鄂尔多斯盆地子洲气田北部盒8段储层特征研究

2013-12-03李文厚西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

长江大学学报(自科版) 2013年20期

魏颖，李文厚（西北大学地质学系；大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069）

郝松立，郭懿萱（中石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安710021）

李国红（中石油渤海钻探工程有限公司测井分公司，天津300280）

子洲气田北部位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的东部，其盒8段期主要发育三角洲平原分流河道、三角洲前缘水下分流河道等有利储集相带，是增储上产的重点目的层位［1－3］。由于子洲气田北部盒8段储层成岩作用类型多样［4］，控制因素复杂，因而成为制约进一步开展天然气勘探工作的主要因素。为此，笔者对鄂尔多斯盆地子洲气田北部盒8段储层成岩作用进行了研究，以便为该区块天然气勘探开发提供参考。

图1 子洲气田北部盒8段砂岩分类图

1 岩石学特征

在薄片鉴定的基础上，采用三角形图解法对砂岩进行分类，发现子洲气田北部盒8段储层砂岩以岩屑石英砂岩及岩屑砂岩为主，石英砂岩较少（见图1）。碎屑成分以石英为主，平均含量55.9%；岩屑次之，平均含量19.5%；长石含量最少，平均含量为1.3%。岩屑组分以变质岩岩屑为主，平均含量为11.5%；其次为火成岩岩屑，平均含量为4.6%；沉积岩岩屑平均含量为3.4%。碎屑颗粒以次棱角－次圆状为主，分选中等到好，以孔隙式和加大－孔隙式胶结为主。

盒8段储层填隙物平均23.3%，其中绢云母含量最高，平均5.3%；其次为伊利石，平均5.1%；高岭石含量为3.4%，硅质、绿泥石、铁方解石及沸石也具有一定的含量。

2 物性及孔隙结构特征

2.1 特性特征

盒8段储层孔隙度0.58%～14.79%，平均5.32%；渗透率（0.0042～9.95）×10－3μm2，平均0.28×10－3μm2。因此，子洲气田北部盒8段储层属于典型的低孔超低渗储层。由孔渗关系图可以看出（见图2），孔隙度和渗透率具有明显的正相关性，说明渗透率主要受孔隙发育情况的控制，且高孔对应高渗。因此，在低孔超低渗背景下寻找此类高孔高渗带并明确其控制因素是需要重点研究的内容。

2.2 孔隙结构

盒8段储层中原生孔隙仅占3.3%，以次生孔隙为主，其中以岩屑溶孔含量最高，占总孔隙的58.8%，晶间孔次之，为27.8%，另有少量的长石溶孔、杂基溶孔、粒间溶孔以及微裂缝。由于粒间孔发育程度较低，使得储层的渗流能力受到影响，渗透率普遍较低。

盒8段储层排驱压力平均0.80MPa，饱和度中值压力平均12.8MPa，孔喉中值半径平均0.12μm，分选系数平均2.04，变异系数平均为0.18，最大进汞饱和度平均70.84%，退汞效率平均37.69%。整体来看，盒8段储层孔喉分选较差，细歪度，孔隙喉道分布不均匀。

图2 子洲气田北部盒8段储层孔渗关系图

3 主要成岩作用类型

3.1 压实作用

压实作用是子洲气田北部盒8段储层成为低孔特低渗透储层的主要原因之一，其储层主要为岩屑石英砂岩和岩屑砂岩，常见的压实现象主要有塑性颗粒挤压变形、微裂缝、缝合线等。

3.2 胶结作用

子洲气田北部盒8段储层胶结作用强烈，是孔隙损失的主要因素之一，其以自生粘土矿物胶结及碳酸盐胶结为主，粘土矿物以伊利石和高岭石含量最高，碳酸盐矿物以铁方解石含量最高，此外还有一定比例的硅质胶结物。

3.3 交代作用

砂岩中的交代作用是矿物被溶解并新沉淀出来的矿物所置换的过程，表现为碎屑颗粒被交代和胶结物相互交代2个方面。子洲气田北部盒8段储层经历的交代作用类型复杂多样，主要有长石的高岭石化、粘土矿物和硅质之间的相互转化、高岭石伊利石化和泥质方解石化。

3.4 溶蚀作用

溶蚀作用是形成次生孔隙、改善储层物性的主要成岩作用类型［5］，可分为碎屑颗粒溶蚀和填隙物溶蚀，在子洲气田北部盒8段储层主要表现为岩屑颗粒、泥质填隙物和高岭石被溶蚀，由此形成的粒内溶孔、粒间溶孔构成了该研究区主要的次生溶蚀孔隙。

4 成岩相的划分

成岩相是成岩演变过程的具体体现，表现在碎屑组分、成岩矿物组合、填隙物及其孔隙类型和结构的变化。研究表明［6］，子洲气田北部盒8段储层受压实作用明显，胶结类型多样，储集砂岩的孔隙组合类型与物性直接受成岩作用强度的控制。为了在低孔超低渗的背景下寻找相对高孔高渗的有利储层发育区，笔者根据研究区成岩作用特征，结合砂岩孔隙度与渗透率，将子洲气田北部盒8段储层划分出7种成岩相，具体内容如下。

