何望雪

(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710000)

致密儲層的主要特征為油藏類型多，油氣資源儲量大，目前其在油氣勘探領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。鄂爾多斯盆地屬于一個典型的大沉積盆地，其構(gòu)造變形弱、表現(xiàn)出多旋回演化的特征，有很高的研究可利用價值。相關(guān)低孔低滲的致密砂巖儲層的研究已經(jīng)有很多，且建立了不同的模型，這對此致密砂巖儲層進(jìn)一步研究提供可靠支持和依據(jù)[1-6]。本文選擇此盆地杭錦旗地區(qū)C工區(qū)致密砂巖儲層為研究對象，根據(jù)研究目標(biāo)和要求而選擇石學(xué)、沉積學(xué)技術(shù)進(jìn)行分析，明確了其儲層的形成機制和影響因素，為當(dāng)?shù)剡@種儲層的開發(fā)提供參考。

1 地質(zhì)概況

從總體形態(tài)看，此盆地為矩形，其內(nèi)部主要為西傾的大型平緩斜坡，勘探發(fā)現(xiàn)坡降均值為10 m/km。其北部為杭錦旗地區(qū)，橫跨伊盟、伊陜、天環(huán)向斜等相應(yīng)的構(gòu)造塊，而其中的二疊系山西組為目的層。

2 致密砂巖儲層特征

2.1 儲層巖性特征

對采樣的巖石樣本進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)此區(qū)域山2段儲集巖巖性相對簡單，其中占比率較高的為中～粗粒巖屑石英砂巖。也有一定比例的巖屑砂巖，對應(yīng)的占比分別為53.8%、38.5%，其中巖屑石英砂石大部分為粗粒、中粒；巖屑砂巖的粒度小。

巖礦探測發(fā)現(xiàn)，2段儲集層段的礦物組成主要為石英類、巖屑，相應(yīng)的占比例分別為77.86%，21.14%，而巖屑中變質(zhì)巖的比為14.5%，沉積巖的占比為5.8%，火成巖的為0.8%。檢測還發(fā)現(xiàn)此區(qū)域儲層填隙物大部分為綠泥石相關(guān)的黏土礦物。

2.2 儲層物性特征

在研究過程中，對C工區(qū)山2段的三百多個樣本進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的孔隙度主要分布區(qū)間為5.4%～15%，樣本均值為8.6%；滲透率在0.25～2 mD，樣品均值為0.67 mD。根據(jù)圖1可知，孔隙度與滲透率表現(xiàn)出很強的對數(shù)直線相關(guān)性。由此判斷，此區(qū)域山2段砂巖儲層的滲透率和孔隙度都較低，二者相關(guān)性強，因而其中的延長組層主要為基質(zhì)孔隙。

圖1 C工區(qū)山2段砂巖孔隙度與滲透率關(guān)系圖

2.3 儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征

從空隙類型角度分析可知，山2段的孔隙大部分為原生孔、粒間溶孔，也有少比例的粒內(nèi)溶孔。特定區(qū)域中還可觀察到很明顯的晶間融孔，以及壓力作用下產(chǎn)生的不同大小微裂縫，有的區(qū)域這兩種孔隙同時存在。

3 影響因素

3.1 沉積作用對儲層物性的影響

對比分析可知，鄂北與蘇里格地區(qū)所處的沉積體系相一致。從物相組成角度看，杭錦旗探區(qū)的山西組是三角洲平原沉積而形成的。

辮狀河三角洲在發(fā)育過程中，穩(wěn)定水體受到辮狀水流的沖擊而形成一定的粗碎屑堆積提。季節(jié)性洪水流量對這種沉積體的影響很明顯。其對應(yīng)的亞相包括辮狀河道和泛濫平原，具體分析后發(fā)現(xiàn)前者的構(gòu)造特征為分選中-差、底部發(fā)育充填，其中的填充物剖面呈透鏡狀，且存在很明顯的槽狀交錯層理，砂顆粒度大。泛濫平原主要組成包括煤層、棕褐色泥巖等，在特定的雨季條件下會形成沼澤。

