陳怡婷，劉洛夫，王夢(mèng)堯，竇文超，徐正建

（1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；2.油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249）

0 引言

致密油勘探與開(kāi)發(fā)已成為國(guó)內(nèi)學(xué)者和勘探家們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。鄂爾多斯盆地中生界延長(zhǎng)組是中國(guó)典型的致密油發(fā)育區(qū)，其分布廣、勘探潛力大，已率先成為國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的成熟致密油區(qū)［1-2］。盆地西南部延長(zhǎng)組致密砂巖按其成因可劃分為三角洲前緣砂體和重力流砂體兩大類(lèi)型，三角洲和重力流復(fù)合控砂，多期疊置［3］，在空間上形成了大面積展布的厚層砂體，預(yù)示著良好的致密油勘探前景［4-5］。沉積環(huán)境決定了巖石孔隙形成的物質(zhì)基礎(chǔ)及后期儲(chǔ)集空間的改造潛力［6］，控制了沉積物的粒度、分選、碎屑組分等，而成巖作用則控制了砂巖儲(chǔ)層在埋藏成巖時(shí)期的孔滲變化［7-8］。眾多學(xué)者在沉積和成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響方面取得了豐碩的成果［9-13］，田景春等［9］根據(jù)碎屑巖儲(chǔ)層形成過(guò)程中發(fā)生的垂積、前積、側(cè)積和漫積等不同沉積作用方式解釋了鄂爾多斯盆地高橋地區(qū)上古生界致密砂巖油氣分布特征及有利區(qū)帶。羅靜蘭等［10］對(duì)鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)7 致密濁積砂巖進(jìn)行了研究，認(rèn)為砂巖類(lèi)型及骨架礦物成分影響和控制了成巖演化進(jìn)程，最終導(dǎo)致了巖石組分、孔喉和物性在空間分布上的非均質(zhì)性。鐘大康等［12］通過(guò)研究隴東地區(qū)延長(zhǎng)組砂巖的巖石學(xué)特征，認(rèn)為不同碎屑組分對(duì)砂巖成巖演化具有重要影響，并分析了研究區(qū)砂巖的成巖演化和孔隙演化過(guò)程。李?lèi)?ài)榮等［13］通過(guò)對(duì)鄂爾多斯盆地余家坪儲(chǔ)層不同尺度上的宏觀非均質(zhì)性研究，指出其儲(chǔ)層非均質(zhì)性主要受控于沉積相和成巖作用。

筆者在系統(tǒng)總結(jié)眾多學(xué)者研究成果基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用巖心相分析、測(cè)井相分析、鑄體薄片鑒定、掃描電鏡觀察等結(jié)果，從沉積非均質(zhì)性和成巖非均質(zhì)性成因入手，對(duì)鄂爾多斯盆地西南部?jī)?chǔ)層特征及主控因素進(jìn)行分析，以期對(duì)油田開(kāi)發(fā)方案的制定提供參考和借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 鄂爾多斯盆地西南部地理位置（a）及延長(zhǎng)組地層柱狀圖（b）Fig.1 Geographical location（a）and stratigraphic column（b）of Yanchang Formation in southwestern Ordos Basin

鄂爾多斯盆地是我國(guó)第二大沉積盆地，其西南部處于寧夏回族自治區(qū)、陜西省、甘肅省交界地帶，地質(zhì)構(gòu)造上屬伊陜斜坡和天環(huán)坳陷（圖1）。其上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組呈“東高西低”地貌，為盆地整體下坳持續(xù)發(fā)展和穩(wěn)定沉降過(guò)程中沉積的一套以河流—湖泊相為特征的陸源碎屑巖體系，延長(zhǎng)組自上而下可劃分為長(zhǎng)1—長(zhǎng)10 等共10 個(gè)油層組［14］，延長(zhǎng)組中上部為泥頁(yè)巖夾薄層粉—細(xì)砂巖，下部為薄層砂巖與暗色泥巖互層。目的層長(zhǎng)7 油層組沉積時(shí)期，湖盆水體達(dá)到最大深度，為湖盆發(fā)展的全盛時(shí)期，屬淺湖—半深湖—深湖亞相沉積環(huán)境，巖性以灰黑色泥頁(yè)巖、油頁(yè)巖為主，為研究區(qū)的主力生油層系，烴源巖TOC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為10%，干酪根類(lèi)型為Ⅰ—Ⅱ型，具有較高的產(chǎn)烴率。長(zhǎng)6 油層組發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體，主要巖性為細(xì)—中粒長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖，該時(shí)期為三角洲沉積的高峰期，其中以三角洲前緣厚層砂體最為發(fā)育［15-16］（圖1）。

