鄂尔多斯盆地东南部长6油层组储层特征研究

2013-12-14郭懿萱黄晓东何元方

地下水 2013年2期

郭懿萱，黄晓东，李莹，何元方

(1.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;2.陕西省地质调查中心，陕西西安710016)

鄂尔多斯盆地东南缘位于盆地北部及南部三角洲体系过渡部位，物源方向分为东北物源及南物源，主要受渭北隆起、陕北斜坡和晋西挠褶带三个构造单元的控制，后期抬升幅度较大，遭受剥蚀的程度相当严重，地层自东而西、由南向北剥蚀程度逐步变小。研究区范围北起甘泉，南至铜川;西抵正宁，东达宜川，早期学者［1］认为该区长6沉积期位于深水区，储层不发育，勘探潜力有限，随着近年来对鄂尔多斯盆地东南部勘探力度的逐步加强，取得了大量的第一手资料。勘探证实，相对于安塞、延安等其他地区，盆地东南缘延长组岩性更细、物性更差，在深部长6-长8层位少见东北三角洲常发育的浊沸石溶蚀次生孔隙，为典型的特-超低渗储层［2］，但同时在这些深水块状砂岩中发现了可观的油气产量。因此，针对该区的特殊性，对长6浊流沉积砂岩的研究已成为鄂尔多斯盆地油气可持续性勘探开发的重点。

1 沉积特征

根据岩性、电性等特征我们将鄂尔多斯盆地东南部长6油层组划分为长61、长62、长63三个小层。长6期为湖盆稳定阶段，就整个盆地南部来讲盆地由欠补偿沉积逐渐转为过补偿沉积，湖盆逐渐填实、淤浅并向南收敛［3］。该区在长6期同时发育深湖和三角洲前缘两个亚相［4］。

三角洲前缘作为三角洲最主要的骨架部分，是储层最发育、成藏条件最有利的三角洲亚相带。该区主要见到水下分流河道与分流间湾两种微相，水下分流河道为其主要的沉积砂体。自然电位曲线及自然伽玛曲线呈现较高的幅值;薄层砂岩段自然电位曲线及伽玛曲线呈指状或尖峰状。

深湖亚相中发育浊流沉积，具正粒序，发育鲍马序列，在对研究区内45口井进行岩心观察时，粒序层理、平行层理及砂纹交错层理，火焰状构造、包卷层理、滑塌构造、泥质撕裂屑都观察得到，还可见底部发育的槽模、沟模等各种底板印模。在鲍玛序列中，A段为岩屑中砂岩，底面冲刷构造发育，底部有正粒序层理、均匀块状层理;B段以细砂岩和粉砂岩为主，内部见有细层状平行层理、断续状平行层理;C段以粉砂岩为主，并有泥质粉砂岩，发育沙纹交错层理和波状层理;D段为正常深湖相暗色泥岩、油页岩，发育水平层理，E段为厚层暗色泥岩，同样发育水平层理。这是理想状态下见到的鲍马层序，实际上完整的鲍马序列是不常见的［5］(图1)。

图1 N33井鲍马序列

图2 鄂尔多斯盆地东南部长6储集层砂岩类型

就整个长6期而言，研究区东北部发育三角洲前缘亚相，西南部发育深湖亚相。东北方向来源的三角洲前缘砂体相互贯穿联通，共同向深湖推进，部分砂体前端进入深湖区形成浊积扇，南部来源的浊积扇由庙湾和旬邑地区进入研究区，联通后共同向北推进，并在塔儿湾地区与东北来源的浊积扇汇合。在长6油层组的三个油层段中，沉积特征继承性较好，其中以长63的砂体最厚，长62、长61砂体依次逐渐减薄。

这些沉积相带控制着沉积砂体的展布，从而控制有利储层的特征和发育位置。

2 储层岩石学特征

2.1 砂岩储层分类

通过对研究区长6油层组475个样品的薄片进行观察及统计，本区长6砂岩储层主要由长石砂岩以及岩屑长石砂岩组成，表现在三角形分类图(图2)中，碎屑组分的投射点落在长石和岩屑两端元。长石类型以钾长石为主，斜长石次之。岩屑主要有千枚岩、片岩、板岩、花岗岩屑、碳酸盐岩屑等，其中碳酸盐岩屑以白云岩为主，石灰岩较少。

