劉翰林 ，楊友運 ，王鳳琴 ，鄧秀芹，劉燁，南珺祥，王津，張洪潔

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點實驗室，西安 710065；3.中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院，西安 710004；4.西安石油大學(xué)計算機(jī)學(xué)院，西安 710065）

1 地質(zhì)概況

隴東地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，跨越西峰、環(huán)縣、慶陽、合水、寧縣、鎮(zhèn)原及華池等7個區(qū)縣（見圖1）[1]，該地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組是在盆地持續(xù)拗陷和穩(wěn)定沉降過程中形成的一套沖積扇與扇三角洲—河流—湖泊相陸源碎屑巖沉積體系，自下而上發(fā)育10個油層組[2]，延長組中部長6段—長8段沉積期，對應(yīng)湖盆擴(kuò)張、強(qiáng)烈拗陷和穩(wěn)定收縮等3個階段，發(fā)育了優(yōu)質(zhì)的烴源巖和類型豐富的砂體。隨著西峰、華慶、環(huán)江、鎮(zhèn)北及合水多個億噸級油氣油富集區(qū)的發(fā)現(xiàn)[3]，證明了隴東地區(qū)延長組仍有巨大的勘探潛力，更說明長6段、長8段作為主力產(chǎn)層，對保障長慶油田5 000×104t穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

圖1 鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)構(gòu)造位置圖

研究區(qū)長 6段—長8段儲集層屬于典型的致密砂巖儲集層，具有孔喉細(xì)小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)等特征，一般滲透率小于 1×10-3μm2。深入認(rèn)識其微觀結(jié)構(gòu)和致密化機(jī)理對指導(dǎo)研究區(qū)油氣勘探開發(fā)具有重要意義。近年來，中國有關(guān)學(xué)者針對研究區(qū)儲集層微觀結(jié)構(gòu)方面開展了相關(guān)的研究工作，鄒才能等[4]認(rèn)為納米級孔隙是致密砂巖油氣儲集層的主要儲集空間；楊智峰等[5]研究發(fā)現(xiàn)鄂爾多斯盆地西南部長 6段—長 8段致密砂巖儲集層納米尺度下孔隙的半徑大多小于0.5 μm，其中球狀孔隙發(fā)育，連通性較差；徐黎明等[6]通過研究致密油儲集層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征，得出華慶地區(qū)長6段儲集層滲透率為（0.01～1.00）×10-3μm2以微米級孔隙為主；任曉霞等[7]對長8段致密砂巖儲集層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定量表征，結(jié)果表明亞微米孔喉對滲透率的貢獻(xiàn)起主導(dǎo)作用。還有部分學(xué)者討論了研究區(qū)儲集層致密化的原因，宋平等[8]認(rèn)為壓實作用是長7段儲集層致密化的關(guān)鍵成巖因素；鐘大康[9]研究表明鄂爾多斯盆地長6段—長7段碳酸鹽膠結(jié)物等對石英的交代作用減少了大量粒間孔體積，使儲集層更加致密；周勇等[10]分析了長82亞段致密儲集層中早期綠泥石環(huán)邊的膠結(jié)作用，認(rèn)為其是相對高滲儲集層原生孔隙保存的關(guān)鍵。上述學(xué)者的研究大多圍繞單一層位展開，未對不同層位致密砂巖儲集層微觀結(jié)構(gòu)特征及成因機(jī)理進(jìn)行對比，未解釋差異性成巖演化對孔隙結(jié)構(gòu)的影響。本文選取隴東地區(qū)延長組 2個代表性目的層段，即華慶油田長63亞段和馬嶺油田長81亞段作為研究對象，利用鑄體薄片、掃描電鏡、巖心物性、恒速壓汞等資料，深入剖析長6段、長8段致密儲集層不同尺度微觀孔喉結(jié)構(gòu)的差異以及各主要成巖作用對長 6段、長 8段儲集層致密化的差異控制，進(jìn)一步深化儲集層致密化機(jī)理，促進(jìn)研究區(qū)致密油勘探開發(fā)進(jìn)程。

