鄂尔多斯西缘奥陶系储层特征及主控因素研究

2013-10-27西安石油大学地球科学与工程学院陕西西安710065

长江大学学报(自科版) 2013年10期

关键词：晶间奥陶系白云岩

罗星 (西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065)

叶超 (中石油长庆油田分公司第四采气厂，内蒙古鄂尔多斯 017300)

雷迅，任更 (西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065)

李杰 (中石油长庆油田分公司第四采油厂，陕西榆林 718500)

鄂尔多斯西缘奥陶系储层特征及主控因素研究

罗星 (西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065)

叶超 (中石油长庆油田分公司第四采气厂，内蒙古鄂尔多斯 017300)

雷迅，任更 (西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065)

李杰 (中石油长庆油田分公司第四采油厂，陕西榆林 718500)

对鄂尔多斯西缘奥陶系储层特征及主控因素进行了研究，研究发现，鄂尔多斯盆地西缘碳酸盐岩储层具有多因素联合控制、多阶段复合成因、储层的类型多样的特征；储层的岩性主要以颗粒灰岩类与白云岩类沉积为主；有利于储层形成和发育的沉积环境为碳酸盆岩斜坡相；有利于储层发育的成岩作用有白云岩化作用、溶蚀作用和压溶作用，这些成岩作用决定了储层的最终分布、形态、范围和储集空间特征；储层的基质孔隙不发育，主要的孔隙空间为晶间孔，溶蚀孔洞和裂缝。该区有利储集层是沉积相、成岩作用和构造作用共同作用下形成的。

鄂尔多斯盆地；奥陶系；碳酸盐岩储层；主控因素

鄂尔多斯西缘处于中国东西2大构造域的结合处，由于构造位置特殊，其沉积构造演化受阿拉善地块、鄂尔多斯地块、秦岭褶皱带、祁连褶皱构造带相互作用[1-5]，先后经历了加里东、海西、印支以及喜马拉雅多期次构造运动的影响，构造演化非常复杂，形成复合型的大陆内构造带[6-7]。沉积环境主要为台缘斜坡-海槽相。奥陶系是鄂尔多斯西缘构造沉积演化的重要构成阶段，地层发育较为齐全(见表1)，其中克里摩里组、桌子山组和三道坎组是笔者研究的主要层段。

表1 鄂尔多斯盆地西缘奥陶系地层单位划分表

1 储层发育特征

1.1储层岩石学特征

鄂尔多斯西缘奥陶系以碳酸盐类岩石为主，其次为碎屑岩，见少量的硅质岩、磷酸盐岩和凝灰岩。白云岩类的储层物性普遍要好于颗粒灰岩类和碎屑岩类。颗粒灰岩类平均孔隙度1.69%，平均渗透率为0.05×10-3μm2；白云岩类平均孔隙度为3.16%，平均渗透率为1.14×10-3μm2。白云岩中尤其以细晶白云岩物性最好，鄂6井桌子山组的细晶白云岩的孔隙度最大可达到20.2%，最大渗透率为3.0×10-3μm2。鄂尔多斯盆地下古生界海相碳酸盐岩发育古风化壳型白云岩、颗粒滩相白云岩、深水重力流沉积碳酸盐岩、生物礁、裂缝型灰岩及蒸发盐岩下伏白云岩等多种类型的储集体[8]。奥陶系石灰岩主要为颗粒灰岩、泥晶石灰岩，并有藻类灰岩及过渡灰岩类灰岩，主要分布于察1井-鄂17井-李1井-莲6井以西的碳酸盐缓坡-斜坡区；白云岩中的颗粒类型与石灰岩的基本相同，只是有的仅保留了颗粒的幻影。白云岩形成于蒸发作用强烈的潮上坪和潮上环境中，为咸化海水环境中的产物，受一定程度的大气淡水影响[9]。奥陶系白云岩主要为泥晶白云岩、粉晶白云岩和细晶以上白云岩为主，这些类型在整个区域均有发育，纵向上在三道坎组-克里摩里组也有不同程度的发育。

1.2储层物性特征

表2 研究区奥陶系储层物性统计数据表

鄂尔多斯西缘奥陶系碳酸盐岩储集层的物性数据显示(见表2)，桌子山组、克里摩里组和三道坎组是研究区内储层的有利发育层段，但是因为白云石化阶段的不同，岩性以及结构各异，其物性变化也比较大。更由于孔隙网络主要为次生的孔、洞、缝组成的多介质结构，受成岩作用影响较大，从而储集岩的孔隙度与渗透率的相关性较差，总体上看，奥陶系储层普遍表现为低孔低渗特征。

1.3储层空间类型

由于沉积作用和成岩作用上的明显不同使碳酸盐岩的储层空间更为复杂多样，其次生变化非常的明显，使碳酸盐岩具有孔隙类型多，储渗空间的大小和形态变化大，发育不均一的特征。根据对研究区录井资料、岩心、普通薄片、铸体薄片等观察和研究，认为鄂尔多斯盆地西缘奥陶系碳酸盐岩储层的储集空间主要有孔、洞、缝3大类，碳酸盐岩储层中有 13 种孔隙类型[10],其中较为重要的是不同地区与层段的晶间孔、溶蚀孔洞与缝隙。

1)晶间孔晶间孔是白云岩储层中重要的储集空间类型之一，主要发育于粉晶级以上的斑状白云岩。晶间孔大小不一，分布也不均匀，但是总体上连通性较好，半径大小2～433μm，平均大小为19.2μm；面孔率1.7%～17.7%，平均8.23%。经过进一步的研究发现，该区奥陶系粉晶级以上的斑状白云岩储层的主要储渗空间为次生孔、缝隙，其中晶间孔最有意义，其次是溶蚀孔。鄂尔多斯盆地西缘下奥陶统桌子山组中下部发育颗粒滩相白云岩，厚度大，分布面积广，存在大量的晶间孔，根据铸体薄片鉴定和物性分析，粉晶白云岩和中～细晶白云岩储层物性最好，如果有裂缝沟通，具有极高的储渗能力。

