王 全，張 慶，段昕婷，鄧南濤，李曉路，陳西泮

（1．延長油田股份有限公司富縣采油廠，陜西延安 757500；2．延長石油集團研究院）

富縣槐農(nóng)地區(qū)位于陜西富縣西部，構造上位于鄂爾多斯盆地東南部。其三疊系長6儲層主要為巖性控制的特低孔特低滲油藏，為三角洲前緣相沉積，水下分流河道砂體是油氣主要儲層。儲層成分及結構成熟度低、非均質(zhì)性強，成藏控制因素復雜[1]。本區(qū)錄井、試油數(shù)據(jù)表明：長6油層組錄井顯示級別主要為油跡、油斑，試油日產(chǎn)油量均超過1 t，顯示出較好的勘探潛力。由于勘探前期探井密度低、分析測試樣品少，對儲層物性的控制因素研究較少，認識較局限。在前人研究的基礎上，筆者收集了近幾年新完鉆井資料，以系統(tǒng)的沉積地質(zhì)理論為指導，進行大量儲層樣品測試，對長6儲層成巖作用特征進行了研究，探討了控制儲層物性的成巖因素，預測了油氣富集區(qū)域，為增產(chǎn)措施提供科學依據(jù)。

1 巖石學特征

富縣槐農(nóng)地區(qū)長6油層組巖性為灰白色、灰褐色長石細砂巖及少量巖屑質(zhì)長石細砂巖，以長石和巖屑為主，長石含量大于50%，石英含量小于60%（圖1）；雜基含量大于4.76%，膠結物含量較高，平均為9.0%～11.6%。碎屑顆粒粒徑0.250 0～0.062 5 mm，占統(tǒng)計巖石的 82.31%。砂巖的成分成熟度為 0.52，結構成熟度較低；分選性較好；磨圓以次棱角狀及次棱角–棱狀為主，占91.03%；顆粒間呈線狀接觸，膠結類型主要為孔隙式膠結，占83.33%。儲層發(fā)育四種孔隙類型：粒間孔（1.83%）、溶蝕孔（1.58%）、微孔隙和裂隙（0.05%），總體以殘余粒間孔為主。

圖1 富縣槐農(nóng)地區(qū)長6油層組砂巖組分

2 成巖作用類型及對儲層的影響

溫度、壓力、流體性質(zhì)及礦物成分決定礦物所經(jīng)歷的成巖作用的類型及強弱，對原始孔隙的保存或次生孔隙的形成起到關鍵作用[2–4]。黏土礦物的類型及含量、與碎屑顆粒的附著狀態(tài)是研究成巖作用的手段之一。本區(qū)主要的成巖作用類型有：壓實作用、膠結作用、溶解作用和礦物交代作用。

2.1 成巖作用類型

2.1.1 壓實作用

壓實作用對砂巖孔隙度的影響很大[5]，其影響深度可達幾千米。許多學者都曾經(jīng)用實驗的方法將石英壓實，由于顆粒重新排列和調(diào)整，聚集物的厚度減少10%～15%[6–7]，說明壓實作用減小孔隙體積較明顯。鏡下觀察可見長6油層組中均存在一定數(shù)量的泥質(zhì)碎屑、云母等可塑性顆粒碎屑定向排列、軟顆粒塑性變形、泥巖巖屑變形后假雜基化，故存在一定程度的內(nèi)壓實現(xiàn)象。計算結果表明，富縣槐農(nóng)地區(qū)壓實率為 61.8%，壓實作用是造成孔隙度下降最直接、最重要的因素。

2.1.2 膠結作用

膠結作用堵塞孔隙，但不減小粒間體積，與壓實作用的成巖效應有所差別[8]。研究區(qū)常見的膠結方式有三種：孔隙式膠結、壓嵌膠結和基底式膠結。根據(jù)膠結物的類型來看，本區(qū)主要有黏土礦物膠結、碳酸鹽膠結以及硅質(zhì)三種。其中膠結物中，碳酸鹽含量對儲層孔滲影響較明顯，兩者呈負相關關系（圖2），對孔隙度影響稍大；而黏土礦物含量和硅質(zhì)含量對孔滲的影響相對較小。計算結果表明，富縣槐農(nóng)地區(qū)膠結率為 26.2%，說明膠結作用是該區(qū)孔隙度下降的重要因素。

