中山涧油田延9储层成岩作用及对储层物性的影响

周 冕，时保宏

(1.西安石油大学，陕西 西安710065;2.延长油田股份有限公司靖边采油厂，陕西 靖边718500)

1 地质概况

研究区位于陕西省榆林市靖边县西南部，东与杨米涧乡、新城乡接壤，西边紧靠定边县界，西南则紧挨吴旗县界，区域面积约1 367 km2。构造上位于鄂尔多斯盆地伊陕北斜坡的中部，区域构造形态为宽缓的西倾单斜，倾角不足1°，斜坡上构造活动十分微弱，由于差异压实作用，局部发育一些小型鼻状隆起。岩性主要为灰白色中、细粒长石或岩屑长石砂岩夹少量粉砂岩及泥质粉砂岩，地层厚度37.1～62.5 m，平均50.1 m。本区延9油层组属曲流河沉积，发育河道(河床滞留、边滩)、决口扇、天然堤及河漫滩等亚相类型，河道展布为近北—南方向。本文研究了中山涧油区延9油层组砂岩的岩石学特征、成岩作用及成岩序列，目的在于揭示储层的埋藏－成岩－物性演化规律，为该类油气藏的勘探与开发实践提供理论依据。

2 储层岩石学特征

根据5口井20块岩石薄片鉴定结果，延安组延9油层组主要为次岩屑长石砂岩(图1)，砂岩成分中碎屑颗粒约占总量的82% ～89.5%，平均87.18%。主要以石英为主。石英含量变化较大，占碎屑总量的 32.0% ～66.0%，平均51.38%;其次为长石，含量变化在 12.0% ～31.0%，平均22.75%;再次为岩屑，含量 7.5% ～ 26.5% ，平均 13.05% ，岩屑主要是变质岩岩屑，其次含有少量火成岩岩屑;其它的平均约占 12.83%。填隙物含量 10.5% ～18.0%，平均12.8%。填隙物中一般杂基含量明显大于胶结物。杂基主要有:高岭石和水云母;而胶结物类型则较多，主要有以下几类:铁白云石、硅质、菱铁矿、方解石、白云石、黄铁矿和绿泥石膜。砂岩结构较致密，大多数碎屑粒度以粗～中粒、中粒、粗粒为主，其次为细砾级，细－中粒。分选好，碎屑颗粒主要呈次棱角～次圆状。碎屑普遍呈颗粒支撑，颗粒间多为点－线接触。胶结类型均为孔隙胶结。

图1 延安组延9砂岩分类三角图

3 成岩作用类型

本区延安组延9储层和延长组储层一样处于晚期成岩阶段的A期，延9要弱于延长组。在这种强度的成岩作用控制下，孔隙演化达到了原生粒间孔所剩无几，次生溶蚀孔经历了高峰发育期现已开始减少，并有裂缝产生。本区储层成岩作用较强烈、类型复杂。主要成岩作用有:压实压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、充填与交代作用等。

3.1 压实压溶作用

压实作用是本区储层原生孔隙减少的最主要原因之一，其在本区主要表现为:刚性颗粒发生破裂、塑性颗粒发生变形、碎屑颗粒接触更加紧密(图2、3)。最直观的现象是砂岩中云母碎片的塑性形变(图2)，碎屑颗粒的线接触和凹凸接触;最为普遍的现象是原始孔隙度的大幅度减少。

压溶作用在本区内不太常见，压溶作用不明显，显微镜下压溶作用偶尔可见。

压溶作用使颗粒间的接触更为紧密，常形成线接触，进一步的压溶，可出现向凹凸接触和缝合线接触的转变。压溶作用对砂岩储集性能的影响不大。

图2 压实致密结构，云母压实形变，少量粒间孔零星分布(靖探76井，长61)

图3 颗粒拉长延伸状，贴面接触，形成致密结构(靖探562井，长81)

3.2 胶结作用

胶结作用是另一类破坏性成岩作用，对原生孔隙的破坏很大。据薄片、铸体片观察，胶结作用在本区十分发育，胶结物含量最高可达35.5%。本区的胶结作用可分为硅质胶结作用、碳酸盐胶结作用和粘土胶结作用。

1)硅质胶结:石英次生加大是孔隙水中溶解的SiO2在碎屑石英表面上共轴增生形成的，早期次生加大石英形成于压实之前或同期，石英次生加大边主要受控于可生长空间大小的限制，可环绕整个碎屑石英，也可仅分布于石英颗粒的局部，呈加大边或充填于孔隙中。

2)碳酸盐胶结:本区碳酸盐胶结物有方解石、含铁方解石和铁白云石胶结3种，其中以铁白云石胶结物为主(图4、5)。方解石胶结物可分为早晚两期，其中早期方解石胶结物不如晚期铁方解石胶结物常见。在早期方解石胶结的碎屑颗粒中，只有极少量的碎屑石英边部发育次生加大边。晚期方解石胶结比较常见，以孔隙充填为特征，呈不规则状分布在碎屑颗粒之间。晚期方解石是典型的埋藏成岩过程的产物，形成在次生加大之后。

