姬塬油田长4+5储层成岩作用研究

王郑库 阮刚 杨星 雷雨 童静 赵宗群

（重庆科技学院，重庆 401331）

姬塬油田长4+5储层成岩作用研究

王郑库 阮刚 杨星 雷雨 童静 赵宗群

（重庆科技学院，重庆 401331）

基于岩屑、岩心分析化验及生产动态等资料，对姬塬油田长4+5储层的岩石学特征、成岩作用进行了研究。该区储层砂岩类型以长石砂岩为主，岩屑质长石砂岩次之；储层岩石经历了机械压实作用、胶结作用和溶蚀作用等成岩作用。根据姬塬油田延长组长4+5储层成岩作用参数及其定量评价标准，判别长4+5储层视压实率值范围为43%～64%，属于中等压实，视溶蚀率在40%～80%之间，属中-强溶蚀，视胶结率值均大于70%，均属于强胶结。

姬塬油田；长4+5储层；成岩作用

鄂尔多斯盆地姬塬油田延长组长4+5储层是一套在内陆湖泊三角洲沉积体系上发育的重要油气储层，但其物性普遍较差，呈典型的低孔、特低渗储层。该油田成岩作用强烈，极大地影响了储层的物性特征和油水的分布规律，为开发与生产带来困难。本文对该油田长4+5储层的成岩作用进行系统研究，拟为长4+5储层的合理开发提供地质依据。

1 岩石学特征

姬塬油田延长组长4+5储层主要的岩石类型有灰色细砂岩、细-粉砂岩、粉砂岩，深灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂质泥岩、黑色泥岩。砂质沉积以细砂岩为主，其次为粉砂岩，细砂岩颗粒磨圆度较好，多为次圆-次棱角状，以孔隙式接触为主，分选中等-好。与陆上河流沉积物相比，粒级明显偏细，表明沉积物搬运距离较远。

根据岩心资料统计（表1）分析，姬塬油田延长组长4+5储层砂岩类型以长石砂岩为主，其次为岩屑质长石砂岩。通过全岩组分统计，其中石英、长石和岩屑平均含量分别为24.7%、44.3%和9.1%，长石碎屑含量一般为36.5%～46.5%，石英碎屑含量一般为19.5%～31.0%，岩屑含量一般为7.5%～11.5%。云母碎屑较多，占碎屑总体的4%～14.5%左右。

表1 姬塬油田延长组长4+5储层碎屑组分含量表

2 成岩作用类型及特征

2.1 机械压实作用

机械压实作用是储集层最普遍、最典型的成岩作用，也是导致储层物性变差的主要因素之一，意味着碎屑岩孔隙度不可逆转地降低，渗透率变小。姬塬油田长4+5储层砂岩的压实作用主要表现形式为：（1）改变颗粒的接触关系。随着压实作用的增强，颗粒接触关系由点接触发展成为点、线接触（图1（a））；（2）颗粒定向排列。 常见片状矿物（如云母片）、长条状矿物（如石英等）的定向排列，在镜下碎屑颗粒略具一定的方向性（图 1（b））；（3）塑性颗粒（如云母片、泥岩岩屑等）弯曲、变形、拉长或被硬碎屑机械嵌入（图1（c））。

为了定量表征储层压实作用强度，引入“视压实率”这一概念，即：

图1 姬塬油田长4+5储层扫描电镜图版

根据相关研究成果［2］，将原始孔隙度定为30%，粒间体积=粒间孔体积+胶结物含量+杂基。

从表2可以看出压实作用是使物性降低的重要成岩作用，长4+5储层视压实率值43%～64%，根据储层成岩作用定量表征参数评价标准［3］（表3），其压实强度属于中等压实。

