鄂爾多斯盆地A5區(qū)塊延9儲層特征及成巖作用研究

張永平 ，劉玉峰 ，郭文娟 ，賀利軍 ，宋繼芳

（1.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006；2.中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710200）

A5區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡西部，蒙陜二級古河流經(jīng)該區(qū)。延9油藏是在延10+富縣組古地貌背景上沉積形成的巖性-構造油藏[1-3]。2009年開始滾動勘探開發(fā)，采用菱形反九點井網(wǎng)，建采油井50口，注水井16口，目前區(qū)塊日產(chǎn)油160 t，綜合含水36.6%，累計產(chǎn)油17.35×104t，采油速度為4.15%，采出程度12.32%。

圖1 鄂爾多斯盆地A5區(qū)塊延9砂巖分類圖

1 儲層特征

1.1 巖石學特征

巖心觀察及薄片資料分析，研究區(qū)延9儲層主要為淺灰色細粒、中粒長石砂巖及長石石英砂巖。石英平均含量45.2%，長石平均含量28.8%，巖屑平均含量8.2%，局部含量可高達24%～41%，巖屑主要為變質(zhì)巖屑，含少量沉積巖屑及少量白云母、黃鐵礦等礦物，碎屑顆粒多呈次圓～半棱角狀，分選中～差，成分成熟度中等，膠結類型為孔隙型。填隙物平均含量17.73%，以黏土礦物為主，平均含量14.25%；次為碳酸鹽，平均含量5.78%，另外，硅質(zhì)膠結物形成的石英次生加大也較為普遍（見表 1、表 2、圖 1、圖2）。

圖2 鄂爾多斯盆地A5區(qū)塊延9砂巖成分圖

長石與巖屑含量與河道水動力條件有關，主水道中水動力強，對碎屑顆粒的淘洗作用強烈，巖石中不穩(wěn)定組分不易保存，因此，主水道河谷部位砂巖石英含量高，長石含量低，顆粒分選好，巖屑含量高的砂巖主要分布在水動力條件相對較弱的分流間或河道間地區(qū)。

1.2 孔喉結構及類型

1.2.1 孔喉類型 鏡下觀察表明，本區(qū)延9儲層主要儲集空間為粒間孔及粒間溶孔，次為巖屑溶孔、長石溶孔及晶間孔，按孔隙形成的成因，本區(qū)延9儲層孔隙可分為兩大類。

（1）原生孔隙：是巖石的碎屑顆粒在受到壓實、充填膠結作用之后剩余的孔隙，在本區(qū)巖石中分布均勻，孔徑 50 μm～80 μm，約占巖石總孔隙的 55.1%，常見有三角形、多邊形、不規(guī)則等多種形態(tài)。

（2）次生孔隙：以長石溶孔、巖屑溶孔為主，次為雜基溶孔、晶間孔等孔隙。長石溶孔是由長石沿其解理面方向產(chǎn)生溶蝕后形成，呈網(wǎng)狀、不規(guī)則狀分布，孔徑小于40 μm，約占巖石總孔隙的20%。巖屑溶孔、雜基溶孔在巖石中分布不均勻，前者是由巖石中不穩(wěn)定組分巖屑發(fā)生不規(guī)則溶解所形成，孔徑一般小于15 μm，約占巖石總孔隙的8%；后者由巖石碎屑顆粒之間的雜基溶解而成，孔徑小于5 μm，約占巖石總孔隙的5%。晶間孔、碳酸鹽溶孔等孔隙占比少，對儲層物性影響小（見圖3）。

本區(qū)延9儲層主要發(fā)育縮頸型喉道，該類喉道為顆粒間可變斷面的收縮部分，顆粒呈點接觸、線接觸，常見于襯邊膠結或自生加大膠結的砂體中，其次為片狀、彎片狀喉道，局部見少量管束狀喉道。

