延安南部曹凡峪油区长6 油层组成岩作用研究*

刘秀婵，陈西泮，张添锦，罗江云

(1.延安大学 能源与环境工程学院，陕西 延安716000;2.延长油田股份有限公司，陕西 延安716000)

0 引 言

曹凡峪油区位于陕西省延安市甘泉县劳山乡西北侧，是劳山油田主要开发区块之一，构造位置为鄂尔多斯盆地陕北斜坡南部，为一平缓的西倾单斜，主要开发层位为三叠系延长组长6 油层组，勘探区面积约21.37 km2，油藏埋深890 ～1 040 m.在开发区内，截至2011 年，开发区共有油井150 口，含水率为58.8%，油井含水率上升较快，产油量递减快。

成岩作用研究已经走向成岩环境、成岩模拟实验、成岩相以及成岩作用与沉积相、层序地层学、地球化学等多学科交叉的发展趋势［1］。同时，对碎屑岩储层内部成岩作用的研究都是结合孔隙结构及特征一起进行的，进而研究孔隙变化对储层物性的影响。随着研究的逐渐深入，成岩作用与孔隙演化成为了不可分割的2 部分，尤其是储层中次生孔隙的发现，为成岩作用研究更上一个台阶做出了巨大的贡献。

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长6 油层组成岩作用普遍强烈、类型复杂，沉积作用、成岩作用共同控制了储层物性的纵横向变化，同时，在埋藏成岩过程中各种成岩作用对砂岩的原生孔隙的保存和次生孔隙的发育起到了至关重要的作用［2］。随着新的研究方法的快速进步，以及各个地区勘探力度的加大，长6 油层组成岩作用研究深入到成岩相的系统研究，并从成岩相带出发，分析油水分布规律，优选有利储层发育区，并且可以指导研究区块下一步勘探部署［3］。

1 储层岩石学与成岩作用特征

1.1 储层岩石学特征

研究区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中南部、延安市西南方向，比邻下寺湾采油厂。从长6 油层组15 个薄片样品投点得出，砂岩以浅灰色细粒长石砂岩、岩屑长石砂岩为主(图1)。孔隙度主要分布区间7.8% ～8.6%，渗透率主要分布区间为0.32 ～1.58 ×10-3μm2.砂岩的主要矿物成分为长石，占38.0% ～66.0%，平均55.4%(其中钾长石31.0% ～52.0%，平均42.9%;斜长石5.0% ～27.0%，平均12.6%);次为石英，占18.0% ～26.0%，平均22.6%;岩屑含量3.0% ～9.0%，平均4.8%.云母含量变化较大，4.0% ～16.0%，平均7.0%.

图1 曹凡峪油区长6 油层组砂岩组分三角图Fig.1 Triangular diagram showing classification of Chang 6 sandstone in Caofanyu well field

1.2 成岩作用类型及特征

利用偏光显微镜对研究区岩石薄片、岩石铸体薄片中各组分、孔隙类型和自生矿物组合等特征进行观察、分析，研究区长6 储层砂岩主要经历了压实压溶作用、自生粘土矿物的胶结作用、碳酸盐矿物胶结作用、硅质胶结作用以及少量的溶解作用。其中以压实作用和胶结作用为主，少见溶解作用。各成岩作用类型的主要特征见表1.

1.3 主要储集空间类型

研究区长6 发育三角洲水下分流河道、水下河口坝细砂岩，又因为储层形成时代老、成岩作用很强［5］，孔隙类型较丰富，对于研究区储层来讲，残余粒间孔隙为主要的储集空间，长6 油层组面孔率为0.5% ～5.5%，平均为2.8%。通过铸体薄片和扫面电镜照片观察发现，主要有以下几种孔隙类型(表2)。

综合研究区的成岩作用和孔隙分布来看，孔隙类型完全受到成岩作用的影响，即成岩作用决定了研究区储层的储集能力。有效的孔隙类型(如残余粒间孔)，是由于储层范围内，成岩作用不强可以保留部分孔隙，但是同时在这些区域内，也普遍存在胶结作用，使得有效的原生孔隙降低了很多。另外，研究区储层中发育次生孔隙，次生孔隙是以粒内溶孔为主的，数量上可观，但是连通性差，有效性一般。

表1 曹凡峪油区长6 储层砂岩成岩作用类型及对孔隙的影响Tab.1 Chang 6 reservoir sandstone diagenesis and porosity effects in Caofanyu Oil Region

表2 曹凡峪油区长6 油层组主要储集空间类型及特征Tab.2 Chang 6 reservoir sandstone main reservoir space types and characteristics in Caofanyu Oil Region

2 成岩阶段及成岩序列

2.1 成岩阶段的确定

本次成岩阶段的研究主要依据碎屑岩成岩阶段划分标准［6］，本区延长组长6 埋深大多在730 ～1 050 m，镜质体反射率大多在0.81% ～1.05%，地温在100 ℃～120 ℃［7］，结合铸体薄片、扫面电镜、阴极发光等镜下观察发现，研究区原生的孔隙相对多于次生孔隙的数量，次生孔隙存在，但不很发育;碎屑颗粒以线状接触占到大部分;石英和长石出现次生加大;砂岩中自生粘土矿物以绿泥石为主，呈叶片状，占到粘土矿物总量的70%以上，不含高岭石;碎屑岩中方解石的交代现象较明显;长石和岩屑发生溶蚀现象，溶蚀粒间孔不太发育。综合以上成岩作用现象和孔隙存在状态，分析认为研究区长6 储层成岩作用处于晚成岩阶段A 期早期。

