鄂爾多斯盆地YZ區(qū)致密儲(chǔ)層特征及影響因素分析

李愛(ài)榮，徐 崗，王寶萍，張錄社，杜 皎，夏海英

(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.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安710069;3.延長(zhǎng)油田股份有限公司，陜西 延安716000;4.華北油田采油一廠，河北 任丘062452)

鄂爾多斯盆地目前已發(fā)現(xiàn)多套含油氣層系，為我國(guó)典型的低滲透含油氣盆地，其中三疊系延長(zhǎng)組石油最為富集。YZ區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部三角洲之上，隸屬子長(zhǎng)采油廠，主力產(chǎn)油層為長(zhǎng)6油層組，儲(chǔ)層砂體為三角洲沉積的產(chǎn)物［1－4］。儲(chǔ)層經(jīng)歷沉積、成巖等各類地質(zhì)作用，導(dǎo)致儲(chǔ)層具有強(qiáng)非均質(zhì)性［5－11］。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

1.1 碎屑組分

根據(jù)4口井的鑄體薄片資料統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)6油層組儲(chǔ)層巖石類型多為細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖，碎屑成分中石英含量平均30.6%;長(zhǎng)石含量平均36.9%;巖屑含量平均20.9%，主要為巖漿巖和變質(zhì)巖巖屑，幾乎不含沉積巖巖屑。一般砂巖的填隙物含量較低，碎屑分選性較好，碎屑顆粒多為次圓－次棱角狀，磨圓度中等(見(jiàn)圖5b、c)，結(jié)構(gòu)成熟度較高;巖石的支撐類型為顆粒支撐;碎屑顆粒之間以點(diǎn)－線接觸或線接觸為主(見(jiàn)圖5d)，凹凸接觸少(見(jiàn)圖5a);膠結(jié)類型以孔隙－薄膜式、孔隙式膠結(jié)為主(見(jiàn)圖5a)。

1.2 填隙物組分

填隙物組分以濁沸石和自生綠泥石為主，其含量占填隙物總含量的80%以上，其次為方解石及少量自生高嶺石、自生粘土、泥鐵質(zhì)和石英次生加大等。

2 儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)

研究區(qū)長(zhǎng)6段儲(chǔ)層砂巖中主要發(fā)育兩種基本孔隙類型，即原生孔隙和次生孔隙。

(1)原生孔隙為機(jī)械壓實(shí)、長(zhǎng)石及石英的次生加大和多種膠結(jié)作用充填后剩余的原生粒間孔，也稱為殘余粒間孔或剩余粒間孔，包括早期薄膜狀綠泥石、伊利石膠結(jié)之后的殘余粒間孔，石英、長(zhǎng)石次生加大之后的殘余粒間孔，方解石、粘土礦物充填膠結(jié)之后的殘余粒間孔等。

(2)次生孔隙主要為溶蝕作用產(chǎn)生的溶蝕孔隙，包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、填隙物內(nèi)溶孔和鑄?？?。次生孔隙對(duì)改善儲(chǔ)層的物性起著非常重要的作用，是本區(qū)最主要的孔隙類型(見(jiàn)圖1)。

圖1 YZ區(qū)孔隙類型分布頻率直方圖

除上述孔隙類型外，裂隙孔在研究區(qū)也有發(fā)育，包括巖石裂隙和顆粒裂隙，是構(gòu)造作用、機(jī)械壓實(shí)作用和收縮作用改造巖石而形成的狹長(zhǎng)孔縫。本區(qū)延長(zhǎng)組砂巖中裂隙不發(fā)育，僅發(fā)育在部分砂巖中(見(jiàn)圖5f)，主要為層間縫，裂縫沿黑云母或植物碎屑富集的層面發(fā)育，見(jiàn)少量的壓裂縫和斜交層理的張裂縫，泥巖中裂縫很發(fā)育，寬度在0.01～0.04 mm之間(見(jiàn)圖5e)。

