李晨磊

(長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430000)

近年來，隨著常規(guī)油氣藏儲(chǔ)量的減少以及勘探難度的增加，致密砂巖儲(chǔ)層已成為國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)及前沿問題[1-3]。研究區(qū)蘇里格東三區(qū)南部氣藏儲(chǔ)集砂體具有巖性致密、物性較差、成巖作用復(fù)雜等地質(zhì)特征，勘探開發(fā)難度大，開發(fā)程度較低。筆者擬從微觀的角度出發(fā)，通過研究該地區(qū)儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征及孔隙結(jié)構(gòu)特征，分析“有利區(qū)”儲(chǔ)層的主控因素[4-6]。

研究區(qū)孔隙度為1%～7%，滲透率為0～0.3 mD，屬于典型的低孔低滲儲(chǔ)層。通過分析研究區(qū)巖石學(xué)特征和微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征，來尋找“有利區(qū)”儲(chǔ)層的主控因素，進(jìn)而劃分有利區(qū)，為今后致密砂巖儲(chǔ)層油藏的勘探及開發(fā)提供借鑒意義。

1 巖石學(xué)特征

根據(jù)巖心描述及薄片統(tǒng)計(jì)表明，蘇里格東三區(qū)南部的砂巖類型主要為石英砂巖及巖屑石英砂巖。研究區(qū)的碎屑成分主要以巖屑和石英為主，其體積分?jǐn)?shù)分別為75.7%和18.7%；填隙物的體積分?jǐn)?shù)為3.6%，填隙物以水云母(1.6%)、高嶺石(0.4%)、硅質(zhì)(0.7%)、鐵方解石(0.6%)為主(見表1)。

表1 蘇里格東三區(qū)南部?jī)?chǔ)層砂巖碎屑組分統(tǒng)計(jì)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

膠結(jié)物是指成巖期在顆粒之間孔隙中或縫隙中由于孔隙水的物化條件變化而形成的化學(xué)沉淀物，主要是碳酸鹽、硅質(zhì)、自生粘土礦物，還有少量的膠結(jié)物及黃鐵礦等，在本區(qū)主要是鐵方解石、高嶺石、綠泥石、硅質(zhì)、水云母。

2 結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)粒度資料分析表明，研究區(qū)目的層位儲(chǔ)層以粗砂巖、中—粗砂巖為主，所占比例為85%，砂巖粒度大，粉砂所占比例很小。砂巖粒度大,碎屑顆粒粒徑主要分布在0.2～1 mm之間，表明粒度分布整體偏粗，說明砂巖分選中等—好。

磨圓度指碎屑顆粒被磨蝕圓化的程度，砂巖的磨圓度為磨圓呈次棱角狀，次棱角狀—次圓狀，次圓狀，說明研究區(qū)砂巖磨圓度較差。

根據(jù)薄片分析資料統(tǒng)計(jì)，目的層儲(chǔ)層砂巖主要以線接觸為主，其次為點(diǎn)—線接觸，凹凸—線接觸。說明顆粒之間壓實(shí)作用強(qiáng)，使原生孔隙減少(見圖1)。

圖1 蘇里格東三區(qū)南部目的層儲(chǔ)層接觸關(guān)系

3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.1 孔隙類型

通過分析及統(tǒng)計(jì)研究區(qū)的鑄體薄片和掃描電鏡，研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙類型以巖屑溶孔、裂縫為主，孔隙組合類型主要有裂縫+溶孔型、溶孔+裂縫+粒間孔型。面孔率平均為1.15%，平均孔徑可達(dá)139.36 μm。

3.2 儲(chǔ)層孔隙喉道特征

通過分析X1井、X2井、X3井、X4井、X5井，可以得出，中值喉道半徑在0.01～0.32 μm之間，多為小喉和微喉(見表2)。

表2 蘇里格東三區(qū)目的層中值喉道半徑統(tǒng)計(jì)

3.3 儲(chǔ)層物性特征

通過本工區(qū)試氣資料表明，研究區(qū)物性下限為：孔隙度≥2.183%，滲透率≥0.071 mD?？紫抖绕骄禐?.269%～7.533%，滲透率平均值在0.228～0.709 mD，為低孔、超低滲儲(chǔ)層(見表3)。

