苏里格气田东二区砂岩成岩作用与致密储层成因①

杨仁超 王秀平 樊爱萍 韩作振 赵 娟 王言龙

(山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室 山东科技大学地质科学与工程学院 山东青岛 266510)

苏里格气田东二区砂岩成岩作用与致密储层成因①

杨仁超 王秀平 樊爱萍 韩作振 赵 娟 王言龙

(山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室 山东科技大学地质科学与工程学院 山东青岛 266510)

鄂尔多斯盆地苏里格气田东二区主力气层储层岩性致密,成为制约该区天然气勘探开发的主要因素。为了查明储层物性变差的主要原因,利用砂岩薄片、铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射分析等实验手段,深入研究了对苏里格气田东二区主力气层二叠系山西组山1段、石盒子组盒8段储层砂体的岩石学特征与成岩作用。研究发现,储层砂体以岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主,砂岩成熟度较低;研究区砂岩成岩作用主要有压实作用、胶结作用、溶蚀作用和交代作用。结论认为:成岩作用达到中成岩阶段B期;早成岩的压实作用是孔隙度降低的主要原因之一;中成岩期A期在酸性介质条件下由溶蚀作用形成的次生孔隙对砂岩的储集性能具有明显的改善作用;中成岩B期的胶结作用是储层物性变差的最主要原因。

鄂尔多斯盆地 苏里格气田 二叠系 致密储层 成岩作用 孔隙度

鄂尔多斯盆地苏里格气田是迄今为止国内发现的最大气田,其主力气层——二叠系山西组山1段和石盒子组盒8段储层低孔、低渗特征明显,非均质性严重,对天然气勘探开发造成很大的不便。由于成岩作用最终决定了储集砂岩的孔渗条件,是储层物性的关键因素,因此,成岩作用研究对于孔隙成因分析、储层综合评价、储层预测及天然气生产等具有重要意义。近年来,随着天然气生产范围的不断扩大,有关该区成岩作用的研究不断深入,认识也存在明显分歧,尤其是有关砂岩次生孔隙的成因以及新生矿物来源等问题成为储层地质学家关注的焦点。根据混层黏土转化过程中释放的层间水引起次生溶孔的发育情况,张明禄等[1]对次生孔隙带进行了预测,认为砂岩埋深在2 850～3 100m最有利于次生孔隙的形成;胡江柰等[2]认为自生高岭石晶间孔的发育对储集物性具有一定的改善作用;多位研究者发现,凝灰质的溶蚀是产生次生孔隙的主要原因[3～5]。生排烃早-中期的古鼻隆构造控制了储层的选择性溶蚀[6];成岩相的分布控制着砂岩孔隙度的大小,进而决定了气层与非气层的分布[7,8]。李会军等[9]认为早期碳酸盐胶结作用减弱了压实作用并阻止了石英的次生加大,对原生孔隙起保护作用,碳酸盐胶结物后期的溶蚀形成了次生孔隙;而相反的研究认为,苏里格气田二叠系属典型的煤系地层成岩作用性质,成岩早期处于酸性-弱酸性成岩环境,缺乏早期的碳酸盐胶结物,使砂岩的抗压实能力弱,故压实作用是砂岩孔隙度降低的主要原因[10]。研究认为砂岩中的高岭石来自长石的溶蚀[1,11];王建伟等[5]认为砂岩中的高岭石等黏土矿物系凝灰质溶蚀而成;侯明才[12]等则提出砂岩中的次生孔隙主要由黏土杂基溶蚀而成,高岭石主要来自黏土杂基的溶蚀。此外,多数学者研究认为苏里格气田储层成岩作用已达晚期成岩阶段。

综上,有关苏里格气田储层成岩作用、次生孔隙成因、新生矿物来源、储层发育控制因素等认识存在明显分歧,使该区储层预测难度增加。且随着勘探范围的不断扩展,现今的苏里格气田的范围远远超出气田发现之初,如本文研究的苏东二区是近年来开辟的新区,前人的研究很少涉及。因此,研究苏东二区山1段与盒8段储层成岩作用,对该区储层评价和有利区带预测具有重要的理论意义和现实意义。