分析基于探測資料建立的山2段沉積相圖(見圖2)可知，此儲層砂體主要發(fā)育在河道主體區(qū)，且其分布方向也和河道走向相符合，對應(yīng)的單井厚度變化區(qū)間為10～30 m。辮狀河道的主要特征為河床和主水流線位置的穩(wěn)定性差，而在沉積條件方面，則坡降大、能量高，在沉積過程中接收了大量粗的碎屑物質(zhì)。從物相方面分析可知，其沉積相主要有廢棄河道微相，水道充填微相等。其中水道充填物的組成成分相對復(fù)雜，主要為粗砂巖、透鏡狀細(xì)礫巖，在最下層還可觀察到很明顯的沖刷面；辮狀河沉積體系的主要組成為心灘微相，其主要組成為粉砂巖，粗砂巖、細(xì)粒砂巖等。根據(jù)實際經(jīng)驗可知，這種河床的穩(wěn)定性差。河漫灘亞相在對應(yīng)的沉積體系相應(yīng)的組分很復(fù)雜，主要為不同微相的砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖互層，也含有一定量決口扇微相。從顆粒度方面看，大部分為粉～細(xì)砂巖。泥巖的水平層理很明顯，且檢測還發(fā)現(xiàn)其中有大量的鈣質(zhì)結(jié)核，且這些結(jié)核的分布有很強的集中性。

圖2 C工區(qū)山2段沉積相平面圖

根據(jù)以上的論述看出，研究區(qū)最有利的儲層相帶為中心灘微相。砂巖儲層的儲集物性和很多因素都存在相關(guān)性，且其中影響最明顯的為沉積環(huán)境。在儲層形成過程中，沉積環(huán)境對沉積相的形式有很強的控制作用，可以據(jù)此控制沉積時的動力狀況、粒度特征，從而影響了儲層的物性條件，且對儲層的類型也會產(chǎn)生一定影響[7-8]。

3.2 成巖作用對儲層物性的影響

研究證明，在巖石儲層物性變化過程中，成巖作用會對其產(chǎn)生重要影響[9]。具體通過以下幾個方面體現(xiàn)出來：壓實作用、溶蝕作用、各類膠結(jié)作用。目前該領(lǐng)域中的大部分研究都是圍繞以上幾個要素來展開的。

1)壓實作用及碎屑組分對儲層物性的影響

對于礦物質(zhì)來說，由于存在長期的壓實作用，而其中的一些砂巖中碎屑顆粒之間以點-線接觸，某些石英砂巖則是以線接觸的形式存在，這種特殊的物理結(jié)構(gòu)導(dǎo)致巖石被壓實和充填。受壓后的原生粒間孔在一段時間后發(fā)生變形并最終消失，但由于巖石中碎屑物石英占據(jù)絕大多數(shù)比重，且從結(jié)構(gòu)是上來看，其顆粒比較粗大，抗壓性強，在壓實作用下，其中的細(xì)孔仍然會長期存在?？紫缎螤畲笾驴煞譃閮深悾謩e是：三角形、四邊形，其中的充填物種類也較多，但最常見的一類是高嶺石。

除了埋深因素外，沉積物所含礦物組分比例也與儲層物性之間有著十分密切的聯(lián)系。不同的比例條件下，儲層物性也表現(xiàn)出不同的特點。如石英抗機械壓實作用較高，即便其受到較強的擠壓作用，也會因為砂巖致密化程度低而將空隙保存下來。