圖2 鄂爾多斯盆地富縣槐農(nóng)地區(qū)長6油層組碳酸鹽含量與孔隙度和滲透率關系

2.1.3 溶解作用

溶解作用主要表現(xiàn)為各種砂巖組分發(fā)生部分溶解，甚至全部溶解，并形成多種類型的次生孔隙。

長石溶蝕：富縣槐農(nóng)地區(qū)長6油層組砂巖中長石含量較高，隨著孔隙水中有機酸含量的增加及地溫升高，長石發(fā)生溶蝕，產(chǎn)生次生孔隙。這類孔隙的存在，在一定程度上改善了儲層物性。鉀長石與斜長石的溶解，往往形成粒內(nèi)溶孔、粒緣溶孔，導致長石呈網(wǎng)狀、島弧狀。據(jù)觀察長石溶蝕作用形成的溶蝕面孔率為0.07%～5.00%（表1）。

表1 富縣槐農(nóng)地區(qū)長6儲層長石溶孔面孔率統(tǒng)計

雜基溶蝕：鏡下可見到雜基溶蝕，這種無選擇溶蝕作用形成的溶孔與烴類的成熟及運移有關聯(lián)，雜基溶孔的形成可能與干酪根熱降解形成的酸性流體有關。

2.1.4 交代作用

交代作用是由于被交代礦物的溶解和交代礦物的沉淀同時進行而導致的礦物替代現(xiàn)象[9]。研究區(qū)主要的交代作用是方解石交代長石。交代過程服從體積保持不變定律和質(zhì)量守恒定律，對儲層影響不大。

2.2 成巖作用對儲層的影響

儲層在形成后，經(jīng)過一系列不同類型、不同強度的成巖演化，導致儲層的儲集性能發(fā)生改變，具體可以歸為兩類：破壞性成巖作用和建設性成巖作用，其中壓實作用和膠結作用造成原生孔隙損失，屬破壞性成巖作用；溶解作用屬建設性成巖作用；交代作用基本不改變顆粒體積，其影響可以忽略。

3 成巖階段研究

根據(jù)巖石學、古地溫和有機質(zhì)成熟度特征，我國石油行業(yè)將碎屑巖的成巖階段劃分為同生成巖階段、早成巖階段、晚成巖階段和表生成巖階段，其中早成巖階段劃分為早成巖（A、B）期，晚成巖階段劃分為晚成巖（A、B、C）期[10–12]。

成巖序列是對成巖場中成巖反應同步性的深刻揭示，也是成巖作用階段性劃分的基礎[13]。通過對顯微鏡和掃描電鏡下的各類成巖現(xiàn)象及成巖作用的分析，結合各種自生礦物的產(chǎn)出狀況和生成條件，得出以下結論：研究區(qū)長6砂巖儲層成巖作用具有良好的期次性和世代性。壓實作用最先發(fā)生，在壓實作用形成的碎屑堆積格架孔隙中，依次發(fā)生黏土膜覆蓋、方解石沉淀、長石顆粒溶解、石英次生加大、鐵方解石充填、白云石充填或交代碎屑顆粒。歸納出富縣槐農(nóng)地區(qū)長6油層組成巖序列為：機械壓實→早期黏土膜（綠泥石膜或蒙脫石膜）形成→少量方解石沉淀→（含有機酸流體注入）長石顆粒溶解→石英次生加大→石油侵位→晚期鐵方解石充填→晚期白云石充填或交代碎屑顆粒。由于自生礦物的形成需要一定時間，所以上述各成巖作用會出現(xiàn)重疊的情況。