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

根據(jù)薄片鑒定分析，鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6油層組主要巖性為長(zhǎng)石砂巖，長(zhǎng)7 油層組主要巖性為巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖（圖2），碎屑顆粒的分選中等，磨圓度以次棱角狀為主，顆粒間多呈線(xiàn)接觸，部分地區(qū)可見(jiàn)點(diǎn)接觸、凹凸接觸，膠結(jié)物以孔隙式膠結(jié)為主，顆粒支撐，部分地區(qū)呈基底式膠結(jié)。X 射線(xiàn)衍射分析結(jié)果顯示，長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 油層組致密砂巖中石英含量（平均體積分?jǐn)?shù)為49.2%）最高，長(zhǎng)石類(lèi)含量（27.1%）其次，其中斜長(zhǎng)石含量（20.3%）遠(yuǎn)高于鉀長(zhǎng)石含量（6.8%），黏土礦物平均體積分?jǐn)?shù)為12.4%（表1）。

圖2 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 致密砂巖分類(lèi)三角圖Ⅰ.石英砂巖；Ⅱ.長(zhǎng)石石英砂巖；Ⅲ.巖屑石英砂巖；Ⅳ.長(zhǎng)石砂巖；Ⅴ.巖屑長(zhǎng)石砂巖；Ⅵ.長(zhǎng)石巖屑砂巖；Ⅶ.巖屑砂巖Fig.2 Triangle diagram showing classification of Chang 6 and Chang 7 tight sandstones in southwestern Ordos Basin

表1 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 致密砂巖的礦物組分Table 1 Mineral composition of Chang 6 and Chang 7 tight sandstones in southwestern Ordos Basin

根據(jù)7 281 個(gè)巖心樣品的物性分析結(jié)果計(jì)算，長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 致密砂巖孔隙度主要分布在6%～10%，滲透率多為0.01～0.30 mD（表2）。長(zhǎng)6 油層組砂巖的孔隙度平均值為8.62%，滲透率平均值為0.24 mD；在湖盆中心發(fā)育的長(zhǎng)7 重力流砂體成分成熟度較低，孔隙度平均值為8.03%，滲透率平均值為0.12 mD，均是典型的致密砂巖儲(chǔ)層。

表2 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 致密砂巖物性分析數(shù)據(jù)Table 2 Physical property analysis of Chang 6 and Chang 7 tight sandstones in southwestern Ordos Basin

3 沉積非均質(zhì)性及成巖作用

3.1 沉積非均質(zhì)性

儲(chǔ)層油藏的分布受控于沉積體系，因此沉積非均質(zhì)性主要體現(xiàn)在經(jīng)不同類(lèi)型的沉積作用而形成的不同沉積體上，從而進(jìn)一步影響不同類(lèi)型砂體的物性。運(yùn)用巖石學(xué)、沉積構(gòu)造、測(cè)井相分析等技術(shù)總結(jié)出各類(lèi)沉積相的相標(biāo)志，結(jié)合其他學(xué)者在本區(qū)的研究成果［17-21］，在鄂爾多斯盆地西南部目的層識(shí)別出水下分流河道、河口壩、支流間灣、重力流砂體等4 種主要沉積微相類(lèi)型，其測(cè)井曲線(xiàn)特征及沉積巖性變化特征如圖3、圖4 所示。

