胡尖山地区长9储层特征研究

李长志 （国家大陆动力学重点实验室；西北大学地质学系，陕西 西安710069）

胡友清 （中石油长庆油田分公司超低渗透第四项目部，甘肃 庆阳745100）

周创飞，丁强 （中石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西 西安710018）

郭郡 （中石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西 延安716000）

胡尖山地区位于陕北斜坡西部边缘的中北部，其西紧邻天环坳陷，构造相对简单，地层平缓，一般倾角不足1°。由于差异压实作用，该研究区多处发育近东西向的鼻状隆起构造带，为油气的运移和聚集提供了有利条件。长9储层在该研究区属湖盆三角洲沉积，物源方向为东北方向，地层厚度稳定，大约在80～110m，主要为一套灰黑色泥质岩、泥质粉砂岩与灰白、灰绿色中细粒长石砂岩互层。油藏油井常规钻井一般无自然产能，经压裂后才能获得工业油流，为典型的特低渗油藏。下面，笔者对胡尖山地区长9储层特征进行了研究，以便为该研究区的勘探开发提供参考。

1 储层岩石学特征

根据薄片鉴定，胡尖山地区长9储层岩性主要为灰白、灰绿色长石砂岩（见图1）。碎屑成分平均百分含量为89.12%，其中长石含量最高，为48.59%；石英为28.58%；岩屑含量较低，平均11.94%，以酸性喷出岩、变质岩及云母为主，几乎没有沉积岩屑存在。填隙物含量为8.32%，主要由粘土矿物（4.12%）、碳酸盐胶结物（1.38%）以及浊沸石（0.47%）和硅质胶结物（2.09%）组成，并含少量长石质胶结物（0.26%）。粘土矿物以绿泥石（3.65%）为主，其次为伊利石（0.47%）。碳酸盐胶结物主要由铁方解石（1.26%）、方解石（0.12%）组成，并含微量方解石，呈片状或斑状充填孔隙。硅质胶结物主要为石英颗粒的次生加大。粒度分选性中－好，碎屑颗粒多呈次棱角状，胶结类型以孔隙－薄膜式为主，还有部分薄膜－加大式，颗粒支撑，颗粒接触方式为点－线接触或线接触。总之，该研究区储集砂岩颗粒以长石为主，石英、岩屑相对少，成分成熟度较低，结构成熟度中等，这表明该地区沉积物没有经历长距离搬运和湖水改造，为近源陆相沉积。

图1 胡尖山地区长9储层砂岩成分三角图

2 储集层空间类型

常规薄片、铸体薄片以及扫描电镜观察表明，该研究区长9砂岩储层平均面孔率4.25%（仅对面孔率大于1%的样品统计），孔隙类型主要包括粒间孔、溶蚀孔，其中溶蚀孔分为长石溶孔、岩屑溶孔、沸石溶孔（见图2）。

2.1 粒间孔隙

粒间孔隙是指砂岩矿屑颗粒之间的孔隙，可分为残余原生粒间孔隙和粒间溶蚀孔隙［1］。该研究区强烈的压实作用、压溶作用等成岩作用使得原生粒间孔不甚发育。溶蚀作用等对储层进行积极的改造，溶蚀了大量的次生粒间孔，造成了研究区粒间孔发育，占总孔隙的73%，并以粒间孔为主体。

图2 孔隙类型分布图

2.2 溶蚀孔隙

溶蚀孔隙是指不稳定矿物内部被地层水所溶蚀形成的孔隙［2］。该研究区受溶蚀的颗粒大多为长石、富铝硅酸盐组分的岩屑长石以及沸石，形成长石溶孔、岩屑溶孔以及沸石溶孔（见图2）。由于溶解作用易于沿矿物的解理缝、双晶缝等薄弱面进行，或选择性溶解岩屑中的易溶组分，因而溶解开始阶段在颗粒内部首先形成次生溶孔，多呈不规则的缝、孔状。溶解作用较彻底时，颗粒可被完全溶解，形成长石铸模孔［1］。溶蚀孔隙在该研究区同样发育广泛，仅次于粒间孔隙。

3 储层孔隙结构和物性特征

3.1 储层孔隙结构

储层的孔隙系统是由孔隙和喉道组成，喉道是孔隙之间的狭窄通道，控制着储层的渗流能力，喉道的大小和形态主要取决于砂岩颗粒的接触关系、颗粒的大小、胶结类型等因素［3－4］。该研究区长9储层发育的喉道类型包括孔隙缩小型喉道、片状、弯片状喉道及缩颈型喉道，管束状喉道较为少见。

