張舂燕，張郁聆，劉秉晞，賀志亮

(1.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054； 2. 長安大學(xué) 數(shù)字油田研究所，陜西 西安 710054)

鄂爾多斯盆地長6儲(chǔ)層特征及物性影響因素分析

張舂燕1,2，張郁聆1，劉秉晞1,2，賀志亮1,2

(1.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054； 2. 長安大學(xué) 數(shù)字油田研究所，陜西 西安 710054)

鄂爾多斯盆地延長組長6儲(chǔ)層屬于典型的低孔超低滲致密油層。以巖心、巖石薄片、測井解釋成果等分析測試資料為基礎(chǔ)，對儲(chǔ)集層的巖石學(xué)特征、物性分析、微觀孔隙特征以及影響因素進(jìn)行了分析。

鄂爾多斯盆地；儲(chǔ)層物性；成巖作用；沉積作用

0 前 言

甘谷驛油田地處陜西延安市與延長縣交界處的甘谷驛鎮(zhèn)境內(nèi)，構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地東部陜北斜坡中部。該區(qū)的主要產(chǎn)油層為三疊系延長組長6油層。陜北斜坡為鄂爾多斯盆地的主體部分，主要形成于早白堊世，為一向西傾斜的平緩單斜。該斜坡斷層與局部構(gòu)造均不發(fā)育，僅局部發(fā)育差異壓實(shí)作用形成的低幅度鼻狀構(gòu)造。研究區(qū)唐157井區(qū)位于甘谷驛油田西北部，范圍東起唐86井，西至唐151井，南到1 352井，北抵唐87井[1]。近年來，隨著勘探的不斷深入，前人已對該地區(qū)延長組儲(chǔ)層成巖作用與物性特征做了大量研究，筆者結(jié)合前人研究成果，從延長組儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型與特征，以及物性特征等方面出發(fā)，重點(diǎn)從沉積環(huán)境以及成巖作用兩個(gè)方面研究和分析影響儲(chǔ)層物性的主要控制因素。通過這一研究以達(dá)到對該地區(qū)儲(chǔ)層物性控制因素及低孔、低滲成因有更深入、更進(jìn)一步的了解，為后期的勘探開發(fā)提供可靠的理論依據(jù)。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 巖石學(xué)特征

在油氣儲(chǔ)層研究過程中，儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征和研究是儲(chǔ)層研究的基礎(chǔ)。利用巖心常規(guī)薄片、鑄體薄片、X-衍射、陰極發(fā)光和掃描電鏡等資料和手段，得出研究區(qū)長6儲(chǔ)層細(xì)灰色細(xì)粒長石砂巖為主，含有少量中—細(xì)粒長石砂巖，砂巖碎屑顆粒結(jié)構(gòu)成熟度較高，分選較好，但磨圓度較差，以次棱角狀為主，顆粒支撐，顆粒接觸以線接觸為主，部分有點(diǎn)接觸和凹凸接觸，砂體主要發(fā)育板狀和槽狀交錯(cuò)層理、平行層理以及塊狀層理，砂巖成分成熟度為34%相對較低，結(jié)構(gòu)成熟度相對較高。

根據(jù)砂巖碎屑成分統(tǒng)計(jì)表明，巖石主要礦物組分為長石和石英，并含有少量黑云母，其中石英含量為20.6%，長石含量為54.3%，黑云母含量為4.7%，巖屑含量為5.2%，主要為變質(zhì)巖巖屑和沉積巖巖屑，填隙物含量為8.7%，其中基質(zhì)含量為1.8%，主要為泥、鈣質(zhì)礦物，膠結(jié)類型主要為泥質(zhì)、碳質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)物主要以綠泥石、濁沸石為主，可見少量重礦物，其中穩(wěn)定礦物為鋯石、磷灰石、十字石、榍石等，不穩(wěn)定礦物主要為重晶石、磷灰石、綠簾石、陽起石等。

長6油層碎屑顆粒粒徑φ2.62，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.51，顆粒分選較好，C值0.27 mm，M值0.04 mm，圓度以次棱角狀為主，膠結(jié)以薄膜、孔隙、接觸(壓嵌、再生)復(fù)合膠結(jié)為主，局部為基底式膠結(jié)。