2 儲集層特征

2.1 巖石組分特征

隴東地區(qū)延長組中部以長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，長石砂巖和巖屑砂巖次之（見圖2）。其中，長 8段儲集層中石英、長石、巖屑的平均含量分別為35.08%、33.12%、31.08%，比例接近 1︰1︰1，巖屑成分以火成巖巖屑為主，尤其富含噴發(fā)巖巖屑[11-12]，云母含量平均值為3.41%；而長6段儲集層中石英、長石、巖屑的平均含量分別為33.26%、43.48%、23.26%，具有“低石英、高長石”的特點，這是因為長 6段沉積期華慶地區(qū)主要受北東方向陰山物源的控制，所提供的碎屑物質(zhì)具有高斜長石的特征[13]。長 6段的巖屑成分主要以千枚巖、變質(zhì)粉砂巖等低級變質(zhì)巖為主，云母類礦物含量豐富，平均為7.26%。長8段沉積末期構(gòu)造事件對隴東地區(qū)沉積物物源的改變，是長 8段與長6段巖石組分具有較大差異的主要原因[14]。

2.2 儲集層孔喉類型

圖2 隴東地區(qū)長6段、長8段儲集層砂巖分類

圖3 隴東地區(qū)長6段、長8段致密儲集層孔喉類型（Qtz—石英；F—長石；Kfs—鉀長石；R—巖屑）

根據(jù)鑄體薄片與場發(fā)射掃描電鏡結(jié)果，將研究區(qū)長6段、長8段致密儲集層孔隙分為4類：①粒間孔，主要由殘余粒間孔組成，孔隙規(guī)則性好且與顆粒邊界呈平整接觸，喉道以彎片狀和片狀為主，綠泥石以包膜狀沿骨架顆粒表面垂直生長，孔喉半徑平均為 35～50 μm（見圖 3a、圖 3b）；②粒間溶孔-粒內(nèi)溶孔，主要由粒間擴(kuò)大溶孔和粒內(nèi)溶孔組成，孔隙形狀分布不均勻，多呈條帶狀、彎曲狀，喉道以彎片狀為主。孔隙和喉道壁上石英加大邊較發(fā)育，自生石英（多呈牙狀、馬蹄狀）不均勻充填孔喉，并含少量混層黏土礦物，孔喉半徑平均為15～30 μm（見圖3c、圖3d）；③黏土礦物晶間微孔，成巖晚期，喉道內(nèi)部被大量自生黏土礦物充填，如葉片狀綠泥石、絲縷狀伊利石和書頁狀高嶺石等，在這些黏土礦物間發(fā)育晶間微孔，孔徑平均為4～25 μm，以微納米孔隙為主（見圖3e、圖3f）；④微裂縫，孔隙之間主要以微裂縫連通，其寬度為200 nm～20 μm（見圖3g、圖3h）。

2.3 儲集層微觀孔喉特征

2.3.1 實驗樣品及條件

恒速壓汞技術(shù)能夠直觀、定量地分析孔隙、喉道、孔喉半徑比的大小及分布特征等[15]。本文實驗采用ASPE-730型恒速壓汞實驗裝置，實驗溫度為 25～30 ℃，接觸角為140 ℃，汞表面張力為485 mN/m。本文分別選取華慶地區(qū)長63亞段具有代表性的8塊巖心樣品和馬嶺地區(qū)長81亞段具有代表性的10塊樣品。前者樣品孔隙度為5.84%～13.56%（平均值為8.64%），滲透率為（0.073～0.403）×10-3μm2（平均值為0.292×10-3μm2）；后者樣品孔隙度為 5.1%～13.0%（平均值為 9.89%），滲透率為（0.031 8～2.614 0）×10-3μm2（平均值為0.759×10-3μm2）。樣品均屬于典型的低孔低滲致密砂巖，但整體上長6段、長8段孔隙度差異小，長8段儲集層滲透率大于長6段。根據(jù)滲透率的大小對18個樣品進(jìn)行分類，對比分析不同層位、不同滲透率樣品的孔隙半徑分布特征、喉道半徑分布特征以及孔喉半徑比分布特征的差異。

