主，馬五1-4段的巖石類型主要為石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r三類巖石，并以白云巖為主。石灰?guī)r類型主要由角礫狀灰?guī)r、殘余礫屑灰?guī)r以及各類過渡巖類。白云巖主要包括泥晶白云巖、泥粉晶白云巖、粉細晶殘余砂屑白云巖、膏質白云巖、云質膏巖和角礫狀白云巖。

1.2.1白云巖類巖石特征

1)泥微晶白云巖

含針狀石膏假晶，大部分被方解石交代，部分硅質交代，具有泥晶結構，常見隱藻類形成的聚凝狀藻斑點見透鏡體狀紋層交錯層理，微細晶間孔發(fā)育(如圖1a)。主要分布于馬五1-4段。形成于局限海臺地咸化瀉湖及蒸發(fā)臺地云坪，是高鹽度環(huán)境碳酸鹽巖沉積物快速同生或準同生的產物。

2)泥粉晶白云巖

見膏鹽假晶、呈板條狀、針狀，局部具擾動構造，黃鐵礦星點狀。泥-細粉晶結構，白云石它形-半自形，鑲嵌狀接觸，微孔隙斑狀富集，溶孔較為發(fā)育。主要分布于馬五1-4段。

3)粉細晶殘余砂屑白云巖

含板狀石膏假晶，大部分灰化，少量硅化。白云巖殘余砂屑結構，白云石呈他形細粉晶結構，原巖為砂屑結構，顆粒輪廓大小0.2～0.5 mm，粒間孔十分細小，連通性差。主要分布于馬五1-4段，是蒸發(fā)臺地潮間帶早期成巖階段混合水白云化或重結晶作用的產物。

4)膏質白云巖和云質膏巖

含云含泥膏巖和含泥含云膏巖，為層狀和塊狀巖石。石膏巖中柱狀結構、放射狀結構及扇狀結構也很發(fā)育，由于石膏存在常使得其孔洞率較高，微裂隙較發(fā)育，連通性較好。主要分布于馬五4段。

5) 角礫狀白云巖

含石鹽假晶，被原巖白云石、方解石和硅質充填，其中可見少量晶間孔，石鹽假晶大小1-1.5mm。白云石呈系粉晶他形、半自形。原巖具顯微紋層，云化重結晶呈殘余狀。巖溶期形成溶蝕角礫，礫間充填粗晶塊狀方解石。偶爾可看到由于網(wǎng)狀裂縫切割形成類似角礫狀白云巖(如圖1b)。主要分布于馬五1-4段。溶蝕角礫狀白云巖是由膏溶作用形成的角礫巖，其成因與風化殼和蒸發(fā)巖有關，是判斷巖溶作用的重要標志。

圖1　志丹HH井巖石薄片鑒定照片

2儲層儲集空間

研究區(qū)碳酸鹽巖儲集層的儲集空間主要為孔隙、喉道及裂縫。通過薄片鑒定孔隙特征較好的為白云巖，石灰?guī)r由于后期各種作用使其孔隙充填，巖性致密、孔隙性較差。

表2 　HH井馬五段碳酸鹽孔隙類型統(tǒng)計表

2.1孔隙與喉道

根據(jù)巖芯觀察、鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞曲線和圖像等分析，研究區(qū)最大孔隙直徑為1 500μm，主要分布于20～100 μm之間。原生孔隙保留較少，以晶間孔隙、膏?？?、溶孔等次生孔隙為主(表2)。微裂縫、晶間隙、孔隙縮小型為主要的喉道類型[4]

1)晶間孔隙及喉道：多見于細粉晶，孔徑2～30μm，孔間的連通性較好。喉道類型為晶間隙型，比裂縫型喉道具較短而平的特點，形態(tài)以短喉型和不平直型為主。形成于基質泥晶白云巖經(jīng)早、晚成巖期白云石化或低、中程度重結晶作用及石灰?guī)r的回流滲透和混合水白云巖化過程。

