苏里格气田东二区二叠系盒8段储层成岩作用

2013-09-04周荣强李师子

地下水 2013年4期

周荣强，李师子

(1.浙江省江山市国土资源局，浙江江山 324100;2.浙江省有色金属地质勘查局地质环境研究院，浙江绍兴 312000)

苏里格气田东区地处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，南接乌审旗和靖边气田，东邻榆林气田，区域构造位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中北部。东二区是苏里格气田主要的新增区块之一，二叠系石盒子组盒8段为其主要目的层，地层产状平缓，表现为西倾单斜。

1 储层岩石学特征

通过岩心观察、薄片鉴定分析，研究区二叠系石盒子组盒8段岩性以岩屑石英砂岩、岩屑砂岩为主，石英砂岩次之(图1)。碎屑颗粒组合具有高石英、高岩屑、低长石的特点。其中碎屑石英以单晶石英为主，多晶石英次之，平均含量76%;长石含量很低，一般小于2%，主要为斜长石和钾长石;岩屑含量为15% ～35%，以燧石、石英岩、粉砂岩、泥质岩、喷出岩为主。填隙物以胶结物和杂基为主，含量为14.% ～17.4%，胶结物以粘土为主，硅质、钙质次之，粘土矿物尤以伊利石、高岭石最为发育，绿泥石次之，多以环边结构分布。碎屑颗粒以中—粗粒结构为主，粒径主要分布在0.25～1 mm之间，分选中等—较好，磨圆较差，多呈次棱—次圆状，颗粒之间以线接触为主，次为点接触，胶结类型以接触式和孔隙是为主。

2 储层成岩作用特征

盒8段有利储集体主要发育于辫状河、曲流河沉积相带内［1－2］。根据岩石薄片、扫面电镜和 X－衍射等实验分析资料，对成岩自生矿物类型及在孔隙中的分布以及与碎屑组分之间的关系分析，认为研究区盒8段储层成岩作用主要有以下类型及特征。

2.1 压实、压溶作用

压实作用是指沉积物沉积后在上覆水层或沉积层的重荷下，或在构造变形应力作用下发生水分排出、孔隙度降低、体积缩小的作用［3］。

苏里格气田东二区盒8段为深部储集砂岩，观察岩心的井深为2 800～3 800 m之间，砂岩普遍受到较强的压实作用。薄片镜下观察表明，碎屑颗粒多呈线接触，少数为点接触，石英颗粒受应力作用产生微裂缝，片状黑云母、泥质在压实作用下发生弯曲变形(图 2－a、2－b)。这些特征均反映了研究区压实作用强度为中等—较强，可以使原始孔隙度减少达35%左右。

压溶作用是压实作用的继承与发展。研究区压溶作用不强，石英加大边发育(图2－c)，其硅质主要来源于压溶作用。

图1 石盒子组盒8段砂岩分类三角图

2.2 胶结作用

胶结作用是影响本区储层物性的重要因素之一。依据胶结物成分，本区的胶结作用类型主要有黏土矿物胶结、硅质胶结和碳酸盐胶结三种类型。

黏土矿物胶结:本区黏土矿物胶结以伊利石和高岭石为主，绿泥石次之。镜下观察，伊利石大多数以孔隙式胶结充填于碎屑颗粒间的孔隙中(图2－d);高岭石常呈书页状充填于孔隙中;绿泥石多呈薄膜环绕在碎屑颗粒边缘和孔隙内充填。高岭石胶结物的存在，一方面堵塞了原生孔隙，降低了储层的渗透性能，另一方面可以形成晶间孔隙，增大储集空间，而绿泥石和伊利石胶结物的存在减小了孔隙喉道，降低孔喉间的连通性，对储层的渗透性能有较大的负面影响。