1 地质概况

苏里格气田东二区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗和陕西省榆林市榆阳区境内,区域构造跨鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部和伊盟隆起南部(图1)。根据地震盒8底部反射层及钻井资料分析,苏里格气田东区的区域构造为一宽缓的西倾斜坡,坡降一般(3～10)m/km。石炭-二叠系自下而上发育本溪组、太原组、山西组、下石盒子组和石千峰组,属海陆过渡相-陆相碎屑沉积,山西组山1段和石盒子组盒8段为其主要产气层,为砂岩岩性圈闭气藏[7]。北部气藏平均埋深2 750～2 850 m,南部气藏平均埋深2 930～3 050 m,地温梯度为3.03℃/100 m,地层压力在24.19～27.80 MPa之间,平均压力系数0.86,为低压气藏。储层孔隙度介于4%～14%,渗透率0.1～2 X10-3μm2,属典型的低孔、低渗致密储层。

图1 苏里格气田东二区大地构造位置Fig.1 Tectonic location of the EastⅡpart of Sulige Gas Field

2 岩石学特征

根据岩芯观察及薄片鉴定,研究区主要的储集岩为:石英砂岩、岩屑石英砂岩、岩屑砂岩(图2)。盒8段岩石类型主要以岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主,少量石英砂岩;山1段主要以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主,无石英砂岩。其组分特征为:石英类(包括石英、燧石及石英岩岩屑)为主,次为岩屑组分,长石含量极少。砂岩粒度普遍较粗,以中粗砂岩为主,主要粒径区间分布在0.2～2.0 mm范围内。颗粒分选中等-较差,磨圆度多呈次棱-次圆状,结构成熟度较低。砂岩胶结物占10%～26%,平均15.7%,主要由黏土矿物、碳酸盐、硅质及凝灰质组成。杂基含量约占总体积的5%～10%,盒8段、山1段平均为7.31%和6.87%;砂岩多呈颗粒支撑,以线接触为主,主要胶结类型为孔隙式胶结。砂岩成分、结构成熟度均较低,反映了近物源的特点。

图2 苏里格气田东二区砂岩类型Fig.2 Sandstone typese of the EastⅡpart of Sulige Gas Field

3 储层成岩作用类型与成岩矿物

3.1 压实作用

研究区盒8、山1段储层砂岩普遍受到较强压实作用,颗粒多以线接触,少数呈凹凸接触。石英颗粒受应力作用产生脆性裂缝;云母在压实作用下发生明显的弯曲变形;泥岩岩屑、千枚岩屑在压实作用下被挤入孔隙中形成假杂基,并阻塞孔隙空间(图3a)。

3.2 胶结作用

胶结作用是沉积物转变成沉积岩的重要作用,也是岩石孔渗性降低的主要原因之一。研究区砂岩中的胶结作用主要有三种类型。①硅质胶结物:主要以玉髓和石英次生加大边形式出现(图3b),自生石英晶体少量(图3c);②自生黏土矿物胶结:自生绿泥石呈孔隙薄膜状或等厚状孔隙衬里产出(图3d);蒙脱石由火山凝灰质转化而来,分布于粒间孔或泥质杂基中,随成岩作用的进行,蒙脱石在碱性介质中向伊利石转化产生伊/蒙混层矿物[13],扫描电镜下呈片状;自生的高岭石,呈典型的书页状或蠕虫状充填于孔隙中,保留了良好的晶间孔(图3e);伊利石呈丝状或搭桥状分布于颗粒之间(图3f);③碳酸盐胶结:主要为方解石,含少量铁方解石和铁白云石。据砂岩薄片观察,亮晶方解石形成于绿泥石膜、石英次生加大边之后,多呈中-细晶或它形晶充填残余粒间孔隙,并交代绿泥石膜和石英次生加大边、长石等。

3.3 交代作用

研究区盒8、山1段方解石交代较常见(图3g);此外,可见绿泥石交代长石;长石、火山岩屑等蚀变成高岭石,这一成岩蚀变反应普遍存在于各类砂岩中,以岩屑石英砂岩和岩屑砂岩中较发育。高岭石交代长石较常见,可见完好的交代假象。

