鄂尔多斯盆地华庆地区长8 致密砂岩储层特征及其成因

张纪智，陈世加，肖 艳，路俊刚，杨国平，唐海评，刘超威

(1. 西南石油大学，四川成都610500; 2. 四川省煤田地质工程勘察设计研究院，四川成都610500;3. 中国石油长庆油田分公司，陕西西安710000)

鄂尔多斯盆地华庆地区长8 属东北、西南两大物源交汇区，砂体发育，且位于源岩发育区，油源充足，成藏条件有利，油藏面积连片且产量高。其西南部西峰地区和西北部姬塬地区长8 发现了较大规模的油藏［1］，工区内白豹地区的白246、白306、白468 等3 个高产富集区并已投入开发，有利含油范围560 km2，是油田下步增储上产的重要接替层系。

致密砂岩储层具有岩性致密、低孔低渗、气藏压力系数低、圈闭幅度低、自然产能低等典型特征［2-7］，加强对致密砂岩储层的成因分析，揭示优质储层的分布规律，对其有效的勘探开发尤为重要。以鄂尔多斯盆地华庆地区长8 储层为例，研究了造成该区储层致密的原因，为油藏的下一步勘探和开发提供可靠的地质依据。

1 地质简况

鄂尔多斯盆地为西缘贺兰山—六盘山构造带、南侧秦岭造山带、东侧吕梁山隆起和北缘阴山隆起带所限定，面积约25 ×104km2，构造稳定，除盆地边缘有轻微褶皱，本部有超出20 ×104km2地层近于水平，以不到1°的倾角微向西倾，为典型的“克拉通盆地”［8-9］。延长组湖盆为一大型的敞流湖盆，其充填演化与构造发育史、古气候演化史具有明显一致性，可划分为湖盆形及扩张期、鼎盛期、回返期和萎缩消亡期4 个演化阶段，此过程中，湖盆经过4 次明显湖进与湖退变化，但深湖中心变化不大，一直沿华池—宜君一带波动［10］。

华庆地区北起长官庙，南至上里塬，西起白马，东抵南梁，面积约7 000 km2(图1)，延长期处于湖盆深水区，深水沉积砂体发育，发育侏罗系及长3、长4 +5、长6、长7、长8 等多套含油层系，长8 油层组目前研究程度较低，有待取得更大程度的突破。

2 储层岩石学特征

根据大量岩石薄片鉴定资料，研究区长8 砂岩类型主要为岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩(图2a)，石英和长石含量相差不大，岩屑含量相对较低(表1)。岩屑主要为火山岩屑和变质岩屑，沉积岩屑很少(图2b)。填隙物总量12.53%，主要由粘土矿物(高岭石、水云母、绿泥石)、碳酸盐(铁方解石、铁白云石)、硅质等组成。

图1 研究区构造位置Fig.1 Structure location of the study area

表1 华庆地区长8 储层岩矿特征统计Table 1 Petrology characteristics of the Chang 8 reservoir in Huaqing area%

图2 华庆地区长8 储层砂岩成分及岩屑组分分类Fig.2 Sandstone and lithic component analysis of the Chang 8 reservoir in Huaqing area

长8 段砂岩粒度较小，以细粒及粉-细粒为主;磨圆度以次棱角状为主;分选中等-好;沉积物颗粒多为颗粒支撑，接触关系以点-线状为主;碎屑颗粒接触方式有孔隙式胶结、接触式胶结和镶嵌式胶结，胶结类型主要以加大-孔隙，孔隙-薄膜和孔隙为主。

3 储层物性特征

统计本区长8 储层3 853 块样品的分析结果，孔隙度范围为0.02%～20.67%，集中在2.0%～16.0%，占总数的70. 2%，平均孔隙度8.3%。渗透率范围0.001 ×10-3～100.575 ×10-3μm2，主要分布在0.01 ×10-3～5 ×10-3μm2，平均值0. 51 ×10-3μm2。长8 储层为一套低孔低渗到特低孔特低渗的储层［11］，其中孔、渗相对高值区段一般分布在水下分流河道砂体。

4 孔隙结构

4.1 孔隙类型及大小

根据砂岩薄片、铸体薄片及扫描电镜等资料，华庆地区长8 砂岩储层的孔隙类型主要有剩余粒间孔隙、溶蚀粒间孔隙、溶蚀粒内孔隙、自生矿物晶间孔隙和微裂缝孔隙等(图3)。其中剩余粒间孔隙是其主要孔隙形式(图3a)。溶蚀产生的孔隙类型主要包括溶蚀粒间孔隙(图3b)、溶蚀粒内孔隙(图3c)。长8 储层的孔隙空间主要是原生剩余粒间孔隙和次生溶蚀孔隙，其中微孔大量发育，占样品的50%以上。研究区经常出现由剩余粒间孔和溶蚀孔组成的混合类孔隙(图3d)，该孔隙类型储集层空间大，喉道连通性强，产量一般较高。

4.2 孔隙结构特征

根据毛管压力参数统计分析，长8 储层排驱压力(pd)范围为0.237～9.015 MPa，平均为1.280 MPa;最大进汞量范围为78.95%～89.90%，平均为85.24%;中值半径范围为0.082～0.524 μm，平均为0.425 μm;退汞效率范围为21.096%～37.671%，平均为29.159%。和其他地区相比显出退汞率低的特点，以小型小孔喉及微型小孔喉为主，孔喉相对偏细。