（1）水下分流河道。巖性以細(xì)砂巖、中—細(xì)粒砂巖為主，塑性組分含量低，結(jié)構(gòu)成熟度較高，水動(dòng)力較強(qiáng)，底部具沖刷面，水下分流河道沉積內(nèi)部發(fā)育水平層理，單條河道自然伽馬曲線(xiàn)以發(fā)育垂積或側(cè)積形成的鐘形、箱形組合為特征［21］，自下而上呈粒度變細(xì)的正韻律二元結(jié)構(gòu)，形成的砂巖段單層厚度大、物性好，呈帶狀分布，層內(nèi)非均質(zhì)性弱，是油氣的主要儲(chǔ)集區(qū)域［22］。研究區(qū)長(zhǎng)6 油層組常見(jiàn)多條河道疊置，砂體厚度可達(dá)幾米至幾十米。

圖3 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 沉積相綜合柱狀圖Fig.3 Comprehensive histogram of sedimentary facies of Chang 6 and Chang 7 reservoirs in southwestern Ordos Basin

圖4 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 主要沉積作用的類(lèi)型劃分及識(shí)別標(biāo)志Fig.4 Classification and identification criteria of major sedimentary processes of Chang 6 and Chang 7 reservoirs in southwestern Ordos Basin

（2）河口壩。巖性以中—細(xì)粒砂巖為主，夾粉砂巖，泥質(zhì)含量較低，其砂層呈中層至厚層狀，成分和結(jié)構(gòu)成熟度均較高，水動(dòng)力較強(qiáng)，含平行層理、交錯(cuò)層理，曲線(xiàn)自下而上為典型的前積作用形成的反韻律漏斗型。

（3）重力流砂體。巖性以細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，多為粉砂巖，塑性組分含量高，單層砂體厚度為0.5～2.0 m，水動(dòng)力較強(qiáng)，含包卷層理，底部曲線(xiàn)突變，具正粒序沉積結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)“漂浮狀”泥礫，大小混雜不等，長(zhǎng)7 油層組常見(jiàn)多期的碎屑流疊置［23-25］。

（4）支流間灣。巖性以深灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，泥巖與漫流形成的薄席狀砂呈互層狀，水動(dòng)力較弱，常見(jiàn)水平層理、植物碎屑，偶見(jiàn)砂質(zhì)條帶，化石豐富，是低能環(huán)境下的典型產(chǎn)物，其自然伽馬曲線(xiàn)呈低幅齒狀［24］。

根據(jù)研究區(qū)78 口單井的測(cè)井及巖心資料，繪制了長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 油層組沉積相平面展布圖（圖5），長(zhǎng)6沉積時(shí)期的湖盆范圍相對(duì)于長(zhǎng)7 整體有所縮小，河道砂體由湖盆邊緣不斷向湖盆沉積中心進(jìn)積，同時(shí)在盆地中央形成了一系列滑塌而成的重力流沉積物，位于三角洲前緣亞相，體現(xiàn)了研究區(qū)的沉積非均質(zhì)性。

3.2 壓實(shí)壓溶作用

機(jī)械壓實(shí)作用是儲(chǔ)層孔隙度、滲透率衰減的主要因素，其對(duì)儲(chǔ)層性質(zhì)的影響一方面在于使剛性顆粒破裂，塑性顆粒趨于定向排列，從而改變巖石結(jié)構(gòu)，另一方面孔隙中的流體被壓實(shí)排出，降低了孔隙度，同時(shí)巖石顆粒經(jīng)壓溶作用溶解出的離子為后續(xù)的膠結(jié)作用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)［26-28］。鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 儲(chǔ)層壓實(shí)作用普遍較強(qiáng)，主要表現(xiàn)為：強(qiáng)壓實(shí)作用使剛性顆粒產(chǎn)生裂縫［圖6（a）］；強(qiáng)壓實(shí)壓溶作用使顆粒間呈凹凸和縫合線(xiàn)接觸、片狀礦物的定向排列［圖6（b）］。

圖5 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6（a）、長(zhǎng)7（b）沉積相平面分布特征Fig.5 Plane distribution characteristics of sedimentary facies of Chang 6（a）and Chang 7（b）reservoirs in southwestern Ordos Basin

