陳建文， 吳雨風(fēng)， 張 濤， 郁林軍， 盧怡帆， 麻俊宇， 寇玉霖， 丁 晶

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第十二采油廠，甘肅慶陽(yáng) 745400；2.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054; 3.西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，西安 710054)

致密油是世界非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一[1-4]。中國(guó)的致密油地質(zhì)資源量約178.2×108t[3]，鄂爾多斯盆地、四川盆地等中國(guó)中西部盆地致密油資源占比高達(dá)74%[3]。延長(zhǎng)組是鄂爾多斯盆地致密油勘探開(kāi)發(fā)的主力層系之一。隨著西峰、合水等地區(qū)三疊系石油勘探的重大突破[5]，該地區(qū)延長(zhǎng)組致密儲(chǔ)層特征的研究已成為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的核心問(wèn)題[6-7]。儲(chǔ)層孔喉體系控制著致密儲(chǔ)層中油氣的運(yùn)移和聚集[8-9]，往往是決定儲(chǔ)層質(zhì)量的關(guān)鍵因素[10-11]，而其又受到沉積作用、成巖作用等的控制[12]。

長(zhǎng)8油層組是合水地區(qū)的主力產(chǎn)油層之一[13-14]，其按沉積旋回特征自下而上可被劃分為長(zhǎng)82、長(zhǎng)81兩個(gè)亞油層組[15-16]。研究區(qū)長(zhǎng)8油層組的研究主要集中在沉積相、儲(chǔ)層特征及其成因、非均質(zhì)性評(píng)價(jià)等方面[15-17]。本文以孔滲物性、高壓壓汞等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析其巖石學(xué)特征、孔隙類型、儲(chǔ)集物性等儲(chǔ)層特征，再結(jié)合鑄體薄片、電鏡掃描等測(cè)試結(jié)果來(lái)探討成巖作用對(duì)長(zhǎng)8油層組儲(chǔ)層致密化的影響。

圖1 研究區(qū)位置[12]Figure 1 Study area position (after reference [12])

1 地質(zhì)背景

合水地區(qū)位于鄂爾多斯盆地南部，處于伊陜斜坡西南部鼻狀構(gòu)造帶的生油坳陷內(nèi)(圖1)[17]。延長(zhǎng)組從長(zhǎng)10至長(zhǎng)1沉積期，經(jīng)歷了湖盆擴(kuò)張至消亡的全過(guò)程。長(zhǎng)8油層組沉積于湖盆擴(kuò)張晚期，呈三角洲前緣相，地層具有穩(wěn)定沉降、多旋回沉積的特點(diǎn)[17]。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

長(zhǎng)8組儲(chǔ)集砂巖主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖， 次為長(zhǎng)石巖屑砂巖，部分長(zhǎng)81亞油層組樣品被劃分為巖屑砂巖(圖2)。長(zhǎng)8油層組主要孔隙類型有粒間孔隙、長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔，還發(fā)育有少量晶間孔和微裂隙(圖3)。

圖2 合水地區(qū)長(zhǎng)8砂巖三角分類圖Figure 2 Triangular diagram of Chang 8 sandstone in Heshui area

(A)：莊77井，長(zhǎng)82，1 847.8m，粒間孔；(B)：莊65井，長(zhǎng)81，2 036.0m，粒間孔及溶孔；(C)：莊71井，長(zhǎng)81，1 954.05m，粒內(nèi)溶孔；(D)：正16井，長(zhǎng)81，1 306.35m，高嶺石晶間孔；(E)：莊174井，長(zhǎng)81，1701.1m，粒內(nèi)殘余孔隙；(F)：莊134井，長(zhǎng)81，1 958.1m，鑄模孔及粒間孔；(G)：正5井，長(zhǎng)81，1 438.8m，致密砂巖中的層間裂縫；(H)：莊65井，長(zhǎng)81，2 036.01m，裂縫及溶孔；(I)：莊74井，長(zhǎng)82，1 813.89m，片狀云母層間隙圖3 合水地區(qū)長(zhǎng)8砂巖孔隙類型及微裂縫類型Figure 3 Poretypes and microfracture types of Chang 8 sandstone in Heshui area

2.2 儲(chǔ)層物性特征

長(zhǎng)8油層組孔隙度為4.17%～17.05%，滲透率為(0.01～13.2)×10-3μm2(平均0.52×10-3μm2)呈現(xiàn)低滲透、特低滲透儲(chǔ)層特征，但仍存在局部相對(duì)高孔高滲區(qū)(圖4)。

