鄂尔多斯盆地富县地区马家沟组马五储层特征

2011-01-25潘天凑赵淑平

延安大学学报（自然科学版） 2011年3期

何丹，潘天凑，赵淑平

(西安石油大学油气资源学院，陕西西安 710065)

鄂尔多斯对盆地奥陶系马家沟组为一套碳酸盐岩为主夹蒸发岩的地层，该组沉积后晚加里东运动使盆地抬升为陆，直至晚石炭世又接受沉积，其顶部遭受到不同程度的剥蚀。依据古生物特征、沉积旋回及区域性标将奥陶系马家沟组分为5个地层岩性段，自下而上为马一至马五段。富县地区位于鄂尔多斯盆地东南部，构造上属于二级单元陕北斜坡，该斜坡为由东向西倾斜的大型单斜，近南北向展布，地层平缓，地层倾角一般小于一度，区内构造简单，无大的变形与褶皱，因差异压实作用在局部地区形成幅度较小的鼻隆构造，对油气富集具有一定的控制作用［1］。研究区北起延安、南抵宜君、西至永宁、东达宜川，面积约3×103km2。

1 沉积特征

富县地区下古生界马家沟组沉积期间有多次的海水进退，形成频繁的潮上、潮下多旋回沉积组合。马一、马三、马五期为海退沉积，主要岩性为深灰色泥晶云岩、泥质云岩、膏岩及盐岩;马二、马四为海进沉积，主要岩性为深灰色泥晶灰岩夹云岩;纵向上组成3个海退—海进旋回。

富县地区马家沟组其顶部地层自东北向西南依次为峰峰组、马五段、马四段，马家沟组上部地层在该区作退覆沉积，通过后期的剥蚀，向古隆起方向地层变薄，层位渐老［2］。该地区仅保留马家沟组马5段及以下地层，缺失马家沟组马五1—马五4段。

富县马家沟组沉积亚相包括局限海台地和蒸发台地亚相。沉积微相主要有泻湖、潮坪浅滩，泥云坪、泥膏云坪、膏云坪等。岩石类型主要为溶塌角砾状白云岩、亮晶鲕粒白云岩、泥晶藻云岩、泥晶含灰云岩。

2 岩石学特征

碳酸盐岩的矿物主要由方解石、白云石、凌特矿、菱镁矿等碳酸盐岩矿物组成，常含有一些非碳酸盐岩自生矿物，如石膏、硬石膏、天青石、重晶石、萤石、石盐、自生石英、黄铁矿、赤铁矿、海绿石、胶磷矿、自生粘土矿物等，还可含有一定量的陆源碎屑矿物［3］。碳酸盐岩最常见的是主要由方解石组成的石灰岩和主要由白云石组成的白云岩。

富县地区马家沟组马五段碳酸盐岩矿物成分主要为方解石(24%)、白云石(48%)和伊利石(12%)，还有其它的矿物含量如图1。方解石是该地区主要的造岩矿物，是成岩作用过程中文石及高镁方解石的成岩产物以及酸性地层水交代白云岩及硬石膏的产物。白云石也是该地区主要的造岩矿物，是成岩过程中方解石白云化得产物。

图1 富县地区马家沟组马五段碳酸盐岩储层分布直方图

3 储集层孔隙类型

碳酸盐岩储层的空隙可以分为原生空隙、残余空隙及次生空隙［4］。与原生孔隙相比，次生孔隙形成的时间较漫长。富县地区马家沟组马五段原生空隙极为罕见，空隙多为成岩过程中形成的次生空隙。次生空隙形成主要跟岩石结构、沉积构造、构造应力、古地貌等因素有关。

1)晶间空隙及晶间溶孔

晶间空隙形成于基质泥晶白云岩的重结晶以及石灰岩的回流渗透和混合水白云岩化过程，不包括充填粒间孔、裂缝及溶孔的方解石胶结物晶体间的空隙。晶间孔是重要的储集空间之一。(图版Ⅰ1)。

晶间溶孔是白云石晶间空隙进一步溶蚀扩大形成的溶蚀空隙，也是结晶云岩的主要空隙类型，形态不规则，但富县地区最大晶间溶孔达500μm，星散状分布，也可顺层密集分布(图版Ⅰ2)。

2)铸模孔

溶蚀作用比较严格时，相对易溶的颗粒被完全溶解后就会留下一个大小和形态等同于已溶颗粒的溶孔，称为铸模孔。铸模孔是一种特殊类型的孔隙，一般是赋存在岩石中的石膏、盐岩以及部分沉积颗粒组分在大气淡水作用下被溶解而形成的(图版Ⅰ3、4)。马五段的铸模孔发育比较好，但绝大多数都已经被淡水方解石充填。

图版Ⅰ

3)粒间溶孔

粒间溶孔形成于颗粒(内碎屑、鲕粒、生物碎屑等)间胶结物和泥晶基质(＜5μm)的溶蚀作用，是颗粒灰岩或颗粒云岩中的主要空隙类型。马五段的粒间溶孔发育比较少。

4)粒内溶孔

指发育于颗粒内部的孔隙，形成于颗粒内易溶组分。马五段的粒内溶孔发育也比较少。

裂缝也是碳酸盐岩有中一种重要的孔隙类型，分布十分广泛。由于裂缝的发育使得碳酸盐岩的渗透性能得到极大的改善，流体可以在重力及压力差作用下自由流动，是非常好的一类空隙。