圖6 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 砂巖的微觀特征（a）西79 井，1 982.30 m，單偏光，強(qiáng)壓實(shí)作用使剛性顆粒產(chǎn)生裂縫；（b）安205 井，2 437.67 m，單偏光，片狀指示礦物的定向性；（c）黃47 井，2 457.50 m，單偏光，石英沿顆粒邊緣向外生長(zhǎng)的次生加大邊；（d）安205 井，2 437.67 m，單偏光，鐵白云石（染色）；（e）胡218 井，2 135.81 m，單偏光，綠泥石薄膜；（f）胡218 井，2135.81 m，掃描電鏡下的書(shū)頁(yè)狀高嶺石；（g）寧33 井，1 621.55 m，掃描電鏡下分散、雜亂的片狀伊利石及其邊緣生長(zhǎng)的纖維狀伊利石；（h）寧27 井，1 651.60 m，單偏光，濁沸石，正交偏光下呈全消光；（i）西79 井，1 927.30 m，單偏光，長(zhǎng)石顆粒沿雙晶縫、解理縫溶蝕Fig.6 Microscopic characteristics of Chang 6 and Chang 7 sandstones in southwestern Ordos Basin

3.3 膠結(jié)作用

3.3.1 硅質(zhì)膠結(jié)作用

酸性環(huán)境下，孔隙水中的SiO2在沉積物顆粒間發(fā)生沉淀從而固結(jié)于巖石礦物顆粒邊緣。研究區(qū)長(zhǎng)7 油層組硅質(zhì)膠結(jié)作用普遍發(fā)育，主要產(chǎn)出形態(tài)為石英的次生加大和自生的微晶石英顆粒。文獻(xiàn)［29-35］報(bào)道的共約1 000 余個(gè)石英膠結(jié)物的數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 石英膠結(jié)物的形成溫度為80～130 ℃和100～110 ℃（表3）。偏光顯微鏡下觀察可見(jiàn)，石英沿顆粒邊緣垂直向外生長(zhǎng)的次生加大邊［圖6（c）］，半填充了原始粒間孔隙，改造了儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)，降低了孔喉連通性。

表3 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 砂巖中流體包裹體的均一溫度Table 3 Homogenization temperature of fluid in lusions of Chang 6 and Chang 7 sandstones in southwestern Ordos Basin

3.3.2 碳酸鹽膠結(jié)作用

研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物主要為白云石、鐵白云石［圖6（d）］和鐵方解石。隨著孔隙水pH 的升高，CO32-與Ca2+，Mg2+結(jié)合而發(fā)生沉淀，充填孔隙。鏡下未觀察到早成巖期沉淀的結(jié)晶顆粒粗大的碳酸鹽膠結(jié)物［30］，但可見(jiàn)鐵方解石和鐵白云石呈基底式和孔隙式充填于原生、次生粒間孔隙和次生溶蝕孔隙中，碎屑顆粒也與膠結(jié)物間呈不規(guī)則線(xiàn)接觸［圖7（k）］，表明碎屑顆粒已遭受過(guò)壓實(shí)改造，屬于晚期碳酸鹽膠結(jié)物。孫致學(xué)等［33］、牟澤輝［34］、郭凱等［35］曾對(duì)研究區(qū)56 個(gè)延長(zhǎng)組砂巖樣品做過(guò)碳酸鹽膠結(jié)物碳氧同位素分析，并利用公式進(jìn)行了碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀溫度計(jì)算［36-38］。計(jì)算結(jié)果顯示，碳酸鹽內(nèi)部流體包裹體的均一溫度主要介于80～130 ℃，峰值出現(xiàn)在100～120 ℃（表3），與晚期碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀溫度判斷較為吻合。

3.3.3 自生黏土礦物的膠結(jié)作用

（1）綠泥石主要從富鐵鎂的孔隙水中直接沉淀或由其他黏土礦物（伊蒙混層、高嶺石）轉(zhuǎn)化而來(lái)［39］，其賦存狀態(tài)主要為早期環(huán)顆粒周?chē)纬杀∧ぃ蹐D6（e）］，薄膜的存在一方面占據(jù)了部分粒間孔隙，改變了孔喉結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，另一方面也阻止了后期顆粒的次生加大及碳酸鹽膠結(jié)［40］，有效增強(qiáng)了顆粒的抗壓實(shí)能力，使孔隙得以保存。

