富县——黄陵地区长6油层组储层特征及储集性能主控因素的分析<br/>

富县——黄陵地区长6油层组储层特征及储集性能主控因素的分析

2012-09-04段昕婷周绍凯

地下水 2012年6期

张庆，段昕婷，张章，周绍凯

(1.西北大学地质学系/西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069;2.延长石油研究院，陕西西安710075;3.延长油田股份有限公司，陕西延安 717600;4.中海石油(中国)有限天津分公司，天津塘沽 300452)

富县—黄陵地区位于鄂尔多斯盆地东南部，北邻富县探区，区内整体构造平缓(倾角＜0.5°)，在西倾单斜背景上局部发育低幅度鼻状隆起。三叠系延长组长6油层组是本区的主力产油层之一，具有丰富的油气资源，属于低孔低渗含油区。2004年以来，陕西延长石油集团在本区完钻探井70余口，在延长组长6段均见到不同级别的油气显示，完成试油40口，其中获工业油流井18口，获低产油流井16口，长6油藏显示出较好的勘探潜力。

研究区长6储层纵横向变化频繁、储层非均质强、物性差、成藏条件复杂，制约了该区长6油藏勘探效果。在前人研究的基础上，通过岩心、薄片等多种实验分析手段，结合测井、试油、岩心等资料，从沉积、构造和储集层物性角度，分析长6油藏主控因素，为该区以后长6油藏勘探开发工作提供理论依据。

1 储层特征

1.1 储层沉积特征

富县—黄陵地区长6为三角洲前缘沉积，发育水下分流河道、河口坝、前缘席状砂和分流间湾微相［1］。表现为北东、南西双物源特征，自下而上，北东向物源逐渐加强。从河道发育变迁的历史来看，河道的继承性较好，主河道的位置也大体相同，左右迁移摆动幅度不大，在水下分流河道处最为发育，沉积的砂体较厚。

1.2 岩石学特征

富县—黄陵地区长6储层主要为灰色、灰白色及灰褐色长石细砂岩，碎屑组成主要为石英、长石、岩屑，石英含量15.6% ～40.2% ，平均为 33.1%;长石含量 32.8% ～ 70.3% ，平均为 58%，岩屑含量8.2% ～9.8%，平均为8.9%，填隙物中杂基含量较高，为6.69%，说明本区长6成分成熟度较低;胶结物主要有方解石、绿泥石、自生高岭石和白云石、铁白云石等，绿泥石呈膜状包绕在碎屑颗粒周围，一定程度上降低了储集空间(图1、图2)。

图1 颗粒线接触(样品 A17－1，90－)

富县—黄陵地区长6储层孔隙发育四种类型:粒间孔、溶蚀孔、微孔隙和裂隙。粒间孔主要是岩石碎屑经过沉积成岩作用后，残余的孔隙，是本区主要的孔隙类型，平均占2.26%。溶蚀孔隙是可溶性岩石组分(主要是长石)在地层条件下经过溶蚀作用形成的孔隙，主要是长石溶蚀形成的长石溶孔。从扫描电镜上可以观察到粒间孔隙被粘土矿物、碳酸盐矿物充填，部

1.3 孔隙结构特征

分石英颗粒在成岩作用下形成的石英次生加大，这些对原生粒间孔的保存起到破坏性作用［2，3］。另外长石颗粒的部分溶蚀，形成的溶蚀孔(图3)，又起到积极作用。

1.4 储层物性及含油性特征

一般用孔隙度、渗透率等定量参数来表征储层物性，通过对富县—黄陵地区长6岩心物性分析实验，长6段共统计样品484个;平均孔隙度 7.49%;平均渗透率 0.23×10－3μm2，属于超低孔、渗储层。

图2 绿泥石附着颗粒表面(样品 A23－3，2.5kX)

图3 碎屑颗粒部分溶蚀(样品A14－1，996X)