图3 苏里格气田东二区成岩特征a.颗粒紧密接触,杂基变形(Z36井,3087.5 m,单X10);b.石英加大边及绿泥石环边(Z76井,2954 m,单X 10);c.粒间孔中自生石英,(Z73井,2845.7 m,SEM);d.绿泥石薄膜(Z68井,2778 m,SEM);e.高岭石集合体(T32井,2713.9 m,SEM);f.丝状伊利石(Z52井,2748.2 m,SEM);g.方解石交代斜长石(T21井,2788.8 m单X10);h.溶蚀孔(Z52井,2731.0 m,单X5);i.石英粒内溶孔(Z9井,3023.3 m,单X10)Fig.3 Diagenesis characteristic of the EastⅡpart of Sulige Gas Field

3.4 溶蚀作用

砂岩组分在一定的成岩环境中都可能发生不同程度的溶蚀,形成次生孔隙,按照溶蚀介质的化学性质分为酸性溶蚀和碱性溶蚀。酸性溶蚀可分为两期:早期的溶蚀受开放体系中大气淡水[5]、沉积水介质和生化甲烷期的酸性介质控制;中晚期溶蚀受有机质脱羧基作用产生的有机酸控制,主要表现为对颗粒、杂基、胶结物的溶蚀作用。研究区主要受中晚期酸性溶蚀作用的改造,形成了长石、岩屑的粒内溶孔、铸模孔及少量填隙物溶孔(图3h,i),在溶蚀颗粒的边部残留有绿泥石环边,溶孔内为高岭石部分充填。此外,研究区砂岩中还可见到少量石英粒内溶孔(图3i),为碱性溶蚀的结果。

3.5 压溶作用

本区碎屑颗粒常呈线状接触,局部可见凹凸接触,总体而言,研究区压溶作用较弱。石英颗粒常见石英加大边(图3b),其中硅质主要来源于压溶作用。

4 成岩阶段与成岩演化

4.1 成岩阶段划分依据

根据有机质成熟度、成岩矿物、包裹体测温等标志,参照石油天然气行业标准(SY/T5477-2003)对成岩阶段进行划分。主要依据有:①研究区主要储层段盒8、山1段取芯深度介于2 750～3 050 m,Ro测定值介于0.8%～2%,表明盒8、山1段砂岩储层有机质成熟度处于成熟-高成熟阶段,相当于成岩作用的中成岩阶段B期;②黏土矿物X-射线衍射定量分析结果显示,盒8、山1段砂岩中的黏土矿物的成分主要为高岭石、伊利石、绿泥石和少量伊/蒙混层黏土,高岭石黏土相对含量在41%～76%,伊利石在12%～ 35%,I/S0在0～23%,蒙皂石(S0)间层比含量为10%～20%,绿泥石在5%～19%,从蒙皂石(S)层在I/S混层中所占比例特点反映有机质已处于成熟-高成熟阶段,表明本区成岩演化已达到中成岩B阶段;③砂岩成岩流体包裹体测试数据表明,均一温度主要分布于95～175℃之间,主峰值集中于105～ 155℃之间,表明成岩热流体运移事件主要为同一期次,其中可以分出两个次一级的峰值,分别对应于120℃、140℃(图4),表明热流体运移呈现幕式活动的特点。包裹体的温度是反馈成岩温度的直接标志和证据,均一温度代表着流体捕获时的温度,从均一温度分布来看,主要对应于中成岩阶段。少部分流体包裹体均一温度可达150℃以上,最高达170℃,表明砂岩经历的的最高温度没有达到晚成岩阶段。综上所述,研究区砂岩达到中成岩阶段B期。

4.2 成岩演化与成岩序列

图4 苏东二区流体包裹体均一温度分布直方图Fig.4 Distribution of homogenuous temperature of fluid inclusion in EastⅡpart of Sulige Gas Field