2)晶間溶孔及喉道：星散狀分布，也可順層密集分布，多呈港灣狀。溶解組分主要為方解石等，溶孔孔徑50～200 μm之間，為主要的孔隙類型。白云石晶間孔隙經(jīng)表生-晚成巖期溶蝕作用改造后進一步溶蝕擴大形成的溶蝕孔隙，或溶蝕后晶間孔彼此聯(lián)通，形成晶間溶孔。

3)鑄模孔及喉道

不具選擇性，方解石、白云石等充填其中，鑄?？字幸愿嗄？诪橹?，膏模孔孔徑30～100 μm，平均65 μm。溶?？紫队墒}、石膏晶體或其結核狀集合體在大氣淡水作用下被溶解而形成的鑄?？紫禰4]。

2.2裂縫

碳酸鹽巖由于巖性脆，易破裂，發(fā)育裂縫，裂縫既是儲集空間，又是主要的滲濾通道。碳酸鹽巖產油氣層均與裂縫的發(fā)育有著密切的關系。裂縫按成因類型分為構造裂縫和非構造裂縫兩大類。非構造裂縫又可分為成巖裂縫、風化裂縫和壓溶裂縫三類。

層間縫、壓溶縫及微裂縫等成巖裂縫在研究區(qū)馬家溝組上部巖溶掃描電鏡照片中均可見到。層間縫最寬，寬約15 μm；經(jīng)表生成巖期-晚成巖期溶蝕作用形成的壓溶縫，寬窄不均，寬處約12 μm，窄處約1～3 μm 。這些縫常?？梢詫⑵渌障洞ǎ岣邇瘞r的滲濾能力，改善儲滲性能。溶縫寬窄不一，形態(tài)各異，相互切割，多條溶縫拼接而成，形成網(wǎng)狀，方解石、白云石和陸源碎屑物等充填寬縫，窄縫不易被充填，利于保存，有些薄片面孔率可達3%，可作為儲集空間，溶縫將孤立的孔隙彼此連通。

3儲層物性特征

孔隙度和滲透率是反映碳酸鹽巖儲集層儲集和滲濾性能的兩個基本參數(shù)(吳勝和，1997)。通過對研究區(qū)馬家溝組馬54上部巖心常規(guī)物性分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計，巖溶儲層孔隙度最小值0.47%，最大值8.53%，平均3.51%，滲透率最小值0.008×10-3μm2，最大值5.632×10-3μm2，平均0.08×10-3μm2。

從孔隙度直方圖2a中可以看出，孔隙度主要分布在4%～5%之間，其次是2%～3%之間，孔隙度在2%～5%占樣品總數(shù)的50%左右呈不聯(lián)續(xù)分布狀態(tài)。

滲透率分布直方圖2b呈現(xiàn)單峰態(tài)分布，峰值處于(0.05～0.1)×10-3μm2之間，占樣品總數(shù)的47.5%。該地區(qū)滲透率比較低?？紫抖群蜐B透率分布點非常分散，孔隙度和滲透率相關性差。

4儲層類型與評價

通過上述對物性參數(shù)以及壓汞參數(shù)的統(tǒng)計分析，本區(qū)主要為特低孔特低滲儲層，部分由于裂縫的存在儲集性能較好。根據(jù)鄂爾多斯盆地下古生界奧陶系碳酸鹽巖儲層分類標準(方少仙修改，2004)，建立本區(qū)的馬家溝組馬五4上部碳酸鹽巖巖溶儲層分類標準下(表3)。

圖2　馬家溝組儲層孔隙度和滲透率直方圖

常規(guī)物性孔隙結構特征儲層類別孔隙度/%滲透率/×10-3μm2排驅壓力Mpa中值半徑(μm)汞飽和度/%中值壓力Ⅰ類儲層>6>1<0.5>0.03>4015～35Ⅱ類儲層3～60.05～0.10.5～20.01～0.0420～4020～65Ⅲ類儲層2～4<0.1>20.002～0.015～2060～110