表3 蘇里格東三區(qū)南部目的層物性統(tǒng)計(jì)

4 致密砂巖儲(chǔ)層主控因素

4.1 沉積作用對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層的影響

沉積作用對(duì)儲(chǔ)層的影響主要體現(xiàn)在巖性上(碎屑成分及含量、雜基含量、粒度、磨圓度、分選性等)，即結(jié)構(gòu)成熟度及成分成熟度。

4.1.1 骨架礦物含量對(duì)物性的影響

薄片資料分析表明，研究區(qū)儲(chǔ)層的石英體積分?jǐn)?shù)較高，為75.7%，而巖屑體積分?jǐn)?shù)較低，為18.4%，燧石和長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)很少。剛性礦物(如：石英)在研究區(qū)含量較高，而塑性礦物(如：巖屑)在研究區(qū)含量較低，所以研究區(qū)的物性比較好。統(tǒng)計(jì)分析表明，研究區(qū)的石英含量越高則物性越好，所以骨架礦物含量影響研究區(qū)的儲(chǔ)層物性。

4.1.2 填隙物的類型及含量對(duì)物性的影響

研究區(qū)的填隙物含量較低，僅為3.6%，其中水云母為1.6%，硅質(zhì)為0.7%，鐵方解石為0.6%，填隙物充填在孔隙中，使得流體的滲流能力下降，而水云母的比表面積很大，充填在孔隙中可以大幅增加毛細(xì)管力，使得流體在其中的滲流能力大幅下降，這是研究區(qū)滲透率低的次要原因。

4.1.3 骨架礦物含量對(duì)物性的影響

研究區(qū)屬于辮狀河三角洲平原亞相，微相分為心灘、辮狀河道、辮狀河道側(cè)翼、泛濫平原，各個(gè)微相的物性之間存在差異，其中心灘砂體的物性最好，辮狀河道次之，辮狀河道側(cè)翼和泛濫平原則較差，所以心灘微相的砂巖為“甜點(diǎn)區(qū)”。

4.2 成巖作用對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層的影響

研究區(qū)成巖作用類型多樣，不同成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的改造有著不同的作用。

4.2.1 壓實(shí)(溶)作用

最常見的壓溶現(xiàn)象是石英壓溶，它在周圍有粘土薄膜的砂粒間最活躍，這是因?yàn)檎惩帘∧O大地?cái)U(kuò)大了壓溶物質(zhì)的擴(kuò)散和滲濾通道，使溶解物質(zhì)很快擴(kuò)散出去，壓溶作用能持續(xù)進(jìn)行；石英壓溶后，溶解作用把可溶的SiO2溶入到孔隙水中，使孔隙水變得飽和，致使SiO2沉淀為加大邊。

在成巖早期，壓實(shí)作用使儲(chǔ)層原始孔隙減少。通過壓實(shí)率來反映壓實(shí)作用的強(qiáng)弱。

壓實(shí)率=(原始孔隙度-壓實(shí)后的粒間體積)/原始孔隙度×100%

如表4可以看出：目的儲(chǔ)層壓實(shí)作用強(qiáng)，壓實(shí)率為55%，則壓實(shí)作用使得的原始孔隙度減少率55%，使得研究區(qū)的原生粒間孔大幅度減少。

4.2.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是另一種破壞性的成巖作用。本區(qū)膠結(jié)作用十分發(fā)育，主要膠結(jié)作用可分為硅質(zhì)膠結(jié)作用、碳酸鹽膠結(jié)作用、黏土膠結(jié)作用。

表4 蘇里格東三區(qū)南部目的層成巖參數(shù) %

1)硅質(zhì)膠結(jié)作用

硅質(zhì)膠結(jié)在研究區(qū)砂巖中較為常見，薄片觀察和掃描電子顯微鏡下觀察表明，硅質(zhì)膠結(jié)有次生加大邊膠結(jié)和孔隙式膠結(jié)兩種類型(見圖2)。