4 孔喉分布

孔喉为孔隙之间控制流体渗流的狭窄空间。孔隙喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系，主要是通过毛细管压力曲线和铸体薄片来反映。以下是四张进汞曲线和退汞曲线图，在压力大于10Pc/MPa进汞曲线没有明显的平坦段，当压力在0Pc/MPa－10Pc/MPa之间时，曲线出现了平坦段，表明吼道的分选性程度低，吼道的歪斜度中等，压汞曲线总体上具有排驱压力低，退汞效率高等特征。

图2 富县地区马家沟组马五段进汞曲线和退汞曲线图

5 储层物性参数特征

碳酸盐岩储集层的孔隙度和渗透率是反映储集层储集和渗滤性能的两个基本参数［5］。通过对马家沟组马五段的常规物性资料的统计，得出孔隙度平均值为3.10%，渗透率平均值为0.413×10－3μm2。

图3 富县马五段储层孔隙度分布直方图

从孔隙度直方图中可以看出，孔隙度主要分布在1% －3%之间，其次是5% －6%之间，呈不联系分布状态。孔隙度偏高的原因是包括了孔洞孔隙度和裂缝孔隙度。由此可见富县地区马家沟组储层基质孔隙主要集中分布在1% －3%之间，占样品总数的67%。

图4 富县马五段储层渗透率分布直方图

渗透率分布直方图呈现单峰分布状态，峰位在(0－0.5)×10－3μm2之间，该地区渗透率比较低。

从储层的孔/渗关系图中可以看出孔隙度和渗透率相关性很不好，即储集岩渗透率的大小不受孔隙大小的控制，富县地区马家沟组碳酸盐岩储层渗透率大小主要受储集岩内在因素的影响。

图5 富县地区马家沟组马五段储层孔/渗关系图

6 储层特征影响因素分析

6.1 沉积相对储层的影响

不同沉积相带的碳酸盐岩，由于原始组成物质不同，它们的成岩与孔隙演化有明显的差异，尤其是在早期阶段，使不同相带的储层具有各不相同的储渗空间类型与特性。低能环境下形成的白云岩，由于原始孔隙网络不发育，所以溶蚀性的酸性地下水难以渗入其中，因而溶蚀孔洞也不发育［6］。高能环境下储层的早期溶孔发育期粒屑滩出露海面，开阔台地内高能沉积相带发育的较纯净的碳酸盐岩，经后期风化淋滤形成的岩溶储层往往厚度大，孔隙网络发育好。

由于本区马五段主要为云坪相、硬石膏白云岩盆缘坪相，其白云岩厚度大，晶间孔、晶间溶孔和膏模孔、洞发育，使其储层物性较好的主要因素。

6.2 古岩溶作用对储层的影响

古岩溶作用使储层物性进一步提高，对油气储层的改造具有积极的意义，可形成优质的碳酸盐岩岩溶储层［7］。所以古岩溶地貌特征及其区域分布规律控制着岩溶储层发育的空间分布。

岩性特征岩溶地貌分为溶蚀台地、斜坡以及溶蚀盆地，其中岩溶斜坡作用最为强烈，形成多种类型的此次孔隙。刚好北地区的古岩溶斜坡属于岩溶缓斜坡，其地势较平缓，岩溶发育程度大，岩溶作用强烈，易形成大量的水平状顺层分布的溶蚀孔洞。

6.3 成岩作用对储层的影响

碳酸盐岩主要储集空间是成岩后生期改造过程中产生的次生空隙，不同类型的成岩作用对储层有着不一样的影响。马家沟组主要控制影响因素是白云石化作用、压实及压溶作用、胶结及充填作用。

6.3.1 白云石化作用

白云岩化作用形成大量的晶间孔、晶间隙，不仅改善了储集性能，并为以后的溶蚀作用创造了条件。白云石化作用主要发生在沉积之后不久的准同生期和浅埋藏下的成岩早期［8］。一般来说，白云石化作用以后，晶粒增大，岩性变疏松，孔隙度和渗透率大为增加。

6.3.2 压实及压溶作用

压实作用使岩石颗粒发生变形，颗粒或晶粒呈镶嵌状接触，储层变得更加致密。压实作用是随埋藏深度增加，压力温度都增加，使沉积物孔隙度降低、厚度变薄的过程［9］。然而随着压力的持续增加所产生的微裂隙在一定程度上能够改善渗透率，但使孔隙度大幅降低，是一种重要的破坏性成岩作用。

6.3.3 胶结及充填作用

胶结作用是一种孔隙水的物理化学和生物化学的沉淀作用，作用的结果把松散的沉积物颗粒转变为固结的坚硬岩石［10］。胶结作用发生于成岩作用阶段的自始自终，溶解了碳酸盐岩的空隙水溶，把溶解的碳酸盐岩带到其它地方沉积。胶结作用主要发生在海底及浅地表大气淡水成岩环境，可以使沉积物中的原生孔隙及早期溶蚀孔隙全被充填，造成碳酸盐岩孔隙度的降低，对储层储集空间具有破坏作用，特别是岩溶化和角砾后的胶结作用。马家沟组岩溶作用和角砾化作用都很普遍，所以储层中溶蚀孔洞主要被胶结物充填。