延安三角洲延長組下組合長8儲層控制因素分析

孟祥振，劉紹光，何文忠，冷丹鳳

(延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術研究中心，陜西延安 716000)

延安三角洲延長組下組合長8儲層控制因素分析

孟祥振，劉紹光，何文忠，冷丹鳳

(延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術研究中心，陜西延安 716000)

延安三角洲延長組下組合長8儲層主要為曲流河三角洲前緣沉積，其儲集巖性主要為細粒長石砂巖，孔隙類型主要為粒間溶孔，物性較差，平均孔隙度8.2%，平均滲透率0.35×10-3μm2，屬于特低孔-超低滲儲層。儲集層性能主要控制因素為沉積作用和成巖作用，沉積作用在宏觀上控制著砂體類型、形態(tài)、厚度、規(guī)模及空間分布，在微觀上決定著巖石碎屑顆粒大小、填隙物的多少，對儲層起到先天性的控制作用；成巖作用主要表現(xiàn)為壓實作用、膠結作用和溶蝕作用，壓實作用、碳酸鹽巖膠結、黏土礦物膠結和硅質膠結等使儲層物性變差，早期綠泥石環(huán)邊膠結和溶蝕作用等改善儲集性能。將研究區(qū)劃分為4種類型儲層，其中II類儲層為研究區(qū)主要儲層。

鄂爾多斯盆地；延長組；儲層特征；控制因素；儲層評價

1 區(qū)域地質背景

鄂爾多斯盆地是一個多旋回沉積型克拉通類含油氣盆地，蘊含著豐富的油氣資源[1-5]，中生界三疊系延長組長1 ～ 長10油層組是盆地內重要的含油層系，具有橫向上分布面積廣、縱向上發(fā)育多套含油組合的特點。研究區(qū)在區(qū)域構造上位于鄂爾多斯盆地的中部伊陜斜坡帶東南部，構造相對簡單，地層平緩，呈向西傾斜的平緩單斜，以主要發(fā)育曲流河三角洲前緣沉積為特征。近幾年，在鄂爾多斯盆地的陜北斜坡和天環(huán)坳陷等構造帶上，延長油田東部老油區(qū)部分采油廠在下組合特別是長8儲層已經取得發(fā)現(xiàn)并獲得工業(yè)油流[6-12]，但由于下組合儲層物性較差，產量遞減快，勘探成功率低。

2 巖性及儲集空間類型

2.1 儲層巖石學特征

根據(jù)普通薄片及鑄體薄片鑒定結果，研究區(qū)下組合長8儲層巖石類型主要為細粒長石砂巖，長石占碎屑總量的65.02%～59.26%，次為巖屑長石砂巖，砂巖磨圓度較差，顆粒多為次棱角狀，分選一般，結構成熟度較低；巖石的支撐類型為顆粒支撐；碎屑顆粒之間為線接觸或凹凸接觸。填隙物主要為綠泥石和高嶺石，綠泥石平均占黏土礦物總量的63%，高嶺石平均占黏土礦物總量的20%，膠結類型以孔隙式膠結為主；方解石為常見的膠結物之一，一般含量為3%～5%；在油層的致密夾層段，鈣質含量較高，一般大于15%。

2.2 儲集空間類型

根據(jù)巖礦薄片、鑄體薄片及掃描電鏡等分析結果，研究區(qū)下組合長8儲層的主要儲集空間中面孔率為6%～10%，平均為7.6%，其中粒間溶孔占69%～71%，平均70.4%，是研究區(qū)下組合長8油層組最主要的一種孔隙類型；其次為剩余粒間孔，約占25%左右；粒內溶孔一般小于5%。

(1)粒間孔。粒間孔包括剩余粒間孔、粒間溶孔。剩余粒間孔是原生粒間孔在機械壓實、綠泥石析出、長石和石英次生加大或其它膠結作用充填后的剩余粒間孔隙，未被充填的粒間孔呈三角形或多邊形，孔隙邊緣整齊平直，這種孔隙對孔隙度的貢獻較大。剩余粒間孔隙是研究區(qū)下組合較主要的儲集空間之一，該類孔隙特征主要出現(xiàn)在中粒、細-中粒、中-細粒砂巖及細粒砂巖中，這種孔隙一般與其它孔隙類型相伴生，不單獨出現(xiàn)于巖石中。粒間溶孔是填隙物和長石、巖屑等碎屑顆粒邊緣溶蝕而形成的孔隙。被溶蝕的粒間孔邊緣極不規(guī)則，呈港灣狀。溶蝕作用使原生孔隙恢復和擴大，并形成新的次生孔隙，這種孔隙對孔隙度的貢獻較大，是研究區(qū)下組合最主要的儲集空間，常見長石溶孔和巖屑溶孔。