2.2 砂岩储层孔隙填隙物特征

碎屑岩填隙物包括杂基和胶结物两个部分。杂基一般为非化学沉淀的细粉砂及粘土粒度小于0.031 5 mm的，是与砂砾等碎屑一起由机械沉积作用沉积下来的较细的粘土物质。胶结物指直接从粒间溶液中沉淀出来的化学沉淀物，研究区长6油层组主要的胶结物类型为碳酸盐胶结物、自生粘土矿物胶结物及硅质胶结物等。

碳酸盐胶结物研究区长6油层组平均含量为5.73%。据砂岩薄片观察，早成岩B期的亮晶方解石多呈细晶、泥晶或它形晶充填残余粒间孔隙(图3a)，并交代碎屑颗粒和石英次生加大边。碳酸盐胶结物含量与砂岩孔隙度的相关关系明显，一般碳酸盐含量高，孔隙度较低，通常对储层物性的增加起破坏性作用［6］。

自生粘土矿物胶结物在研究区砂岩中普遍发育，平均含量为7.69%，主要为伊利石胶结，平均含量为5.56%，其次为绿泥石胶结，平均含量为1.87%。在岩石薄片观察到的伊利石多呈鳞片状或针状结构，在扫描电镜下观察到的多为卷片状(图3b)、梅花瓣状及丝发状，通常呈颗粒包膜状或孔隙衬边的形式出现，使孔隙度和渗透率降低。而绿泥石粘土膜沿着孔隙壁发育(图3h)，对石英胶结作用的抑制［7］，可有效保存残余粒间孔，并且为次生溶蚀孔隙的形成提供了通道和空间。

硅质胶结物在研究区长6油层组平均含量1.16%。硅质胶结一般指石英次生加大，其明显影响储层的孔隙结构，使其变差。但另一方面，硅质的刚性强，对储层的抗压实能力增强，有利于粒间孔隙的保存。

3 储层物性特征

3.1 孔隙类型及其结构特征

通过对研究区长6的岩石薄片、铸体薄片及扫描电镜的观察与研究，根据孔隙的成因和分布，并结合形态和结构，将孔隙类型分成两大类型:原生孔隙和次生孔隙。

原生孔隙是指沉积后经压实而未被充填保留下来的颗粒与颗粒之间的孔隙，此类孔隙分布很不均一，具有强烈的非均质性。研究区长6油层组的原生孔隙主要是残余粒间孔(图3c)。在扫描电镜观察分析中，铁方解石、铁白云石星散状充填孔隙，交代碎屑，硅质多呈自形短柱状垂直孔壁生长充填孔隙，这类粒间孔孔径较大，连通性好，是主要的贡献孔隙。另外发现石英次生加大后的残余粒间孔，此类孔隙孔径小，连通性差(图3d)。

研究区长6油层组中发育的次生孔隙主要为溶蚀孔隙。这类孔隙分布很局限，孔径比较小，它们对砂岩储层的孔隙性能具有一定的贡献能力。溶蚀孔隙分为溶蚀粒间孔隙和溶蚀粒内孔隙。在本区以溶蚀粒内孔构成储层的有效孔隙，研究区延长组砂岩中长石含量较高，为长石溶孔的形成提供了很有利的基础。通过铸体薄片和扫描电镜观察分析，溶蚀粒内孔隙多见于长石部分岩屑内(图3e)。除此之外，晶间微孔和裂缝在研究区长6砂岩中也有发育。晶间孔主要为粘土矿物之间的孔隙，如伊利石，此类孔隙对储层性能影响较小。

，由于地应力作用而形成的微裂缝(图3f)，呈细小片状，缝面弯曲。在研究区此类裂缝宽度在小于1微米到几十微米之间，尽管在长6储层中有分布，但在岩石总孔隙度中所占份额仅为0.01%左右，虽然不是油气的主要储集空间，但是它却是油层渗流能力很强的渗流通道，对改善岩石孔隙性能起到重要的作用。