2.3.2 孔、喉半徑分布特征

長6段、長8段儲集層不同滲透率樣品的孔隙半徑分布曲線具有相似的形態(tài)、集中區(qū)間和峰值（見圖4a），說明孔隙大小不是控制長6段、長8段儲集層物性差異的主要因素。長6段、長8段儲集層不同級別滲透率樣品的喉道半徑分布差異大，但兩個地區(qū)均表現(xiàn)出：滲透率越高，喉道半徑分布范圍越寬且分布頻率越低，同時大喉道占比越大（見圖 4b）。比較長 6段、長8段喉道半徑累計分布曲線（見圖4c）：當(dāng)滲透率級別較低（以華慶4號和馬嶺59號樣品為例）、累計分布頻率達(dá)95% 時，喉道半徑均接近0.60 μm，說明長6段、長8段低滲樣品主要受滲流通道中半徑小于0.6 μm的喉道所控制；但隨著滲透率的增大（以華慶1號和馬嶺18號樣品為例），長6段、長8段儲集層喉道特征差異明顯：長 63亞段儲集層喉道半徑主要分布范圍較集中，為0.25～1.50 μm，樣品主要受滲流通道半徑小于1.5 μm的喉道所控制，不存在相對大喉道來貢獻(xiàn)滲透率；而長 81亞段儲集層喉道半徑分布（0.20～2.27 μm）較分散，大于 1.5 μm 的喉道約占15%，說明此時相對大喉道對滲透率的貢獻(xiàn)較低滲時有所增加。

圖4 隴東地區(qū)長6段、長8段致密儲集層不同滲透率樣品的孔、喉半徑分布特征（K—滲透率）

2.3.3 孔喉半徑比特征

從統(tǒng)計結(jié)果來看（見圖5a、圖5 b），研究區(qū)樣品的孔隙半徑與孔喉半徑比具有正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性比較差，相關(guān)系數(shù)僅為 0.242 7；而平均喉道半徑和孔喉半徑比具有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)為0.643 4）。長63亞段儲集層的平均喉道半徑越小，與孔喉半徑比的散點分布越集中，且長63亞段儲集層的孔喉半徑比與平均喉道半徑小于1.0 μm、孔喉半徑比大于235的納米級喉道相關(guān)性更強(qiáng)；而長81亞段儲集層平均喉道半徑與孔喉半徑比的散點分布較均勻，無明顯集中分布區(qū)。

圖5 隴東地區(qū)長6段、長8段致密儲集層不同滲透率樣品的孔喉比特征

長6段、長8段儲集層不同喉道半徑條件下的孔喉半徑比頻率分布曲線變化趨勢相似（見圖5c、圖5d），以長81亞段儲集層為例，5，51，7，3號樣品的平均喉道半徑分別為0.57，0.59，0.62，1.26 μm，孔喉半徑比的分布范圍分別為 60～960，50～730，90～670，70～610 μm，峰值頻率分別為7.42%，9.72%，14.23%，17.35%，平均孔喉半徑比分別為 440.74，311.01，287.19，230.99。這表明不同物性致密砂巖儲集層的平均喉道半徑越小，孔喉半徑比的峰值所對應(yīng)的頻率越低，但平均孔喉半徑比越大且分布范圍越寬；孔喉半徑比越大反映孔隙、喉道之間的差異越大，油氣通過窄小喉道時需要克服更大的毛細(xì)管阻力，致使大孔隙內(nèi)的油氣難以在細(xì)小喉道中發(fā)生滲流，并引起油氣開采難度的相對增大[16]。