（2）高嶺石形成于酸—弱堿性富含SiO42-和Al3+的孔隙水中，多為有機(jī)酸充注后長(zhǎng)石溶蝕的產(chǎn)物［41］，呈書(shū)頁(yè)狀、手風(fēng)琴狀充填于粒間孔隙［圖6（f）］，易堵塞吼道。研究區(qū)致密砂巖以巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，酸性環(huán)境下，長(zhǎng)石顆粒極易發(fā)生溶蝕生成高嶺石礦物，充填于孔隙中，破壞孔喉結(jié)構(gòu)。

（3）伊利石晶體細(xì)小，常呈發(fā)絲狀、纖維狀雜亂地分散于孔隙之中堵塞孔隙［圖6（g）］，研究區(qū)長(zhǎng)7由于大量凝灰質(zhì)的蝕變產(chǎn)生的蒙脫石是伊利石的重要物質(zhì)來(lái)源［42］，伊利石的生成對(duì)儲(chǔ)層物性影響較大。

（4）濁沸石常見(jiàn)于火山碎屑和長(zhǎng)石砂巖中，多為孔隙充填物［圖6（h）］，正交偏光下全消光［43］。

3.4 溶蝕作用

溶蝕作用在研究區(qū)儲(chǔ)集層中產(chǎn)生了一定量的次生孔隙，改善了儲(chǔ)層物性。當(dāng)大氣淡水或有機(jī)質(zhì)演化過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸侵入儲(chǔ)層后，儲(chǔ)層中的碎屑顆?；蛱钕段锇l(fā)生部分溶解，從而形成了次生粒間、粒內(nèi)溶孔［44］。研究區(qū)溶蝕作用主要表現(xiàn)為：①長(zhǎng)石顆粒沿雙晶縫、解理縫溶蝕［圖6（i）］；②石英顆粒周緣的碳酸鹽膠結(jié)物被部分溶蝕。

3.5 成巖相類(lèi)型及成巖演化

3.5.1 成巖相劃分

成巖相中包含了成巖作用、成巖環(huán)境和成巖礦物，不同成巖相組合控制了儲(chǔ)層孔隙發(fā)育特征和儲(chǔ)集物性。因此，成巖相的劃分有助于儲(chǔ)層的區(qū)域評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)［45］。綜合其他學(xué)者的研究成果［46-53］，研究區(qū)的成巖相可劃分為以下6 種類(lèi)型：

（1）綠泥石薄膜膠結(jié)-原生粒間孔隙相。主要巖性為中—細(xì)粒的長(zhǎng)石砂巖，由于綠泥石薄膜對(duì)膠結(jié)作用的抑制作用，原生粒間孔隙得到較好地保存，被包裹的顆粒較完整，也未發(fā)生溶蝕作用［圖7（a）］。研究區(qū)安邊一帶的水下分流河道沉積的高能砂體中較常見(jiàn)，孔隙度較高，儲(chǔ)層物性好。

圖7 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 成巖相類(lèi)型（a）胡218 井，2 135.81 m，單偏光，綠泥石薄膜膠結(jié)-原生粒間孔隙相；（b）元63 井，2 194.49 m，掃描電鏡下的長(zhǎng)石顆粒溶蝕；（c）白486井，1 941.4 m，單偏光，長(zhǎng)石次生溶蝕孔隙；（d）元63 井，2 197.61 m，單偏光，溶蝕作用-次生溶蝕孔隙相；（e）寧33 井，1 674.5 m，單偏光，“污濁狀”伊利石；（f）胡218 井，2 135.81 m，掃描電鏡下的自生高嶺石；（g）白486 井，1 981.99 m，單偏光，強(qiáng)壓實(shí)作用-致密相；（h）莊10，1 741.3 m，強(qiáng)壓實(shí)作用，單偏光，孔隙度為0%；（i）莊57 井，2 003 m，單偏光，石英次生加大；（j）元63 井，2 194.49 m，掃描電鏡下沿石英顆粒邊緣自生的單體微晶石英；（k）安205 井，2 437.67 m，正交偏光，方解石膠結(jié)物，顆粒呈漂浮狀；（l）安205 井，2 437.67 m，單偏光，鐵方解石（染色）Fig.7 Diagenetic facies types of Chang 6 and Chang 7 reservoirs in southwestern Ordos Basin