自生石英充填孔隙一方面使原生孔隙減少，另一方面對(duì)次生孔隙的產(chǎn)生不利，這也是造成本區(qū)砂巖物性較差的重要原因之一。

(a)次生加大邊膠結(jié)；(b)孔隙式膠結(jié)

2)碳酸鹽膠結(jié)

本區(qū)碳酸鹽礦物是主要的膠結(jié)物，碳酸鹽礦物含量平均值為3.9%，最高可達(dá)35%。有方解石、鐵方解石、鐵白云石3種，其中鐵方解石是主要的碳酸鹽膠結(jié)物。

方解石往往交代碎屑顆粒，在本研究區(qū)鐵方解石交代長(zhǎng)石、巖屑的現(xiàn)象非常普遍，碎屑顆粒的孤島狀分布是方解石交代碎屑顆粒造成的結(jié)果，交代強(qiáng)烈時(shí)可形成交代假象；也可見到晚期方解石交代早期方解石的現(xiàn)象，在陰極發(fā)光下表現(xiàn)為顆粒之間孔隙的中心為桔黃色，而邊緣為橙紅色、暗橙紅色(見圖3)。

圖3 碳酸鹽膠結(jié)物陰極發(fā)光特征

3)粘土礦物膠結(jié)

粘土礦物膠結(jié)在本區(qū)也很普遍，尤其是綠泥石和高嶺石，其次為伊利石，伊/蒙混層含量較低。

綠泥石的膠結(jié)形式主要有兩種：綠泥石薄膜和充填于孔隙中的自生綠泥石。綠泥石薄膜一方面充填原生孔隙，使孔隙度降低，另一方面綠泥石薄膜的形成阻礙了孔隙水與顆粒的進(jìn)一步反應(yīng)，并限制了石英次生加大的發(fā)育。綠泥石薄膜在本區(qū)最為發(fā)育，多呈微細(xì)葉狀或纖維狀晶體垂直碎屑顆粒表面或孔喉壁生長(zhǎng)，常發(fā)育成孔隙內(nèi)襯，在碎屑顆粒接觸處缺失，部分綠泥石薄膜包圍整個(gè)碎屑顆粒(見圖4a)，說明綠泥石薄膜形成于壓實(shí)作用的同時(shí)或稍后，是成巖作用早期階段的產(chǎn)物。除此之外，綠泥石還呈葉片狀充填于粒間孔中，多數(shù)充填殘余粒間孔(見圖4b)，部分充填溶蝕孔隙，表明這部分綠泥石形成時(shí)間較晚，為中成巖B期的產(chǎn)物。

(a)X147井，綠泥石充填粒間孔隙；(b)X49井，綠泥石薄膜

4.2.3 溶蝕作用

研究區(qū)區(qū)被溶蝕的物質(zhì)主要是長(zhǎng)石顆粒，還有少量巖屑顆粒以及方解石膠結(jié)物。同時(shí)注意到，在早期方解石膠結(jié)強(qiáng)烈的砂巖中，溶蝕作用較弱，次生孔隙不發(fā)育，而次生孔隙發(fā)育的砂巖主要是由于長(zhǎng)石和不穩(wěn)定巖屑發(fā)生溶蝕而致。

溶蝕作用使儲(chǔ)層物性變好，溶蝕率可以表示溶蝕作用的強(qiáng)弱。的溶蝕率為2.1%，溶蝕作用一般。溶蝕作用使得孔隙變大以及喉道變大，使儲(chǔ)層的滲流能力提高。

5 結(jié) 論

研究結(jié)果表明，該區(qū)儲(chǔ)集層多為石英砂巖、次為巖屑石英砂巖，成熟度中等，孔隙結(jié)構(gòu)主要為小孔小喉，孔隙連通性較差，孔隙度大部分在1%～8%之間，而滲透率主要在0～0.3 mD之間，屬于典型的

致密砂巖型儲(chǔ)層。儲(chǔ)層的物性主要受到沉積作用及成巖作用共同的影響，其中主控因素是粒度的大小與成巖作用中的壓實(shí)作用。粒度的大小決定了儲(chǔ)層的原生孔隙度大小，壓實(shí)作用破壞了原生孔隙，使孔隙度降低。