根据上述成岩矿物组合及成岩现象,结合矿物反应关系以及成岩环境等,综合确定了苏东二区储层成岩序列(图5)。盒8、山1段砂岩成岩作用经历了同生成岩阶段、早成岩阶段A、B期和中成岩阶段A、B期3个阶段5个期次。本区属淡水河流沉积环境,同生成岩期同时受火山碎屑物及下伏山2段煤系地层弱酸性地下水的影响,因此同生成岩阶段为中性淡水-弱酸性弱氧化环境,有鲕绿泥石、菱铁矿、玉髓沉淀。早成岩阶段A期,机械压实作用凸现,碎屑颗粒点状接触,成岩矿物有高岭石、蒙脱石、绿泥石薄膜及少量泥晶菱铁矿生成;有机质仍未成熟,成岩环境仍属于弱酸性环境。早成岩B期,塑性颗粒挤压变形,压溶作用显现;火山物质硅化和水云母化,黑云母绿泥石化;有机酸产生,长石、岩屑的溶蚀作用显现,石英加大边、高岭石形成;成岩环境向较强酸性环境转变,晶粒状黄铁矿出现。中成岩阶段A期,有机质向烃类转化过程中释放出CO2,使孔隙流体呈较强酸性,成岩环境转化为酸性环境,铝硅酸盐骨架组分、杂基组分溶解加强;随着压实作用、压溶作用和溶蚀作用的增强,硅质加大边、蚀变成因高岭石大量生成,伊/蒙混层向伊利石转化,伊利石大量生成。本期后半阶段,有机酸的排放逐渐减少和不断消耗,成岩环境向弱碱性转化,叶片状绿泥石、方解石、及少量白云石的生成,堵塞残余粒间孔。中成岩B期,有机酸消耗殆尽,成岩环境转变为弱碱性,叶片状绿泥石、丝发状伊利石继续生成,含铁方解石、含铁白云石出现并堵塞残余粒间孔隙;石英颗粒发生弱溶蚀现象,可见石英粒内溶孔。研究区盒8、山1段砂岩成岩作用至此趋于终止。

图5 苏东二区盒8、山1段砂岩成岩序列Fig.5 The diagenesis sequence of sandstone in Shan 1 and He 8 section of the EastⅡpart of Sulige Gas Field

研究区盒8、山1段砂岩成岩作用达到中成岩B期,由于成岩作用未进入晚期成岩阶段,未能产生足够的CO2分压并促使碳酸盐的溶解,故研究区未形成次生孔隙发育带。需要说明的是,上述成岩作用及成岩环境仅为研究区总体趋势,与岩石非均质性一样,成岩作用也具有较强的非均质性,造成局部地区、局部层位之间的成岩现象产生较大的差异。

高岭石作为研究区储集砂岩重要的填隙物之一,其成因来源对于次生孔隙成因、原生孔隙变化等研究具有重要意义。研究发现,砂岩中的长石、喷出岩岩屑的溶蚀作用十分普遍,而黏土杂基的溶蚀则相对不发育,预示着高岭石可能主要来自于长石和喷出岩岩屑的溶蚀。进一步对216件样品的统计分析表明,高岭石含量与长石类矿物、喷出岩岩屑含量负相关,而黏土杂基与高岭石的含量无线性关系(图6)。随着长石含量、喷出岩岩屑含量的增加,高岭石含量减少;在长石和喷出岩岩屑含量<2%的区域,高岭石含量大部分>5%;但高岭石随长石、喷出岩的递减速率不同,高岭石随长石的递减曲线斜率大致为-2,随喷出岩岩屑的递减曲线斜率约为-1,其原因与喷出岩中易溶矿物的含量有关。表明随着长石、喷出岩岩屑的溶蚀减少,高岭石含量逐渐增加。故苏东二区高岭石主要来源于长石、喷出岩岩屑的溶蚀。

5 成岩作用对储层物性的控制作用

根据铸体薄片、扫描电镜、阴极发光、黏土矿物X-衍射以及镜下观察分析,研究区目的层砂岩的储集空间主要是微孔-中孔,包括剩余原生粒间孔、次生孔隙、高岭石晶间孔和破裂缝,以次生溶孔和自生矿物晶间孔为主。成岩作用对砂岩的储集物性产生了重要的影响,根据对砂岩物性的不同影响,可将研究区成岩作用分为破坏性成岩作用和建设性成岩作用。强烈的压实作用是导致研究区砂岩原生孔隙丧失、储层致密的主要原因,加上胶结作用的发育使原生粒间孔丧失殆尽;而溶蚀作用产生的次生孔隙则对储层物性的改善起到了重要作用。

