吳育平，孫 衛(wèi)，魏 馳，呂 可

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地中西部，面積約為1 300 km2（圖1）。長(zhǎng)6儲(chǔ)層沉積期為盆地三角洲沉積的主要建設(shè)時(shí)期，受北西和北東兩大物源控制。研究區(qū)在此沉積期處于三角洲前緣的位置，主要發(fā)育水下分流河道和分流間灣微相，沉積了一套灰色、灰白色砂巖夾黑色、灰黑色泥巖[1–3]。長(zhǎng)6油層組總厚度70～25 m,可進(jìn)一步劃分為長(zhǎng)61、長(zhǎng)62、長(zhǎng)63三個(gè)油層。長(zhǎng)6儲(chǔ)層作為該區(qū)的主力油層，近年來取得較好的勘探開發(fā)效果。然而，該區(qū)處于廣泛的低孔低滲背景，高滲透儲(chǔ)層的展布尚不清楚。本文分析了影響該區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層物性的成巖作用，并劃分出有利的成巖相帶，為尋找該區(qū)相對(duì)高滲儲(chǔ)層帶提供依據(jù)。

2 儲(chǔ)層特征研究

2.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

姬塬地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖石類型以長(zhǎng)石砂巖與巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，發(fā)育少量的長(zhǎng)石巖屑砂巖（圖 2）。砂巖薄片鏡下鑒定結(jié)果表明：長(zhǎng)6儲(chǔ)層碎屑成分復(fù)雜，碎屑中長(zhǎng)石含量較高，平均為38%；石英含量平均為31.2%；巖屑含量低，平均為8.9%，以變質(zhì)巖屑、火成巖屑為主。

砂巖中填隙物含量相對(duì)較高，平均含量為13.32%，以黏土礦物和碳酸鹽礦物為主，其中黏土礦物中高嶺石（3.45%）、綠泥石（3.89%）含量較高，碳酸鹽礦物中鐵方解石（4.3%）、方解石（1.54%）含量較高。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置示意圖

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，姬塬地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖石粒度細(xì)、分選好、磨圓差，以孔隙膠結(jié)和薄膜–孔隙膠結(jié)為主，顆粒支撐，點(diǎn)接觸、點(diǎn)–線接觸，整體上長(zhǎng)6儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)成熟度不高。

圖2 姬塬地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層砂巖分類

2.2 儲(chǔ)層物性特征

巖心物性分析表明：姬塬地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層物性普遍較差，孔隙度最小為0.22%，最大為22.62%，平均為9.38%；滲透率最小為0.1×10-3μm2，最大為3.0×10-3μm2，平均為 0.45×10-3μm2，整體上屬于低孔、特低滲儲(chǔ)層。

研究區(qū)孔隙類型以殘余粒間孔（平均面孔率2.32%）、長(zhǎng)石溶孔（1.28%）最為發(fā)育，巖屑溶孔（平均面孔率0.16%）、晶間孔（平均面孔率0.10%）次之，微裂隙發(fā)育最少(平均面孔率為0.03%)。

3 主要成巖作用及其特征

成巖作用是影響儲(chǔ)集層物性的重要因素，對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布起著決定性作用[4–5]。研究區(qū)主要經(jīng)歷了壓實(shí)（壓溶）作用，膠結(jié)作用，交代作用和溶蝕作用等成巖作用。

3.1 壓實(shí)（壓溶）作用

壓實(shí)作用往往是導(dǎo)致砂巖儲(chǔ)層物性變差的主要因素。研究區(qū)長(zhǎng)6砂巖壓實(shí)作用普遍較強(qiáng)，表現(xiàn)為碎屑顆粒間的線接觸，以及云母等塑性組分受到擠壓被壓扁變形，總體上呈定向排列（圖3a）。由于經(jīng)歷了較強(qiáng)的壓實(shí)作用，長(zhǎng)6儲(chǔ)層的原始孔隙度急劇減小，損失約13.57%。

研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層深度一般為2 000～2 700 m，壓溶作用發(fā)育一般，表現(xiàn)為部分顆粒之間呈凹凸接觸、線接觸，其中石英壓溶最常見，發(fā)育石英次生加大、長(zhǎng)英質(zhì)加大、自生石英（圖3b）。

3.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層主要發(fā)育碳酸鹽膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)、黏土礦物膠結(jié)三種膠結(jié)類型。

3.2.1 碳酸鹽膠結(jié)