綜合巖石鑄體薄片、壓汞分析、毛細(xì)管壓力曲線等資料，可知本區(qū)長(zhǎng)6段儲(chǔ)層砂巖的孔隙結(jié)構(gòu)為小孔微喉型，次為小孔微細(xì)喉型。

3 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)探井863塊樣品的物性分析數(shù)據(jù)，研究區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6儲(chǔ)層物性變化較大，孔隙度最小為 1.3%，最大可達(dá)19.5%，平均值為9.72%，主要分布在8% ～12%，占樣品總數(shù)的82%;滲透率從小于 0.001 ×10－3μm2到 95.4 ×10－3μm2(為裂縫)，平均值為 1.1 ×10－3μm2，主要分布在 0.1 ～2×10－3μm2，占樣品總數(shù)的90%(見(jiàn)圖2)。按照原石油行業(yè)碎屑巖儲(chǔ)層物性劃分標(biāo)準(zhǔn)［12］，本區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層多屬低孔低滲和低孔特低滲儲(chǔ)層。

4 影響儲(chǔ)層物性的因素

4.1 埋藏深度對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

縱向上，孔隙度隨著埋藏深度的變化具有變小的趨勢(shì)，主要原因是隨地層埋深增加，地層的壓力增大，使得儲(chǔ)層中的原生孔隙降低;滲透率隨著埋深的增加也降低，在埋深200～600 m的深度范圍內(nèi)發(fā)育多個(gè)孔滲高值帶，主要是不同時(shí)期的成巖作用的結(jié)果(見(jiàn)圖3)。

圖2 YZ區(qū)孔隙度、滲透率分布直方圖

圖3 YZ區(qū)孔隙度、滲透率與深度關(guān)系圖

4.2 沉積環(huán)境對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

沉積環(huán)境主要影響儲(chǔ)層砂巖的粒度、分選性、碎屑成分、泥質(zhì)雜基的含量，導(dǎo)致不同沉積微相儲(chǔ)層物性差異明顯。沉積相研究表明，本區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6儲(chǔ)層屬三角洲沉積體系，總體上看，三角洲相沉積中以分流河道、水下分流河道砂體物性較好，其次為河道側(cè)翼砂體，河道間沉積物性最差。

4.3 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

儲(chǔ)層物性除受沉積相的影響外，位于同一相帶儲(chǔ)層物性的差異主要受成巖作用的控制，其中包括:(1)壓實(shí)及壓溶作用;(2)膠結(jié)物的類型、含量及其分布特征;(3)骨架顆粒及濁沸石、方解石、自生綠泥石等膠結(jié)物的溶解作用。其中前兩者是降低儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的重要原因，后者對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能具有一定的改善作用。

4.3.1 機(jī)械壓實(shí)作用和壓溶作用

機(jī)械壓實(shí)作用是沉積物在上覆重力和靜水壓力作用下，水分排出，碎屑顆粒緊密排列，軟組分?jǐn)D入孔隙，從而使巖石孔隙體積縮小，孔隙度降低滲透性變差的作用。與此同時(shí)，沉積物的密度增加，抗侵蝕能力增強(qiáng)。

壓實(shí)作用在長(zhǎng)6砂巖中的主要表現(xiàn)為碎屑顆粒排列緊密，呈點(diǎn)—線接觸，顆粒在垂向壓力作用下形成定向排列組構(gòu)(見(jiàn)圖5b、d)。隨著沉積物埋深的增加，壓力和溫度的升高，壓實(shí)作用逐漸被壓溶作用所代替，表現(xiàn)為顆粒間由點(diǎn)—線接觸過(guò)渡為凹凸接觸，長(zhǎng)石、石英發(fā)生次生加大(見(jiàn)圖5a)。其結(jié)果使原生粒間孔隙進(jìn)一步減小，同時(shí)也使喉道半徑大大縮小，降低了儲(chǔ)層的滲透能力，本區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層砂巖中壓溶作用不顯著，顆粒之間的凹凸接觸關(guān)系在個(gè)別薄片中可見(jiàn)(見(jiàn)圖5f)，石英的次生加大較常見(jiàn)(見(jiàn)圖5a)。