2)孔隙孔隙是白云岩重要的孔隙类型，从岩心观察和铸体薄片分析来看，鄂尔多斯西缘北部次生溶孔发育。如鄂7井奥陶系克里摩里组在生物潜穴和细晶云岩中，溶孔较多。仅被少量自形晶白云石微充填或半充填，而且孔径大，分布较均匀。孔隙度介于2.39%～8.55%，平均5.6%，渗透率介于(0.01～0.46)×10-3μm2，平均0.019×10-3μm2，属于优质储集层。

3) 缝隙缝隙包括构造缝、成岩缝和溶蚀缝，而溶蚀缝多是前两类的改造结果。构造裂隙的发育最为普遍和重要，其发育与断裂构造关系密切。结合区域构造演化特征分析，它们可能主要形成于印支-燕山期的挤压构造环境下。成岩缝包括收缩缝、缝合线等，收缩缝形成于准同生期-早成岩期的成岩阶段，基本已被方解石、白云石等充填，无实际的意义；晚期的缝合线对储层的储集性有一定的影响。风化裂隙形成于加里东期构造抬升的风化剥蚀阶段，主要发育在风化壳顶部，与抬升暴露条件下的垂直节理有关，又受到风化淋滤作用的改造，形成宽窄不一，形态弯曲，交错分布的网状微缝。

2 储层主控因素

2.1有利的沉积相带是储层发育的基础

图1 鄂尔多斯西缘奥陶系典型地层薄片

沉积环境对碳酸盐储层的发育具有重要的控制作用。储层储集条件的好坏及后期变化均与沉积物类型和沉积环境有明显关系[11]。鄂尔多斯西缘奥陶系最有利于储层形成发育的沉积环境为碳酸盐岩斜坡相。镜下观察表明，溶蚀孔隙大多是在原生孔隙的基础上发育起来的(如粒间溶蚀孔洞，晶间溶孔等)，或者是沉积环境控制下形成的易溶矿物遭受溶蚀后形成的(如膏模孔洞、盐模孔等)，低能环境下形成的泥晶灰岩类，泥晶云岩类以及泥质云灰岩类，由于孔隙网络不发育，酸性物质难以渗入，因而溶蚀孔洞缝不发育。高能环境下形成的颗粒云灰岩类，粉细晶云岩类原始孔隙网络发育，地下水易在其中流动并广泛的发生溶蚀，因而溶蚀孔洞缝发育。在定边-鄂托克旗一带桌子山组，克里摩里组碳酸盐台地或台地向盆地内一侧边缘带主要以亮晶砂屑灰岩、细晶灰岩、砾屑灰岩及亮晶砂砾屑灰岩沉积为主(见图1)，并且这些相带沉积时水体浅，水动力能量强，碳酸盐岩颗粒粗且原始孔隙结构好，以及近地表和埋藏期的白云石化作用和溶蚀作用，孔、渗发育较好，是较好的储层发育段。

2.2成岩作用是储层发育的重要条件

鄂尔多斯西缘奥陶系成岩作用对碳酸盐岩储层的形成、发育、演化具有重要的控制作用。不同的类型的成岩作用对储层的有着不同的控制或影响，其中最重要的是白云岩化作用，溶蚀作用(溶解作用，古岩溶作用)和胶结填充作用。碳酸盐岩台地或台地内侧边缘带的颗粒碳酸盐岩沉积是形成优质储层的基础，近地表和埋藏期白云岩化作用是形成优质储层的关键。表生风化岩溶期的溶蚀作用是某些储层储渗空间的基础，埋藏期的溶蚀作用对已有储渗空间进行改造和扩大作用。胶结充填作用一定程度上决定了储渗空间的有效性。埋藏期的溶蚀作用主要分布在盆地西部天环地区和西部断褶带的地层中，钻井过程中常有钻井液漏失严重，放空现象。白云岩化作用形成大量的晶间孔，它不仅能改善储集性能，并为后期的溶蚀作用创造了溶蚀流体的流动通道，促进了后期的溶蚀作用的发生。早期的渗滤回流与埋藏期的白云石化模式是形成西部巨厚白云岩的基本模式，并且富有鄂尔多斯盆地的特色。白云石化是碳酸盐岩储层孔隙空间形成的主要作用。

2.3断裂及裂缝是优质储层形成的关键

鄂尔多斯盆地西缘构造运动复杂,构造类型多样，由于经历了多次构造运动,早期形成的断裂受到后期构造运动的影响而重新活动,从而使断裂活动具有继承性发育的特征,断裂活动对油藏的形成起了重要的控制作用。由于该区大断裂比较发育，深部热液流体必然会沿这些断裂上升，为发育热水岩溶的发育提供了良好的条件[12-13]。盆地西缘克里摩里组的岩溶作用受2个不同的断裂系统控制的热水岩溶带影响。西部岩溶具有多期次，多种成因的溶蚀流体的特点[14-15]。同沉积断裂的明显活动和砂体的发育又有利于滚动背斜的形成，而滚动背斜是油、气聚集的有利场所[16-17]。同沉积时期,滑塌角砾岩的存在提供了良好的原始孔隙度;同沉积期后,这一位置又是次生孔隙发育的有利部位。断裂坡折带位置也是储层发育的良好部位。