2.3.4 毛管壓力曲線變化特征

恒速壓汞技術(shù)不僅提供了總的毛管壓力曲線，同時能夠給出孔隙、喉道的進(jìn)汞壓力曲線，可以直觀、定量表征儲集層樣品的有效喉道體積及其所控制的有效孔隙體積的分布特征[17]。根據(jù)不同進(jìn)汞曲線的變化特征，將進(jìn)汞過程大致分為 3個階段：第Ⅰ階段，毛管壓力達(dá)到排驅(qū)壓力后，汞首先進(jìn)入相對大喉道所連通的孔隙，此時總毛管壓力曲線和孔隙毛管壓力曲線重合，而喉道的影響并不明顯；第Ⅱ階段，隨著進(jìn)汞壓力的增加，孔隙毛管壓力曲線開始上翹，雖然反映進(jìn)汞壓力急劇增大，但孔隙中進(jìn)汞量卻增加緩慢，說明喉道開始起主要控制作用，此時總毛管壓力曲線和孔隙毛管壓力曲線趨于分離；第Ⅲ階段，當(dāng)連通孔隙被汞充滿后，繼續(xù)增加進(jìn)汞壓力，汞只是進(jìn)入更細(xì)小的喉道，此時總毛管壓力曲線完全受喉道毛管壓力曲線的控制。通過研究區(qū)不同滲透率樣品毛管壓力曲線的對比（見圖 6），可以看出：滲透率越高的儲集層（3號、46號樣品），孔隙毛管壓力曲線與總毛管壓力曲線的重合段越長，即孔隙毛管壓力曲線對總毛管壓力曲線影響和控制作用越大，反映孔隙所占有效儲集空間比例大；滲透率越低的儲集層（4號、23號樣品），喉道毛管壓力曲線對總毛管壓力曲線的影響越大，反映喉道所占有效儲集空間的比例越大。

圖6 不同滲透率樣品的恒速壓汞實驗毛管壓力曲線

根據(jù)汞注入孔喉的時間先后，進(jìn)汞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段分別對應(yīng)相對大喉道、相對小喉道和微細(xì)喉道。通過對比不同喉道半徑的3號和7號樣品毛管壓力曲線發(fā)現(xiàn)（見表1、圖7）：3號樣品Ⅰ、Ⅲ階段進(jìn)汞充分，毛管壓力曲線段較長，尤其是Ⅰ階段所對應(yīng)的相對大喉道最發(fā)育；7號樣品僅Ⅲ階段進(jìn)汞充分，毛管壓力曲線段較長，對應(yīng)了相對微細(xì)喉道發(fā)育。這說明平均喉道半徑越大，相對大喉道及其所連通的孔隙越發(fā)育，總體孔喉連通性越好；而平均喉道半徑越小，相對大喉道及其所連通的孔隙越不發(fā)育，微細(xì)喉道及其所連通的孔隙越發(fā)育，總孔喉連通性越差。

表1 隴東地區(qū)長6段、長8段致密儲集層代表樣品恒速壓汞孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖7 不同喉道半徑樣品的毛管壓力曲線對比

綜上表明，馬嶺地區(qū)長 81亞段儲集層和華慶地區(qū)長 63亞段儲集層的平均孔隙度基本相同，前者較后者高滲的主要原因在于發(fā)育少量半徑較大的孔喉，這些相對大孔喉對儲集層滲透率起到主要貢獻(xiàn)；華慶地區(qū)雖大量發(fā)育半徑較小的孔喉，但其對滲透率貢獻(xiàn)較?。徊⑶译S著物性變差，喉道半徑越細(xì)、分布范圍越小、小孔喉所占比例越大，但喉道占有效儲集空間的比例也越高，使得儲集層總體孔喉連通性和微觀孔隙結(jié)構(gòu)較差并增大了儲集層的滲流阻力，相應(yīng)地增大了開采難度。

3 儲集層致密化成因及差異性分析

致密砂巖儲集層微觀結(jié)構(gòu)是在沉積環(huán)境改造的基礎(chǔ)上，通過漫長的地質(zhì)歷史時期，經(jīng)歷復(fù)雜的成巖作用形成的[18]。沉積作用奠定了致密儲集層形成的基礎(chǔ)，成巖作用控制了致密儲集層的演化進(jìn)程[19-20]，最終形成了差異化的孔喉結(jié)構(gòu)。因此，致密儲集層的形成受沉積作用和成巖作用2種因素共同影響。