(2)粒內溶孔：主要為長石和巖屑的粒內溶孔，其次為方解石膠結物的粒內溶孔，粒內溶孔多沿節(jié)理或裂隙發(fā)育。

3 儲集層物性

根據(jù)研究區(qū)取心井物性分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果，長8儲層孔隙度的主要分布區(qū)間為5.0%～13.0%，平均值為8.2%；滲透率主要分布區(qū)間為(0.1～0.76)×10-3μm2，平均值0.35×10-3μm2。不同沉積微相物性不同，其中三角洲前緣水下分流河道物性最好(圖1)，孔隙度均值11.2%，滲透率均值為0.47×10-3μm2。根據(jù)石油與天然氣行業(yè)標準(SY/T 6285-1997)，研究區(qū)長8儲層屬于特低孔-超低滲儲層。

圖1 研究區(qū)長8儲層沉積微相與儲層物性關系

4 儲集層控制因素

4.1 沉積作用對儲層物性的影響

沉積作用在宏觀上控制著砂體類型、形態(tài)、厚度、規(guī)模及空間分布，從而除影響砂體的平面和縱向展布與層間、層內的非均質性，還在微觀上因決定著巖石碎屑顆粒大小、填隙物的多少、巖石結構等特征，控制了巖石原始孔、滲性的好壞，因此沉積作用對儲層起到先天性的控制作用。不同的沉積環(huán)境對應不同的砂巖粒度組成，導致了不同的物性特征。就三角洲沉積體系而言，有利的沉積相帶主要由水下分流河道和河口壩等沉積微相組成。由于沉積介質能量大，形成的沉積物通常磨圓度高、分選好，具有相對較高的結構成熟度，且黏土雜基含量低、塑性碎屑如云母類、基性火山巖屑等不穩(wěn)定顆粒易分解，形成較高的成分成熟度，在進入埋藏成巖環(huán)境之前，這類砂質沉積物具有很高的初始孔隙度，從而為優(yōu)質儲層的形成打下基礎；另外，這些微相砂體發(fā)育，不僅粒度相對較粗，而且受到河流和湖泊波浪的改造作用，顆粒分選性較好，因此物性較好，是形成良好儲層物性的前提條件。

4.2 成巖作用對儲層物性的影響

成巖作用是改變儲層物性的主要因素，其中，對研究區(qū)儲層物性改造較大的成巖作用主要有壓實壓溶作用、膠結作用和溶解作用。

4.2.1 壓實作用大大降低了儲層孔隙度

隨著沉積物埋深的加大，壓實作用增強，顆粒支撐方式發(fā)生變化，顆粒間由點接觸轉為線接觸，孔隙損失較大。研究區(qū)下組合砂巖沉積后曾經歷了較長的埋藏過程，加之砂巖中抗壓實能力較弱的長石、巖屑含量相對較高，導致了砂巖經歷了充分的、較強的壓實作用，因此常見塑性巖屑定向排列、彎曲變形、顆粒壓裂等明顯的壓實成巖現(xiàn)象。

4.2.2 膠結作用對儲集物性的影響

(1)碳酸鹽礦物的膠結作用。研究區(qū)下組合儲層中碳酸鹽礦物主要以方解石、鐵方解石、白云石和鐵白云石膠結物形式存在，它們是儲層孔隙重要的封堵物。碳酸鹽膠結物充填于孔隙中，將大大降低儲層孔隙度和滲透性(圖2)，這是因為碳酸鹽膠結物在晚成巖階段，可以強烈交代酸性條件下較穩(wěn)定的石英、長石、巖屑等骨架碎屑顆粒，形成懸浮飄粒結構，碳酸鹽膠結物的大量沉淀又會充填孔隙和堵塞喉道，總的規(guī)律是碳酸鹽膠結物含量高的砂帶和層段孔隙性較差，呈大片的連晶分布，充填大部分甚至全部的粒間孔隙，使原生粒間孔幾乎喪失殆盡，而成為致密隔擋層。研究表明，多期碳酸鹽膠結的發(fā)育是導致儲層物性變差的重要原因。然而碳酸鹽膠結物對儲層物性的影響具有雙重性，研究區(qū)碳酸鹽膠結物主要是以粒間孔隙和次生孔隙內填充物的形式出現(xiàn)，一方面堵塞孔隙使孔隙性能變差，另一方面在儲層中沉淀可以起到支撐作用，起抗壓實作用，并為酸性水溶蝕和次生孔隙的形成創(chuàng)造有利條件。