图3 鄂尔多斯盆地东南部延长组长6砂岩薄片、扫描电镜照片

3.2 储层物性特征及孔喉结构特征

通常我们用渗透率和孔隙度等参数来表征储层的物性。根据研究区2 540块样品岩芯分析资料统计并作出孔隙度和渗透率分布频率直方图(图4)，本区长6储层孔隙度最大值为17.5%，最小值为0.2%，平均值为8.59%。孔隙度主要分布范围在8%～10%之间，占整个统计样品的25.59%，孔隙度大于12%的样品，所占比例为13.7%。

长6储层渗透率最大值为6.50×10-3μm2，最小值为0.001 ×10-3μm2，平均值为0.41 ×10-3μm2。渗透率频率分布范围表明渗透率的频率分布呈单峰型，主峰位于0.1×10-3～0.5×10-3μm2之间，这个区间的样品占总样品数的52.91%。由此可见长6油层为特低孔、特低渗储层。

长6油层组的孔隙度和渗透率相关性研究表明(图5):长6油层组的孔渗相关性较差，相关系数R为0.474 9，说明长6油层组的物性变化非常较大。

砂岩的储集空间是由多种类型的孔隙通过喉道连接起来所组成的复杂多变的孔喉系统。长6油层组共统计了173块样品的压汞测试数据，样品全区均有分布，孔隙度及渗透率平均值分别为 7.67%及0.180 4×10-3μm2，比盆地其它地区长6油层组的孔、渗值要低很多，但从东南部地区其它层位的压汞参数来看，其孔、渗值较高。排驱压力及中值压力分别为5.85 MPa、21.32 MPa，比盆地其它地区的长6油层组大，相比研究区其它层位，该值也偏高。这与长6沉积期本区大量发育深水浊积岩有关，导致粘土杂基含量很高，砂岩受后期成岩作用的影响，变得异常致密。因此综合认为研究区长6油层组储层整体以微细喉道、分选差-中、高排驱压力和高中值压力为特征，部分曲线有较明显的平台，以Ⅱ类为主(图6)。

图4 鄂尔多斯盆地东南部长6孔隙度(左)、渗透率(右)分布频率直方图

图5 鄂尔多斯盆地东南部长6孔-渗关系图

4 储层储集性能的影响因素

研究区长6储层的物性特征主要受沉积作用、构造作用和成岩作用三大因素的影响。沉积环境是影响储层储集性能的地质基础，沉积微相、粒级大小、填隙物成分等决定了岩石的微观结构;鄂尔多斯盆地是一个稳定的克拉通沉积盆地，地质运动较弱，决定了延长组储层经过了较长时间和较高强度的压实、胶结作用与较晚的有机质成熟时间，这必然造成储层的低孔、低渗性。

成岩作用是对砂岩的孔隙性和渗透性产生影响的最主要因素，通过对影响本区延长组砂岩储层物性各种成岩作用的分析，认为成岩作用对砂岩储集层物性的影响既有建设性也有破坏性。破坏性成岩作用主要是通过占据孔隙空间而达到破坏储层的目的［8］，鄂尔多斯盆地东南部长6砂岩较显著的破坏性成岩作用主要有机械压实作用胶结作用，本区胶结作用主要有碳酸盐胶结，粘土矿物胶结，自生石英、长石胶结(图3g)。通过分析得知研究区长6储集层中压实作用(图3i)不可逆地减小岩石的粒间体积，在研究区仍然是造成孔隙度下降的最直接、最重要的因素，减少的原始孔隙百分比达68.8%，胶结作用消除的原始孔隙百分比可达16.9%。而粘土薄膜(图3h)形成作用和溶蚀作用的发育则保存了原生粒间孔隙并且产生次生溶蚀孔隙，改善了储集层的物性。研究区延长组储层砂岩中长石含量较高，随着孔隙水中有机酸含量的增加，及地温的增加长石发生溶蚀现象，产生较多的次生孔隙。这类孔隙的存在，对储层的物性起到了一定的积极有效的改善作用。