硅质胶结:以石英次生加大和玉髓的形式出现，发育好的甚至可充填整个孔隙空间。硅质胶结物在本区砂岩储层中分布较广，是盒8段储层致密坚硬的主要原因之一。

碳酸盐胶结:碳酸盐岩胶结物是本区盒8段砂岩储层常见的胶结物，以方解石为主，含量较高，在召75井砂岩中可达33%(图2－e)，次为铁方解石和铁白云石。镜下观察可见方解石形成于绿泥石膜、石英次生加大边之后，多充填于残余粒间孔隙，并见交代石英次生加大边、长石等。

2.3 交代作用

交代作用是指一种矿物代替另一种矿物的现象［4］。本区盒8段砂岩中交代作用较为发育，镜下观察可见方解石交代，绿泥石交代长石以及长石、火山岩、千枚岩屑等蚀变成高岭石化的现象。其中方解石的交代在本区盒8段砂岩储层中最为发育。

2.4 溶蚀作用

砂岩中的碎屑颗粒、杂基、胶结物和交代矿物，在一定的成岩环境中可以不同程度地发生溶解并形成次生孔隙［5］，是一种建设性成岩作用，有利于改善储层的孔、渗性。本区溶蚀作用主要表现为对碎屑颗粒和填隙物的溶蚀，即长石、岩屑、石英以及胶结物的溶蚀，形成溶蚀孔隙(图2－f)。

总之，本区盒8段砂岩储层经历的压实作用、胶结作用和交代蚀变作用对孔隙发育主要起破坏性影响，减小孔隙体积或部分充填粒间孔，堵塞喉道;溶蚀作用主要对孔隙发育主要起建设性作用，特别是溶蚀作用形成了大量次生孔使得储层物性条件得以改善。

图2 石盒子组盒8段成岩特征

3 成岩阶段划分

依据中国石油天然气行业标准 (SY/T5477－2003)［6］，根据有机质成熟度、成岩矿物特征等综合分析，初步认为本区二叠系石盒子组盒8段砂岩储层已进入中成岩阶段B期，主要成岩事件为破坏性成岩作用即压实作用、胶结作用和交代作用，建设成岩作用即溶蚀作用，压溶作用具有双重性，但其破坏性效应往往大于建设性。得出上述结论的主要依据是:①本区主要储层段盒8段取芯深度为2 800～3 800 m，Ro值为1.2% ～2%，表明盒8段砂岩储层有机质处于高成熟—过成熟阶段，相当于成岩作用的中成岩阶段 B期;②黏土矿物X－衍射分析结果显示，本区盒8段砂岩中黏土矿物以伊利石和高岭石为主，绿泥石次之;③砂岩中石英次生加大普遍，薄片下大部分石英具有交生加大，且加大边宽。

4 成岩作用对储层的影响

根据对储层的影响，可将成岩作用分为破坏性成岩作用即压实作用和胶结作用，建设性成岩作用即溶蚀作用。

4.1 压实作用

压实作用是导致本区储层原始孔隙度减少的主要因素。由于碎屑岩储集层中陆源基质含量高，沉积后大量细小物质充填在碎屑颗粒之间，使原始孔隙度明显降低，加上呈柔性的岩屑含量较高，导致压实效应显著，使储集层物性明显变差。镜下表现为碎屑颗粒紧密排列，碎屑颗粒呈线－凹凸状接触，柔性岩屑的假杂基化。

4.2 胶结作用

胶结作用也是影响储层物性变差的重要因素。随着埋藏深度的增加，温度、压力的上升及孔隙水化学性质的变化，各种成岩自生矿物依次析出，进而产生胶结充填作用，是沉积层中孔隙度和渗透率降低的主要原因之一。具体表现在碎屑岩储层中是再生长石英等硅质胶结物的沉淀、填充，方解石胶结物的广泛分布及自生粘土矿物伊利石、绿泥石的形成来进一步填充残余的粒间孔隙及堵塞喉道，使孔喉展布更加复杂。其结果是本来相对物性较好的储层也遭到了不同程度的破坏，最终使物性条件变差。