鄂爾多斯西緣奧陶系儲層特征及主控因素研究

羅 星 (西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710065)

葉 超 (中石油長慶油田分公司第四采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

雷 迅，任 更 (西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710065)

李 杰 (中石油長慶油田分公司第四采油廠，陜西 榆林 718500)

鄂爾多斯西緣奧陶系儲層特征及主控因素研究

羅 星 (西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710065)

葉 超 (中石油長慶油田分公司第四采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

雷 迅，任 更 (西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710065)

李 杰 (中石油長慶油田分公司第四采油廠，陜西 榆林 718500)

對鄂爾多斯西緣奧陶系儲層特征及主控因素進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)，鄂爾多斯盆地西緣碳酸鹽巖儲層具有多因素聯(lián)合控制、多階段復合成因、儲層的類型多樣的特征；儲層的巖性主要以顆粒灰?guī)r類與白云巖類沉積為主；有利于儲層形成和發(fā)育的沉積環(huán)境為碳酸盆巖斜坡相；有利于儲層發(fā)育的成巖作用有白云巖化作用、溶蝕作用和壓溶作用，這些成巖作用決定了儲層的最終分布、形態(tài)、范圍和儲集空間特征；儲層的基質(zhì)孔隙不發(fā)育，主要的孔隙空間為晶間孔，溶蝕孔洞和裂縫。該區(qū)有利儲集層是沉積相、成巖作用和構(gòu)造作用共同作用下形成的。

鄂爾多斯盆地；奧陶系；碳酸鹽巖儲層；主控因素

鄂爾多斯西緣處于中國東西2大構(gòu)造域的結(jié)合處，由于構(gòu)造位置特殊，其沉積構(gòu)造演化受阿拉善地塊、鄂爾多斯地塊、秦嶺褶皺帶、祁連褶皺構(gòu)造帶相互作用[1-5]，先后經(jīng)歷了加里東、海西、印支以及喜馬拉雅多期次構(gòu)造運動的影響，構(gòu)造演化非常復雜，形成復合型的大陸內(nèi)構(gòu)造帶[6-7]。沉積環(huán)境主要為臺緣斜坡-海槽相。奧陶系是鄂爾多斯西緣構(gòu)造沉積演化的重要構(gòu)成階段，地層發(fā)育較為齊全(見表1)，其中克里摩里組、桌子山組和三道坎組是筆者研究的主要層段。

表1 鄂爾多斯盆地西緣奧陶系地層單位劃分表

1 儲層發(fā)育特征

1.1儲層巖石學特征

鄂爾多斯西緣奧陶系以碳酸鹽類巖石為主，其次為碎屑巖，見少量的硅質(zhì)巖、磷酸鹽巖和凝灰?guī)r。白云巖類的儲層物性普遍要好于顆?；?guī)r類和碎屑巖類。顆粒灰?guī)r類平均孔隙度1.69%，平均滲透率為0.05×10-3μm2；白云巖類平均孔隙度為3.16%，平均滲透率為1.14×10-3μm2。白云巖中尤其以細晶白云巖物性最好，鄂6井桌子山組的細晶白云巖的孔隙度最大可達到20.2%，最大滲透率為3.0×10-3μm2。鄂爾多斯盆地下古生界海相碳酸鹽巖發(fā)育古風化殼型白云巖、顆粒灘相白云巖、深水重力流沉積碳酸鹽巖、生物礁、裂縫型灰?guī)r及蒸發(fā)鹽巖下伏白云巖等多種類型的儲集體[8]。奧陶系石灰?guī)r主要為顆?；?guī)r、泥晶石灰?guī)r，并有藻類灰?guī)r及過渡灰?guī)r類灰?guī)r，主要分布于察1井-鄂17井-李1井-蓮6井以西的碳酸鹽緩坡-斜坡區(qū)；白云巖中的顆粒類型與石灰?guī)r的基本相同，只是有的僅保留了顆粒的幻影。白云巖形成于蒸發(fā)作用強烈的潮上坪和潮上環(huán)境中，為咸化海水環(huán)境中的產(chǎn)物，受一定程度的大氣淡水影響[9]。奧陶系白云巖主要為泥晶白云巖、粉晶白云巖和細晶以上白云巖為主，這些類型在整個區(qū)域均有發(fā)育，縱向上在三道坎組-克里摩里組也有不同程度的發(fā)育。