5.1 压实作用使孔隙度急剧降低

压实作用是导致储层孔隙度减少的主要因素。早期成岩阶段发生的机械压实作用可导致砂岩颗粒的紧密排列、位移及再分配,云母类及塑性岩屑发生塑性变形,导致原生粒间孔大量丧失。大量砂岩粒间孔隙度的埋藏改造作用研究表明,在埋深<1 500 m时,由碎屑的再分配使砂岩的粒间体积迅速降低到28%,之后随埋藏深度的加大,粒间体积减小幅度缓慢,至2 400 m时,粒间体积降为26%,因此,早期成岩阶段(深度<2 500 m)的压实作用是造成本区砂岩原生孔隙大量丧失的主要原因。早成岩晚期,随着胶结作用的不断增强,压实作用被抑制并逐渐减弱[11]。机械压实作用对岩屑砂岩、岩屑石英砂岩的影响比对石英砂岩的影响要明显。

图6 苏东二区砂岩组分关系图Fig.6 Corelations of sandstone component in the EastⅡpart of Sulige Gas Field

采用不同分选状况下的未固结砂岩实测的初始孔隙度关系式:原始孔隙度(φP)=20.91+22.90/分选系数S,可以算出砂岩的原始孔隙度,本区砂岩最大、最小分选系数分别为1.814和1.355,对应于原始孔隙度分别为35.5%与39.8%,其中盒8段、山1段平均分选系数分别为1.545和1.492,计算得原始孔隙度分别为35.73%和36.26%。统计结果表明盒8段、山1段平均胶结物的体积百分含量(VF)分别为15.91%和15.70%,杂基(VM)分别占7.31%和6.87%;现今孔隙度(φN)分别为10.30%和9.60%;溶蚀孔隙度(φS)分别为6.48%和5.03%。分别依据①、②式可粗略计算压实作用减孔量(φC)和压实作用减孔率(φDC):

随埋深增加,机械压实作用显著,其结果使岩石体积缩小、密度增大,导致砂岩孔隙度降低。压溶作用和交代作用对孔隙影响较小,可暂不考虑。计算表明,盒8段、山1段平均减孔率为24.32%和25.15%。

5.2 胶结作用进一步堵塞孔隙

随着埋藏深度的增加,温度、压力的增加及孔隙水化学性质的变化,各种成岩自生矿物依次析出,胶结充填作用造成孔隙度和渗透率的进一步降低。研究区的胶结物主要为黏土矿物(高岭石、伊利石、绿泥石)、硅质以及碳酸盐。胶结物结构的不同对储层孔隙的破坏程度不同,如自生高岭石以六方板状松散堆积在孔隙中,占据大量粒间孔,降低了原生孔隙,但保留较好的晶间微孔高岭石结晶程度高、晶体完整,其晶间微孔非常发育,对储层微孔增加有一定的贡献;而由长石蚀变的高岭石,重结晶后堆积紧密,晶间孔隙小,对孔隙贡献较小。硅质胶结主要为自生加大边和玉髓,因其致密难溶对孔隙起破坏作用;绿泥石多以薄膜的形式出现在碎屑颗粒的边缘,阻止了石英加大边的发育,因而对原生孔隙有一定的保护作用[14]。碳酸盐以方解石为主,早期呈镶嵌连晶状充填大孔隙;尤其是中成岩B期形成的碳酸盐矿物,多呈分散晶粒或斑块状不均匀分布于孔隙中,堵塞了部分溶蚀孔隙和剩余粒间孔,晚期方解石当含量较高时(>15%)则几乎堵塞全部孔隙,使物性变得极差。盒8段、山1段平均填隙物(VF)的体积百分含量分别为15.91%和15.70%,晶间孔百分率(VM%)分别为25.72%和 43.49%;计算得原始孔隙度分别为35.73%和36.26%;晶间孔体积(φM)可由今孔隙度(φN)和晶间孔百分率(VM%)求出;利用③式可计算胶结作用造成的平均减孔率(φFD)。