鄂爾多斯盆地長6碎屑巖的鏡煤反射率通常為0.7%～0.9%[14–15]，砂巖普遍經(jīng)受了較強的壓實改造，碎屑顆粒均以線接觸為主，砂巖中原生孔隙己大量消失，次生孔隙普遍發(fā)育，鐵方解石、鐵白云石等晚期碳酸鹽膠結物大量出現(xiàn)，長石、巖屑以及碳酸鹽碎屑等常發(fā)生明顯的溶蝕作用，高嶺石、伊利石、綠泥石等自生黏土礦物比較常見。綜合研究表明：富縣槐農(nóng)地區(qū)延長組長6油層組砂巖成巖階段主要處于晚成巖階段的A期。

4 成巖相類型

成巖相是不同成因的碎屑沉積物，在不同成巖環(huán)境下，經(jīng)受各種物理、化學、生物作用（包括溫度、壓力、水與巖石以及有機和無機酸之間綜合反應）而形成的，具有一定共生成巖礦物和結構特點的巖石類型組合[16–17]。不同成巖相控制著不同儲層孔隙結構發(fā)育特征和儲層物性。長6油層組砂巖的成巖相可歸納為以下4類。

緊密壓實成巖相：該成巖相在三角洲前緣水下分流河道間沉積相控制下，黏土、雜基含量較高，機械壓實作用強，原生孔隙大大降低，形成微孔-細喉的特征，滲透率低，多屬于較致密層。

方解石膠結成巖相：平面上常見于主砂體的側(cè)翼，以方解石膠結為主，綠泥石膜很少或不發(fā)育。碳酸鹽往往呈基底式、孔隙式致密膠結，有效孔隙消失，形成致密型孔隙組合關系。此類儲層雖在巖心上可見一定級別的油氣顯示，但一般不具有產(chǎn)能。

長石溶蝕相：主要發(fā)育于膠結物和雜基含量相對較低的水下分流河道砂體中。綠泥石膜剩余粒間孔較少，長石、巖屑溶蝕所形成的次生孔隙也比綠泥石膜剩余孔發(fā)育砂巖中的溶蝕孔隙少得多。此類儲層物性一般，含油較少。

早期綠泥石薄膜成巖相：早期綠泥石沿顆粒表面生長，呈環(huán)邊或薄膜狀，有利于儲層原生粒間孔保存。該成巖相常形成于三角洲水下分流河道和河口壩等高能量砂體中，砂體原始孔滲性很好，有利于地下流體的流動，為好的油氣儲層。

5 不同成巖相帶儲層特征的差異

富縣槐農(nóng)地區(qū)長6油層組成巖相平面特征表現(xiàn)為：長石溶蝕相（III類）較為發(fā)育，主要位于水下分流河道的主砂體區(qū)（圖 3），次生孔隙發(fā)育良好，具有較好的儲集性能；河道側(cè)翼的道間碳酸鹽膠結相（IV類）和分流間灣的緊密壓實相（I類）由于碳酸鹽膠結嚴重和抗壓實效果差，儲集性能較差，粒間孔隙大量喪失，儲層的儲集性能大規(guī)模下降，是非常不利的成巖相；綠泥石薄膜相是本區(qū)比較有利的成巖相，它的分布區(qū)域與碳酸鹽膠結成巖相有一定的重合，不同的是，綠泥石薄膜相（II類）常見于兩個砂嘴的“間灣”處，說明此處成巖環(huán)境較穩(wěn)定；綠泥石膜的出現(xiàn)有效地抑制了膠結和壓實作用的進行，使原生粒間孔隙得以保存，因此儲集性能相對較好。

圖3 富縣槐農(nóng)地區(qū)長6沉積–成巖相

6 結論

（1）富縣槐農(nóng)地區(qū)長6油層組成巖作用主要有壓實、膠結、溶解、交代四類，壓實和膠結作用是降低儲層孔滲性的破壞性成巖作用，壓實率和膠結率分別為61.8%和26.2%；溶解作用產(chǎn)生次生孔隙，屬建設性成巖作用，孔隙度增加約3.3%。