根据薄片和压汞资料对储层孔隙结构进行分类，可知长9储层平均孔隙半径为28.44μm，孔隙类型以中孔隙为主，约占总孔隙的93.75%；小孔隙次之，约占6.25%。平均喉道半径为0.349μm，吼道类型以微喉型为主，含量达85.7%，其次为微细喉型，含量为14.3%。由此可知，长9储层孔喉组合类型以中孔微细喉和中孔微喉型为主，含少量小孔微细喉型等其他孔喉组合。

根据7口井的压汞测试资料分析，认为该研究区长9储层排驱压力分布范围为0.19～0.72MPa，平均0.47MPa，排驱压力中等；中值压力分布范围为1.1～9.1MPa，平均3.22MPa，同样表现为中等；孔喉歪度系数分布范围为0.63～2.16，平均1.59，喉道偏粗歪度；孔喉分选系数分布范围为1.77～2.74，平均2.31，表明孔隙结构非均质中等；最大进汞饱和度分布范围为87.68%～99.41%，平均91.97%，进汞饱和度大；退汞效率分布范围为18.11%～45.78%，平均28.3%，退汞效率较低。

根据压汞曲线形态可将研究区储层孔喉结构分为2类（见表1）：Ⅰ类为中孔－微细喉型，该类型物性好，孔喉大，但分选性差，在该研究区占的比重小；Ⅱ类为中孔－微喉型，该类型物性较差，孔喉较小，但孔喉分选性较好，为该研究区主要的孔喉结构类型。

表1 胡尖山地区长9储层不同孔隙结构类型压汞数据统计表

3.2 储层物性特征

根据该研究区长9储层岩石化验资料分析认为，主要孔隙度分布范围在7%～12%，平均9.87%；主要渗透率分布范围在0.1～3mD，平均0.847mD，属于低孔、特低孔隙度－特低渗透率储层。同时，孔隙度和渗透率具有明显的正相关关系（见图3），说明储层的渗透性主要受孔隙和吼道的约束，孔隙的发育直接控制着储层的好坏和含油气性的变化。

4 储层特征影响因素分析

影响储层特征的因素很多［5－8］，综合分析认为，该研究区长9储层特征主要受沉积作用和成岩作用的影响。

4.1 沉积作用

沉积环境的不同导致岩石类型、粒度大小甚至地层水的差异，最终导致储层的物性差异［3］。沉积相与储层物性的好坏有十分紧密的关系，沉积相类型基本上决定储层的类型以及储层的发育状况，不同沉积微相砂岩储集性能之间存在明显的差异［9－10］。胡尖山地区长9储层属于三角洲沉积，东北部为三角洲平原亚相沉积，西南部为三角洲前缘亚相沉积，主要发育分流河道、水下分流河道、陆上（水下）天然堤、沼泽、分流间湾等沉积微相。分流河道和水下分流河道水动力相对较强，砂体较厚，砂岩分选磨圆性相对较好，粒度相对较大，刚性组分如石英、长石、石英岩屑等含量较多，云母、千枚岩屑等塑性组分含量较少，有较高的孔隙度和渗透率，是该研究区的主力相带；在其他的相带，水动力变弱，分选磨圆性变差，粒度变小，填隙物含量变多，在压实－压溶作用和胶结作用下，物性变得很差（见表2）。另外，水动力的变化同样会使砂岩发育不同样式的层理构造如平行层理、交错层理等。层理构造对砂岩的物性影响很大，平行层理方向的的渗透性远高于垂直层理方向，这样就会促使油气沿层理方向分布。

图3 胡尖山地区长9储层孔隙度与渗透率关系图

表2 不同沉积微相储层数据统计表

4.2 成岩作用

沉积物沉积之后，其物性的变化主要取决于沉积物所受成岩作用的类型及其强度。该研究区的成岩作用主要有压实－压溶作用、胶结作用、溶蚀作用和交代作用。

1）压实－压溶作用 压实作用为松散沉积物在上覆水体和沉积物负荷压力下不可避免地发生总体积缩小和孔隙度降低的破坏性成岩作用。该研究区压实作用较强，主要表现在颗粒多呈点－线接触；塑性岩屑或矿物如泥岩岩屑、云母弯曲变形或被挤入粒间孔形成假杂基，从而造成岩石大量原生孔隙损失、渗透率变差；局部可见石英、长石等刚性颗粒发生破裂。压溶作用也是由于岩石压应力和上覆沉积物的重量引起的，与压实作用不同的是，其不仅受重力的影响，还受接触物的性质、流体的性质等因素的影响，如石英颗粒表面的水膜，尤其是在颗粒之间存在的粘土薄膜，能促进石英颗粒接触处优先溶解和溶解物质的扩散。压溶作用表现为石英、长石的次生加大，并使得颗粒间的接触更加紧密，出现凹凸接触以及缝合线接触。