（2）溶蝕作用-次生溶蝕孔隙相。研究區(qū)致密砂巖中常見(jiàn)長(zhǎng)石顆粒、巖屑顆粒發(fā)生溶蝕作用［53-54］，有機(jī)質(zhì)熱演化作用產(chǎn)生的大量有機(jī)酸進(jìn)入孔隙中，使孔隙水呈酸性［55-56］，酸性地層水的存在使得易溶礦物被溶解形成大量次生溶蝕孔隙［圖7（b）—（d）］，改善了儲(chǔ)層物性。

（3）溶蝕-黏土膠結(jié)-次生晶間孔隙相。研究區(qū)長(zhǎng)7 濁積砂巖中普遍發(fā)育伊利石，纖維狀伊利石常見(jiàn)于片狀伊利石的邊緣或充填于溶蝕孔隙中。由于伊利石晶體微小，偏光顯微鏡下難以觀察到晶體形態(tài)，集合體常呈分散的“污濁狀”［圖7（e）］，堵塞孔隙，對(duì)巖石儲(chǔ)集性具有破壞作用。自生高嶺石是長(zhǎng)石類(lèi)顆粒在酸性流體下溶蝕后，形成的復(fù)雜絡(luò)合物在適當(dāng)?shù)臏囟?壓力條件下結(jié)晶沉淀而成［56-57］，自生高嶺石多呈書(shū)頁(yè)狀、手風(fēng)琴狀充填與碎屑顆粒間［圖7（f）］，發(fā)育次生晶間孔隙，易阻塞喉道、降低孔喉連通性。

（4）強(qiáng)壓實(shí)作用-致密相。該成巖相的致密砂巖主要為細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖，在強(qiáng)烈的壓實(shí)壓溶作用下，顆粒間相互強(qiáng)烈擠壓［圖7（g）—（h）］，呈凹凸、縫合線(xiàn)接觸，塑性顆粒受力變形填充于孔隙中［圖6（c）］，使儲(chǔ)層致密化，物性變差。

（5）壓實(shí)-硅質(zhì)膠結(jié)-致密相。主要巖性為細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)物中的硅主要來(lái)源于長(zhǎng)石廣泛溶解提供的游離SiO2及碎屑石英顆粒間的壓溶作用［58］，多以在顆粒周?chē)纬墒⒋紊哟筮叄蹐D7（i）］的形態(tài)附存于巖石中，占據(jù)大量粒間孔隙［圖7（j）］，從而形成致密儲(chǔ)層。

（6）強(qiáng)碳酸鹽膠結(jié)-致密相。主要巖性為細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，碳酸鹽膠結(jié)物的形成往往具有多期性，早期主要為基底式膠結(jié)，被方解石膠結(jié)的砂巖顆粒多呈“漂浮狀”［圖7（k）］；晚期膠結(jié)物常含鐵［圖7（l）］，形成時(shí)間晚于綠泥石膜和石英次生加大的形成時(shí)間，碳酸鹽膠結(jié)物既可占據(jù)粒間孔，又可充填于次生溶蝕孔隙中［59-60］，有效孔隙被大量充填的區(qū)域較為致密，巖石非均質(zhì)性較強(qiáng)，不利于油氣大量富集。

綠泥石薄膜-原生粒間孔隙相、溶蝕作用-次生溶蝕孔隙相的儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，高嶺石膠結(jié)-次生晶間孔隙相次之，強(qiáng)壓實(shí)作用-致密相、壓實(shí)-硅質(zhì)膠結(jié)-致密相、強(qiáng)碳酸鹽膠結(jié)-致密相儲(chǔ)層質(zhì)量差。