1.2儲層物性特征

表2 研究區(qū)奧陶系儲層物性統(tǒng)計數(shù)據(jù)表

鄂爾多斯西緣奧陶系碳酸鹽巖儲集層的物性數(shù)據(jù)顯示(見表2)，桌子山組、克里摩里組和三道坎組是研究區(qū)內(nèi)儲層的有利發(fā)育層段，但是因為白云石化階段的不同，巖性以及結(jié)構(gòu)各異，其物性變化也比較大。更由于孔隙網(wǎng)絡主要為次生的孔、洞、縫組成的多介質(zhì)結(jié)構(gòu)，受成巖作用影響較大，從而儲集巖的孔隙度與滲透率的相關(guān)性較差，總體上看，奧陶系儲層普遍表現(xiàn)為低孔低滲特征。

1.3儲層空間類型

由于沉積作用和成巖作用上的明顯不同使碳酸鹽巖的儲層空間更為復雜多樣，其次生變化非常的明顯，使碳酸鹽巖具有孔隙類型多，儲滲空間的大小和形態(tài)變化大，發(fā)育不均一的特征。根據(jù)對研究區(qū)錄井資料、巖心、普通薄片、鑄體薄片等觀察和研究，認為鄂爾多斯盆地西緣奧陶系碳酸鹽巖儲層的儲集空間主要有孔、洞、縫3大類，碳酸鹽巖儲層中有 13 種孔隙類型[10],其中較為重要的是不同地區(qū)與層段的晶間孔、溶蝕孔洞與縫隙。

1)晶間孔 晶間孔是白云巖儲層中重要的儲集空間類型之一，主要發(fā)育于粉晶級以上的斑狀白云巖。晶間孔大小不一，分布也不均勻，但是總體上連通性較好，半徑大小2～433μm，平均大小為19.2μm；面孔率1.7%～17.7%，平均8.23%。經(jīng)過進一步的研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)奧陶系粉晶級以上的斑狀白云巖儲層的主要儲滲空間為次生孔、縫隙，其中晶間孔最有意義，其次是溶蝕孔。鄂爾多斯盆地西緣下奧陶統(tǒng)桌子山組中下部發(fā)育顆粒灘相白云巖，厚度大，分布面積廣，存在大量的晶間孔，根據(jù)鑄體薄片鑒定和物性分析，粉晶白云巖和中～細晶白云巖儲層物性最好，如果有裂縫溝通，具有極高的儲滲能力。

2)孔隙 孔隙是白云巖重要的孔隙類型，從巖心觀察和鑄體薄片分析來看，鄂爾多斯西緣北部次生溶孔發(fā)育。如鄂7井奧陶系克里摩里組在生物潛穴和細晶云巖中，溶孔較多。僅被少量自形晶白云石微充填或半充填，而且孔徑大，分布較均勻。孔隙度介于2.39%～8.55%，平均5.6%，滲透率介于(0.01～0.46)×10-3μm2，平均0.019×10-3μm2，屬于優(yōu)質(zhì)儲集層。

3) 縫隙 縫隙包括構(gòu)造縫、成巖縫和溶蝕縫，而溶蝕縫多是前兩類的改造結(jié)果。構(gòu)造裂隙的發(fā)育最為普遍和重要，其發(fā)育與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化特征分析，它們可能主要形成于印支-燕山期的擠壓構(gòu)造環(huán)境下。成巖縫包括收縮縫、縫合線等，收縮縫形成于準同生期-早成巖期的成巖階段，基本已被方解石、白云石等充填，無實際的意義；晚期的縫合線對儲層的儲集性有一定的影響。風化裂隙形成于加里東期構(gòu)造抬升的風化剝蝕階段，主要發(fā)育在風化殼頂部，與抬升暴露條件下的垂直節(jié)理有關(guān)，又受到風化淋濾作用的改造，形成寬窄不一，形態(tài)彎曲，交錯分布的網(wǎng)狀微縫。

2 儲層主控因素

2.1有利的沉積相帶是儲層發(fā)育的基礎

圖1 鄂爾多斯西緣奧陶系典型地層薄片

沉積環(huán)境對碳酸鹽儲層的發(fā)育具有重要的控制作用。儲層儲集條件的好壞及后期變化均與沉積物類型和沉積環(huán)境有明顯關(guān)系[11]。鄂爾多斯西緣奧陶系最有利于儲層形成發(fā)育的沉積環(huán)境為碳酸鹽巖斜坡相。鏡下觀察表明，溶蝕孔隙大多是在原生孔隙的基礎上發(fā)育起來的(如粒間溶蝕孔洞，晶間溶孔等)，或者是沉積環(huán)境控制下形成的易溶礦物遭受溶蝕后形成的(如膏?？锥?、鹽模孔等)，低能環(huán)境下形成的泥晶灰?guī)r類，泥晶云巖類以及泥質(zhì)云灰?guī)r類，由于孔隙網(wǎng)絡不發(fā)育，酸性物質(zhì)難以滲入，因而溶蝕孔洞縫不發(fā)育。高能環(huán)境下形成的顆粒云灰?guī)r類，粉細晶云巖類原始孔隙網(wǎng)絡發(fā)育，地下水易在其中流動并廣泛的發(fā)生溶蝕，因而溶蝕孔洞縫發(fā)育。在定邊-鄂托克旗一帶桌子山組，克里摩里組碳酸鹽臺地或臺地向盆地內(nèi)一側(cè)邊緣帶主要以亮晶砂屑灰?guī)r、細晶灰?guī)r、礫屑灰?guī)r及亮晶砂礫屑灰?guī)r沉積為主(見圖1)，并且這些相帶沉積時水體淺，水動力能量強，碳酸鹽巖顆粒粗且原始孔隙結(jié)構(gòu)好，以及近地表和埋藏期的白云石化作用和溶蝕作用，孔、滲發(fā)育較好，是較好的儲層發(fā)育段。