3.1 沉積作用對儲集層物性的影響

隴東地區(qū)長6段、長8段儲集層沉積時主要發(fā)育強(qiáng)牽引流成因的分流河道中細(xì)砂巖、快速遞變懸浮沉積成因的濁流粉細(xì)砂巖以及砂質(zhì)碎屑流細(xì)砂巖 3種類型[2,11,14,21]。研究區(qū)復(fù)雜且多元的沉積環(huán)境造成了長 6段、長8段致密砂巖儲集層巖石組構(gòu)的差異。

長 8段儲集層沉積期沉積物供應(yīng)穩(wěn)定，物源主要來自西南和東北 2個方向，以西南方向物源為主[22]，在近物源緩坡搬運作用下，發(fā)育了 1套淺水辮狀河三角洲沉積體系[21]（見圖8），并以強(qiáng)牽引流分流河道中細(xì)砂巖為代表。受間歇性水流環(huán)境的影響，整體粒度較粗（平均粒徑為0.24 mm），分選性差—中等，碎屑顆粒以次棱角狀為主，雜基含量較少，一般低于5%，原生粒間孔隙發(fā)育，孔隙度一般小于 12%，滲透率范圍在（0.05～5.00）×10-3μm2。而長6段儲集層沉積期水體較深，從湖盆邊緣到湖盆中央發(fā)育三角洲—重力流沉積。三角洲砂體分選較差，雜基含量相對較高，原生粒間孔隙發(fā)育差，孔隙度一般小于8%，滲透率范圍為（0.05～0.20）×10-3μm2；而砂質(zhì)碎屑流整體的粒級變化小，物性較差，一般孔隙度小于 10%，滲透率為（0.08～0.30）×10-3μm2。

3.2 成巖作用對儲集層微觀結(jié)構(gòu)的控制

圖8 鄂爾多斯盆地長6段、長8段沉積模式示意圖

根據(jù)鏡下觀察，研究區(qū)主要的破壞性成巖作用為壓實和膠結(jié)作用，它們使孔隙變小、喉道變窄、微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、連通性變差，是導(dǎo)致儲集層致密化的重要原因；而主要的建設(shè)性成巖作用是溶蝕作用，它所產(chǎn)生的次生孔隙對儲集層物性的改善起積極影響[23]。根據(jù)Beard和Weyl所建立的原始孔隙度與分選系數(shù)之間的線性關(guān)系[24]，計算得到長 81亞段儲集層和長 63亞段儲集層的初始孔隙度分別為38.50%和40.00%。通過孔隙演化軌跡對比（見圖9），定量比較了不同成巖作用對長6段、長8段致密儲集層微觀結(jié)構(gòu)的差異控制。

3.2.1 壓實作用

圖9 隴東地區(qū)長6段、長8段致密儲集層孔隙演化史對比

壓實作用大量縮減儲集層原生孔隙，是導(dǎo)致研究區(qū)儲集層物性變差的主要因素。成巖早期，砂巖顆粒在上覆水體和沉積物負(fù)荷壓力下緊密排列、位移、再分配，隨著巖層上覆壓力的不斷增大和成巖壓實作用的繼續(xù)增強(qiáng)，千枚巖、泥巖巖屑及云母等塑性組分易發(fā)生擠壓變形（見圖10）。

