蘇里格氣田蘇6區(qū)塊致密砂巖儲層特征及成巖儲集相

姜超 （中石化勝利油田分公司地質(zhì)科學研究院，山東 東營257015）

虞莉紅 （中國石油大學 （華東）地球科學與技術學院，山東 青島266580）

王永奇 （中石油長慶油田分公司超低滲透油藏第一項目部，甘肅 慶陽745400）

蘇里格氣田是中國年產(chǎn)氣量最大的整裝氣田［1］，截止2009年，蘇里格致密砂巖大氣區(qū)探明儲量已達3．0×1012m3。蘇里格氣田儲層是典型的致密砂巖儲層，儲層成因機理復雜。為了更好地預測有效儲層的分布及其內(nèi)部儲集性能的差異，以蘇里格氣田下二疊統(tǒng)下石盒子組8段 （以下簡稱盒8段）為研究目的層段，在對儲層特征研究的基礎上，對成巖儲集相進行了研究。主要研究區(qū)為蘇6區(qū)塊，該區(qū)塊位于蘇里格氣田的東部，地處內(nèi)蒙古自治區(qū)蘇里格廟境內(nèi)［2］。前人對蘇里格氣田蘇6區(qū)塊的沉積特征和有效砂體的分布進行了詳細的研究［3～8］，研究區(qū)盒8段以辮狀河沉積為主，發(fā)育大套、厚層中粗砂巖。

1 儲層基本特征

1．1 巖石學特征

研究區(qū)盒8段巖石類型以巖屑砂巖和巖屑質(zhì)石英砂巖為主，少量石英砂巖。碎屑顆粒成分以石英和巖屑為主，石英體積分數(shù)為30．8%～94．5%，平均74%；巖屑體積分數(shù)為5．5%～69．2%，平均為25．9%；長石體積分數(shù)一般不超過2%。砂巖粒度較粗，顏色較淺，以灰白色的粗砂巖、含礫粗砂巖最為發(fā)育，少量中細砂巖。

1．2 物性特征

研究區(qū)盒8段砂巖物性總體較差，孔隙度在3．3%～23．5%之間，平均7．8%，主要集中在4%～12%之間；滲透率在0．0034～561mD之間，差異較大，主要集中在0．01～0．5mD之間。

1．3 成巖作用特征

利用鏡質(zhì)體反射率以及黏土礦物混層比等資料，結合前人的研究成果［9，10］，認為蘇里格氣田盒8段砂巖儲層主要處于中成巖B階段，部分可能達到晚成巖階段。儲層經(jīng)歷的成巖作用有壓實作用、膠結作用、溶蝕作用和交代作用，以前3種對儲層的影響最為明顯。

1．3．1 壓實作用

蘇里格氣田盒8段現(xiàn)今埋深在3200m以上，埋藏深度較大，儲層經(jīng)歷了強烈的壓實作用，碎屑顆粒之間多呈線接觸，甚至凹凸接觸。壓實作用是造成儲層孔隙度降低的重要因素。

1．3．2 膠結作用

研究區(qū)盒8段砂巖中膠結類型主要分為3種：硅質(zhì)膠結、碳酸鹽巖膠結和黏土礦物膠結。

1）硅質(zhì)膠結 研究區(qū)硅質(zhì)膠結物主要以石英次生加大邊的形式出現(xiàn)，硅質(zhì)膠結物的體積分數(shù)為0%～21．6%。在硅質(zhì)膠結物體積分數(shù)超過12%的薄片中，碎屑顆粒常呈鑲嵌狀接觸，巖石較致密。

2）碳酸鹽巖膠結 研究區(qū)最常見的碳酸鹽巖膠結物是方解石和鐵方解石。鐵方解石比方解石發(fā)育，體積分數(shù)在0%～28%之間，兩者均表現(xiàn)為局部富集。在鏡下，方解石和鐵方解石體積分數(shù)超過10%時，常呈連晶狀充填孔隙空間。

3）黏土礦物膠結 研究區(qū)黏土礦物膠結物主要有高嶺石、水云母和綠泥石，其中水云母含量最為豐富，平均體積分數(shù)在6%以上。黏土礦物膠結物堵塞了孔隙和喉道，使得儲層的孔隙度和滲透率降低；而高嶺石和伊利石等黏土礦物晶體之間存在大量的晶間孔，也具有一定的儲集性。

1．3．3 溶蝕作用

研究區(qū)儲層孔隙的主要來源是不穩(wěn)定的凝灰質(zhì)巖屑的溶蝕，其次為黏土雜基和膠結物溶蝕。溶蝕作用改善了研究區(qū)儲層的物性，是研究區(qū)有利儲層形成的最重要因素。

