鄂爾多斯盆地雙山地區(qū)太原組致密砂巖成巖相分析

龐長旭，王禹諾，劉文章，趙小會

(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安710065;2.中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗017300;3.中原油田工程公司油氣開發(fā)公司，陜西延安716000;4.中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安710021)

太原組是鄂爾多斯盆地雙山地區(qū)主力產(chǎn)氣層位之一，經(jīng)過近幾年的地質(zhì)綜合研究，天然氣勘探已初見成效[1-4]，但對太原組成巖作用的認(rèn)識仍不足。雙山地區(qū)太原組儲層經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖作用，不同區(qū)域經(jīng)歷不同的成巖作用[5-8]，這些特征給儲層預(yù)測帶來諸多困難，在某種程度上限制了勘探開發(fā)的進(jìn)程，搞清楚雙山地區(qū)太原組成巖相有助于儲層預(yù)測和勘探開發(fā)部署。

1 成巖相類型及其特征

通過對雙山地區(qū)太原組沉積環(huán)境、構(gòu)造演化和熱演化等宏觀因素對比，雙山地區(qū)太原組在平面上地層流體、溫度場和應(yīng)力場方面較為相似，而巖石因素存在一定差異，最終保存下來的孔隙組合類型也存在一定的變化。結(jié)合太原組巖石學(xué)性質(zhì)的差異分析，采用主要成巖作用相與主要孔隙組合相結(jié)合的原則來劃分成巖相，雙山地區(qū)內(nèi)目的層成巖相—孔隙組合類型主要劃分為以下3種類型(表1)。

表1 雙山地區(qū)太原組成巖相類型及其特征

通過太原組孔隙組合特征分析發(fā)現(xiàn)(見圖1)，太原組儲層以巖屑石英砂巖為主，其面孔率與溶蝕孔含量呈現(xiàn)正相關(guān)性，溶蝕孔以巖屑溶孔為主。

圖1 鄂爾多斯盆地雙山地區(qū)太原組不同類型孔隙組合特征

2 典型單井砂巖段成巖相劃分

在單井沉積相分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合其石英含量、碎屑粒徑、膠結(jié)物(高嶺石、水云母、硅質(zhì)和鐵方解石)以及不同孔隙類型的分布特征及變化趨勢并考慮其試氣結(jié)果來確定單井砂巖成巖相。

S19井:如圖2所示，深度 2 434～2 441 m，低產(chǎn)井。巖性以巖屑石英砂巖為主(石英含量相對較低)，石英含量基本無明顯變化，粒徑主體介于0.4～0.9 mm之間;上部2 m粒徑較大;高嶺石含量基本無明顯變化，上部2 m隨著粒徑增大鐵方解石和水云母含量明顯減小，而硅質(zhì)含量增加;下部鐵方解石和水云母含量較多，主要以巖屑溶孔為主。綜合多種特征顯示為Ⅱ類成巖相，即混合膠結(jié)+溶蝕孔隙相。

通過多個太原組單井成巖相分析可知，以巖屑石英砂巖為主且石英含量相對較低，膠結(jié)物以水云母和鐵方解石為主;發(fā)育少量巖屑溶孔和晶間孔，基本無剩余粒間孔。

圖2 鄂爾多斯盆地S19井太原組部分儲層成巖參數(shù)對比

3 太原組成巖相平面展布

3.1 膠結(jié)物平面展布特征

雙山地區(qū)太原組膠結(jié)物以水云母為主，少量硅質(zhì)和高嶺石膠結(jié)。在神木—大保當(dāng)—雙山—鎮(zhèn)北臺一帶水云母含量較高，少量硅質(zhì)膠結(jié)。太原組膠結(jié)物在平面表現(xiàn)為明顯的地區(qū)帶差異。

3.2 孔隙類型平面展布特征

雙山地區(qū)太原組孔隙類型整體以巖屑溶孔為主，少量粒間溶孔。在神木—大保當(dāng)—雙山—鎮(zhèn)北臺一帶主要為巖屑溶孔。雙山地區(qū)太原組內(nèi)局部地區(qū)孔隙類型平面分布顯示較為明顯的變化趨勢。

3.3 成巖相平面展布特征

雙山地區(qū)太原組Ⅰ類成巖相小范圍分布，巖性主要為巖屑石英砂巖，膠結(jié)物以水云母為主，但硅質(zhì)含量相對較Ⅱ類成巖相的略高，孔隙類型以巖屑溶孔為主以及少量粒間溶孔。雙山地區(qū)太原組Ⅱ類成巖相呈近東西向的席狀展布，主要集中在地區(qū)中部，其巖性以巖屑石英砂巖為主，膠結(jié)物以水云母為主，少量硅質(zhì)，孔隙類型以巖屑溶孔為主。Ⅲ類成巖相分布面積大，主要分布在地區(qū)周邊，巖性主要為巖屑砂巖，膠結(jié)物以水云母和高嶺石為主，發(fā)育少量晶間孔(見圖3)。

圖3 鄂爾多斯盆地雙山地區(qū)太原組成巖相類型及展布

雙山地區(qū)太原組成巖相特征分析結(jié)果顯示，雙山地區(qū)成巖環(huán)境一定程度上影響了儲層成巖作用類型和分布，影響儲層的孔隙性和連通性，進(jìn)而影響致密砂巖內(nèi)天然氣聚集成藏。雖然太原組砂體厚度較大，但受盆地北部深變質(zhì)巖系組成的貧石英物源區(qū)的影響，其巖性主要為巖屑石英砂巖，成巖作用表現(xiàn)為強烈的壓實作用和膠結(jié)作用。Ⅰ類成巖相的分布范圍較為局限;Ⅱ類成巖相集中在地區(qū)中部;地區(qū)周邊太原組分流間灣和河漫灘沉積多以巖屑砂巖為主，成巖相顯示為相對較差的Ⅲ類。Ⅰ類成巖相范圍內(nèi)工業(yè)氣流井和低產(chǎn)氣井?dāng)?shù)量相對較多產(chǎn)能相對較高，Ⅱ類成巖相儲層產(chǎn)能次之，Ⅱ類成巖相儲層產(chǎn)能極少或者沒有。

4 結(jié)語

(1)鄂爾多斯盆地雙山地區(qū)太原組成巖—孔隙組合類型主要劃分為3種類型:Ⅰ類硅質(zhì)膠結(jié)+溶蝕孔隙相、Ⅱ類混合膠結(jié)+溶蝕孔隙相和Ⅲ類混合膠結(jié)致密相;

(2)鄂爾多斯盆地雙山地區(qū)太原組巖性主要為巖屑石英砂巖，成巖作用表現(xiàn)為強烈的壓實作用和膠結(jié)作用，Ⅰ類成巖相的分布范圍較為局限，Ⅱ類成巖相集中在地區(qū)中部，相對較差的Ⅲ類主要分布在地區(qū)周邊分流間灣和河漫灘。

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