根據(jù)長 6段、長 8段孔隙演化史對比可以看出（見圖 9），埋藏深度和地層溫度更大的長 81亞段儲集層壓實減孔量（15%）小于長63亞段（17%）。長63亞段儲集層平均粒徑較長 81亞段更細(xì)，越細(xì)的顆粒比表面積越大，在承受相同壓力的情況下越不易發(fā)生變形、滑動，負(fù)荷的壓力大都用來擠壓孔隙[25]；長 63亞段儲集層分選較差，較細(xì)的顆粒更易充填在較粗的顆粒間，由顆粒重新排列所產(chǎn)生的減孔效應(yīng)更強(qiáng)；長 63亞段儲集層塑形組分含量突出，塑性組分抗壓能力弱，受壓變形并易擠入粒間孔隙中形成假雜基而堵塞喉道，導(dǎo)致原生粒間孔大量喪失；長 81亞段儲集層火山巖巖屑含量較高，尤其富含噴發(fā)巖巖屑[11-12]，在成巖過程中易蝕變形成綠泥石膜，這種碎屑顆粒包膜方式產(chǎn)出的綠泥石沉淀抑制了石英的次生加大，同時也大大提高了巖石的機(jī)械強(qiáng)度和抗壓實能力。

圖10 隴東地區(qū)長6段、長8段致密儲集層壓實作用特征

3.2.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是研究區(qū)儲集層致密化的主要機(jī)制，主要有黏土礦物膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)。其中，黏土膠結(jié)礦物以伊利石和綠泥石為主，碳酸鹽類以方解石和鐵方解石為主，硅質(zhì)膠結(jié)以石英加大為主（見圖11）。

3.2.2.1 硅質(zhì)膠結(jié)

圖11 隴東地區(qū)長6段、長8段致密儲集層主要填隙物含量差異

研究區(qū)的硅質(zhì)膠結(jié)主要表現(xiàn)為石英次生加大型和自生石英型 2種，其賦存特征差異顯著。前者均圍繞碎屑石英顆粒邊緣生長，石英顆粒與加大邊之間常?？梢娪绅ね恋V物組成的灰塵線（見圖 12a），加大邊多為Ⅱ級[26]，加大后的石英呈貼面結(jié)合或鑲嵌緊密呈凹凸接觸狀（見圖 12b），主要出現(xiàn)在骨架顆粒中剛性石英富集區(qū)，在長63亞段儲集層和長81亞段儲集層均發(fā)育。而自生石英顆粒多充填于長 81亞段儲集層的殘余粒間孔、溶蝕粒間孔和粒內(nèi)溶孔中（見圖 12c），主要由長石等硅鋁酸鹽與酸性流體發(fā)生反應(yīng)形成，晶粒大小不一，自形程度高，為六方雙錐狀（見圖 12d）。一定量硅質(zhì)膠結(jié)物的形成，可以增強(qiáng)砂巖的抗壓實能力，減緩壓實作用對原生粒間孔的破壞；而大量的硅質(zhì)膠結(jié)物則會堵塞、分隔孔喉，降低了孔隙連通性，增加了孔喉結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，這也是研究區(qū)砂巖儲集層致密化的重要原因之一。

3.2.2.2 碳酸鹽膠結(jié)