若不考虑压实作用、溶蚀作用对胶结物的影响,可计算胶结作用减孔率,利用③计算可得胶结作用造成的盒8段、山1段平均减孔率(φFD)分别为37.11%和31.78%。

5.3 溶蚀作用增加次生孔隙

成岩早期开放体系中大气淡水可导致长石、方解石、白云石的溶解和孔隙水中自生高岭石、蒙脱石的沉淀。成岩中晚期富含有机酸的酸性流体是导致储层碎屑组分发生溶蚀的主要动力和介质。酸性流体在孔隙中流动并对其中的火山凝灰质、长石颗粒和早期碳酸盐胶结物进行溶蚀,形成形成溶蚀粒间孔隙、粒内孔隙、甚至铸模孔,使得孔隙度一般可以达到4.7%～10.9%,形成苏东二区山1段与盒8段主要的储集空间(表1)。据铸体薄片和扫描电镜观察,砂岩的溶蚀作用较为发育,形成了较多的溶蚀孔隙,成为目的层主要的储集空间。有机酸作为研究区主要的溶解介质,其形成温度介于85～140℃,故溶解作用主要发生于中成岩A期。碱性溶蚀发生得较晚,主要出现在中成岩B期碱性环境下,石英颗粒发生溶解,形成少量石英粒内溶孔(图3i)。易溶组分的大量溶解使孔隙度增加,在很大程度上改善了储层物性,在盒8段和山1段,溶蚀作用产生的孔隙分别占现今孔隙的62.91%和52.36%。

表1 研究区盒8、山1储层孔隙类型统计表Table1 Statistical table of reservoir pores of Shan 1,He 8 reservoir in the studied area

从孔隙演化曲线可见(图5),早成岩B期至中成岩A期胶结作用使孔隙度快速降低,压实作用造成的孔隙度降低主要发生于胶结作用之前,表现在早成岩A期孔隙度逐渐降低。中成岩A期之前,盒8段和山1段孔隙度演化曲线基本一致,反映胶结作用和压实作用是盒8段和山1段砂岩孔隙度降低的主要控因。中成岩A期之后,受溶蚀作用改造的控制,孔隙度均有所增加;且两条曲线出现分离,表明盒8段砂岩受溶蚀作用改造,孔隙度增加更加明显。其原因可能与盒8段砂岩含更多的易溶凝灰质组分有关。

6 结论

(1)苏里格气田东二区山1段与盒8段储层岩性为中粗粒岩屑石英砂岩、岩屑砂岩和石英砂岩;发育压实、胶结、交代、溶蚀和压溶等成岩作用类型;成岩矿物主要有硅质(玉髓、石英次生加大边及自生石英晶体)、黏土矿物(绿泥石、伊/蒙混层、高岭石、伊利石)、碳酸盐矿物(方解石、铁方解石和铁白云石)等。

(2)根据有机质成熟度、成岩矿物、包裹体测温等标志,认为储集岩成岩作用最高达中成岩B期,经历了同生成岩阶段、早成岩阶段和中成岩阶段,尚未达到前人普遍认为的晚成岩阶段;经历了早成岩A期弱酸性-早成岩B期较强酸性-中成岩A期酸性环境-中成岩B期弱碱性成岩环境演化过程。

(3)研究认为,苏东二区砂岩中的高岭石主要来源于长石、喷出岩岩屑的溶蚀,黏土杂基的溶蚀对高岭石的形成贡献较小。

(4)通过定量计算,表明压实作用是盒8段盒山1段储层孔隙减少的主要因素之一,压实作用减孔率平均可达24.32%和25.15%;胶结作用造成盒8段、山1段平均减孔率分别达37.11%和31.78%,是储层物性变差的最主要控制因素;而盒8段和山1段溶蚀孔隙分别占现今孔隙的62.91%和52.36%,溶蚀作用对储集层物性的改善起关键作用。

(5)次生孔隙的是研究区主要的储集空间,次生孔隙的形成主要是中成岩A期酸性流体对地层中的钙碱性火山物质、长石和碳酸盐胶结物溶蚀产生的,首次在该区发现石英颗粒的溶蚀现象,表明中成岩B期开始流体介质的性质逐渐由酸性向碱性过渡。

References)

1 张明禄,达世攀,陈调胜。苏里格气田二叠系盒8段储集层的成岩作用及孔隙演化[J]。天然气工业,2002,22(2):13-16[Zhang Minglu,Da Shipan,Chen Diaosheng.Diageneses and pore evolution of Permian reservoir in Sulige gas field[J].atural Gas Industry,2002, 22(2):13-16]

