彬县—旬邑地区延长组长9储层成岩作用分析

胡西山，王建华

(延长油田股份有限公司旬邑指挥部，陕西 旬邑 711300)

鄂尔多斯盆地是我国第二大沉积盆地，面积约25×104km2，位于中国大陆中西部，是一个稳定沉降凹陷迁移扭动明显的多旋回沉积型克拉通类含油气盆地，它具有丰富的油气煤铀等多种能源矿产，具有油气分布广含油层位多油层厚度大孔隙度和渗透率低等特点，是我国重要的能源基地。鄂尔多斯盆地东南部的彬县-旬邑地区勘探程度相对较低，中生界油层埋藏浅，勘探潜力较大。三叠系延长组是其主要的含油层系，油藏类型主要是岩性油藏或构造 -岩性油藏，该类油气藏的勘探，主要是在低孔低渗背景下寻找有利的储层砂体即高孔高渗储层，成岩作用分析在储层研究中占有很重要的地位。成岩作用不仅影响原生孔隙的存在，还对次生孔隙的产生和发育有决定性的影响，从而影响储层的储集性能非均质性和油气的运移和聚集 因此，成岩作用研究对后期储层的勘探和开发有一定的指导意义。

1 研究区地质概况

彬县-旬邑地区位于鄂尔多斯盆地东南部，区域构造上属渭北隆起，构造较复杂主要为应力构造和沉积差异压实构造。延长组沉积演化自下而上经历了由湖进—鼎盛—湖退的完整沉积旋回，长9期湖盆已经形成，并向鼎盛时期发展。长9期为辫状河三角洲前缘沉积，物源主要来源于南部的秦岭地区，长9储层主要发育于水下分流河道微相。

2 长9储层岩石学特征

储层特征及其物性特征是影响油气田油气分布的主要因素，也是寻找油气富集有利区块和进行油田开发研究的一个重要基础[2]。

长9油层组碎屑颗粒成分统计表明:石英含量为24.55%，长石含量为46.5%，岩屑含量为28.95%。根据三角图分类法结合岩心观察，长9油层组的岩石类型主要为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩，其次含长石砂岩和岩屑砂岩(见图1)。

图1 彬县-旬邑地区延长组长9岩石分类图

长9油层组的整体石英平均含量24.55%，单井石英平均含量在20.0% ～29.21%之间，长石平均含量为 46.5%，平均岩屑含量为28.95%。

本区主要的胶结物是碳酸盐岩胶接物，其次为硅质，并且含有少量的白云石、钠长石等。薄片鉴定表明方解石含量变化大，少者方解石含量1%都不到，含量较多者超过了30%。阴极发光中，方解石常发暗橙黄至暗橙红色光，表明其多为含铁方解石。白云石和钠长石偶见，含量一般在1%到2%。硅质胶结物主要以次生加大的形式出现，含量不多，平均不到2%。工区内胶结类型主要为孔隙式胶结，其次为孔隙-压接式胶结。

3 长9储层成岩作用

该区延长组砂岩储层所经历的成岩作用主要有压实(溶)作用、胶结作用、泥质充填作用、溶蚀作用和交代作用。

3.1 压实(溶)作用

研究区内各地层中均存在一定数量的泥质碎屑、云母等可塑性岩石碎屑，因此压实现象比较明显，具体表现在以下四个方面:(1)颗粒发生压实定向:常见于杂基支撑的粉砂岩、粉细砂岩中，由于埋深增加，地层压力增大，使碎屑颗粒长轴近于水平方向定向排列，在镜下可见岩石纹层层面上有云母和炭屑的定向排列(见图2)。

图2 正10井长9，10×10(-)压实之后，碎屑颗粒近于水平方向定向排列

(2)塑性颗粒压实变形:主要是云母、泥质岩屑等受压弯曲、伸长或被硬碎屑嵌入(见图3)。

图 3 正 10井长 9，1 600.23 m，10×10(+)云母受挤压后变形

(3)刚性颗粒压裂:如石英、长石等刚性矿物，当上覆压力超过颗粒抗压强度时，颗粒沿其薄弱面破裂，长石一般沿其解理面破裂，石英则产生楔形裂隙等。

(4)碎屑颗粒接触关系发生变化:随埋藏深度增加，颗粒接触关系渐趋紧密，碎屑颗粒由彼此分离到相互靠近，出现由点接触到线接触的特征。

压实作用是一种很普遍的成岩现象，在研究区延长组的各个地层中都能看见压实作用的现象[3]。压实作用是砂岩原生粒间孔减少的主要原因之一，计算工区内长9段内因压实损失的孔隙达23.15%。