3.5.2 成巖演化

（1）早成巖演化階段可分為A 期和B 期。①A期，埋深小于1 100 m，古地溫小于65 ℃，有機(jī)質(zhì)尚未成熟，Ro小于0.35%，巖石呈疏松未固結(jié)狀態(tài)，顆粒間呈點(diǎn)接觸，原生粒間孔隙發(fā)育。研究區(qū)在盆地沉降的大背景下，埋深逐漸加大，壓實(shí)作用占主導(dǎo)，同時(shí)火山物質(zhì)或碎屑云母發(fā)生水解、自生綠泥石開(kāi)始沉淀。②B 期，埋深約1 100～1 400 m，古地溫為65～85 ℃，湖盆中有機(jī)質(zhì)半成熟，Ro為0.35%～0.50%，巖石進(jìn)一步壓實(shí)，呈半固結(jié)—固結(jié)態(tài)。埋藏溫度大于65 ℃時(shí)［60］，蒙脫石開(kāi)始向伊利石轉(zhuǎn)化，火山物質(zhì)的水解為蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化提供了充足的鉀離子，原生孔隙大量減少，顆粒間呈點(diǎn)—線(xiàn)接觸（圖8）。

（2）中成巖演化階段。①A1期，古地溫為85～110 ℃，Ro為0.50%～0.90%，有機(jī)質(zhì)成熟，生成的有機(jī)酸開(kāi)始充注于儲(chǔ)集層中，長(zhǎng)石和碳酸鹽膠結(jié)物被溶解，發(fā)育溶蝕孔，孔隙中開(kāi)始沉淀自生高嶺石，填充孔隙，碳酸鹽膠結(jié)物也占據(jù)部分粒間孔［61］。石英次生加大開(kāi)始發(fā)育，見(jiàn)小石英晶簇。②A2期，古地溫大于110 ℃，有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步成熟，Ro為0.90%～1.30%，硅質(zhì)膠結(jié)進(jìn)一步增強(qiáng)，次生溶孔、成巖縫、構(gòu)造縫發(fā)育，在三角洲前緣和平原地區(qū)的砂泥巖接觸面附近，黏土礦物演化過(guò)程中釋放的Ca2+，F(xiàn)e3+，Mg2+，Si4+等離子進(jìn)入與其相鄰的砂巖中，形成了含鐵碳酸鹽膠結(jié)的致密層。

圖8 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 油層組的成巖演化序列Fig.8 Diagenetic sequences of Chang 6 and Chang 7 reservoirs in southwestern Ordos Basin

4 儲(chǔ)層非均質(zhì)性

4.1 沉積作用對(duì)非均質(zhì)性的影響

沉積環(huán)境決定了儲(chǔ)層巖石形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，也可稱(chēng)之為“相控”，決定了后期儲(chǔ)集空間的改造潛力［6］。不同的沉積相可形成不同的巖性組合，從而形成了不同的儲(chǔ)集層類(lèi)型。因此，儲(chǔ)層的物性與沉積作用形成的巖性組合及其非均質(zhì)性有關(guān)。在不同的沉積作用控制下，儲(chǔ)層砂體的物性特征也明顯不同，根據(jù)鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 儲(chǔ)層巖心、測(cè)井、錄井資料繪制了單井巖性剖面，沉積作用類(lèi)型控制了致密砂巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性（圖9）。如研究區(qū)胡218 井長(zhǎng)61沉積時(shí)，由垂積作用形成的三角洲前緣水下分流河道砂體，垂向上多層疊置，單層砂體的非均質(zhì)特征在垂向上表現(xiàn)為不明顯的正韻律，多層砂體的非均質(zhì)特征在垂向上表現(xiàn)為明顯的正韻律［圖9（a）］。白486 井長(zhǎng)71沉積時(shí)，前積作用沉積的河口壩砂體在垂向上的非均質(zhì)特征表現(xiàn)為明顯的反韻律；由三角洲沉積體系攜帶的砂體沖入湖泊，因地形坡度變化形成的重力流砂體在垂向上的非均質(zhì)性特征表現(xiàn)為正韻律［圖9（b）］。

4.2 成巖作用對(duì)非均質(zhì)性的影響

沉積物在進(jìn)入埋藏階段后，其孔隙演化主要受各種成巖作用的控制，沉積物本身的礦物組成特征也在一定程度上控制著成巖作用的演化進(jìn)程［34］，進(jìn)而影響著孔隙的演化。以研究區(qū)西79 井1 955～1 985 m井段為例，儲(chǔ)集體的非均質(zhì)性除了受沉積作用的影響外，成巖作用對(duì)后期巖石的物性改造也具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，具體表現(xiàn)為巖性相同的單砂體，其內(nèi)部的成巖相卻存在差異（圖10）。