2 胡江柰,张哨楠,李德敏,等。鄂尔多斯盆地北部下石盒子组-山西组成岩作用与储层的关系[J]。成都理工学院学报,2001,28 (2):169-173[Hu Jiangnai,Zhang Shaonan,Li Demin,et al.The influence of diagenesis on reservoir quality in Shihezi-Shanxi Formation in Northern Ordos basin[J].ournal of Chengdu University of Technology,2001,28(2):169-173]

3 刘锐娥,孙粉锦,拜文华,等。苏里格庙盒8气层次生孔隙成因及孔隙演化模式探讨[J]。石油勘探与开发,2002,29(4):47-49 [Liu Rui'e,Sun Fenjin,BaiWenhua,etal.An approach to the generatingmechanism of secondary pores and pore evolutionmodel of He 8 gas layer in Suligemiao gas field[J].etroleum Exploration and Development,2002,29(4):47-49]

4 刘成林,朱筱敏,曾庆猛,等。苏里格气田储层成岩序列与孔隙演化[J]。天然气工业,2005,25(11):1-3[Liu Chenglin,Zhu Xiaomin,Zeng Qingmeng,et al.Reservoir diagenetic sequence and pore evolution of Sulige gas field[J].atural Gas Industry,2005,25 (11):1-3]

5 王建伟,鲍志东,陈孟晋,等。砂岩中的凝灰质填隙物分异特征及其对油气储集空间影响——以鄂尔多斯盆地西北部二叠系为例[J]。地质科学,2005,40(3):429-438[Wang Jianwei,Bao Zhidong,Chen Mengjin,et al.Differentiation of sandstones tuff fillings and its effect on porosity:An example from the Paleozoic sandstones in northwestern Ordos[J].ournal of Geology,2005,40(3):429-438]

6 兰朝利,何顺利,张君峰,等。苏里格气田储层“甜点”控制因素探讨[J]。西安石油大学:自然科学版,2007,22(1):45-48[Lan Zhaoli,He Shunli,Zhang Junfeng,et al.Discussion on the factors of controlling the distribution of the reservoir“sweet spots”of Sulige Gasfield[J].ournal of Xi'an Shiyou University:Natural Science Edition, 2007,22(1):45-48]

7 何自新,付金华,席胜利,等。苏里格大气田成藏地质特征[J]。石油学报,2003,23(2):6-12[He Zixin,Fu Jinhua,Xi Shengli,et al.Geological features of reservoir formation of Sulige gas field[J].ournal of Oil,2003,23(2):6-12

8 朱筱敏,孙超,刘成林,等。鄂尔多斯盆地苏里格气田储层成岩作用与模拟[J]。中国地质,2007,34(2):276-282[Zhu Xiaomin, Sun Lei,Liu Chenglin,et al.Reservoir diagenesis and fluid-rock interaction simulation of the Sulige gas field in the Ordos Basin[J].eology in China,2007,34(2):276-282]

9 李会军,吴泰然,马宗晋,等。苏里格气田优质储层的控制因素[J]。天然气工业,2004,24(8):12-13[Li Huijun,Wu Tairan,Ma Zongjin,et al.Research on the basic characteristics and control factors of high quality reservoir in sulige gas field[J].atural Gas Industry, 2004,24(8):13-16]

10 何东博,贾爱林,田昌炳,等。苏里格气田储集层成岩作用及有效储集层成因[J]。石油勘探与开发,2004,31(3):69-71[He Dongbo,Jia Ailin,Tian Changbing,et al.Diagenesis and genesis of effective sandstone reservoirs in the Sulige Gas Field[J].etroleum Exploration and Development,2004,31(3):69-71

11 惠宽洋,张哨楠,李德敏,等。鄂尔多斯盆地北部下石盒子组-山西组储层岩石学和成岩作用[J]。成都理工学院学报,2002,29 (3):272-278[Hui Kuanyang,Zhang Shaonan,Li Demin,et al.Reservoir petrology and diagenesis of lower Shihezi formation and Shanxi formation in northern Ordos basin[J].ournal of Chengdu U-niversity of Technology,2002,29(3):272-278]

12 侯明才,窦伟坦,陈洪德,等。鄂尔多斯盆地苏里格气田北部盒8、山1段成岩作用及有利储层分布[J]。矿物岩石,2009,29 (4):66-74[Hou Mingcai,Dou Weitan,Chen Hongde,et al.Study on diagenesis of the He8 Member in Sulige gas field Ordos basin[J].ineral Petrology,2009,29(4):66-74]