研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物常見，主要為鐵方解石（圖3c）、方解石，可見少量鐵白云石。早期形成充填孔隙的方解石既抑制了儲(chǔ)層的壓實(shí)，又可以阻止外來膠結(jié)物的進(jìn)入；晚期碳酸鹽膠結(jié)物被有機(jī)酸溶解，大大增加儲(chǔ)層孔隙體積，儲(chǔ)層物性得到改善。然而，成巖階段早期形成的以連晶式產(chǎn)出的方解石膠結(jié)和晚期形成的以連晶式產(chǎn)出的鐵方解石、鐵白云石對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層的破壞是十分嚴(yán)重的，也是導(dǎo)致儲(chǔ)層致密、低滲的重要原因。

3.2.2 硅質(zhì)膠結(jié)

研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層硅質(zhì)膠結(jié)物含量為0.1%～2.3%，以石英次生加大和自生石英的孔隙充填為主（圖3d）。石英次生加大不僅減小了孔隙空間，而且使儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，導(dǎo)致流體的滲流能力大大降低；自生石英的出現(xiàn)占據(jù)了大量的孔隙空間，使儲(chǔ)層的孔隙度大大降低。

3.2.3 黏土礦物膠結(jié)

研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層黏土礦物主要有高嶺石、綠泥石、伊利石等，其中，高嶺石相對(duì)黏土礦物含量最高，達(dá)到41.7%；綠泥石次之，為35.8%；伊利石為14.90%。高嶺石在整個(gè)長(zhǎng)6地層中最為常見并且含量較高，高嶺石多以孔隙充填式分布在各類孔隙中(圖3e)，不僅占據(jù)儲(chǔ)集空間，而且影響儲(chǔ)層的滲流能力；但是，高嶺石的存在往往能形成大量良好的晶間孔，對(duì)提高儲(chǔ)層物性有積極作用。

綠泥石多呈絨球狀附著在巖石顆粒表面，形成綠泥石膜。早期形成的綠泥石膜雖然占據(jù)部分孔隙空間（圖3f），但同時(shí)可以起到抗壓實(shí)作用，也抑制了石英次生加大及其他膠結(jié)物的沉淀，對(duì)儲(chǔ)層孔隙空間得以保存具有重要作用。

儲(chǔ)層中伊利石多呈搭橋狀生長(zhǎng)，使長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，導(dǎo)致儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力和滲濾能力大大降低（圖3g）。

3.3 交代作用

研究區(qū)交代現(xiàn)象較為少見，主要為伊利石、高嶺石交代巖屑（圖3h）。交代作用的發(fā)生使巖石的類型發(fā)生變化，同時(shí)會(huì)有少量溶蝕孔產(chǎn)生，但這些新產(chǎn)生的溶蝕孔往往被碳酸鹽巖膠結(jié)作用所破壞?？傮w上，交代作用對(duì)長(zhǎng)6儲(chǔ)層物性影響不大。

3.4 溶蝕作用

研究區(qū)溶蝕作用強(qiáng)烈，較為常見的是長(zhǎng)石溶蝕（圖 3i）和巖屑溶蝕，均能產(chǎn)生大量的溶蝕孔隙，極大地改善了儲(chǔ)集層物性條件。一般情況下，長(zhǎng)石沿著解理縫方向溶解，巖屑沿著縫隙或者易溶方向溶解。

圖3 鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層中的典型成巖現(xiàn)象

4 成巖階段劃分與演化序列

依據(jù)古地溫、有機(jī)質(zhì)成熟度、礦物成分、成巖作用等多項(xiàng)成巖階段劃分指標(biāo)，結(jié)合前人研究成果[6–9]，并參照碎屑巖成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)（中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5477-2003），認(rèn)為研究區(qū)長(zhǎng)6砂巖整體上處于中成巖A期晚期，部分進(jìn)入中成巖B期的早期。

在成巖階段研究基礎(chǔ)上，綜合分析研究區(qū)長(zhǎng) 6儲(chǔ)層的成巖演化過程大致序列為：早成巖階段強(qiáng)烈的機(jī)械壓實(shí)—早期綠泥石黏土膜形成—早期硅質(zhì)加大形成－早期碳酸鹽膠結(jié)物（方解石）形成—伊蒙間層—綠泥石、伊利石充填孔隙—早期溶蝕開始（長(zhǎng)石）—有機(jī)酸大量進(jìn)入—發(fā)生強(qiáng)烈溶蝕—高嶺石充填孔隙—晚期石英沉淀—鐵方解石大量出現(xiàn)—鐵白云石出現(xiàn)（表1）。