總體來看長6油層礦物成分成熟度低，結(jié)構(gòu)成熟度較高，分選性較好。

1.2 孔隙類型及結(jié)構(gòu)特征

1.2.1 孔隙類型

儲(chǔ)層的孔隙空間是油氣儲(chǔ)集的場所，他不僅與油氣運(yùn)移、聚集關(guān)系密切，而且在開發(fā)過程中對油氣的滲流具有非常重要的意義[2]。根據(jù)鑄體薄片、陰極發(fā)光、電鏡掃描等資料可知，鄂爾多斯盆地長6儲(chǔ)層孔隙類型主要有3大類：原生孔隙，溶蝕型次生孔隙，微裂隙。原生孔隙中殘余粒間孔隙占主導(dǎo)地位，約為45%，分布均勻，連通性較好，主要為綠泥石膜充填形成。研究區(qū)儲(chǔ)層次生孔隙以溶蝕性次生孔隙為主。其中，溶蝕粒內(nèi)孔隙和溶蝕填隙物內(nèi)孔隙為主要次生孔隙類型，含量分別為6%～8%，14%～21%。微裂隙形成較早，分布普遍，可大大改變儲(chǔ)層的孔滲能力。同時(shí)，研究區(qū)部分井區(qū)長6油層砂巖裂縫較發(fā)育，分布很不均一，對儲(chǔ)層的連通起了很大的作用。

1.2.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

砂巖的儲(chǔ)集空間是由多種類型的孔隙通過喉道連接起來的復(fù)雜多變的孔喉系統(tǒng)。喉道為連通兩個(gè)孔隙的狹窄通道，是影響儲(chǔ)層滲流能力的主控因素，而巖石的顆粒接觸關(guān)系、膠結(jié)類型以及顆粒本身的形狀與大小決定了喉道的大小和形態(tài)。根據(jù)薄片等資料研究，在長6油層砂巖儲(chǔ)層中，孔隙和吼道常以不同的方式組合而成，其主要孔喉組合為殘余粒間孔與小、微孔以及片狀細(xì)喉和微細(xì)喉。

研究區(qū)長6特低滲儲(chǔ)層的主要喉道類型為細(xì)短型、細(xì)長型、微細(xì)型。通過對研究區(qū)、區(qū)域延長組壓汞曲線以及圖像等資料的分析，研究區(qū)延長組長6孔隙一般分布在15～61 μm左右，個(gè)別可達(dá)100～200 μm，表明主要為小孔—細(xì)孔型，個(gè)別為中孔型，平均喉道直徑區(qū)間為0.3～1.00 μm，平均為0.6 μm左右，表明以細(xì)喉道和微細(xì)喉道為主。因此，本區(qū)長6儲(chǔ)層屬小孔—細(xì)喉型和小孔—微細(xì)喉型。

1.3 物性特征

根據(jù)對延長組長6油層8口井900多塊樣品巖芯的分析統(tǒng)計(jì)，有近90%的樣品，其巖石孔隙度分布在8%～12%之間，巖石孔隙度分布峰值為9%～10%。研究區(qū)巖石孔隙度平均值為8.3%，其中最大值為12.18%，最小值為1%(見圖1)。

長6油層滲透率分布于0.02×10-3～3.88×10-3μm2，其平均值為0.82×10-3μm2。滲透率的分布較分散，范圍較寬，主要分布于0.2×10-3～1.25×10-3μm2之間，分布峰值為0.35×10-3～0.45×10-3μm2(見圖2),反映出研究區(qū)延長組長6儲(chǔ)層低孔、超低滲的特點(diǎn)。同時(shí)，儲(chǔ)層孔隙度和滲透率呈正相關(guān)性(見圖3)。

由此可知，儲(chǔ)層受裂縫影響較少，儲(chǔ)層的物性取決于基質(zhì)巖的物性，是典型的孔隙性儲(chǔ)層。

圖1 長6孔隙度分布

圖2 長6滲透率分布

圖3 孔隙度與滲透率相關(guān)關(guān)系

2 儲(chǔ)層物性影響因素討論

沉積環(huán)境的差異、成巖作用的期次與強(qiáng)弱及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律控制了儲(chǔ)層的礦物成分及結(jié)構(gòu)、孔隙結(jié)構(gòu)特征、孔隙流體特征及儲(chǔ)層物性參數(shù)分布，對儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能起著決定性的作用。通過對研究區(qū)長6儲(chǔ)層的微觀結(jié)構(gòu)的觀察以及特征的分析，可以得出儲(chǔ)層物性是沉積相、成巖作用以及構(gòu)造作用等共同影響的結(jié)果，其中沉積相和成巖作用為主要控制因素。

2.1 沉積相帶

沉積作用對儲(chǔ)層發(fā)育狀況及儲(chǔ)層的屬性具有重要的控制作用。沉積相作為儲(chǔ)層沉積物后期所經(jīng)歷的成巖演化及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，沉積微相中水動(dòng)力條件決定原生空隙的類型和對儲(chǔ)層的控制作用不僅表現(xiàn)為其影響著巖石的成分、還決定著巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造以及原生孔隙的發(fā)育情況。不同的沉積微相對儲(chǔ)層的控制作用不同[3]。