圖12 隴東地區(qū)長6段、長8段致密儲集層硅質(zhì)膠結(jié)物發(fā)育特質(zhì)征

在長81亞段儲集層和長63亞段儲集層中，碳酸鹽膠結(jié)物的總含量差異高于其他填隙物，其主要類型有方解石、鐵白云石、鐵方解石（見圖 11）。通過分析碳酸鹽膠結(jié)物的賦存狀態(tài)、成分和結(jié)構(gòu)等特征，可以判斷長 63亞段儲集層存在 2期碳酸鹽膠結(jié)。長 63亞段儲集層方解石/鐵方解石膠結(jié)物碳、氧同位素組成分析表明：方解石的δ13C相對較重（-4.4‰～-0.9‰）、δ13O較輕（-20.5‰～-17.3‰），總體顯示出無機(jī)碳源同位素組成特征[27]，成因主要與沉積水介質(zhì)中的碳酸鈣過飽和及堿性沉積環(huán)境有關(guān)[28]，形成時間主要在成巖早期，以基底式膠結(jié)的鈣質(zhì)層為主（見圖 13a），常與少量自生石英一起產(chǎn)出，相對減少機(jī)械壓實作用的影響，使一部分原始孔隙得以保存，同時為后期溶蝕作用提供部分物質(zhì)基礎(chǔ)；鐵方解石的δ13C（-8.1‰～-2.2‰）和δ13O（-20.5‰～-17.3‰）均較輕，反映有機(jī)碳源同位素組成特征[26]，成因主要與有機(jī)質(zhì)演化過程中脫羥基作用有關(guān)，形成時間大致在中成巖階段 A期，主要以斑塊狀或連晶狀充填于粒間孔、溶蝕孔隙內(nèi)，引起孔喉堵塞，最終導(dǎo)致孔隙度和滲透率的進(jìn)一步降低?？傮w上隨碳酸鹽膠結(jié)物含量的增加，致密儲集層面孔率逐漸降低，部分樣品投點表明碳酸鹽膠結(jié)物含量在 28%以上時，儲集層孔隙基本不發(fā)育。本文研究在長81亞段儲集層未見明顯的方解石膠結(jié)，多見斑塊狀分布的自生鐵方解石不均勻地充填于各類孔隙空間（見圖 13b），其碳、氧同位素組成（δ13C值為-9.5‰～-3.9‰、δ13O 值為-22.0‰～-16.6‰）與長63亞段儲集層中鐵方解石的碳、氧同位素組成相比，前者具有更低的碳同位素組成，說明位于延長組主要烴源巖長 7段之下的長 8段儲集層受有機(jī)流體的直接影響大[29]，這些有機(jī)流體的組成依賴烴源巖中的有機(jī)質(zhì)在熱演化過程中釋放的有機(jī)酸和碳酸等酸性物質(zhì)[30]。

圖13 隴東地區(qū)長6段、長8段致密儲集層碳酸鹽類膠結(jié)物發(fā)育特征

3.2.2.3 黏土礦物膠結(jié)

研究區(qū)黏土礦物中伊利石和綠泥石膠結(jié)物含量最為突出，它們對儲集層微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜化起到了重要作用。伊利石主要分布在原生孔隙邊緣或殘余粒間孔喉中，與自生石英、鐵白云石等共生，產(chǎn)狀和結(jié)構(gòu)多樣。通過鑄體薄片和掃描電鏡觀察，長81亞段儲集層伊利石結(jié)晶相對較差，多呈殘片狀或卷曲片狀，這種平行貼附于顆粒表面的片狀伊利石，易增加巖石孔隙的彎曲度，間接降低儲集層的滲透率。而長63亞段儲集層伊利石結(jié)晶較好，多呈絲縷狀、毛發(fā)狀，部分保留少量高嶺石或綠蒙混層基體，這種絲縷狀的伊利石易被孔喉中高速流體沖刷折斷，運移后堵塞孔喉，直接使儲集層滲透率降低，同時縮減了儲集層的有效孔喉個數(shù)和有效孔喉半徑[31]。

統(tǒng)計表明，長63亞段儲集層伊利石絕對含量平均值（5.8%）遠(yuǎn)高于長 81亞段儲集層（4.2%），其含量與砂巖孔隙度和滲透率均呈負(fù)相關(guān)（見圖14），且滲透率降低幅度更大。因此，不同結(jié)構(gòu)和產(chǎn)狀的伊利石膠結(jié)物不僅造成了儲集層孔喉微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，而且是長81亞段和長63亞段儲集層滲透率差異較大的關(guān)鍵。

研究區(qū)綠泥石膠結(jié)物主要以孔隙襯里綠泥石為主。它作為綠泥石黏土膜雙層結(jié)構(gòu)的外層，通常呈葉狀或針狀垂直于內(nèi)層包膜向孔隙方向生長（見圖15a），厚度一般為 10～15 μm，且向孔隙中心方向自形程度逐漸變好，葉片增大并變得稀疏。這種孔隙襯里綠泥石既縮小孔隙又堵塞喉道，從而導(dǎo)致砂巖儲集層物性變差。除了自生綠泥石外，長63亞段儲集層多見富鐵鎂鋁硅酸鹽礦物綠泥石化形成的蝕變綠泥石（見圖15b），單偏光下具深綠—淡黃色多色性。