2.2 成岩序列

根据前述对成岩作用类型、特征分析，结合各类镜下观察，分析各类成岩现象，参考碎屑岩储层的成岩序列［8］，将研究区成岩序列归纳总结为:早期环边状绿泥石形成(保护原生孔隙)-机械压实(孔隙度降低)-压溶发生-石英、长石次生加大(降低孔隙度)-方解石交代(降低孔隙度)-长石、岩屑发生溶蚀(提高孔隙度、渗透率提高不明显)。

3 孔隙演化的影响因素

研究储层的孔隙演化，对于石油和天然气的勘探和开发是十分有帮助的。储层孔隙演化主要受控于沉积史、成岩史和构造演化史以及成岩地球化学环境的变化［9］。同时还受到储层地温场和埋藏史的影响［10-14］。

从研究区沉积环境、构造和成岩相的叠合图可看出(图2)，孔隙演化主要受到沉积环境和成岩作用的影响，构造因素影响较弱。

3.1 沉积环境对储层孔隙演化的影响

沉积环境首先和直接的影响到岩石类型，岩石的类型和储层孔隙度直接相关，是影响储层孔隙演化的最基本因素，位于不同沉积环境的沉积物的类型、结构都不同，所以相对应的孔隙也不同。

图2 曹凡峪地区长6 砂岩铸体薄片、扫描电镜、阴极发光照片Fig.2 Cast body sheet，scanning electron and cathodoluminescence micrographs of Chang 6 sandstone in Caofanyu area

研究区主力层位长6 油层组处于三角洲前缘亚相上，由北向南依次发育水下分流河道和水下分流间湾，不同的沉积微相孔隙类型和物性分布也不近相同。其中，水下分流河道砂体厚度较大(＞4 m)，沉积物以浅灰色厚层状细砂岩，细-粉砂岩组成，孔隙度平均为7.8% ～8.6%，渗透率平均为0.32 ～1.58 ×10-3μm2，孔隙类型以大量的残余粒间孔为主，存在部分溶蚀孔。相比来说，水下分流间湾砂体厚度变薄，颗粒粒度变细，泥质成分增加，物性变差，孔隙度平均为5.4% ～7.2%，渗透率平均为0.16 ～1.12 ×10-3μm2，孔隙类型中残余粒间孔数量变少，溶蚀孔部分存在。

3.2 成岩作用储层孔隙演化的影响

由于压实作用的存在，研究区又以细砂岩为主，粒度小，严重影响了研究区的孔隙类型，是大量的原生孔隙丧失，颗粒以线状接触，整体结构致密，铸体薄片样品分析结果表明，孔隙度降低约25%.

胶结作用中，主要粘土矿物绿泥石存在，对研究区孔隙的保存起到了最大建设性作用，即大量的胶结后的原生残余粒间孔保存下来，作为本区最有利和最主要的储层孔隙类型，占总孔隙的60%以上。硅质胶结和方解石胶结也在一定程度上破坏了原生孔隙，占据了一定空间。

图3 曹凡峪油区长6 储层沉积相、成岩相、孔隙类型、产量叠合图Fig.3 Sedimentary facies，diagenetic phase congruency map of Chang 6 sandstone in Caofanyu area

长石和岩屑的溶解作用导致研究区产生次生孔隙，普通薄片、铸体薄片以及物性资料分析，造成孔隙度增加了6%，但是由于研究区主要发育溶蚀粒内孔，粒间连通性较差，溶蚀孔并没有很大程度上提高研究区的物性，并且后期又出现碎屑颗粒充填溶蚀孔的现象。

从产量数据上可以看出，成岩作用和孔隙度的相关度较高，直接影响各井的产油量，其中以绿泥石膜+残余粒间孔和绿泥石膜+溶蚀粒间孔效果最为突出，产油量较高。

4 结 论

1)延安南部曹凡峪油区长6 油层组沉积物以细粒长石砂岩、岩屑长石砂岩为主，胶结物多。

2)发育机械压实作用、碳酸盐岩胶结作用、硅质胶结作用和部分溶解作用，处于晚成岩A 期早期。孔隙类型以原生残余粒间孔和溶蚀孔为主，有利储层孔隙类型中多见残余粒间孔。

3)压实作用导致储层致密，原生孔隙度降低，破坏性的成岩作用还有碳酸盐岩胶结和硅质胶结。但绿泥石粘土矿物的存在在很大程度上保存了原生残余粒间孔，为研究区主要储集空间。

4)单井产量数据表明，有利储层的形成主要受到沉积环境和成岩作用的影响，水下分流河道绿泥石膜胶结残余粒间孔、绿泥石膜胶结溶蚀粒间孔形成的储集层产油量相对较高。

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