I類儲層：本區(qū)內儲集性能較好的儲層，巖性主要為細粉晶白云巖，顯微紋層，因云化重結晶而呈殘余狀。泥微晶-細晶白云巖，發(fā)育晶間孔、晶間溶孔、溶孔及裂縫?？紫抖戎荡笥?%，滲透率值大于>1×10-3μm2，屬于特低孔低滲型儲層。毛管壓力曲線飽和度高，進汞飽和度大于40%，退汞效率約40%。排驅壓力和中值壓力都較低，喉道半徑中等，大于0.03μm。喉道分選較好，特征表現(xiàn)為中-粗歪度特征。

Ⅱ類儲層：本區(qū)內儲集性能中等的儲層，巖性主要為次生石灰?guī)r和角礫白云巖。見少量晶間孔、溶孔及微裂隙?？紫抖戎禐?%～6%，滲透率值為0.05×10-3μm2-0.1×10-3μm2，屬于特低孔低滲型儲層。毛管壓力曲線飽和度中等，進汞飽和度為20%～40%之間，退汞效率約42%。排驅壓力和中值壓力比I類儲層要高，喉道半徑較低，喉道分選較好，特征表現(xiàn)為細歪度特征，由于裂縫發(fā)育程度較低，以片狀吼道為主，孔隙之間的連通性不好，導致儲集性能一般。

Ⅲ類儲層：本區(qū)內儲集性能較差的儲層，巖性主要為粉-細晶殘余鮞粒含灰白云巖，砂礫屑白云巖。儲層空間少且連通差?？紫抖戎禐?%～4%，滲透率值小于0.1×10-3μm2，屬于特低孔特低滲型儲層。毛管壓力曲線飽和度較低，進汞飽和度為5%～20%之間，退汞效率小于30%。排驅壓力和中值壓力比Ⅱ類儲層要高，喉道半徑低，分選差歪度細。

5結語

通過本次研究，對研究區(qū)巖溶儲層特征有了基本的了解，得到以下結論：

(1)研究區(qū)巖石類型主要為石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r三類巖石，并以白云巖為主。石灰?guī)r類型主要由角礫狀灰?guī)r、殘余礫屑灰?guī)r以及各類過渡巖類。白云巖主要包括泥晶白云巖、泥粉晶白云巖、粉細晶殘余砂屑白云巖、膏質白云巖、云質膏巖和角礫狀白云巖。

(2)研究區(qū)碳酸鹽巖儲集層的儲集空間主要為孔隙、喉道及裂縫。原生孔隙保留較少，以晶間孔隙、膏?？?、溶孔等次生孔隙為主。微裂縫、晶間隙、孔隙縮小型為主要的喉道類型。通過薄片鑒定孔隙特征較好的為白云巖，石灰?guī)r由于后期各種作用使其孔隙充填，巖性致密、孔隙性較差。

(3)研究區(qū)巖溶儲層孔隙度主要分布在4%～5%之間，孔隙度在2%～5%占樣品總數(shù)的50%左右呈不聯(lián)續(xù)分布狀態(tài)。滲透率較低，峰值處于(0.05～0.1)×10-3μm2之間，孔隙度和滲透率分布點非常分散，孔隙度和滲透率相關性差。

(4)研究區(qū)中I類儲層為特低孔低滲型儲層，巖性主要為細粉晶白云巖，儲集性能最好，Ⅱ類儲層為特低孔低滲儲層，巖性主要為次生石灰?guī)r和角礫白云巖，儲集性能一般，Ⅲ類儲層為特低孔特低滲儲層，巖性主要為粉-細晶殘余鮞粒含灰白云巖，砂礫屑白云巖，儲層空間少且連通差，儲集性能最差。

參考文獻

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[7]何江，方少仙，侯方浩，等. 鄂爾多斯盆地中部氣田中奧陶統(tǒng)馬家溝組巖溶型儲層特征.

[收稿日期]2015-09-29

[作者簡介]靳程光(1990-)，男，陜西渭南人，在讀碩士研究生，主攻方向：儲層地質學。

[中圖分類號]TE122.2+3

[文獻標識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)01-0239-03