曹桐生

（1.中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006；2.成都理工大學沉積地質研究院，四川成都 610059）

儲層質量影響因素復雜，既有沉積時期的影響，又有后期成巖的改造。針對工區(qū)下石盒子組沉積，前人研究較多，認為以沖積扇、辮狀河沉積為主，盒3段向曲流河轉化[1，2]，發(fā)育多條河道，水體能量由強到弱再到強[3]，即洪水流和牽引流的沉積特征[4]。儲層巖性以巖屑石英砂巖、巖屑砂巖為主，孔隙類型以次生溶蝕孔隙發(fā)育最廣[5]，裂隙發(fā)育弱[6]，儲層整體具有中-低孔、低滲的特點[7，8]。深入研究上古生界沉積特征與儲層質量對油氣勘探具有一定的指導意義[9]。

以下石盒子組致密砂巖為研究對象，針對研究區(qū)內80余口井的鉆井巖心，以及錄井、測井資料，通過巖心觀察與描述、取樣薄片分析，以沉積學為理論基礎，研究儲層質量的控制因素，為優(yōu)質儲層砂體特征及分布規(guī)律研究提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質背景

鄂爾多斯盆地為一大型多旋回克拉通沉積盆地，構造發(fā)育相對穩(wěn)定，古生代加里東運動導致區(qū)內缺失志留系、泥盆系、下石炭統(tǒng)，二疊時期形成海陸交互相沉積體系[10]。鄂爾多斯盆地作為我國重要的含油氣盆地，自20世紀七八十年代以來，油氣勘探成果豐富[11]。杭錦旗地區(qū)位于盆地北部，處于伊盟隆起和伊陜斜坡的過渡位置，區(qū)內發(fā)育三條主要斷裂，分別是泊爾江海子斷裂、烏蘭吉林廟斷裂和三眼井斷裂，其中，泊爾江海子斷裂為研究區(qū)內最主要的斷裂構造，形成于加里東期，是一多期繼承活動斷裂，控制著杭錦旗地區(qū)上古生界的構造格局和沉積過程，它對研究區(qū)儲層質量有重要影響[12]。

2 沉積微相與儲層質量的關系

圖1 杭錦旗地區(qū)下石盒子組巖心圖版

通過對杭錦旗地區(qū)鉆井巖心、錄井和測井資料分析，依據(jù)巖石類型、沉積特征和剖面結構，下石盒子組的巖性以砂巖為主，夾少量泥巖。砂巖主要由淺灰綠、灰白、灰黃色塊狀含礫粗—中砂巖、不等粒砂巖、細砂巖夾棕褐及灰綠色泥巖、粉砂質泥巖和少量炭質泥巖組成，偶見煤線。下石盒子組可細分為三段，各段疊加正沉積旋回性明顯，粒度下粗上細，每個旋回底部砂巖中常含細礫[13]。認為盒1段為沖積扇（見圖1A）和辮狀河沉積，以發(fā)育河床滯留、心灘、河漫的泛濫平原（見圖1B）為特征；盒2段、盒3段為辮狀河沉積，以發(fā)育河道（見圖1C）、河漫亞相為特征，發(fā)育心灘（見圖1D）、天然堤、泛濫平原等微相。

心灘和辮狀河道為優(yōu)質儲層發(fā)育的沉積微相，巖性以含礫粗砂巖、粗砂巖為主。心灘可識別出高能心灘和低能心灘，高能心灘形成于高能環(huán)境，由疊置型光滑箱型特征的礫巖、（含礫）粗砂巖組成。低能心灘由具齒化箱型的粗砂巖和齒化鐘型的粗-中粒砂巖組成。通過巖心觀察與沉積微相分析，高能心灘砂體儲集性能最好，辮狀河道和低能心灘次之。

3 巖石組分對儲層質量的控制

3.1 巖石學特征

圖2 下石盒子組砂巖三角圖

下石盒子組砂巖整體以巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主，含有少量石英砂巖，其三角分類（見圖2），巖屑主要為沉積巖巖屑和變質巖巖屑。填隙物包括泥質雜基、凝灰質、碳酸鹽礦物、高嶺石、硅質膠結及綠泥石。

薄片鏡下鑒定結果表明，研究區(qū)砂巖整體表現(xiàn)為長石含量極低、巖屑含量較高的特點，其中石英含量51%～94%，平均約74.67%；長石含量0～12%，平均約1.51%；巖屑含量6%～49%，平均約23.82%。粒度整體中粗粒到不等粒，主要發(fā)育中粒-粗粒砂巖，鏡下特征（見圖3），碎屑組分（見表1）。

3.2 碎屑組分的影響

根據(jù)巖心樣品鑄體薄片觀察分析和孔滲資料的統(tǒng)計分析，石英含量與面孔率、孔隙度、滲透率之間存在著較好的正相關關系（見圖4）。隨著石英含量的增加，砂巖的孔隙度和滲透率都有逐漸變大的趨勢。對比發(fā)現(xiàn)，巖屑石英砂巖的儲集物性最好，其儲集性能明顯高于巖屑砂巖。石英是高成熟度礦物，抗機械壓實作用較強，在成巖壓實過程中，可以使砂巖致密化程度降低，保存部分原生孔隙，也使得孔隙水的滲濾和交替作用加強，有利于次生孔隙的生成。由于粗粒砂巖沉積時水動力條件很強，粉砂和泥質顆粒不能沉降下來，粗粒砂巖比細粒砂巖泥質含量低，也使得粗粒石英砂巖、巖屑石英砂巖儲層質量更好。