1．4 儲集空間類型

薄片鑒定資料分析表明：蘇里格氣田儲層的孔隙類型包括原生粒間孔、粒間溶孔、巖屑溶孔、雜基溶孔、黏土礦物晶間孔和微裂隙，以粒間溶孔和巖屑溶孔等次生溶孔為主，其次為黏土礦物晶間孔。

1）原生粒間孔 由于壓實作用強烈，且遭受了強烈的物理化學作用，因此原生孔隙幾乎損失殆盡，只能見到少量殘余 （圖1（a））。

2）粒間溶孔 研究區(qū)粒間溶孔主要是由不穩(wěn)定巖屑發(fā)生局部或全部溶解形成的 （圖1（b））。

3）巖屑溶孔 是指顆粒內(nèi)溶蝕孔隙 （圖1（c）），在研究區(qū)最常見的是火山巖屑溶孔，也是對次生孔隙度貢獻最大的孔隙類型。

4）雜基溶孔 主要是由于黏土礦物部分溶蝕而產(chǎn)生的次生孔隙 （圖1（d））。

5）晶間孔 晶間孔是高嶺石、伊利石等自生黏土礦物晶粒之間存在的微孔隙，在電子顯微鏡下較易觀察到 （圖1（e）），也是較重要的儲集空間類型。

6）微裂隙 微裂隙在研究區(qū)主要表現(xiàn)為巖石中的破裂縫 （圖1（f））。微裂隙在盒8段總體上含量不高，面孔率一般不超過2%。

圖1 蘇里格氣田蘇6區(qū)塊儲集空間特征

2 成巖儲集相

2．1 成巖儲集相的分類

成巖儲集相是指影響儲層性質(zhì)的某種或某幾種成巖作用和特有的儲集空間的組合［11］，成巖儲集相綜合反映了儲層所經(jīng)歷的成巖史和孔隙演化史。在總結前人對低滲致密砂巖成巖儲集相研究方法的基礎上［12～14］，根據(jù)蘇里格氣田取心井盒8段砂巖的巖石學特征、成巖作用特征，結合微觀孔隙結構和物性特征，將研究區(qū)砂巖成巖儲集相劃分為4大類11小類。

2．1．1 Ⅰ類成巖儲集相

Ⅰ類成巖儲集相主要包括3種類型：黏土＋硅質(zhì)膠結粒間孔相 （Ⅰ1）（圖2（a））、黏土＋硅質(zhì)膠結粒間孔與溶孔相 （Ⅰ2）和黏土膠結粒間孔與溶孔相 （Ⅰ3），主要巖性為中粗粒巖屑石英砂巖和石英砂巖?？紫额愋椭饕獮闅堄嗔ｉg孔及其與巖屑溶孔和雜基溶孔的組合，少量黏土礦物膠結物，其中Ⅰ1和Ⅰ2兩種成巖儲集相硅質(zhì)膠結物發(fā)育，體積分數(shù)一般在5%～12%之間。Ⅰ類成巖儲集相的砂巖物性較好，粒間孔面孔率在1．5%以上，巖心孔隙度在10%以上。

2．1．2 Ⅱ類成巖儲集相

Ⅱ類成巖儲集相主要包括3種類型：黏土＋硅質(zhì)膠結溶孔相 （Ⅱ1）（圖2（b））、黏土＋鈣質(zhì)膠結溶孔相 （Ⅱ2）（圖2（c））和黏土膠結溶孔相 （Ⅱ3），主要巖性為中粗粒巖屑石英砂巖和石英砂巖，少量巖屑砂巖?？紫额愋椭饕獮槟屹|(zhì)等不穩(wěn)定巖屑溶孔，其次為雜基溶孔，發(fā)育少量硅質(zhì)或鈣質(zhì)膠結物。儲層物性相對較好，溶孔面孔率在0．5%以上，巖心孔隙度多集中在5%～10%之間。

2．1．3 Ⅲ類成巖儲集相

Ⅲ類成巖儲集相主要包括黏土＋硅質(zhì)膠結晶間孔相 （Ⅲ1） （圖2（d））和黏土膠結晶間孔相（Ⅲ2）。主要巖性為含泥中粗粒巖屑砂巖和巖屑石英砂巖，少量石英砂巖。主要孔隙類型為黏土礦物晶間孔，黏土礦物以高嶺石和伊利石為主，硅質(zhì)膠結物少量發(fā)育，而鈣質(zhì)膠結物不發(fā)育。儲層物性中等，晶間孔面孔率大于0．2%，巖心孔隙度在5%～8%之間。