2.2成巖作用是儲層發(fā)育的重要條件

鄂爾多斯西緣奧陶系成巖作用對碳酸鹽巖儲層的形成、發(fā)育、演化具有重要的控制作用。不同的類型的成巖作用對儲層的有著不同的控制或影響，其中最重要的是白云巖化作用，溶蝕作用(溶解作用，古巖溶作用)和膠結(jié)填充作用。碳酸鹽巖臺地或臺地內(nèi)側(cè)邊緣帶的顆粒碳酸鹽巖沉積是形成優(yōu)質(zhì)儲層的基礎，近地表和埋藏期白云巖化作用是形成優(yōu)質(zhì)儲層的關(guān)鍵。表生風化巖溶期的溶蝕作用是某些儲層儲滲空間的基礎，埋藏期的溶蝕作用對已有儲滲空間進行改造和擴大作用。膠結(jié)充填作用一定程度上決定了儲滲空間的有效性。埋藏期的溶蝕作用主要分布在盆地西部天環(huán)地區(qū)和西部斷褶帶的地層中，鉆井過程中常有鉆井液漏失嚴重，放空現(xiàn)象。白云巖化作用形成大量的晶間孔，它不僅能改善儲集性能，并為后期的溶蝕作用創(chuàng)造了溶蝕流體的流動通道，促進了后期的溶蝕作用的發(fā)生。早期的滲濾回流與埋藏期的白云石化模式是形成西部巨厚白云巖的基本模式，并且富有鄂爾多斯盆地的特色。白云石化是碳酸鹽巖儲層孔隙空間形成的主要作用。

2.3斷裂及裂縫是優(yōu)質(zhì)儲層形成的關(guān)鍵

鄂爾多斯盆地西緣構(gòu)造運動復雜,構(gòu)造類型多樣，由于經(jīng)歷了多次構(gòu)造運動,早期形成的斷裂受到后期構(gòu)造運動的影響而重新活動,從而使斷裂活動具有繼承性發(fā)育的特征,斷裂活動對油藏的形成起了重要的控制作用。由于該區(qū)大斷裂比較發(fā)育，深部熱液流體必然會沿這些斷裂上升，為發(fā)育熱水巖溶的發(fā)育提供了良好的條件[12-13]。盆地西緣克里摩里組的巖溶作用受2個不同的斷裂系統(tǒng)控制的熱水巖溶帶影響。西部巖溶具有多期次，多種成因的溶蝕流體的特點[14-15]。同沉積斷裂的明顯活動和砂體的發(fā)育又有利于滾動背斜的形成，而滾動背斜是油、氣聚集的有利場所[16-17]。同沉積時期,滑塌角礫巖的存在提供了良好的原始孔隙度;同沉積期后,這一位置又是次生孔隙發(fā)育的有利部位。斷裂坡折帶位置也是儲層發(fā)育的良好部位。

3 結(jié) 論

(1)多因素聯(lián)合控制，多階段復合成因，儲層的類型多樣是鄂爾多斯西緣碳酸鹽巖儲層的特征。

(2)鄂爾多斯西緣碳酸鹽巖儲集層最有利的層段為克里摩里組與桌子山組，其次為三道坎組，有利的沉積相帶為碳酸鹽巖斜坡相。

(3)鄂爾多斯西緣北部礁灘相孔隙性儲層主要受到早期的溶蝕作用、沉積相、構(gòu)造裂隙作用、埋藏及熱水溶蝕等綜合因素的疊加復合作用控制；盆地西緣南部白云巖儲層晶間孔、溶蝕孔洞較發(fā)育，其形成與分布主要受沉積環(huán)境和成巖作用的影響。

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2013-01-23

羅星(1987-)，男， 碩士生，現(xiàn)主要從事油氣成藏地質(zhì)方面的研究工作。

TE122.2

A

1673-1409(2013)10-0052-04

[編輯] 易國華