苏里格气田南区上古生界盒8段、山1段储层储集空间类型研究

2014-12-03白雪见罗静兰赵天林大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系陕西西安710069

长江大学学报(自科版) 2014年31期

白雪见，罗静兰，赵天林（大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，陕西西安710069）

白雪晶，齐恒玄，罗春艳（大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，陕西西安710069）

苏里格气田的勘探始于2000年，当年部署的苏6井在上古生界中二叠统石盒子组8段砂岩试气获得了无阻流量达120×104m3／d的高产工业气流，由此发现了中国目前最大规模的整装天然气田——苏里格气田［1］。研究区位于苏里格气田南区，北起定边，南达华池以北，西以天环坳陷与陕北斜坡西界为界，东至靖边－志丹以西，面积约9000km2，其主力勘探开发层位为上古储层，研究层位为上古生界二叠系下石盒子组8段和山西组1段。下面，笔者对该研究区上古生界二叠系下石盒子组8段（简称盒8段）和山西组1段（简称山1段）储层储集空间类型进行了研究，以便下一步勘探开发提供科学依据。

1 岩石学基本特征

苏里格气田南区上古储层盒8段、山1段砂岩主要为石英砂岩和岩屑石英砂岩，其次是岩屑砂岩（见图1），平均粒径在0.125～2.00mm，以中砂和粗砂为主。砂岩的碎屑颗粒磨圆度主要为次棱状，其次为次棱次圆状，分选较好，呈颗粒支撑，颗粒间以点－线接触为主。

矿物成分的差异是决定砂岩储集性能的基础［2］。该研究区目的层石英砂岩的面孔率（平均1.94%）明显高于岩屑石英砂岩和岩屑砂岩的面孔率（平均分别1.00%和0.04%）。石英砂岩的储集空间以次生溶孔（平均1.2%）与微裂隙（平均0.3%）为主。由于石英砂岩与岩屑石英砂岩中高岭石胶结物含量较高，因而高岭石晶间微孔较发育（平均分别为0.3%和0.24%）（见图2）。与石英砂岩和岩屑石英砂岩相比，岩屑砂岩孔隙不发育，其储集性能相对较差。

图1 研究区盒8段、山1段储层砂岩分类图

2 储集空间类型及其组合

2.1 主要孔隙类型

根据岩石铸体薄片观察与统计，结合扫描电镜研究，认为研究区盒8段、山1段砂岩储层主要发育4类孔隙，即原生粒间孔隙、次生溶孔（包括岩屑溶孔、粒间溶孔、长石溶孔、杂基溶孔）、高岭石晶间微孔隙和微裂隙。

1）原生粒间孔隙原生粒间孔隙是砂质沉积物在埋藏成岩过程中原生粒间孔隙被填隙物部分充填改造后形成的［3］。该研究区原生孔隙主要为被次生石英加大、微晶石英集合体或早期成岩阶段形成的微晶方解石胶结物充填之后剩余的原生粒间孔（见图3（a）），其孔隙连通性相对较差。

图2 研究区不同砂岩类型的孔隙类型及发育情况直方图

2）次生溶孔该孔隙类型包括粒间溶孔、粒内溶孔及填隙物内溶孔：①粒间溶孔，其在原生粒间孔隙与剩余粒间孔隙基础上经次生溶蚀作用后形成。粒间溶孔形态不规则，外形呈港湾状，孔径大小和分布不均匀，常与长石、岩屑溶孔等伴生，并被细小的溶蚀缝连通起来（见图3（b））。②粒内溶孔。粒内溶孔多沿矿物解理发育，当颗粒全部或几乎完全被溶蚀而保留其原晶体假像时，则成为铸模孔。该研究区砂岩总体为高石英、贫长石特征，长石普遍溶蚀形成形态较规则的长石粒内次生溶孔（见图3（c）），甚至全部被溶蚀而留下铸模孔。该研究区砂岩粒内溶孔以岩屑溶孔和长石溶孔为主，长石溶蚀现象较为频繁，但长石含量较少，对砂岩储集物性的贡献不如岩屑溶孔（见图3（d））。③填隙物内溶孔，包括高岭石晶间孔（见图3（e））和杂基溶孔，局部地区砂岩中发育有少量方解石晶内溶孔（见图3（f））。高岭石晶间微孔为主要的填隙物内孔，其结晶程度较好、孔径大于5μm。方解石晶内溶孔主要产于粒间胶结的亮晶方解石中，当沿其解理面进行溶解作用时，形成形态较规则的方解石内溶孔。总体而言，填隙物内溶孔在该研究区各层段砂岩中发育普遍，孔隙的大小及分布极不均匀，一般孔径较小，其大小与晶体大小、堆积紧密程度等有关。