圖14 研究區(qū)長63亞段儲集層伊利石含量與物性的相關(guān)關(guān)系

圖15 隴東地區(qū)長6段、長8段致密儲集層綠泥石發(fā)育特征（Chl—綠泥石；Gc—顆粒包膜綠泥石；Pf—孔隙襯里綠泥石；Mca—云母；Qtz—石英）

部分薄片中可以觀察到綠泥石黏土包殼保留完整并形成類似于鑄?？椎娜芪g孔，有學(xué)者[32]據(jù)此認(rèn)為綠泥石黏土膜具有一定的支撐作用，能提高巖石的機(jī)械強(qiáng)度和抗壓實能力。筆者研究認(rèn)為，綠泥石在地下高溫高壓條件下相對于其他顆粒是塑性的，支撐作用并不強(qiáng)。雖然薄片觀察到局部綠泥石膜保存完整，但還可觀察到部分顆粒呈點—線接觸的位置有少量的綠泥石黏土膜存在（見圖 15c）。結(jié)合綠泥石硬度和密度較低的特點[33]，說明綠泥石黏土膜在提高巖石的機(jī)械強(qiáng)度和抗壓實能力方面的作用有限。前人研究[34]認(rèn)為綠泥石環(huán)邊通過分隔孔隙水與石英顆粒的表面來阻止自生石英膠結(jié)物在碎屑石英的表面成核，從而導(dǎo)致在綠泥石膠結(jié)作用發(fā)生的地方，很少有自生石英生長的現(xiàn)象。但研究區(qū)多見被綠泥石環(huán)邊包裹的長石顆粒發(fā)生粒內(nèi)溶蝕，以及綠泥石黏土膜與碳酸鹽膠結(jié)物相伴生的現(xiàn)象，均說明綠泥石黏土膜能夠分隔孔隙水來抑制膠結(jié)物形成的機(jī)理缺乏說服力。同時，在研究區(qū)綠泥石黏土膜發(fā)育的地方，可以見到大量的石英雛晶，并且少量片狀綠泥石嵌入石英雛晶中（見圖15d）。

4 結(jié)論

隴東地區(qū)長6段和長8段致密儲集層以長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，長石砂巖和巖屑砂巖次之。長6段、長8段致密砂巖儲集層孔隙類型可分為粒間孔型、粒間溶孔-粒內(nèi)溶孔型、黏土礦物晶間微孔型和微裂縫型4類。

長6段、長8段致密儲集層孔隙半徑特征無明顯差異，但喉道半徑差異顯著。滲透率越低，喉道半徑分布范圍越窄、小喉道占比越高，對滲透率產(chǎn)生的作用就越多；越細(xì)小的平均喉道半徑，對應(yīng)的孔喉半徑比越大，反映隙、喉之間的差異越大，微細(xì)喉道及其所連通的孔隙越發(fā)育，對應(yīng)的總孔喉連通性越差。

沉積作用決定了長6段、長8段致密儲集層砂體的原生孔隙結(jié)構(gòu)，主要體現(xiàn)在巖石組構(gòu)方面。長 6段儲集層在濁流和砂質(zhì)碎屑流的影響下雜基含量相對較高，分選較差，原生粒間孔隙發(fā)育較差；長 8段儲集層砂體受強(qiáng)牽引流的影響，粒度較粗，分選、磨圓較好，雜基含量較少，原生粒間孔隙發(fā)育較好。

成巖作用是導(dǎo)致長6段、長8段儲集層致密的重要原因。硅質(zhì)、鈣質(zhì)及黏土礦物膠結(jié)充填孔隙、堵塞孔喉是造成長6段、長8段儲集層滲透率差異較大的關(guān)鍵，尤其體現(xiàn)在不同產(chǎn)狀的伊利石膠結(jié)物對長63亞段、長81亞段儲集層微觀孔喉結(jié)構(gòu)的影響上。

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