1.2.2 孔喉特征 壓汞實驗分析方法是表征孔隙結構的最為常用，也是最為有效的方法。壓汞曲線分析，本區(qū)延9儲層平均孔喉半徑8.81 μm，平均飽和度中值半徑1.39 μm，平均飽和度中值壓力1.22 MPa，平均排驅(qū)壓力0.041 MPa?？缀戆霃皆酱螅f明孔隙空間的連通性越好，孔隙的滲流能力就越強。毛細管壓力中值是儲層原始產(chǎn)油氣能力的標志，其值越高，油氣產(chǎn)能越低。本區(qū)巖石樣品孔喉半徑較大，飽和中值壓力較低，說明該地區(qū)孔隙空間連通性好，儲層滲濾性好（見表 3）。

圖3 鄂爾多斯盆地A5區(qū)塊延9砂巖鑄體薄片

表3 鄂爾多斯盆地A5區(qū)塊延9儲層孔隙結構參數(shù)表

1.3 物性特征

本次研究，主要通過對本區(qū)能反映儲層儲集性能的兩個基本參數(shù)-孔隙度、滲透率測井解釋數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，總結延9儲層物性特征。

1.3.1 物性分布特征

1.3.1.1 物性分類 用測井解釋資料所做的孔滲直方圖顯示，A5區(qū)塊孔隙度平均17.63%，以15%～20%為主，占 8%～18%。滲透率平均29.11×10-3μm2，以 10×10-3μm2～35×10-3μm2為主，占8%～15%。泥質(zhì)含量在 7%～38%，根據(jù)儲層物性分類標準（SY/T 6285-1997），本區(qū)延9為中孔低滲儲層（見圖4、表4）。

圖4 鄂爾多斯盆地A5區(qū)塊延9儲層孔滲分布直方圖

表4 碎屑巖儲層物性分類標準

1.3.1.2 物性平面分布 孔滲平面分布主要受沉積微相控制，相分析表明，位于辮狀河道中部的心灘微相物性好，河道邊部物性差，孔隙度、滲透率高值區(qū)呈點狀分布，說明該區(qū)延9儲層平面非均質(zhì)性強。在主河道砂體上，孔滲高值區(qū)可疊合程度高。

1.3.2 孔滲關系特征 從繪制的孔隙度與滲透率關系圖可以看出，孔隙度與滲透率構成的正相關關系不太明顯，即隨著孔隙度值的增大，滲透率雖有增大的趨勢，但增大的幅度較小，二者之間的指數(shù)變化關系擬合度一般（見圖5）。

2 儲層非均質(zhì)性

儲層非均質(zhì)性是儲層在漫長的地質(zhì)演化歷史中，經(jīng)歷了沉積、成巖及后期構造作用的綜合影響，使其巖性、物性、含油性及電性等基本屬性在空間分布呈現(xiàn)不均勻的變化，這種變化是絕對的、無條件的。我國目前已發(fā)現(xiàn)的陸相油藏，絕大多數(shù)為非均質(zhì)油藏，且多為注水開發(fā)，因此，儲層非均質(zhì)性將直接影響和控制儲層中油氣水的分布及注入水波及面積，最終影響油田開發(fā)效果[4-7]。

前人按非均質(zhì)性規(guī)模，將碎屑巖儲層非均質(zhì)性由大到小分為四類：層間非均質(zhì)性、平面非均質(zhì)性、層內(nèi)非均質(zhì)性、孔隙非均質(zhì)性。A5區(qū)塊主力層延91油藏，層位單一，夾層不發(fā)育，因此，本次研究主要針對層內(nèi)非均質(zhì)性。層內(nèi)非均質(zhì)性主要研究儲層粒度韻律性、層理構造、滲透率差異程度及垂向上滲透率非均質(zhì)程度等內(nèi)容。

2.1 儲層韻律模式

韻律性是單砂體層內(nèi)碎屑顆粒的大小在垂向上的變化，它受沉積時的水動力條件及所處的沉積相帶控制。粒度的韻律是單砂層內(nèi)巖石碎屑粒度大小在垂向上的變化，分為正韻律、反韻律、復合韻律和均質(zhì)韻律四類。

圖5 鄂爾多斯盆地A5區(qū)塊延9儲層孔滲關系圖

根據(jù)測井資料統(tǒng)計分析，本區(qū)延9儲層韻律類型有簡單正韻律、復合正韻律、均質(zhì)韻律、簡單反韻律及復合反韻律、復合韻律六種類型。其中以均質(zhì)韻律為主，占37.1%，簡單正韻律占20.8%，復合韻律占14%，反韻律在本區(qū)發(fā)育最少，只占13%左右。