2)溶蝕作用對儲層物性的影響

根據(jù)以往的實地考察顯示，研究區(qū)儲集巖成分比較復(fù)雜，但其中占比最大的是巖屑石英砂巖，其次為巖屑砂巖。而填隙物中，占比最大的礦物質(zhì)有三類，分別是：高嶺石、伊利石、綠泥石。儲集巖中含量最多的一類物質(zhì)為黏土礦物，主要為高嶺石。而此類巖石的大量出現(xiàn)，導(dǎo)致礦物層中極易發(fā)生凝灰質(zhì)蝕變現(xiàn)象。高嶺石呈碎屑外形，其呈現(xiàn)出這種特殊的物理結(jié)構(gòu)主要由以下因素決定。即：堿性長石和火山碎屑蝕變。另外也有少量的雜基形態(tài)的高嶺石，這種物理結(jié)構(gòu)主要與火山灰蝕變有關(guān)。

在礦物層中，存在著不同含量的高嶺石、泥巖、云母片等，當(dāng)這些物質(zhì)不完全溶蝕時，便會形成粒間溶孔。另外，在不同的巖石中，會存在一定量的粒內(nèi)溶孔，如泥巖、板巖、云母片、白云石等，這種溶孔一般以兩者形態(tài)存在于巖石中，即粒內(nèi)孤立狀或蜂窩狀。有人研究后認(rèn)為，這種物理結(jié)構(gòu)可能與地層水變?yōu)閴A性，又與發(fā)生溶蝕的現(xiàn)象有關(guān)。此外，在在高嶺石和水云母內(nèi)，存在著一定比例的晶間微孔，孔徑通常不超過50 μm。測量后得出，高嶺石微孔的孔徑一般不小于10 μm，不超過20 μm。相對來說，水云母微孔的孔徑要小得多(通常不小于1 μm，不超過5 μm)，這些微孔與溶孔幾乎是共存的。

由于受到溶蝕作用的影響，巖石孔隙會不斷發(fā)生變化，長時間演化后原本獨立的微裂縫互相連通。在這種情況下，油氣的儲集及運移難度大幅度降低，相應(yīng)的采集成本也減少。

3)膠結(jié)作用對儲層物性的影響

除了以上幾個因素外，膠結(jié)作用也是影響儲層物性的一大要素。C工區(qū)山西組致密砂巖膠結(jié)物中，占比最多的物質(zhì)有兩類，分別是：高嶺石、硅質(zhì)，其中前者最為常見。研究顯示，高嶺石含量與巖石面孔率之間密切相關(guān)。在巖層中，長石受溶蝕后會逐漸生成高嶺石，通常，其膠結(jié)物本身會占據(jù)些許粒間孔隙。然而就其本身來說，因為存在晶間孔的發(fā)育，且在此過程中，伴隨著溶蝕現(xiàn)象的發(fā)生，使得儲層中出現(xiàn)不同大小的空隙，這就為資源的開采提供了便利。

硅質(zhì)膠結(jié)物主要分布于石英砂巖中，該物質(zhì)的形成一般與石英次生加大密切相關(guān)。 在這一演化過程中，礦物質(zhì)中的原生粒間孔可能被完全充填，這會給資源開采帶來不利影響。

4 結(jié)論

1)研究區(qū)山西組山2段儲層砂巖為儲集巖，其巖性主要為中～粗粒巖屑石英砂巖，也有少部分巖屑砂巖，對應(yīng)的儲層砂巖孔隙度和滲透率都很低。

2)心灘微相為其中最佳的儲層發(fā)育相帶，物性良好。

3)原始粒間孔在一定壓力作用下被壓實和充填，會從負(fù)面影響到儲層物性，此外儲層物性也容易受到沉積物含礦物組分因素的影響。如石英的抗壓性能強，會阻礙砂巖致密化過程，因而其中可觀察到一定量原生孔。

4)溶蝕因素有利于改善孔隙，會導(dǎo)致獨立的微裂縫連接起來，可很好的滿足油氣資源儲集及運移相關(guān)要求。

5)膠結(jié)因素的影響相對復(fù)雜，如高嶺石可改善孔隙狀況，而硅質(zhì)膠結(jié)物則起到相反的影響，一些情況下導(dǎo)致空隙消失。