研究表明，延長組長6儲(chǔ)層主要發(fā)育三角洲前緣亞相，分為水下分流河道及側(cè)緣、水下天然堤、分流間灣、河口壩、前緣席狀砂等微相類型[1]，其中尤以水下分流水道砂體對儲(chǔ)層物性控制作用最強(qiáng)。水下分流河道及河口壩沉積環(huán)境水動(dòng)力條件較強(qiáng)，淘洗干凈，雜基少，顆粒分選性好，沉積物搬運(yùn)距離中等，粒度中等，砂巖的原生粒間孔隙較發(fā)育。河口壩微相主要沉積粉—細(xì)粒砂巖，水動(dòng)力作用較強(qiáng)，砂巖分選性較好，泥質(zhì)含量較好，利于儲(chǔ)層發(fā)育。水下天然堤水動(dòng)力條件較弱，主要沉積粉砂巖，粒度較細(xì)，泥質(zhì)含量較高，不太利于儲(chǔ)層原生空隙的發(fā)育。水下分流間灣主要以泥質(zhì)沉積為主，不利于儲(chǔ)層的發(fā)育。前緣席地砂沉積微相是三角洲沉積體系中優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體的發(fā)育地帶，分選性和磨圓度較好，泥質(zhì)含量甚微，非常利于儲(chǔ)層的發(fā)育。

2.2 成巖作用

所謂成巖作用，是指在沉積作用之后，在非常短的時(shí)間內(nèi)，沉積物從疏松狀態(tài)向致密巖石轉(zhuǎn)化的過程。成巖作用對儲(chǔ)層可有改善和破壞的作用，可以分為建設(shè)性和破壞性成巖作用[4]。通過對研究區(qū)延長組長6儲(chǔ)層的巖心和鑄體薄片等資料的觀察和綜合分析，可以得出研究區(qū)長6儲(chǔ)層的成巖過程相對比較強(qiáng)烈，主要經(jīng)歷了壓實(shí)壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用等一系列復(fù)雜成巖作用，成巖現(xiàn)象豐富。

2.2.1 壓實(shí)作用

壓實(shí)作用是研究區(qū)碎屑巖所經(jīng)歷的最主要的一類成巖作用，主要包括機(jī)械壓實(shí)和化學(xué)壓溶，是其導(dǎo)致研究區(qū)長6油層原生孔隙損失的主要原因。研究區(qū)延長組砂巖中有大量明顯的壓實(shí)作用痕跡，主要表現(xiàn)為：碎屑顆粒的轉(zhuǎn)動(dòng)、穩(wěn)定排列，顆粒接觸方式由點(diǎn)接觸轉(zhuǎn)變?yōu)榫o密的線接觸，一定量的塑性巖屑和礦物假雜基化。在壓實(shí)作用后期，砂巖中的主要粘土礦物綠泥石析出并附著在碎屑顆粒表面并堵塞孔喉。隨著埋藏深度的增加，壓溶作用逐漸代替壓實(shí)作用，成為破壞原生孔隙的主要因素之一，主要表現(xiàn)為接觸方式由線接觸向凹凸接觸過度，石英的次生進(jìn)一步加大，導(dǎo)致原生粒間孔隙逐漸縮小以及吼道半徑大大減小，使儲(chǔ)層物性變差，大大降低了儲(chǔ)層的孔滲能力。

2.2.2 膠結(jié)作用

儲(chǔ)層內(nèi)膠結(jié)物含量的增加使儲(chǔ)層原始孔隙大量損失，是導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差的一個(gè)重要因素。研究區(qū)延長組長6儲(chǔ)層主要的膠結(jié)物類型包括石英質(zhì)、自生長石、碳酸鹽、自生黏土礦物、濁沸石等，膠結(jié)類型繁多，膠結(jié)作用強(qiáng)烈。a 自身黏土礦物膠結(jié)作用；b 碳酸鹽膠結(jié)作用；c 石英膠結(jié)作用；d 濁沸石膠結(jié)作用。

研究區(qū)延長組長6儲(chǔ)層中砂巖中的自生濁沸石主要來自于在斜長石蝕變，在砂巖中呈斑狀分布，充填孔隙、交代碎屑。如果濁沸石只有沉淀而沒有溶解，將使巖石變得致密，但當(dāng)濁沸石沉淀后，如酸性水的介入造成流體pH值的降低，從而導(dǎo)致濁沸石的溶解，提供一定數(shù)量的次生孔隙，是研究區(qū)長6儲(chǔ)集性能改善的主要原因之一。