3.3 溶蚀作用

溶蚀作用形成了各种类型的次生孔隙，对改善本区储层物性起着非常重要的作用，所以又称为建设性成岩作用。溶蚀作用可表现为对碎屑颗粒以及对填隙物的溶蚀作用。本区内砂岩次生溶蚀孔隙发育，以粒间溶孔为主(图 6、7)。

图4 方解石斑状胶结(靖探76井，延91)

图5 方解石胶结、交代形成的致密结构(靖探70井，长61)

图6 粒间溶孔、长石普遍压实破碎，并溶蚀，粘土杂基被溶(靖探156井，延92)

图7 浊沸石溶蚀中等，形成较多次生孔隙(靖探70井，长61)

3.4 充填与交代作用

(1)本区碳酸盐矿物常见方解石，其含量平均4.4%，局部含量更高些，最高达35%。方解石呈细晶或中～粗晶，微含铁，部分交代碎屑颗粒，常与粘土充填相伴生，以孔隙充填为特征，呈不规则状分布在软组织变形岩屑之间，使砂岩孔隙消失(图8)。

(2)自生高岭石的充填作用

砂岩碎屑颗粒间的溶蚀孔内常见自生高岭石充填，粉晶级的高岭石呈典型的书页状晶形，因而保留了良好的晶间隙，是储层重要的储集空间组成部分(图9)。

图8 方解石充填孔隙，交代颗粒(靖探562井，长81)

图9 高岭石、伊利石充填孔隙，粒间孔分布不均(靖探396井，延91)

4 成岩作用对储层物性的影响

本区碎屑岩储集岩是典型的低～特低孔、低～特低渗储集岩，其成岩作用类型非常复杂，在埋藏成岩过程中各种成岩作用对砂岩的原生孔隙或保存或破坏以及次生孔隙的发育都产生一定的影响。

4.1 压实作用

压实作用的强度通常与埋深、地温及碎屑矿物成分等有关。本区地层既发育机械压实作用又发育化学压实作用，浅埋藏以机械压实作用为主，深埋藏则以化学压实作用为主。地层埋藏深度在2 519.31～3 020 m间，受压实强度较强，胶结物充填状况及沉积环境影响均出现非均质性。压实作用导致砂岩颗粒间的紧密排列、位移及再分配，云母类及塑性岩屑发生膨胀及塑性变形，致使原生粒间孔大量丧失。表现为部分砂岩中碎屑颗粒之间以点～线接触，部分以线接触为主，原生粒间孔细小或消失，同时具有填隙物少的特征。压溶作用表现为石英边缘呈现港湾状溶蚀边，由此产生的石英的次生加大也导致了一部分孔隙的丧失及渗透率的降低，在一定程度上使储层物性进一步变差。

4.2 胶结作用

本区储层砂岩早～晚成岩期的硅质，铁白云石，高岭石等自生矿物是重要的胶结矿物，这些胶结物含量的增加，对储层孔隙发育起到了重要的封堵作用，导致岩石孔隙度降低。上述三种矿物对储层孔隙的破坏程度不同，硅质和铁白云石对储层破坏作用明显，石英次生加大边与碎屑石英间以很薄的粘土膜分开，石英的自生加大充填孔隙并堵塞喉道，降低了储层的孔、渗性能。但高岭石等自生粘土矿物对储集层物性的影响既有建设性的也有破坏性的，粘土膜可以保护残余粒间孔，但是孔隙式充填的自生粘土矿物常常挤占有效孔隙空间，降低储集层的物性。

4.3 溶蚀作用

砂岩储集层的溶蚀作用形成了各种类型的次生孔隙，溶蚀孔隙对改善砂岩储层的储集性能起到了建设性的作用。尽管延9有一定的原生粒间孔发育，但溶蚀作用形成的次生孔隙在区内仍然占有主要的地位，大多数砂岩粒间见有溶蚀现象。根据显微镜及扫描电镜分析，发现本区溶蚀作用主要为岩屑发生溶蚀。颗粒的溶蚀有两种情况:一种是岩屑等不稳定颗粒直接溶解形成溶蚀粒内孔，另一种是颗粒先为碳酸盐矿物或自生浊沸石交代，后来交代物发生溶解而使颗粒间接被溶，常形成溶蚀粒内孔及溶蚀粒间孔。

综上所述，本区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。压实作用、胶结作用是破坏储集层孔隙度、降低渗透率的主要因素，而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。

5 结语

靖边中山涧油田侏罗系延安组延9砂岩类型以长石岩屑质石英砂岩为主，处于晚期成岩阶段的A期，成分成熟度和结构成熟度均较低，属三角洲前缘沉积。研究去成岩作用主要有压实压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、充填与交代作用。压实压溶作用、胶结作用对储层孔隙起着破坏性作用，导致储层物性变差。而溶蚀作用起着使储层孔隙增大的作用，增加岩石的次生孔隙，改善孔隙连通性，增强渗流条件，使储层物性得到改善。

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