5 成巖相帶及平面展布特征

目前，對(duì)于成巖相的劃分尚未取得統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，不同學(xué)者有不同的劃分方案[10–13]。本文依據(jù)影響儲(chǔ)層物性的各成巖作用類型，并結(jié)合沉積學(xué)特征[14–15]，將長(zhǎng) 6儲(chǔ)層的成巖相劃分為綠泥石膜膠結(jié)-殘余粒間孔相、長(zhǎng)石溶蝕相、高嶺石膠結(jié)相、碳酸鹽膠結(jié)相、壓實(shí)壓溶相（圖4、圖5）。

5.1 綠泥石膜膠結(jié)–殘余粒間孔相

該成巖相以北西物源為主，主要位于水下分流河道部位，綠泥石薄膜普遍發(fā)育，順著水下分流主河道的沉積方向，水動(dòng)力較強(qiáng)，顆粒分選磨圓程度均較好。該類成巖相中保存了大量的粒間孔隙，物性較好，平均孔隙度為11.6%，平均滲透率為0.54×10-3μm2。此類成巖相物性最好，是油氣富集的有利相帶。

表1 研究區(qū)碎屑巖成巖階段劃分

圖4 姬塬地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層成巖相分布

5.2 長(zhǎng)石溶蝕相

該成巖相在北西、北東兩大物源方向均有發(fā)育，主要位于水下分流河道部位。儲(chǔ)集空間主要為長(zhǎng)石溶孔和粒間孔，平均孔隙度為11.25%，平均滲透率為 0.58×10-3μm2。該類成巖相中由于長(zhǎng)石被溶蝕而產(chǎn)生大量次生孔隙，極大地改善了儲(chǔ)層的物性，提高了其滲流能力。此類成巖相是研究區(qū)較有利的成巖相類型。

5.3 高嶺石膠結(jié)相

該類成巖相受北西、北東兩個(gè)方向物源共同控制，在水下分流河道和分流間灣均有發(fā)育。由于高嶺石的填充，孔隙空間減少，儲(chǔ)集空間主要為長(zhǎng)石溶孔，平均孔隙度為10.07%，平均滲透率為0.51×10-3μm2。

圖5 姬塬地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層沉積微相分布

5.4 碳酸鹽膠結(jié)相

該成巖相區(qū)域?yàn)楸蔽髟磪^(qū)，發(fā)育于分流間灣部位，早期的碳酸巖膠結(jié)對(duì)于儲(chǔ)層物性具有建設(shè)性作用，但晚期形成的碳酸鹽膠結(jié)物改變了孔喉結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重破壞了儲(chǔ)層物性。該類成巖相最大的特點(diǎn)為碳酸鹽礦物充填孔隙，平均孔隙度為7.32%，平均滲透率為 0.45×10-3μm2。

5.5 壓實(shí)壓溶相

該成巖相在北西、北東兩大物源方向均有發(fā)育，主要發(fā)育在水下分流河道中。巖石中長(zhǎng)石、云母等塑性礦物含量相對(duì)較高，而石英含量相對(duì)較低，使得該區(qū)部分層段在埋藏成巖過程中發(fā)生了強(qiáng)烈的機(jī)械壓實(shí)作用，顆粒排列緊密，塑性巖屑變形強(qiáng)烈。該成巖相儲(chǔ)層物性最差，平均孔隙度7.25%，平均滲透率 0.25×10-3μm2。

6 結(jié)論

（1）姬塬地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層經(jīng)歷的成巖作用主要有壓實(shí)（壓溶）作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用和少量的交代作用。壓實(shí)作用是儲(chǔ)層原始孔隙度降低的主要因素，膠結(jié)作用則進(jìn)一步加劇了儲(chǔ)層的致密化進(jìn)程，而后期溶蝕作用則形成了大量的次生空隙，對(duì)儲(chǔ)層物性改善具有積極意義。長(zhǎng)6砂巖整體處于中成巖A期晚期，部分進(jìn)入中成巖B期早期。

（2）研究區(qū)長(zhǎng) 6儲(chǔ)層可劃分為 5種成巖相類型，其中，綠泥石膜膠結(jié)-殘余粒間孔相和長(zhǎng)石溶蝕相是建設(shè)性成巖相，儲(chǔ)層物性好，主要分布于沙崾峴—張家山和馬家山—馮地坑一帶，是研究區(qū)有利的成巖相帶；高嶺石膠結(jié)相、碳酸鹽膠結(jié)相、壓實(shí)壓溶相是破壞性成巖相，儲(chǔ)層物性較差。

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