2.2.3 溶蝕作用

溶蝕作用作為一種有效的建設(shè)性成巖作用，通過形成大量次生空隙，提高儲(chǔ)層孔滲能力。研究區(qū)延長組長6儲(chǔ)層主要的孔隙類型之一就是經(jīng)過溶蝕作用形成的各種類型的次生孔隙。晚期成巖階段及表生成巖階段由碎屑顆粒及濁沸石、碳酸鹽膠結(jié)物的溶解作用是造成研究區(qū)長6砂巖物性改善的主要途徑。

延長組長6油層溶蝕作用增加孔隙1.9%～5.6%。其中對總孔隙貢獻(xiàn)最高的為濁沸石溶孔，總孔隙貢獻(xiàn)率為31.21%，其次為長石、巖屑溶孔，總孔隙貢獻(xiàn)率為19.36%，碳酸鹽的溶解作用并不發(fā)育，對次生孔隙貢獻(xiàn)率甚微，晶間微孔總孔隙貢獻(xiàn)率小于1%，雜基微孔甚微。

2.2.4 有機(jī)質(zhì)充注作用

油氣注入儲(chǔ)層后占據(jù)孔隙空間，排出孔隙水，并且改變了孔隙介質(zhì)的地球化學(xué)環(huán)境，能夠使膠結(jié)作用和礦物的形成、轉(zhuǎn)化得到抑制甚至停止。另外，原油中攜帶有一定數(shù)量的有機(jī)酸，有機(jī)酸進(jìn)入儲(chǔ)層后溶解于孔隙水中使孔隙水的pH值降低，促進(jìn)了長石、濁沸石和巖屑的溶解以及次生孔隙的形成。因此，烴類的充注可以保護(hù)儲(chǔ)層原生孔隙并有利于儲(chǔ)層物性條件的改善。

3 結(jié) 論

1) 甘谷驛油田唐157井區(qū)延長組長6儲(chǔ)層成巖作用豐富，類型復(fù)雜，沉積作用和成巖作用共同控制了儲(chǔ)層物性的縱橫向變化。沉積作用影響了儲(chǔ)層的原生孔隙類型的發(fā)育程度，各種成巖作用對儲(chǔ)層砂巖原生孔隙的保存和次生孔隙的發(fā)育有重要影響。

2) 延長組長6油層砂巖中軟碎屑顆粒長石、巖屑等含量較高，抗壓實(shí)性差，在成巖過程中，經(jīng)歷了強(qiáng)烈的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，尤其是碳酸鹽和綠泥石膠結(jié)作用，是形成特低孔滲儲(chǔ)層的最主要原因。而晚期的溶蝕作用和有機(jī)質(zhì)充注作用，尤其是碳酸鹽膠結(jié)物和濁沸石溶解大大改善了儲(chǔ)層的物性。

3) 研究區(qū)有利于儲(chǔ)層物性發(fā)育的成巖作用有溶蝕作用，有機(jī)質(zhì)充注作用，破裂作用等。不利于儲(chǔ)層物性發(fā)育的主要成巖作用又壓實(shí)壓溶作用以及膠結(jié)作用等。

[1] 劉秉晞, 賀志亮, 陳宇, 等. 鄂爾多斯盆地甘谷驛油田唐157井區(qū)長6油層組沉積相研究[J]. 西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2016, 31(4): 44-50.

[2] 吳勝和, 熊琦華. 油氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1998.

[3] 張金亮, 梁杰出, 杜桂林. 安塞油田長2油層成巖作用及其對儲(chǔ)層物性的影響[J]. 西北地質(zhì), 2004, 37(4): 50-58.

[4] 鄭榮才, 文華國, 韓永林, 等. 鄂爾多斯盆地白豹地區(qū)長6油層組湖底滑塌濁積扇沉積特征及其研究意義[J]. 成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2006, 33(6): 566-575.

Factor Analysis of the Chang 6th Member Reservoir in Characteristics and Influence of Ordos Basin

ZHANG Chongyan1,2, ZHANG Yu ling1, LIU Bingxi1,2, HE Zhiliang1,2

(1.SchoolofEarthSciencesandResources,Chang’anUniversity,Xi’an,Shanxi710054,China;2.InstituteofDigitalOilfield,Chang’anUniversity,Xi’an,Shanxi710054,China)

The Chang 6th member reservoir of Yanchang Formation in Ordos Basin is a typical tight reservoir with low porosity and low permeability. This paper is based on the cores to have an analysis of rock thin section, including its well logging interpretation data, petrology, petrophysical factors, micro pore characteristics and its influencing.

Ordos Basin; Reservoir physical property; Diagenesis; Sedimentation

2017-02-10

張舂燕(1991-)，女，陜西榆林人，研究生，研究方向：石油地質(zhì)，手機(jī)：18700849421，E-mail：didimove@126.com.

P618.13

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.004