3.2 胶结作用

研究区内常见的胶结物有碳酸盐岩胶结物和硅质胶结物。

3.2.1 碳酸盐胶结

碳酸盐胶结物在彬县一旬邑地区延长组的碎屑岩中非常普遍，主要呈粒间胶结物、交代物的形式出现。成分上主要以方解石和铁方解石为主，碳酸岩胶结物对砂岩孔隙起堵塞作用，能使分选良好的砂岩成为低孔低渗的储集岩。但早期的碳酸岩胶结物充填孔隙后又起到了一定的支撑作用，使砂岩的压实程度减弱。更重要的是碳酸岩胶结物易溶于酸性孔隙水中，为后来的次生孔隙的产生奠定了物质基础。但遗憾的是，研究区内的碳酸岩胶结物的溶蚀现象并不明显，仅在一些溶蚀缝周围能看见少量的方解石的溶蚀现象。

从薄片统计结果来看，长9的碳酸盐胶结作用强，方解石胶结物含量达11.92%。从物性上来看，长9的孔隙度相对比较好，但渗透率最差，其原因可能是大量的方解石胶结物增强了长9的抗压实性，使长9中保留了相对多的原生粒间孔，但同时由于方解石胶结作用强，占据了大部分喉道，使长9的渗透率变差，从而形成了长9中相对高的孔隙度与相对较低的渗透率的局面。

3.2.2 硅质胶结

研究区内的硅质胶结物主要以石英次生加大和在孔隙中以石英晶体的形式产出。硅质胶结物的含量虽然不高(最高为4%)，但石英的次生加大现象却比较普遍。在所选的60个铸体薄片中，几乎都能见到石英的次生加大。因此，硅质胶结物的主要来源应该不是由石英的压溶提供的。考虑到工区内延长组的成分成熟度比较低，主要为长石岩屑砂岩或岩屑长石砂岩，长石的含量高达40%左右，且长石溶蚀现象比较普遍。因此，研究区硅质胶结物可能是由长石的溶蚀高岭石化而来。总之，胶结作用对储层主要起破坏作用，胶结物大量占据储层的储集空间，是储层孔隙损失的另一主要原因。

3.3 泥质充填作用

研究区内主要的泥质充填物有绿泥石和高岭石及少量的伊利石及伊蒙混层等矿物。绿泥石是该区延长组储集层中分布最广、含量最高的自生粘土矿物。绿泥石大多以孔隙衬垫的形式产出，也有少量“绒球状”绿泥石以孔隙充填的形式产出。高岭石、伊利石及伊蒙混层等矿物则主要以孔隙充填的形式产出。泥质充填在整个研究区内都非常普遍，且主要以绿泥石为主。早期绿泥石薄膜的形成，在石英颗粒表面形成了一层保护膜，阻止了石英的自生加大。

在镜下，我们几乎看不到在粘土膜中的石英颗粒有次生加大现象。另外，这种粘土膜的形成，也可以增强砂岩的抗压实程度，在一定程度上，起到了保护粒间孔的作用。但同时，粘土膜自身要占据一定的空间，它们的存在也可使原生粒间孔明显的变小，而且粘土矿物形成时，常常会占据孔隙喉道，使喉道变细甚至消失，从而降低了砂岩的渗透率，增强了储层的非均质性。

3.4 溶蚀作用

在研究区延长组储集岩中，长石的溶蚀作用是比较普遍的。事实上，长石作为碎屑颗粒，在搬运沉积的时候就已经开始溶蚀了，沉积之后，由于印支运动使延长组整体抬升，接受大气淡水的淋滤，造成了研究区内长石溶孔相对较为发育的事实。长石的溶蚀孔是本区的主要次生孔隙类型，这类孔隙的存在，对储层的物性起到了积极有效的改善作用。

3.5 交代作用

在研究区内，主要的交代作用是方解石对长石的交代。方解石交代长石的现象比较普遍，因为研究区内曾发生过强烈的方解石胶结作用，在方解石形成时，孔隙水中富含Ca2+和CO32-离子，而这种溶液具有破坏长石晶格的能力，但交代程度大都比较低，以溶蚀交代长石边缘为主。个别地方可见方解石交代石英现象，但这种现象不普遍。交代过程中服从体积保持不变定律和质量作用定律，因此，交代作用对储层的影响不大。