圖10 鄂爾多斯盆地西南部西79 井1 955～1 985 m 井段綜合柱狀圖Fig.10 Comprehensive histogram of well Xi-79 at 1 955-1 985 m in southwestern Ordos Basin

4.3 非均質(zhì)性對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量的影響

儲(chǔ)層的物性為沉積與成巖共同作用的結(jié)果，鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性形成模式詳見(jiàn)圖11。對(duì)于物性較好的儲(chǔ)層：①在中粒長(zhǎng)石砂巖中，由于巖石顆粒較粗，塑性組分含量低，當(dāng)早期沉積顆粒自形程度較高時(shí)，富鐵、鎂的孔隙水易在顆粒周?chē)恋砭G泥石膜，對(duì)儲(chǔ)層原生粒間孔具有一定的保護(hù)作用；②中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖中，較大的巖石顆粒間發(fā)育較大的粒間孔，可為孔隙水提供良好的運(yùn)移通道，利于大氣淡水或有機(jī)酸進(jìn)入，進(jìn)而對(duì)長(zhǎng)石等顆粒進(jìn)行溶蝕，形成次生溶蝕孔隙，改善儲(chǔ)層物性。對(duì)于物性較差的儲(chǔ)層：①在中—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖中，塑性巖屑含量較高，物性較差，早期的溶蝕作用釋放的硅、鋁離子在原地聚集，沉淀出自生高嶺石，堵塞孔隙；②細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖中，剛性顆粒粒度較細(xì)，孔徑較小，經(jīng)壓實(shí)作用后，塑性顆粒發(fā)生破裂或變形，填充于殘余粒間孔隙中，長(zhǎng)石的溶蝕作用可為孔隙水中提供了一定量的SiO2，從而形成大量硅質(zhì)膠結(jié)物，且將孔隙水變?yōu)閴A性環(huán)境，利于碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀，使得儲(chǔ)層逐漸致密化。

圖11 鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 儲(chǔ)層非均質(zhì)性的形成模式Fig.11 Formation model of heterogeneity of Chang 6 and Chang 7 reservoirs in southwestern Ordos Basin

5 結(jié)論

（1）鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 儲(chǔ)層形成過(guò)程中發(fā)生的垂積作用、前積作用、側(cè)積作用和濁積作用等沉積作用控制了儲(chǔ)集砂體在平面、縱向上的分布；按其沉積相類(lèi)型可劃分為水下分流河道、河口壩、支流間灣、重力流等微相。沉積期后所經(jīng)歷的成巖作用類(lèi)型包括壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用等，根據(jù)礦物組成、成巖作用、主要孔隙類(lèi)型可將研究區(qū)劃分為6 種成巖相：綠泥石薄膜-原生粒間孔隙相、溶蝕作用-次生溶蝕孔隙相、溶蝕-黏土膠結(jié)-次生晶間孔隙相、強(qiáng)壓實(shí)作用-致密相、壓實(shí)-硅質(zhì)膠結(jié)-致密相和壓實(shí)-強(qiáng)碳酸鹽膠結(jié)-致密相。

（2）鄂爾多斯盆地西南部長(zhǎng)6、長(zhǎng)7 儲(chǔ)層受沉積相和成巖作用共同控制。沉積作用形成了不同的巖性組合，各砂體礦物成分的含量不同構(gòu)成了巖石的非均質(zhì)性；成巖相在空間分布上也具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，具體表現(xiàn)為巖性相近的單砂體，其內(nèi)部的成巖相卻存在差異。原始沉積顆粒較粗、塑性組分含量低的儲(chǔ)層發(fā)育綠泥石薄膜膠結(jié)，次生溶蝕孔隙更易發(fā)育，儲(chǔ)層物性較好；原始沉積顆粒較細(xì)、塑性組分含量高的儲(chǔ)層壓實(shí)作用較強(qiáng)，且發(fā)育硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)，易形成致密儲(chǔ)層。