5 储层致密化成因

5.1 沉积作用影响

图3 华庆地区长8 储层孔隙类型特征Fig.3 Characteristics of pore types of the Chang 8 reservoir in Huaqing area

沉积作用控制了储层物性的宏观分布，除了控制储层的厚度、规模、空间分布等特征外，还决定着岩石的成分、结构、填隙物含量等特征，从而控制砂岩储层物性的空间分布，并对后期的成岩作用类型、强度及进程起一定的影响［12-17］。

5.1.1 沉积相带对储层的控制

华庆地区长8 储层主要分布于三角洲前缘相带砂体中，其中水下分流河道砂体的储层物性最好。主砂体展布带中心部位储层物性相对较好，向两边物性逐渐变差。沉积相带是控制储层物性的关键因素。

5.1.2 岩石结构对砂体原始孔渗性的控制

储层性质与粒径和分选性的关系较密切。砂岩粒径越粗物性越好。岩石结构受控于大的沉积体系，岩石碎屑的粒度、分选性、磨圆度、排列方式及其含量控制着砂体的原始物性。颗粒粒径越大，渗透率越大;分选程度越好，抗压实作用愈强，孔隙度越高。不同地区岩石结构不同，单井储层物性有很大的差异，非均质性强。

图4 华庆地区长8 储层典型成岩作用Fig.4 Typical diagenesis of the Change 8 reservoir in Huaqing area

图5 华庆地区长8 储层荧光照片Fig.5 Fluorescence pictures of Chang 8 reservoir in Huaqing area

5.2 砂岩矿物组分及填隙物含量

砂岩的矿物组分和填隙物含量直接影响储层原始的储集、渗流性能，是储层成岩改造的物质基础。本区长8 砂岩储层岩屑含量较高，达到21.32%(表1);砂岩的矿物组分中，随石英含量的增加，长石、岩屑等含量的减少，储层物性变好。

填隙物含量对储层物性有重要影响。颗粒细小的碎屑物质及化学沉淀物质一方面充填孔隙;另一方面堵塞、充填喉道，甚至微细裂缝。虽然本区单一自生粘土矿物(绿泥石环边)的含量与孔渗性存在正相关关系，但随着填隙物含量的增加，孔隙度、渗透率都随之降低。

5.3 破坏性成岩作用

5.3.1 压实作用

压实作用是原生孔隙减少的最主要原因之一。塑性岩屑颗粒(如云母、泥质岩屑)受压弯曲、变形、塑变、伸长或被硬碎屑机械挤入碎屑颗粒间形成假杂基(图4a)，小颗粒嵌入大孔隙内，使原生粒间孔隙快速降低以至消失，导致储层孔隙度降低。

5.3.2 压溶作用

研究区压溶作用不明显，在镜下偶尔可见(图4b)。压溶作用使颗粒间的接触更为紧密，常形成凹凸接触，进一步的压溶，可出现由凹凸接触向缝合线接触的转变。

5.3.3 胶结作用

胶结作用是破坏原生孔隙的另一重要原因。

1)硅质胶结

①次生加大边胶结，石英次生加大边可环绕整个石英碎屑，也可仅分布于石英颗粒的局部(图4c)。

②孔隙充填式胶结，孔隙充填石英一般单个产出，也见有沿孔隙边缘呈集合状(图4d)。自生石英充填孔隙一方面使原生孔隙减少，另一方面对次生孔隙的产生不利，也是造成本区砂岩物性较差的重要原因之一。

2)碳酸盐胶结

碳酸盐胶结物有铁方解石、铁白云石、方解石和白云石胶结4 种，以铁方解石胶结物(图4e)为主。

3)粘土矿物胶结

研究区粘土矿物胶结类型多样，主要有绿泥石、伊利石、伊/蒙混层、高岭石等(图4f)。

5.4 储层内沥青(重质油)的影响

镜下观察本区长8 储层见大量沥青(遭生物降解形成，另文发表)充填孔隙，镜下成褐色(黑色)(图5)。将12 个储层岩心样品进行有机溶液浸泡实验(部分或全部溶解沥青)。浸泡后孔隙度增加1.5%～5.6%，平均增加2.6%，渗透率变化相对较小(0.082 ×10-3μm2)。沥青类似孔隙中的充隙物，占据了大孔隙和孔喉，使储层孔隙度和渗透率降低。

6 结论

长8 储层具有沉积物粒度偏细、成分成熟度较低、结构成熟度中等的岩石学特点;储集空间主要是原生剩余粒间孔隙和次生溶蚀孔隙，孔隙结构以小型小孔喉及微型小孔喉为主，为一套典型的低孔、低渗到特低孔、特低渗的储层。

储层致密化的原因主要是沉积作用、砂岩矿物组分及填隙物含量、破坏性成岩作用、储层内沥青的影响等。沉积作用在宏观上控制了储层物性的空间分布，三角洲前缘水下分流河道微相物性最好，远离物源环境沉积的砂岩成分成熟度低、结构成熟度中等。在砂岩的矿物组分中，随石英含量的增加，长石、岩屑等含量的减少，储层物性变好，特殊的原始组分和结构特征成为砂岩致密的潜在因素。填隙物含量对储层物性有重要影响，随着填隙物含量的增加，孔隙度、渗透率都有降低烦人趋势。研究区经历了较强的成岩作用，其中压实作用、胶结作用对储层原始孔隙起破坏作用，导致储层致密，溶蚀作用可在一定程度上改善储层的物性。长8 储层发现沥青类似填隙物充填于储层孔隙中，占据了大孔隙，会降低储层物性。

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