储层物性与含油性有较好的对应关系，物性相对较好的细砂岩，其含油显示在油迹级以上，大部分在油斑级以上，物性控制含油性，但在平面上，位于水下分流河道的主河道部位，由于孔渗条件最好，侧向缺少遮挡条件，含油性较差(图4)。

2 储层成岩作用

根据岩石学、古温度和有机质成熟度特征，我国石油行业将碎屑岩的成岩阶段划分为同生成岩阶段、早成岩阶段、晚成岩阶段和表生成岩阶段，其中早成岩阶段划分为早成岩A期和B期，晚成岩阶段划分为晚成岩 A期、晚成岩B期和晚成岩C期。

根据薄片、铸体薄片鉴定，碎屑颗粒大都以线接触为主，砂岩中原生孔隙己大量丧失，砂岩普遍经受了较强的压实作用改造，次生孔隙普遍发育，铁方解石、铁白云石等晚期碳酸盐胶结物大量出现，长石、岩屑以及碳酸盐碎屑等常发生明显的溶蚀作用，高岭石、伊利石、绿泥石等自生粘土矿物比较常见。镜煤反射率在0.71% ～0.75%之间，石英可以内部流体包裹体的均一温度为100℃ ～120℃之间，这些特征充分说明本区长6储层处于晚成岩A期，这一时期储集层非常容易形成较发育的溶蚀次生孔隙［3，4，5］。

图4 物性与含油性关系

2.1 压实－压溶作用

压实作用主要表现为碎屑颗粒间的接触关系以线接触、点～线接触和点接触为主［6］，分别占统计样品的50%、46%和2%，压实作用是导致原始孔隙度降低的主要因素，压溶作用和压实作用是统一物理—化学作用的两个阶段，该区压溶作用较明显。

2.2 碳酸盐胶结作用

碳酸盐矿物胶结作用(主要是方解石)在储集岩中十分普遍，强度变化较大，胶结物含量一般为0.5℃ ～2.5%，但局部分布相对集中，含量最高可达40%，对储层物性影响较为明显，碳酸盐胶结物含量越高，储层越致密。胶结形式主要表现为充填孔隙和充填裂缝两种形式，粒间胶结物多呈显晶质，表明胶结程度高，常见胶结物交代碎屑(如长石、石英)等现象，而裂缝中方解石胶结物呈充填脉状，为早成岩晚期初期产物［7］。

2.3 交代作用

本区长6储层交代作用主要包括方解石交代石英、长石等碎屑颗粒及碎屑的蚀变作用。一般表现为方解石沿碎屑颗粒边缘或解理缝交代。交代作用对孔隙演化的影响十分复杂，但总的说来对孔隙影响不大。

2.4 溶解作用

溶蚀作用是改善该区砂岩孔渗性最重要的成岩作用之一［8］。溶蚀作用主要表现为碎屑颗粒(长石、岩屑)和填隙物(杂基、胶结物和原生矿物)的溶蚀。其中，长石颗粒是最主要的被溶蚀组分，而且溶蚀具有强烈的选择性，它们多沿解理、破裂缝发生溶解，从而形成蜂窝状粒内溶孔，而有的几乎完全被溶蚀形成铸模孔。对储集性能改造起到了非常重要的作用。

长石是对成岩作用最为敏感的骨架组分之一，因而其分布特征对研究区的成岩过程和次生孔隙的形成与分布具有极其重要的意义。本区长石以钠长石为主，另外还见少量钾长石(图5)。含量总体上具有沿北东－南西走向的分布变化特征，以该走向为轴线，两侧地区长石含量略有减少的趋势，可以推测，与长石含量有关的各种成岩作用应是以北东－南西走向线向两侧地区逐渐变化。

图5 长石颗粒部分发生溶解作用(样品 B17－2，1063X)