4 长9储层成岩作用序列

根据以上成岩作用的分析，结合各种自生矿物的产出状况和生成条件，我们对研究区内延长组的成岩序列进行了分析。

(1)沉积物一沉积下来就在上覆压力的作用下开始压实，因此，压实作用应最早发生。(2)在镜下，通常看到被粘土包裹的颗粒成分单一，也未见有加大现象，因此，早期粘土膜的形成应早于其他成岩作用。(3)长石的溶蚀也发生的比较早，它为石英的次生加大提供了 SiO2的来源，故长石的溶蚀要早与石英次生加大。另外，长石溶孔内偶见方解石胶结物，可见长石溶蚀应早于方解石胶结。(4)镜下可见早期方解石胶结物呈微 -粉晶于孔隙中，但含量很少，而后期的方解石胶结物则呈粉晶-中晶及连晶状，其含量远远大于早期方解石胶结物含量。后期方解石胶结物，其阴极发光较暗，为铁方解石。因此，方解石的大规模胶结应出现在晚成岩A期的早期。(5)在扫描电镜下可以看到长石有加大的趋势，但加大程度不大，根据其加大程度及其加大的条件判断，长石加大现象发生的较晚，应在进入晚成岩A期后才出现。(6)镜下可见泥质胶结物被有机质浸染和沥青包裹自生石英的现象，说明烃类侵位应晚于粘土膜的形成及石英次生加大。烃类侵位应发生在有机质进入成熟期，开始大量生成油气的晚成岩A期。

根据以上分析，彬县―旬邑地区延长组成岩序列为:压实作用→早期粘土膜沉淀作用→长石溶蚀→石英次生加大→晚期方解石胶结→方解石交代长→长石次生加大→烃类侵位。由于各种成岩作用都是一个漫长而复杂的地质过程，在同一时间内，可能发生着多种成岩作用，因此，它们的早晚只是相对而言的[4]。

5 长9储层成岩阶段的划分

通过镜质体反射率及镜下观察到的各种现象，认为研究区内延长组目前处在晚成岩的A期，主要依据为:(1)各层的镜质体反射率(Ro)的测试结果表明，延长组长9的镜质体反射率分布在1.03～1.07之间，有机质已经进入成熟期。(2)在扫描电镜下，可见粘土矿物主要为薄膜状和绒球状的绿泥石还有部分晶形完好的高岭石及少量纤维状伊利石。(3)研究区内长石有加大现象，这表明该区延长组己经进入晚成岩A期。(4)镜下可见明显的长石溶蚀及少量的及岩屑溶蚀现象。(5)颗粒多呈点到线状接触，罕见缝合线状接触 (6)阴极发光下见方解石发光较暗，多呈较暗的橙红色，说明其含铁较重。(7)镜下常见石英I-II级加大，局部为III级加大。

根据镜质体反射率及以上现象可以确定目前该区延长组各地层已经进入晚成岩阶段A期。

6 结语

(1)彬县-旬邑地区延长组长9储层为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩，其次含长石砂岩和岩屑砂岩，主要的胶结物是碳酸盐岩胶接物，其次为硅质，并且含有少量的白云石、钠长石等，。胶结类型主要为孔隙式胶结，其次为孔隙 -压接式胶结。

(2)彬县-旬邑地区延长组长9储层主要的成岩作用有压实(溶)作用、胶结作用、泥质填充作用、溶蚀作用和交代作用。压实作用、压溶作用、胶结作用对储层孔隙起着破坏性作用，溶解作用起着使储层孔隙增大的作用。前者为破坏性成岩作用，后者为建设性成岩作用。但压实作用中的刚性颗粒发生破裂而产生的微裂缝，对特低渗储层储集性能的改善具有积极的意义。

(3)彬县-旬邑地区延长组各地层已经进入晚成岩阶段A期。

[1]朱国华，陕甘宁盆地西南部上三叠系延长统低渗透砂体和次生孔隙砂体的形成[J].沉积学报.1985:02.

[2]何雨丹，肖立志，毛志强，等.测井评价“三低”油气藏面临的挑战和发展方向[J].地球物理学进展.2005，20(2):282-288.

[3]郭睿，储集层物性下限值确定方法及其补充[J].石油勘探与开发.2004，31(5):140-143.

[4]郑浚茂，庞明.碎屑储集岩的成岩作用研究[M].中国地质大学出版社.1989.

[5]彬县-旬邑地区延长组下部油层组含油远景初步评价.延长油田股份有限公司旬邑指挥部.2012.