圖2 蘇里格氣田蘇6區(qū)塊砂巖主要成巖儲集相特征

2．1．4 Ⅳ類成巖儲集相

Ⅳ類成巖儲集相為致密相，包括黏土＋硅質(zhì)膠結致密相 （Ⅳ1）、黏土＋鈣質(zhì)膠結致密相 （Ⅳ2）和黏土膠結致密相 （Ⅳ3）。黏土＋硅質(zhì)膠結致密相 （Ⅳ1），硅質(zhì)膠結物含量大于5%，巖性為中粗粒巖屑石英砂巖和巖屑砂巖；黏土＋鈣質(zhì)膠結致密相 （圖2（e）），鈣質(zhì)膠結物含量大于10%，薄片中呈連晶狀充填孔隙空間，巖性為含方解石或鈣質(zhì)中粗粒巖屑石英砂巖和巖屑砂巖；黏土膠結致密相 （圖2（f）），其特點是泥質(zhì)含量較高，主要巖性為含泥中粗粒巖屑石英砂巖和巖屑砂巖、泥質(zhì)或含泥中細粒巖屑石英砂巖和巖屑砂巖。該類成巖相巖石較致密，孔隙不發(fā)育，巖心孔隙度在5%以下。

2．2 成巖儲集相分布特征

2．2．1 成巖儲集相垂向分布特征

通過成巖儲集相的分類研究表明，不同成巖儲集相的巖性、成分、孔隙結構及物性均有不同。不同的水動力條件和沉積微相類型控制了巖石的結構和礦物成分，進一步影響了儲層的成巖改造過程。為了弄清不同成巖儲集相與沉積作用的關系，以蘇6井等9口取心井為重點解剖對象，詳細分析了不同成巖儲集相的縱向分布特征。以蘇6井為例 （圖3），通過成巖儲集相分析表明：Ⅰ類和Ⅱ類成巖儲集相主要分布在水動力較強的辮狀河心灘微相中，砂巖以粗砂巖為主，含礫，泥質(zhì)含量較少；Ⅲ類成巖儲集相發(fā)育在辮狀河高能水道心灘的頂?shù)撞亢偷湍芩佬臑┪⑾嘀?，砂巖以粗砂巖為主，泥質(zhì)含量有所增加；Ⅳ類成巖儲集相主要分布在單個心灘砂體旋回的上部，泥質(zhì)含量較高，多為含泥或泥質(zhì)砂巖。

圖3 蘇里格氣田蘇6井盒8段成巖儲集相垂向分布特征

2．2．2 成巖儲集相平面分布特征

在對研究區(qū)各取心井成巖儲集相分析的基礎上，結合成巖儲集相與沉積微相、巖性、物性之間的關系，對成巖儲集相在平面上的分布特征進行了研究，繪制了各小層成巖儲集相的平面展布圖。以盒8下亞段2小層 （圖4）為例：Ⅰ類和Ⅱ類成巖儲集相主要集中在研究區(qū)中西部辮狀河主流水道的心灘微相中，研究區(qū)東部少量發(fā)育，孔隙度一般高于8%；Ⅲ類成巖儲集相則在全區(qū)均有分布，集中在研究區(qū)東部辮狀河平流水道的心灘微相中，其次為研究區(qū)中西部辮狀河主流水道心灘周圍，孔隙度多小于8%；Ⅳ類成巖儲集相分布于河道側(cè)緣及河床底部滯留沉積微相中，孔隙度多小于5%。

圖4 蘇里格氣田蘇6區(qū)塊盒8下亞段2小層成巖儲集相平面展布

3 結 論

1）蘇里格氣田盒8段砂巖埋深較大，受壓實和膠結作用影響，孔喉細小，物性較差，為典型的致密砂巖，有利儲層的分布受沉積微相和溶蝕作用的雙重控制。

2）根據(jù)巖石學特征、成巖作用特征，結合微觀孔隙結構和物性特征，將研究區(qū)砂巖成巖儲集相劃分為4大類11小類，其中Ⅰ類和Ⅱ類成巖儲集相殘余原生粒間孔和溶蝕孔隙較發(fā)育，物性最好；Ⅲ類成巖儲集相以晶間孔為主，物性較差；Ⅳ類成巖儲集相孔隙不發(fā)育。

3）Ⅰ類和Ⅱ類成巖儲集相主要分布在水動力較強的辮狀河心灘微相中；Ⅲ類成巖儲集相發(fā)育在辮狀河高能水道心灘的頂?shù)撞亢偷湍芩佬臑┪⑾嘀?；Ⅳ類成巖儲集相主要分布在河道側(cè)緣及河床底部滯留沉積微相中。

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