圖2 長8層碳酸鹽含量與滲透率的關系

(2)自生黏土礦物。成巖因素中，填隙物對儲層有著重要的影響，從圖3可以看出，填隙物含量與滲透率成負相關性。而自生綠泥石膠結與滲透率具有一定的正相關性(圖4)，其原因是：一方面早期綠泥石環(huán)邊膠結作用形成的抗壓實作用，抑制或減緩了硅質膠結的形成，保存了一定數(shù)量的剩余原生粒間孔；另一方面，自生綠泥石多呈薄膜狀，附著在成巖礦物碎屑的周圍，環(huán)邊綠泥石形成之后，巖石骨架顆粒間的相對位置便基本穩(wěn)定，抗壓實能力增強，從而使各種類型的孔隙不再因壓實作用而顯著減少。

圖3 長8層填隙物含量與滲透率關系

圖4 長8層綠泥石含量與滲透率關系

(3)硅質膠結作用。研究區(qū)儲層硅質膠結物主要以石英次生加大形式出現(xiàn)，石英次生加大使原來點接觸的顆粒變?yōu)榫€接觸，使不接觸的顆粒變?yōu)辄c接觸以至線接觸，破壞原有的儲層物性，使儲層的孔滲性能降低，儲集性能變差；特別是到了成巖晚期階段，間隙溶液流動不暢或停滯，石英將充填殘余粒間孔隙，使儲層致密化。

4.2.3 溶解作用對儲層物性的影響

溶解作用可以增加儲層的孔滲性，其程度與碎屑顆粒大小、成熟度、易溶組分的含量、有機酸的形成與壓實作用和膠結作用的配置關系等有關。主要作用的是在早成巖晚期-晚成巖早期有機酸對長石、巖屑等鋁硅酸鹽礦物的溶解。

5 儲層綜合評價

結合研究區(qū)儲層巖性、物性、儲層孔隙結構、毛管壓力等特征，將研究區(qū)長8儲層劃分為4類，各類儲層特征如下(表1)：

I類儲層巖性以中-細粒長石砂巖為主，主要儲集空間為粒間溶孔，這類儲層物性好，主要發(fā)育在水下分流河道中心部分，在研究區(qū)很少發(fā)育；Ⅱ類儲層巖性以細粒長石砂巖為主，其次為中-細粒長石砂巖，主要儲集空間為粒間溶孔，這類儲層物性較好，主要發(fā)育在水下分流河道或河口壩，研究區(qū)主要以該類儲層為主。Ⅲ類儲層巖性以細粒長石砂巖為主，其次為細-粉粒長石砂巖，主要儲集空間以殘余的溶蝕粒間孔為主，這類儲層物性較差，主要發(fā)育在分流河道邊部或席狀砂微相中，為研究區(qū)的重要儲層類型。IV類儲層巖性主要為粉砂巖、粉砂質泥巖或泥巖，顆粒多為鑲嵌狀接觸，常見有瀝青質充填孔隙，僅見部分長石顆粒有溶蝕，這類儲層物性差，一般為非儲層，主要發(fā)育在分流間灣沉積微相中。

表1 研究區(qū)下組合長8儲層分類

6 結論

(1)研究區(qū)長8儲集層屬于特低孔-超低滲儲層，儲集空間以粒間溶孔為主，其次是剩余粒間孔，粒內溶孔一般小于5%。

(2)曲流河三角洲水下分流河道為儲集性能最佳微相，碳酸鹽、高嶺石、伊利石等膠結作用使儲層物性變差，而早期的綠泥石環(huán)邊膠結和溶蝕作用等改善儲集性能。

(3)按照儲層物性、孔隙結構參數(shù)、滲透率、排驅壓力、飽和度中值壓力等參數(shù)，將研究區(qū)長8儲集層劃分為4類，主要儲層為II和III類，主要發(fā)育在水下分流河道和河口壩微相中，其次為IV類，I類儲層在研究區(qū)發(fā)育較少。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)01-0041-04

2014-09-10

孟振祥，高級工程師，地質學博士，1975年生，現(xiàn)從事油田勘探開發(fā)科研工作。

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