2）胶结作用 胶结作用指对粒间孔隙的充填，其能显著降低储层物性，但早期胶结物的形成也可抑制机械压实的继续进行，使剩余原生粒间孔隙得以保存［11］，同时胶结物中的易溶组分又为次生粒间孔隙的形成奠定了物质基础。因此，胶结作用对碎屑岩储层也有建设性的一面。该研究区胶结物类型多样，主要以黏土矿物、碳酸盐胶结物为主，除此之外还发育少量硅质胶结物：①黏土矿物胶结。该研究区黏土矿物总体上以绿泥石和伊蒙混层为主，也发育一定量的伊利石，基本不含高岭石。绿泥石赋存状态主要分为2种，一种为绿泥石环边（或孔隙衬里），绿泥石环边胶结物薄膜占据了部分原始孔隙（见图4），属于破坏性成岩作用，然而早期绿泥石环边胶结作用增强了砂岩抗压实－压溶能力，因此也属于建设性成岩作用；另一种是绿泥石呈叶片状充填孔隙空间（见图5），这降低了储层的物性，属于破坏性成岩作用。另外，绿泥石的发育可以抑制石英的次生加大，在一定程度上保护了储层。伊蒙混层为蒙脱石向伊利石转化的中间产物，可分为有序间层和无序间层两种类型，早成岩阶段一般为无序间层，随着深度增加，成岩作用的增强，逐渐转化为有序间层。伊利石是胡尖山区长9较常见的黏土矿物，通常充填在粒间孔隙中，堵塞孔隙，降低储层的孔渗性能（见图6）。②碳酸盐矿物胶结。碳酸盐胶结物在该研究区较为常见，是最为重要的胶结物之一。据薄片染色、扫描电镜以及阴极发光薄片观察发现，该研究区碳酸盐胶结物平均含量为1.38%，主要为铁方解石，在各研究层段储层中基本上均有发育，碳酸盐胶结物多呈粒间胶结物、交代物或孔隙内填充物形式出现，整体上分布不均匀，局部胶结强烈，由此降低储层的孔渗性，属于破坏性成岩作用。③硅质矿物胶结。硅质胶结物在该研究区普遍发育，但含量相对较低，胶结方式包括次生加大式胶结及孔隙充填式胶结。石英自生加大边可环绕整个碎屑石英，也可仅分布于石英颗粒的局部，主要受控于可生长空间的大小，自生加大可使彼邻的两颗粒相接触，将大孔隙切割成若干个小孔隙，使得孔隙间的连通性变差。当石英颗粒周缘有绿泥石薄膜时不能形成连续的加大石英，因而可呈现孔隙充填式即以自形石英晶体充填于绿泥石薄膜形成后的剩余孔隙空间，这对改善储层性能具有双重作用。

图4 绿泥石薄膜

图5 绿泥石充填孔隙

图6 毛发状伊利石

图7 长石溶蚀

3）溶蚀作用 溶蚀作用是胡尖山地区储层砂岩中非常普遍的一种成岩作用，也是砂岩次生孔隙形成的主要作用。砂岩中的碎屑、杂基、胶结物等，包括最稳定的石英和其它硅质胶结物，都可在一定条件下发生不同程度的溶解，而且溶蚀作用贯穿于准同生期至表生成岩期、甚至抬升暴露的全过程。溶蚀作用能改善储层的储集性能及孔隙间的连通性，特别是在溶蚀作用较强区域可作为一种有效的储运空间。该研究区溶蚀作用较为强烈，溶蚀孔隙作为重要的储集空间，对储层物性的改善起到了极大的作用（见图7）。

4）交代作用 交代作用是一种矿物被另一种成分不同的矿物替代的作用，主要表现为碎屑颗粒、自生石英及长石等被绿泥石、硅质、碳酸盐等所交代。对该研究区储层来说，增加砂体孔渗性的成岩作用主要为溶蚀作用，交代作用影响不大。

5 结论

1）胡尖山地区长9储层主要为灰白、灰绿色长石砂岩，成分成熟度较低，结构成熟度中等。填隙物主要由黏土矿物、碳酸盐胶结物以及浊沸石和硅质胶结物组成，并含少量长石质胶结物。

2）胡尖山地区长9储层孔隙类型主要包括粒间孔、溶蚀孔等，其中粒间孔、溶蚀孔是该研究区最主要的储集空间。

3）胡尖山地区长9储层属于特低孔、特低渗储层。

4）沉积环境和成岩作用是影响胡尖山地区长9储层特征的主要因素。沉积环境影响储层物性的地质基础，沉积相带的展布控制了储层物性的平面特征。成岩作用对储层既有破坏性又有建设性；压实－压溶作用是孔隙结构变差的主要因素；胶结作用在整体上堵塞粒间孔隙，进一步降低了砂岩的储集性能；溶蚀作用在一定程度上改善了储层的物性，对储层改善具有重要意义；交代作用对储层物性影响不大。

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