（1）均質(zhì)韻律：巖石在水動力條件相對穩(wěn)定的環(huán)境中所沉積，層內(nèi)巖性、物性相對均質(zhì)，流體性質(zhì)穩(wěn)定，以塊狀沉積構造為主，SP曲線多為箱形，與上下圍巖呈突變式接觸。此類韻律在A5區(qū)塊占比大，單砂層厚度較大，說明該區(qū)以辮狀河道砂體沉積為主，河流多期疊加下切，側向遷移少。

（2）簡單正韻律：沉積時水動力條件由強到弱變化的反映。從下到上，巖層粒度逐漸變細，物性逐漸變差，SP曲線呈“臺階狀”向上收窄，這是河流相“二元結構”的典型沉積。此類韻律在A5區(qū)塊發(fā)育程度僅次于均質(zhì)韻律。

（3）復合韻律：即正反韻律的組合，根據(jù)疊置關系，正韻律的疊置稱為復合正韻律，反韻律的疊置稱為復合反韻律。復合韻律反映砂層沉積環(huán)境水動力條件由弱到強的交替變化，SP曲線幅度大小也隨之交替出現(xiàn)。此兩類復合韻律在該區(qū)均有分布，但占比較少。

（4）反韻律：與正韻律相反，它反映沉積環(huán)境水動力條件由弱到強規(guī)律變化。其高滲透層在砂體頂部，從下到上，巖層粒度逐漸變粗，物性逐漸變好，SP曲線呈“上大下小”形狀，視電阻率降低。反韻律在本區(qū)發(fā)育較少。

2.2 層內(nèi)非均質(zhì)性評價

用測井資料分析，延9儲層最大滲透率227.96×10-3μm2，最小 6.04×10-3μm2，平均 29.11×10-3μm2。分析計算結果，滲透率變異系數(shù)1.0，突進系數(shù)7.8，級差37.7，根據(jù)儲層非均質(zhì)性評價標準，本區(qū)延9為不均質(zhì)儲層，非均質(zhì)性強（見表5）。

表5 儲層非均質(zhì)性劃分標準

3 成巖作用

沉積物在埋藏形成巖石過程中，儲層儲集空間要受到成巖作用的改造。成巖作用是碎屑物質(zhì)在有效埋藏以后到變質(zhì)作用之前，這一段漫長地質(zhì)時期中，在地層溫度、壓力等因素作用下，沉積物的各種流體與巖石礦物發(fā)生物理、化學反應的過程。它既可促進次生孔隙的發(fā)育，又可破壞原生孔隙，對碎屑巖孔隙的形成、保存及破壞起著決定性作用，因此，研究成巖作用就是要弄清它對儲層孔隙的影響程度以及巖層孔隙的演化規(guī)律，以此來評價巖石儲集性能，預測勘探有利區(qū)，指導油田開發(fā)。

通過A5井區(qū)巖心分析化驗資料的研究，并借鑒鄰區(qū)物性分析成果，確定本區(qū)延安組主要成巖作用有機械壓實作用、壓溶作用、膠結作用、溶解作用四種形式，這些成巖作用對儲層孔隙發(fā)育有明顯的影響。

3.1 壓實、壓溶作用

壓實作用在本地區(qū)較為普遍。在壓實作用下，碎屑顆粒間距離變小，沉積物體積收縮變形，使得顆粒之間孔隙空間減小，滲透性變差。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡西部，蒙陜二級古河流經(jīng)該區(qū)，在此起伏不平，殘丘與河谷交錯的古地貌背景上，沉積的延9地層厚度不盡相同，不同地區(qū)壓實作用也有所區(qū)別，處于古河道區(qū)的砂巖沉積厚度大，石英含量高，顆粒粗，分選好，顆粒間以點-線接觸，壓實作用弱，儲層的原生孔隙保存好。測井解釋孔隙度15%～20%，滲透率10×10-3μm2～35×10-3μm2，高者可達 100×10-3μm2以上。古河邊部長石砂巖、巖屑砂巖發(fā)育，由于不穩(wěn)定礦物成分含量高，抗壓性差，所以壓實作用強烈，原生孔隙保存較少，儲層物性相對差。