圖3 砂巖鏡下特征

表1 下石盒子組砂巖碎屑組分統(tǒng)計表（%）

圖4 石英含量與面孔率、孔隙度、滲透率的相關關系

圖5 巖屑含量與面孔率、孔隙度、滲透率的相關關系

砂巖巖屑含量同樣與儲層質量有一定的關系，如研究區(qū)內砂巖巖屑與面孔率之間的負相關關系（見圖5），可見隨著巖屑含量的增高，砂巖面孔率呈現(xiàn)遞減的趨勢，但也可發(fā)現(xiàn)，巖屑含量在15%～30%時，巖石面孔率偏高的比重相對較大。巖屑含量與孔隙度、滲透率也存在一定的負相關關系，整體來看，巖屑含量越高，儲層質量越差，巖屑石英砂巖儲層質量優(yōu)于巖屑砂巖。

4 成巖作用的控制

4.1 壓實作用

壓實作用是造成碎屑顆粒間原生孔隙減少，使巖石致密化的主要因素之一。研究區(qū)的地層埋藏深度在2 500 m～3 800 m，受壓實強度較強，膠結物充填狀況及沉積環(huán)境影響出現(xiàn)非均質性[14]，表現(xiàn)為部分砂巖中碎屑顆粒之間以點-線接觸，部分石英砂巖中碎屑以線接觸為主，受壓實后的原生粒間孔細小或消失，同時具有填隙物少的特征，部分塑性巖屑被擠壓變形（見圖6A），甚至呈假雜基狀。

除了埋深這個外界因素外，沉積物本身所含塑性碎屑組分的多少往往對機械壓實作用的強度也有較大的影響，如研究區(qū)內廣泛分布的泥巖屑、千枚巖屑、片巖屑、云母等。同時，碎屑顆粒和填隙物礦物成分及二者的相對含量對機械壓實作用起著一定的控制作用[14]。

4.2 膠結作用

下石盒子組致密砂巖膠結物主要有高嶺石、方解石和硅質。發(fā)育最廣泛的膠結物是高嶺石，統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，其含量與巖石面孔率具有一定的關系。當高嶺石含量低于8%的時候，巖石面孔率與高嶺石含量呈現(xiàn)明顯的正相關關系。隨著高嶺石含量的增高，當含量大于8%之后，巖石面孔率與高嶺石含量呈負相關關系（見圖7）。高嶺石膠結物本身會占據(jù)部分粒間孔隙，但由于高嶺石特殊的晶格，高嶺石晶間孔的發(fā)育，以及高嶺石本身易溶蝕的特征，它也會為儲層提供部分孔隙質量，但隨其含量的增加，孔隙度的提高便不明顯了，甚至出現(xiàn)遞減的情況。因此，高嶺石含量與儲層質量的關系不容忽視。

其次，方解石膠結物同樣分布較廣，隨著方解石含量的增加，不斷占據(jù)粒間孔隙、粒內溶蝕孔隙，使得面孔率逐漸降低，因此，方解石含量與儲層孔隙質量存在明顯負相關關系（見圖7）。硅質膠結物在研究區(qū)內分布于石英砂巖、巖屑石英砂巖中，以石英次生加大邊出現(xiàn)，強烈的石英加大可造成原生粒間孔或次生粒間孔完全充填，導致孔隙減小甚至消失。

4.3 溶蝕作用

圖6 壓實作用與溶蝕作用特征

圖7 膠結物含量與面孔率的關系

溶蝕作用是產生次生溶蝕孔隙使儲集層孔隙結構得到改善的一種重要作用。受壓實作用影響，研究區(qū)內下石盒子組砂巖原生孔隙含量較低，溶蝕作用形成的次生孔隙占主要地位。大多數(shù)砂巖粒間見有溶蝕現(xiàn)象，碎屑中的溶蝕組分主要是泥板巖巖屑、片巖巖屑、長石等，形成粒內溶孔、巖屑微孔、鑄模孔等孔隙類型。填隙物的溶蝕主要在泥質雜基少量高嶺石和方解石膠結物中，易溶組分在酸性水作用下會發(fā)生溶蝕，形成粒間溶孔、巖屑微孔。溶孔是下石盒子組砂巖最主要的孔隙類型，溶蝕作用為儲層質量貢獻最大。

5 結論

鄂爾多斯盆地北部杭錦旗地區(qū)下石盒子組砂巖儲層與諸多控制因素有關：

（1）沉積微相是首要因素，高能心灘儲層質量最好，低能心灘和辮狀河道次之；

（2）巖石組分對儲層質量也有重要影響作用，主要表現(xiàn)在石英和巖屑上，石英含量與面孔率、孔隙度、滲透率呈正相關，巖屑含量與儲層質量呈一定的負相關；

（3）壓實作用和膠結作用減少了部分原生孔隙，但高嶺石膠結物對孔隙有一定的貢獻作用，溶蝕作用使得儲層質量變好。