4.1 粒间孔＋石英弱加大胶结溶蚀相

该成岩相主要见于石英砂岩，常见于水下分流河道或分流河道的主河道上，是优质储层发育的岩相带。由于石英的抗压能力强，使压实作用的效果相对减弱，有利于原生孔隙的保存。此外，该成岩相还可含有一定数量的粘土膜，阻止了石英加大边的形成。同时，砂岩中富含石英、火山岩岩屑以及火山灰，易于形成酸性水介质环境，由于粘土衬边较薄，粒间孔呈开放状态，酸性溶液进入砂岩对长石碎屑、火山岩岩屑等易溶组分进行溶蚀，在形成石英加大边和次生粒间溶孔的同时，还形成了晶形普遍较好的自生高岭石及大量高岭石晶间微孔隙，使砂岩具有良好的储集性能（见图3（a））。该成岩相带孔隙度平均10.41%，渗透率平均0.93×10－3μm2。

4.2 晶间孔＋岩屑溶蚀相

该成岩相主要见于岩屑砂岩或岩屑石英砂岩，是较优质储层发育的岩相带。常见于分流河道环境中，不稳定的碎屑长石和泥质岩、千枚岩及火山岩等岩屑普遍发生溶蚀现象，粒内溶孔以及相邻的粒间孔隙内发育大量晶形较好的、呈分散质点式充填的自生高岭石晶体，储集空间以高岭石晶间孔及岩屑溶孔为主（见图3（b））。该成岩相孔隙度较高，平均7.43%，但由于晶间孔和岩屑溶孔孔隙连通性差，渗透率较差，平均0.33×10－3μm2。

4.3 高岭石＋石英加大胶结弱溶蚀相

该成岩相主要见于石英砂岩和岩屑石英砂岩，常见于水下分流河道或分流河道的主河道上，是较有利储层发育的岩相带。由于石英的压溶作用、硅酸盐矿物的溶解以及黏土矿物的相互转化，释放出大量SiO2并以石英次生加大边的形式充填于粒间孔隙中，使粒间孔隙明显减少，这些孔隙被后来的自生高岭石所充填，发育少量高岭石晶间孔隙，晶间孔隙之间通过粒间缝连通起来，局部发生轻微溶蚀现象（见图3 （c））。该成岩相孔隙度平均6.81%，渗透率平均0.35×10－3μm2。

4.4 杂基微孔溶蚀相

该成岩相主要分布于岩屑砂岩和岩屑石英砂岩，常见于分流河道或河道侧翼相中，是较优质储层发育的岩相带。由于凝灰质填隙物脱水和收缩形成收缩缝，在酸性水作用下，火山碎屑、凝灰质与粘土杂基发生溶解，形成不规则的粒内溶孔和杂基溶孔与溶蚀缝，明显改善了砂岩的储集性能（见图3（d））。该成岩相孔隙度平均6.49%，渗透率平均0.34×10－3μm2。

4.5 水云母胶结交代微孔相

该成岩相主要见于岩屑砂岩，常见于水下分流河道侧翼或分流河道侧翼，是较差的储集岩相。砂岩中的混层粘土在封闭条件下转化形成大量水云母，水云母呈搭桥状充填粒间孔隙并交代碎屑颗粒，虽发育有良好的微孔隙，但孔隙间连通性差，储集性能较差（见图3（e））。该成岩相孔隙度平均4.52%，渗透率平均0.222×10－3μm2。

4.6 钙质胶结交代致密相

该成岩相主要出现在岩屑砂岩和岩屑石英砂岩中，常见于河道侧翼或席状砂、天然堤、决口扇环境中，为非储集岩相。晚期成岩碳酸盐胶结物频繁沉淀和广泛分布于该岩相带砂岩中，形成横向上的碳酸盐胶结致密层，加之这类砂岩中碳酸盐广泛交代碎屑长石、石英、岩屑及黏土矿物、杂基、较早时期形成的微裂缝等，使得砂岩更加致密，储集性能几乎完全丧失（见图3（f）），可形成成岩圈闭，有利于天然气的圈闭与保存。该成岩相孔隙度平均3.24%，渗透率平均0.15×10－3μm2。

图3 子洲气田北部盒8段储层成岩相特征图

4.7 机械压实致密相

该成岩相主要出现在岩屑砂岩中，常见于河道侧翼或席状砂、天然堤、决口扇环境中，为非储集岩相。由于含较多抗压能力较弱的黑云母、火山碎屑以及千枚岩等变质岩岩屑，其在压实作用过程易于发生变形成为假杂基充填孔隙，当其含量较高时，压实作用迅速进行，导致原生孔隙急剧减少。此外，火山灰转化形成伊／蒙混层和水云母呈纤维状搭桥式充填粒间孔隙，致使孔隙喉道进一步缩小；随着埋藏深度的增加和温度的升高，水云母可进一步向绢云母转化，局部发生塑性流动而具定向性，使砂岩储层几乎完全丧失储集性能（见图3（g））。该成岩相孔隙度平均3.13%，渗透率平均0.11×10－3μm2。

5 有利成岩相带分析

通过子洲气田北部盒8段储层成岩相的划分的分析可以看出，粒间孔＋石英弱加大胶结溶蚀相、晶间孔＋岩屑溶蚀相、高岭石＋石英加大胶结溶蚀相和杂基微孔溶蚀相为有利成岩相，而水云母胶结交代微孔相、钙质胶结交代致密相与机械压实致密相为不利成岩相。对子洲气田北部盒8段储层成岩相类型进行统计，绘制出不同成岩相的平面分布图（见图4），在有利成岩相带中，以高岭石＋石英加大胶结溶蚀相和晶间孔＋岩屑溶蚀相最为发育，是今后子洲气田北部盒8段储层天然气勘探开发的重点成岩相。