3）微裂隙该研究区的微裂隙包括由于压实作用、收缩作用及各种构造应力作用形成的细小裂缝，而由溶蚀作用形成的溶蚀缝不包括在微裂隙范围内。该研究区石英砂岩、岩屑石英砂岩以及岩屑砂岩中均含有较多的微裂隙，其含量可达到1%～2%。由构造应力所造成的裂缝较细，常可贯穿塑性岩屑、杂基等（见图3（g））。砂岩中普遍发育收缩缝，主要出现在充填于孔隙中的黏土矿物（主要为蒙脱石、绿泥石）中，这些黏土矿物在成岩期失去束缚水或结构水，向靠近碎屑颗粒一方或孔隙中心发生收缩而形成收缩孔或呈线状展布的收缩缝。因此，微裂隙的存在可以极大改善储层物性（见图3（h））。

2.2 主要孔隙组合类型

铸体薄片观察和统计显示，该研究区盒8段、山1段储层的储集空间多以各类孔隙的复合形式出现，主要有原生剩余粒间孔＋溶孔＋晶间微孔、溶孔＋晶间微孔＋微裂隙型、溶孔＋晶间微孔、溶孔、晶间微孔等孔隙组合类型。

1）原生剩余粒间孔＋溶孔＋晶间微孔该孔隙组合类型各孔隙之间的连通性好，是一种良好的复合储集空间类型［4］。平均孔径74.5μm，平均面孔率为4.1%。砂岩主要粒径0.46～0.99mm。砂岩分选中等－好，磨圆度主要为次棱－次圆状，胶结类型主要为薄膜－孔隙式、再生－孔隙式、孔隙式。该孔隙组合类型占样品总数的13.9%。

2）溶孔＋晶间微孔＋微裂隙该孔隙组合类型各孔隙之间的连通性较好，因而是一种较好的复合储集空间类型。平均孔径51.1μm，平均面孔率为2.6%。砂岩主要粒径0.43～1.29mm，分选中等，磨圆度主要为次圆状胶结类型主要为孔隙－基底式、孔隙式。该孔隙组合类型占样品总数的20.2%。

3）溶孔＋晶间微孔该孔隙组合类型的各孔隙之间的连通性较好，也是一种较好的复合储集空间类型。平均孔径29.2μm，平均面孔率为2.4%。砂岩主要粒径0.45～0.97mm，分选较差－中等，磨圆度主要为次棱－次圆状，胶结类型主要为加大－孔隙式、孔隙式。该孔隙组合类型占样品总数的34.7%。

4）溶孔该孔隙组合类型尽管平均孔径较大（88.3μm），但由于溶孔之间的连通性较差，是一种较差的复合储集空间类型。平均面孔率为1.7%。砂岩主要粒径0.53～1.08mm，分选中等－较好，磨圆度主要为次棱－次圆状，胶结类型主要为加大－孔隙式、再生－孔隙式、孔隙式。该孔隙组合类型占样品总数的20.8%。

5）晶间微孔该孔隙组合类型由于仅有微孔隙，缺乏有效的连通路径，加之微孔的储集空间有限，因而是一种差的复合储集空间类型［5］。平均孔径6.7μm，平均面孔率为0.5%。砂岩主要粒径0.38～0.81mm，分选中等－好，磨圆度主要为次棱－次圆状，胶结类型主要为加大－孔隙式、孔隙式。该孔隙组合类型占样品总数的10.4%。