3 儲(chǔ)層成巖作用及其對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

3.1 壓實(shí)作用

在合水地區(qū)的長(zhǎng)8油層組壓實(shí)作用主要表現(xiàn)為壓裂縫、破裂縫等各種裂縫的發(fā)育，以及云母擠壓變形和塑性巖屑變形現(xiàn)象，使砂巖中沉積物發(fā)生二次甚至多次排列緊實(shí)，從而減小顆粒粒間孔及顆粒粒內(nèi)孔大小，破壞砂巖原始孔隙度、增大砂巖密度(圖5)。

3.2 膠結(jié)作用

3.2.1 碳酸鹽膠結(jié)物

鏡下觀測(cè)研究區(qū)長(zhǎng)8砂巖，碳酸鹽礦物以方解石(鐵方解石)、 白云石(鐵白云石)膠結(jié)物為主(圖5)。晚成巖階段，碳酸鹽膠結(jié)物大量沉積，從而破壞原生粒間孔，導(dǎo)致儲(chǔ)層致密化，從而使得長(zhǎng)8砂巖中碳酸鹽膠結(jié)物含量與面孔率和孔滲參數(shù)的負(fù)線性相關(guān)(圖6)。但碳酸鹽膠結(jié)物能在一定程度上影響壓實(shí)作用的發(fā)生，也有利于次生溶蝕孔隙發(fā)育，從而改善儲(chǔ)層物性[18-19]。

3.2.2 自生黏土礦物

合水地區(qū)長(zhǎng)8砂巖中黏土礦物主要為伊利石和綠泥石。伊利石與面孔率具有較明顯的線性負(fù)相關(guān)性(圖7)。而綠泥石與面孔率的相關(guān)性與其所處的成巖階段有關(guān)。綠泥石在成巖早期，膠結(jié)作用可破壞壓實(shí)作用，減緩儲(chǔ)層致密化過(guò)程[20]；而在成巖階段晚期，綠泥石大量生長(zhǎng)從而破壞殘余粒間孔隙，有利于儲(chǔ)層致密化。因而長(zhǎng)82和長(zhǎng)81綠泥石含量較

圖6 合水地區(qū)長(zhǎng)8油層組碳酸鹽膠結(jié)與面孔率相關(guān)性Figure 6 Correlativity between carbonate cementation and surface porosity of Chang 8 pay zone in Heshui area

圖7 合水地區(qū)長(zhǎng)8油層組綠泥石、伊利石膠結(jié)與面孔率關(guān)系Figure 7 Relationship between chlorite, illite cementation and surface porosity of Chang 8 pay zone in Heshui area

低時(shí)，與面孔率呈正線性相關(guān)性，一旦綠泥石含量過(guò)高，則與面孔率表現(xiàn)為負(fù)線性相關(guān)性。

3.2.3 硅質(zhì)膠結(jié)

合水地區(qū)長(zhǎng)8組樣品硅質(zhì)膠結(jié)含量在0～7%。沉積早期，硅質(zhì)膠結(jié)作用減緩壓實(shí)作用的強(qiáng)度，支撐原生孔隙抗壓實(shí)，因而與面孔率呈正線性相關(guān)；沉積后期，大量硅質(zhì)沉積物充填粒間孔隙，致使儲(chǔ)層致密化(圖8)，但此時(shí)大量沉積的綠泥膜會(huì)抑制硅質(zhì)膠結(jié)[21-22]，這會(huì)使得致密化作用減弱，甚至?xí)?dǎo)致硅質(zhì)沉積的流失及鐵方解石膠結(jié)量的降低(圖9)。

3.3 其他成巖作用

合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層中常見(jiàn)次生溶蝕孔隙，溶蝕作用主要產(chǎn)生長(zhǎng)石溶孔和巖屑溶孔；鐵方解石交代作用明顯，其中可見(jiàn)長(zhǎng)石礦物與“飄粒”狀殘余碎屑礦物；烴類充填作用主要發(fā)生在粒間孔隙，和粒內(nèi)溶孔中，殘留烴主要以微孔隙充填殘留物和孔隙襯墊形態(tài)出現(xiàn)(圖5)。

圖8 合水地區(qū)長(zhǎng)8油層組硅質(zhì)膠結(jié)與面孔率關(guān)系Figure 8 Relationship between siliceous cementation andsurface porosity of Chang 8 pay zone in Heshui area

圖9 合水地區(qū)長(zhǎng)8油層組綠泥石-硅質(zhì)-鐵方解石協(xié)變關(guān)系Figure 9 Covariant relationship between chlorite-silica rock-ferroan calcite of Chang 8 pay zone in Heshui area

4 結(jié)論

1)長(zhǎng)8組巖石類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖和細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂為主，主要發(fā)育長(zhǎng)石溶孔、粒間孔、微裂隙等，具有低孔滲物性，但局部存在高滲高孔帶，是油藏的有利聚集位置。

2)造成儲(chǔ)層致密化的主要成巖作用包括壓實(shí)和膠結(jié)作用，尤其是鐵方解石膠結(jié)作用。