4.3.2 膠結(jié)作用

在各種膠結(jié)物中，以碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)層滲透率影響最大，隨著滲透率的增高，碳酸鹽含量有降低的趨勢(shì)，這對(duì)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的改善具有重要的作用;對(duì)孔隙度的影響甚微，二者相關(guān)性不明顯，可能和樣品數(shù)目少有關(guān)(見(jiàn)圖4)。其次是濁沸石對(duì)長(zhǎng)6油層組砂巖物性的影響，主要起改善作用。除此之外，粘土礦物、石英次生加大對(duì)儲(chǔ)層物性也有很大的影響(見(jiàn)圖5b)。砂巖中石英和長(zhǎng)石次生加大較發(fā)育，鑄體薄片中可以明顯地看到新生長(zhǎng)石、石英形成的凈邊或增生邊(見(jiàn)圖5a)。

圖4 YZ區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物含量與儲(chǔ)層物性關(guān)系圖

4.3.3 溶解作用

晚期成巖階段及表生成巖階段由碎屑顆粒及濁沸石、碳酸鹽膠結(jié)物的溶解作用是改善延長(zhǎng)組砂巖物性的重要因素［13－14］。觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的巖石顆粒的溶解作用非常發(fā)育，主要以粒間溶孔為主(見(jiàn)圖5c、d)。

4.4 微裂縫對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

在低滲透儲(chǔ)層中，尤其是在深成巖作用下形成的次生低滲透儲(chǔ)層中，隨著巖石的致密程度增加，巖石的強(qiáng)度和脆性增大，因而在構(gòu)造應(yīng)力的作用下將不同程度地產(chǎn)生裂縫。天然裂縫在低滲透油藏開(kāi)發(fā)中占有重要的地位，首先，裂縫是低滲透油藏中油氣滲流的重要通道和儲(chǔ)集空間，與裂縫有關(guān)的次生孔隙構(gòu)成了油氣儲(chǔ)集的主要空間，裂縫分布控制著儲(chǔ)層分布;其次天然裂縫在低滲透油藏中具有較強(qiáng)的導(dǎo)流作用，并能控制地下流體的流動(dòng)方向［15－17］。

根據(jù)鏡下觀察，本區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層見(jiàn)裂縫，主要發(fā)育在泥巖中(圖版I－5)，砂巖中裂縫很少見(jiàn)，這為油氣的初次運(yùn)移提供了很好的通道作用。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)鄂爾多斯盆地YZ區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖石類型多為細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖，填隙物含量較低，碎屑分選性較好，碎屑顆粒多為次圓－次棱角狀，磨圓度中等，結(jié)構(gòu)成熟度較高，膠結(jié)類型以孔隙－薄膜式、孔隙式膠結(jié)為主。

(2)儲(chǔ)層發(fā)育原生孔和次生孔，并以次生孔隙為主，次生孔隙主要為溶蝕作用產(chǎn)生的溶蝕孔隙，包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、填隙物內(nèi)溶孔和鑄模孔。儲(chǔ)層砂巖多屬低孔－低滲和低孔－特低滲，孔隙結(jié)構(gòu)以小孔微喉型為主。

(3)儲(chǔ)層物性特征主要受成巖作用和沉積環(huán)境的控制，埋深在一定程度上也影響著儲(chǔ)層物性;分流河道、水下分流河道砂體物性較好，而河道間沉積物性最差;溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層物性起到了積極的建設(shè)性作用;而壓實(shí)及壓溶作用、膠結(jié)作用則是破壞性作用;微裂隙在改善儲(chǔ)層物性的同時(shí)也加大了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。

圖5 YZ區(qū)巖石類型圖版

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