表2 姬塬油田延长组长4+5储层成岩作用参数

表3 储层成岩作用定量表征参数评价标准

2.2 胶结作用

胶结作用是储层孔隙消亡，孔隙度降低的重要因素。根据对姬塬油田延长组长4+5储层碎屑岩的成分特征的研究，胶结作用可划分为硅质胶结、黏土矿物胶结和碳酸盐胶结。

（1）硅质胶结

硅质胶结在研究区砂岩中普遍发育，根据岩石薄片和扫描电镜观察发现，硅质胶结物的胶结方式包括次生加大式胶结（图1（d））和孔隙充填式胶结（图1（e））。①次生加大边胶结：次生加大石英为成岩作用早期的产物，形成于压实之前或压实同期。石英次生加大主要受控于可生长空间的大小，由于此时碎屑颗粒周围的自由空间较大，因而石英次生加大边可环绕整个碎屑石英表面发育，石英碎屑周边几乎全被次生加大边所占据。颗粒四周的次生加大边不均匀分布，呈不规则的形状。②孔隙充填式胶结：晚期次生石英形成于压实期之后。当石英颗粒边缘有绿泥石薄膜而不能形成连续的次生加大边时，呈孔隙充填式。孔隙充填石英是以自形石英晶体充填于剩余孔隙中，自形程度高，呈低温的三方双锥状。石英晶体颗粒小，一般小于0.05mm。孔隙充填石英一般单个产出，也见有沿孔隙边缘呈集合状。

硅质胶结物主要通过在碎屑石英颗粒表面上同轴生长的石英次生加大边和碎屑颗粒表面的自形晶体形式来破坏粒间孔和粒内溶孔，总体来说起到了减小孔隙度的作用，但一定量的硅质胶结物的形成，增强了砂岩的抗压实强度，阻止压实作用对剩余原生粒间孔的破坏。

（2）碳酸盐胶结

砂岩中碳酸盐胶结物的分布、含量及矿物种类，都直接或间接地受沉积相控制，并与地温变化有关。碳酸盐早期胶结作用虽然阻止了压实作用，但对孔隙的充填形成难以改造的致密储层，导致粒间孔隙全部丧失殆尽，次生孔隙难以发育，非均质性增强。晚期方解石胶结比较常见，与早期方解石有明显不同的是晚期方解石在成分上含Fe2+，为含铁方解石和铁方解石。铁方解石不但交代长石、岩屑等碎屑颗粒，而且堵塞溶蚀粒间孔隙和剩余原生孔隙，极大地降低了储层的孔隙度。碳酸盐胶结物在研究区储层中非常普遍，主要以粒间胶结物、交代物或次生孔隙内填充物形式出现。研究区碳酸盐胶结物主要以方解石、铁方解石胶结物为主（图 1（f））。

在方解石胶结的碎屑颗粒中，只有极少量的碎屑石英发育次生加大边，方解石沉淀充填了大部分原生孔隙，降低了岩石的孔隙度和渗透率。铁方解石胶结物以孔隙充填为特征，呈不规则状分布在碎屑颗粒之间，如有碎屑石英发育次生加大边，则分布在石英次生加大后剩余的孔隙空间，完全充填整个孔隙。铁方解石往往交代碎屑颗粒（图1（g）），碎屑颗粒的孤岛状分布就是其交代形成的，交代强烈时还可形成交代假象。

（3）黏土矿物胶结

砂岩中自生矿物的生长，反映渗流孔隙水与碎屑颗粒的相互作用，同时先期胶结作用和运移到孔隙中的烃类会阻止自生黏土矿物的形成。研究区黏土矿物胶结物主要有绿泥石、高岭石、伊利石等（图1（h）、图 1（i）、图 1（j））。

绿泥石胶结物最主要的赋存状态是作为孔隙衬边方式产出的黏土膜，这种黏土膜均匀地包绕在碎屑颗粒外面，阻碍了碎屑颗粒与孔隙水接触，从而减少了其他胶结物的沉淀，对储层的孔隙及其结构有明显的保护作用。绿泥石黏土膜为成岩早期的产物，多以叶片状垂直于碎屑颗粒表面分布，呈栉壳状结构。在研究区砂岩中，黑云母碎屑广泛分布，在早成岩阶段，黑云母碎屑发生强烈的水化水解作用，为绿泥石膜在碱性介质条件下的形成提供了充足的Mg2+和Fe2+。镜下观察可发现黑云母碎屑的绿泥石化作用。

粗结晶高岭石是砂岩中常见的自生黏土矿物，多充填于粒间，扫描电镜下呈蠕虫状或书页状集合体，阴极发光镜下呈暗蓝色。砂岩碎屑颗粒间的溶蚀孔内常见有自生高岭石充填，高岭石晶形呈书页状堆积松散，保存了良好的晶间孔隙，是储集空间的重要组成部分。