當上覆地層壓力或構造應力超過孔隙水所能承受的靜水壓力時，引起顆粒接觸點上晶格變形和溶解，這種局部溶解稱為壓溶作用，它發(fā)生在壓實作用之后，膠結作用之前或同時進行。薄片觀察，研究區(qū)延9儲層壓溶現(xiàn)象較少，在本地區(qū)儲層中表現(xiàn)為石英、長石的次生加大，使顆粒最初的點接觸演化到以點+線或線接觸為主，作用結果使儲層孔隙空間進一步壓縮，喉道變窄，連通性變差。

3.2 膠結作用

本區(qū)常見的膠結物有黏土質(zhì)、硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)等，它們填充在沉積物孔隙之中，將分散的碎屑顆粒粘結在一起形成巖石，這種作用稱為膠結作用。這些膠結物可與沉積物同時形成，也可以是在成巖過程中形成的新礦物。膠結作用充填了粒間孔隙，是碎屑沉積物成巖作用的主要方式，其結果使儲層孔隙度減小，物性變差。

薄片資料表明，研究區(qū)延9儲層主要膠結物有高嶺石、水云母、硅質(zhì)、碳酸鹽類四種。高嶺石是本區(qū)最主要的一種膠結物，占膠結物總量的50%，掃描電鏡下呈蠕蟲狀充填孔隙；其次為水云母，約占膠結物總量的20%，鏡下可見水云母膠結的巖屑塑性變形；硅質(zhì)膠結物在儲層中常以石英次生加大形式出現(xiàn)，占膠結物總量小于7%，經(jīng)石英質(zhì)膠結，砂體固結成巖，不再受壓實作用影響；本區(qū)常見白云石、鐵白石、方解石、鐵方解石等碳酸鹽膠結物，形成于晚成巖期，占膠結物總量的16%左右。

3.3 溶解作用

在成巖環(huán)境中，沉積物中的有機質(zhì)在成巖階段產(chǎn)生大量有機酸使巖石溶解，形成次生孔隙，改善了砂巖的儲集性能。A5井區(qū)處于蒙陜二級古河河道中心部位，古河的沖蝕使下侏羅統(tǒng)延10+富縣期地層地下水十分活躍，地層水沿古河道向上進入延9儲層，更加劇了巖石中不穩(wěn)定組分的溶解、溶蝕作用。本區(qū)由長石、巖屑、碳酸鹽溶蝕形成的次生孔隙約占總孔隙的36.4%，鏡下觀察，長石溶孔主要沿長石解理面方向溶蝕，在巖石中呈網(wǎng)狀、不規(guī)則狀分布。

綜合以上資料，研究區(qū)延9儲層在埋藏成巖過程中，先后經(jīng)歷了早成巖階段早期的機械壓實、早成巖階段晚期的石英次生加大、晚成巖階段早期的膠結充填作用及隨后的長石、巖屑等礦物的溶蝕、溶解作用，成巖階段以晚成巖A期為主。

4 結論

（1）鄂爾多斯盆地A5區(qū)塊延9儲層巖性主要為淺灰色細粒、中粒長石砂巖及長石石英砂巖，成分成熟度中等，孔隙型膠結，填隙物以黏土礦物為主。

（2）儲層以原生粒間孔為主要儲集空間，次為長石溶孔、巖屑溶孔等次生孔隙。發(fā)育孔隙縮小型、縮頸型以及片狀、彎片狀喉道，孔喉半徑較大，孔隙空間連通性較好。

（3）運用測井資料分析，該區(qū)延9為中孔低滲儲層，平面上孔隙度及滲透率高值區(qū)呈點狀分布，位于辮狀河道中部的心灘微相物性好，河道邊部物性差，平面非均質(zhì)性強。

（4）本區(qū)延9儲層以均質(zhì)韻律為主，其次為正韻律及復合韻律。根據(jù)滲透率變異系數(shù)、突進系數(shù)、級差等指標評價，為不均質(zhì)儲層，非均質(zhì)性強。

（5）延9儲層成巖作用有機械壓實、壓溶、膠結作用和溶解作用四種形式，成巖階段以晚成巖A期為主。