13 王峰,田景春,李凤杰,等。苏里格地区上古生界盒8储层成岩作用[J]。兰州大学学报:自然科学版,2009,45(4):18-29 [Wang Feng,Tian Jingchun,Li Fengjie,et al.Diagenesis of reservoirs in the upper Paleozoic Member 8 formation in the Sulige area [J].ournal of Lanzhou University:Natural Sciences,2009,45 (4):18-29]

14 Salman Bloch,Robert H,Lander,et al.Anomalously high porosity and permeability in deeply buried sandstone reservoirs:Origin and predictability[J].APG Bulletin,2002,86(2):301-328

Diagenesis of Sandstone and Genesis of Compact Reservoirs in the EastⅡPart of Sulige Gas Field,Ordos Basin

YANG Ren-chao WANG Xiu-ping FAN Ai-ping HAN Zuo-zhen ZHAO Juan WANG Yan-long
(Key Laboratory of Depositional M ineralization&Sedimentary M inerals of Shandong Province, College of Geological Sciences&Engineering,Shandong University of Science and Technology,Qingdao Shandong 266510)

Based on the experimentalmethods of slice identification,casting slice,scan electronmicroscope and X-ray diffractions,characteristics of petrology and diagenesis on reservoir in Shan1 section of Shanxi Formation and He 8 section of Shihezi Formation of Permian system in the eastⅡpart of Sulige gas field were studied.The result shows that themain lithology of sandstone in this area is dominated by lithic sandstone and lithic silicarenite with low grade ofmaturity.Diagenesis of sandstone in this area mainly include compaction,cementation,corrosion and alteration.Diagenetic minerals mainly include siliceous mineral(chalcedony,quartz secondary overgrowth,and authigenic quartz small crystal),clayminerals(chlorite,illitesmectite formation,kaolinite,illite)and carbonateminerals(calcite,ferrocalcite,ankerite)etc.The highest diagenetic stage reach to period B ofmiddle diagenetic stage on the basis ofmaturity of organic matter,diagentic minerals,homogenisation temperature of fluid inclusion etc.diagenetic symbols.Diagenesis of sandstone in the eastⅡpart of Sulige gas field underwent syndiagenetic stage,early diagenetic stage and middle diagenetic stage.Diagenetic environment succession went through faintly acidic environment in period A of early diagenetic stage,relative highly acidic environment in period B of early diagenetic stage,highly acidic environment in period A ofmiddle diagenetic stage,and faintly alkaline environment in period B ofmiddle diagenetic stage.

Fast decreasing of porosity could be seen in evolution curve of porosity caused by cementation from period B of early diagenetic stage to period A ofmiddle diagenetic stage。

The early diagenetic compaction is one ofmain factors to decreasing porosity of Shan1 section of Shanxi Formation and He 8 section of Shihezi Formation bymeans of quantitative calculation.Cementation is themost important factor to decreasing porosity in the studied area.Cementation in period B ofmiddle diagenetic stage is the most important factor leading to poor physical property of sandstone reservoirs especially.The secondary pore formed by corrosion in aciditymedium condition in period A ofmiddle diagenetic stage can distinctly ameliorate poor reservoir capability of sandstone.Consequently,erosion play a key role in promoting of physical property of sandstone reservoirs in the eastⅡ part of Sulige gas field.Secondary pore formed by corrosion of calc-alkalivolcanics rock,feldspar and calcite cements in aciditymedium condition in period A ofmiddle diagenetic stage ismain reserving space in the studied area.Corrosion of quartz particle was discovered in this area for the first time,which implies properties of fluid medium transferred gradually from acidity to alkaline since period B ofmiddle diagenetic stage。

Ordos basin;Sulige gas field;Permian system;compact reservoir;diagenesis;porosity

杨仁超 男 1976年出生 副教授 博士 沉积学 E-mail:rc_yang@sina.com

TE122.2

A

1000-0550(2012)01-0111-09

①国家自然科学基金项目(批准号:40972043)、山东省科技科技发展计划项目(2009GG20001021-07)、山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室开放基金(DMSM200803)资助

2010-12-20;收修改稿日期:2011-03-29