姬塬油田长4+5储层胶结强烈，视胶结率值均大于70%，根据储层成岩作用定量表征参数评价标准（表3），其胶结强度均属于强胶结。

2.3 溶蚀作用

溶蚀作用是地下深部碎屑岩次生孔隙发育的最重要因素，是最重要的建设性成岩作用，主要发生在有机质成岩演化的成熟期，与伊/蒙混层黏土矿物中蒙皂石的迅速转化带往往是一致的，也是有机酸产生的高峰期。根据铸体薄片和扫描电镜观察，长4+5储层常见的碎屑组分溶蚀主要表现为：颗粒的溶蚀如长石局部沿解理缝溶蚀，有的沿解理缝或双晶缝强烈溶蚀致使长石呈树枝；填隙物岩屑溶蚀。

（1）长石的溶蚀

长4+5储层常见的长石沿颗粒的边部或双晶方向进行溶蚀（图 1（k）、图 1（l）），形成粒内蜂窝状溶孔或长石边界被溶蚀成港湾状，极个别情况下可见长石中心被溶蚀的现象。在溶蚀彻底的情况下可形成铸模孔［4］。

（2）填隙物的溶蚀

砂岩储层常经受不同程度的溶蚀作用，形成多种类型的次生孔隙，对改善砂岩储层的储集性能起到了积极作用。通过普通显微镜、扫描电镜、铸体薄片观察，研究区被溶蚀的物质主要是长石、岩屑等不稳定的颗粒以及少量方解石胶结物。

利用溶蚀率参数来表征储层溶蚀作用的强弱，其计算表达式为：

视溶蚀率＝次生溶蚀面孔率/总面孔率

视溶蚀率所反映的是储层次生溶蚀面孔率占总面孔率的百分数，溶蚀面孔率与总面孔率的大小由铸体薄片或图象分析资料确定。

从表2可以看出，姬塬油田延长组长4+5储层视溶蚀率基本上都在40%～80%之间，根据储层成岩作用定量表征参数评价标准（表3），其溶蚀强度为中－强溶蚀，是该区有利储层形成的主要建设性成岩作用类型。

3 结 论

（1）该区储层砂岩类型以长石砂岩为主，岩屑质长石砂岩次之；成岩作用类型主要有机械压实作用、胶结作用和溶蚀作用三种。

（2）压实作用对储层原生孔隙的破坏明显，视压实率值为43%～64%，属于中等压实；溶蚀作用改善了储层物性，视溶蚀率为40%～80%，属中－强溶蚀；胶结作用强烈，视胶结率值均大于70%，均属于强胶结。

[1]杨仁超，樊爱萍，韩作振，等．马家山—小涧子油田砂岩成岩作用及其对储层的影响[J].中国地质，2007，34(2)：283-287.

[2]王琪，称国俊，史基安，等．鄂尔多斯盆地盐池－姬塬地区三叠系长4+5砂岩成岩演化特征与优质储层分布[J]．沉积学报，2005，23(3)：397-404.

[3]孙思敏． 低渗透储层成岩作用定量表征与成岩储集相——以吉林新立油田泉头组三、四段为例[J].沉积与特提斯地质，2007，27(2)：100-103.

[4]邱隆伟，姜在兴，陈文学，等.一种新的储层孔隙成因类型——石英溶解型次生孔隙[J].沉积学报，2002，20(4)：621-627．

On Diagenesis of Chang 4+5 Reservoir in Jiyuan Oilfield

WANG Zhengku RUAN GangYANG XingLEI Yu TONG JingZHAO Zhongqun
（Chongqing University of Science and Technology，Chongqing 401331）

This paper discusses the petrology and digenesis of the Chang 4+5 reservoir in Jiyuan oilfield on basis of the cuttings,cores,and other data.The results show the reservoir rocks are mainly arkose and lithic arkose which undertakes digenetic processes including mechanical compaction,cementation and dissolution.In addition,the apparent compaction percentage of the reservoir varies from 43%to 64%with the moderate compaction,while the apparent dissolution is from 40%to 80%with moderate to strong dissolution,and the apparent cementation has a higher value than 70%with strong cementation.

Jiyuan oilfield；Chang 4+5 reservoir；diagenesis

TE122

A

1673-1980（2012）01-0005-03

2011-09-26

重庆市科委自然科学基金项目（CSTC，2010BB4292）；重庆市自然科学基金项目（CSTC,2010BB4281）；重庆科技学院第六届大学生科技创新训练计划项目

王郑库（1979-），男，黑龙江鸡西人，硕士，实验师，研究方向为油气田开发。