3 裂缝特征

富县－黄陵地区长6储层普遍发育高角度－垂直裂缝，在靠近层理附近发育水平裂缝，裂缝基本为充填－半充填。根据平面上裂缝井出现的位置不同，岩心观察可见到的油气显示，大体有以下规律:水下分流河道主河道上可以观察到裂缝表面含油、岩心部分含油，油气显示为油迹－油斑;河道侧翼处岩心整体含油，油气显示为油斑－油浸，其他部位油气显示级别稍差一些;而在层理交界处由于岩性变化，只在裂缝表面有油气显示。因此，认为本区长6储层裂缝既可以作为油气储集空间，也可作为运移通道。

4 储集性能主控因素

研究区延长组储层的低孔、低渗特征主要受沉积作用、构造作用和成岩作用三大因素的影响。沉积环境是影响储层储集性能的地质基础，沉积微相、粒级大小、填隙物成分等决定了岩石的微观结构;鄂尔多斯盆地是一个稳定的克拉通沉积盆地，地质运动较弱，决定了延长组储层经过了较长时间和较高强度的压实、胶结作用与较晚的有机质成熟时间，这必然造成储层的低孔、低渗性。

4.1 沉积环境是影响储层储集性能的地质基础

油气的聚集与砂体有着密切的关系，砂体的主体部位成藏条件优越［2］。三角洲前缘相是本区的主要沉积环境，水下分流河道河道砂体是主要的储集体，位于主砂体带的储层，其储集性能相对较好;河道间边缘砂体的储集性能相对较差，未形成工业油流井。也就是说，储集性能好的砂体形成于高能环境中，由于水动力较强，碎屑颗粒的分选性和磨圆度较好，粒度相对较粗，粘土矿物含量低，原始粒间孔隙发育，流体的渗流性较好。在后期成岩作用中，一些酸性流体容易在大孔隙中流动，溶蚀作用相对发育，尤其是长石的溶蚀程度较高，形成较多的长石溶孔，物性相对较好。但有些层段由于矿物成分和活跃的孔隙流体发生反应，会使方解石含量增加，物性有所变差。

但是，储集性能好并不代表有比较好的烃类聚集，根据区内长6油层组试油统计，结果显示:取得较好试油效果的井并不在分流河道的主河道上，而在物性相对较差的河道侧翼上。分析认为:水下分流河道的主河道砂体，由于粒度粗，物性好，为油气提供了较好的运移空间，但是由于缺少必要的岩性遮挡，往往不能形成有效的油气富集带(图6)。

图6 富县黄陵地区长6沉积相与试油效果叠合图

4.2 成岩作用对储层物性的影响

通过对影响研究区延长组砂岩储层物性各种成岩作用的分析，认为成岩作用对砂岩储集层物性的影响既有建设性也有破坏性。压实作用、碳酸盐、自生石英长石、粘土矿物的胶结作用是破坏储集层孔隙度、降低渗透率的主要因素;而粘土薄膜形成作用和溶蚀作用的发育则保存了原生粒间孔隙并且产生次生溶蚀孔隙，改善了储集层的物性。

4.3 稳定的构造背景也是导致研究区低孔、低渗储层的原因之一

谢渊等人(2001)认为，鄂尔多斯盆地的低孔、低渗储层的特征也受稳定的克拉通沉积盆地背景的影响。在原始沉积条件一定，不考虑构造作用产生的裂缝影响的前提下，压实－胶结、酸性水溶液(不包括淋滤作用)及含油后保护是储油岩石物性发展的“三部曲”。这三个阶段的不同组合则决定了不同的物性结果，而这种组合最终是由沉积盆地的大地构造性质决定的。第一，由于盆地的克拉通背景，构造活动弱，热流值低，有机质脱羧产生酸性介质时间较晚;第二，沉积速度慢，压实作用充分，胶结作用时间较长，在酸性介质形成之前岩石已相当致密，溶蚀作用弱;第三，构造平缓，含油饱和度低，在砂岩含油后，胶结作用还在局部进行着，因而导致了其较差的储层物性。研究区延长组受物源、地势和气候的影响，矿物成熟度与结构成熟度均较低，最终导致了低孔、低渗储层的发育。