（2）富縣槐農(nóng)地區(qū)長6油層組成巖序列大致為：壓實作用最先發(fā)生，在壓實作用形成的碎屑堆積格架孔隙中，膠結作用、溶解作用、交代作用依次或交替發(fā)生，最終進入晚成巖A期。

（3）長6油層組成巖相類型主要有：長石溶蝕相、方解石膠結相、早期綠泥石薄膜相、緊密壓實相等4類。其中綠泥石薄膜相沉積、成巖環(huán)境相對穩(wěn)定，綠泥石膜在一定程度上抑制了膠結和壓實作用的進行，儲集層原生粒間孔隙得以保存，因此綠泥石薄膜相儲集性能相對較好，是下步勘探的重點。

[1] 柳益群，李文厚．陜甘寧盆地東部上三疊統(tǒng)含油長石砂巖的成巖特點及孔隙演化[J]．沉積學報，1996，14（3）：87–95．

[2] 程新虎，柳益群，陳魏巍，等．鄂爾多斯盆地張家山區(qū)長8儲集層成巖作用及有利相帶[J]．新疆石油地質(zhì)，2012，33（3）：316–320．

[3] 史基安，王金鵬，毛明陸，等．鄂爾多斯盆地西峰油田三疊系延長組長 6–8段儲層砂巖成巖作用研究[J]．沉積學報，2003，21（3）：373–380．

[4] 黃思靜，謝連文，張萌，等．中國三疊系陸相砂巖中自生綠泥石的形成機制及其與儲層孔隙保存的關系[J]．成都理工大學學報（自然科學版），2004，31（3）：273–282．

[5] 王昌勇，鄭榮才，李忠權，等．鄂爾多斯盆地姬塬油田長8油層組巖性油藏特征[J]．地質(zhì)科技情報，2010，29（3），69–74．

[6] 李忠，壽建峰，王生朗．東濮凹陷砂巖儲層成巖作用及其對高壓致密氣藏的制約[J]．地質(zhì)科學， 2000，35（1）：96–104．

[7] 尚婷，陳剛，李文厚，等．鄂爾多斯盆地東南部富黃探區(qū)延長組長6段物源分析[J]．地質(zhì)科技情報，2012，31（1）：33–40．

[8] 竇偉坦，田景春，王峰，等．鄂爾多斯盆地長6油層組儲集砂巖成巖作用及其對儲層性質(zhì)的影響[J]．成都理工大學學報（自然科學版），2009，36（2）：153–158．

[9] BERGER A，GIER S，KROIS P．Porosity–preserving chlorite cements in shallow–marine volcaniclastic sandstones：Evidence from Cretaceous sandstones of the Sawan gas field，Pakistan[J]．AAPG Bulletin，2009，93：595–615．

[10] 裘亦楠， 薛叔浩．油氣儲層評價技術[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1994：23–40．

[11] 張兵，鄭榮才，張春生，等．鄂爾多斯盆地靖安油田長6油藏儲集因素分析及有利圈閉預測[J]．新疆地質(zhì)，2011，29（1）：75–79．

[12] 蘭葉芳，黃思靜，呂杰．儲層砂巖中自生綠泥石對孔隙結構的影響——來自鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組的研究結果[J]．地質(zhì)通報，2011，30（1）：134–140．

[13] 王嵐，李文厚，林潼，等．鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組長6油層組儲集層成巖作用及其影響因素[J]．古地理學報，2012，14（3）：311–320．

[14] 王全，郭煜，牛哲．鄂爾多斯盆地直羅油田延長組原油地化特征[J]．石油地質(zhì)與工程，2017，31（1）：57–61．

[15] 張鳴，王全．直羅油田埝溝區(qū)長2油層組儲層特征研究[J]．長江大學學報（自科版），2013，10（32）：10–12．

[16] 竇偉坦，田景春，徐曉蓉，等．隴東地區(qū)延長組長6–長8油層組成巖相研究[J]．成都理工大學學報（自然科學版），2005，32（2）：129–132．

[17] 王全，章成廣，劉興禮．塔中4油田CⅢ油組含礫砂巖段儲層四性關系研究[J]．石油天然氣學報，2009，31（5）：86–89．