塔里木盆地西达里亚油田阿克库勒组储层黏土矿物特征及其对储集空间的影响

林晓红,阳国进　(中石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830011)

朱喜萍　(中石油新疆油田分公司准东采油厂，新疆 阜康 831511)

塔里木盆地西达里亚油田阿克库勒组储层黏土矿物特征及其对储集空间的影响

林晓红,阳国进(中石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830011)

朱喜萍(中石油新疆油田分公司准东采油厂，新疆 阜康 831511)

[摘要]塔里木盆地西达里亚油田三叠系主要含油层位为阿克库勒组一段、三段(T2a1、T2a3)，油层埋藏较深，约在4400～5000m，储层物性好，属于中孔-高渗砂岩储层。通过分析T2a1、T2a3砂岩储层中的黏土矿物特征及样品物性，讨论了成岩过程中黏土矿物对储集空间的影响。研究认为：T2a1、T2a3储层中高岭石对储集空间起破坏性作用，绿泥石对储集空间起建设性作用，伊-蒙混层主要起阻塞、减小喉道空间，降低渗透性的作用。

[关键词]西达里亚油田；砂岩储层；黏土矿物；储集空间；高岭石；绿泥石

黏土矿物是砂岩油藏储层的重要组成部分，其赋存状态和物理化学特性的不同以致对储层起到的作用不同。随着国内外对碎屑岩储层黏土矿物研究的不断加深，不同类型和特征的黏土矿物在漫长的成岩过程中对储集空间的保护或破坏作用也逐渐被重视[1～4]。

西达里亚油田位于新疆轮台县塔里木河的北岸，所在构造为塔里木盆地东北坳陷区沙雅隆起阿克库勒凸起上的一个局部断背斜构造。其储油层位为中三叠统阿克库勒组一段、三段(T2a1、T2a3)和上三叠统哈拉哈塘组。T2a1、T2a3油藏埋深4400~5000m，均为辫状河三角洲相沉积体系。

1储层特征及储集性能

T2a1、T2a3储层岩性主要为浅灰色长石岩屑砂岩、岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，成分成熟度较低；岩石粒度多为中粒，少数为细粒和粗粒，分选中等，碎屑以次棱角状-次圆状为主，结构成熟度中等；粒间填隙物主要有高岭石、绿泥石，局部碳酸盐发育。

据岩石薄片观察，T2a1、T2a3储层孔隙以粒间孔为主，少量的粒内溶孔、粒内微孔、晶间微孔。岩心常规物性分析，T2a3储层孔隙度介于10.1%～29.7%(平均24.8%)，主要分布区间为22%～28%；渗透率介于11.7～5100mD(平均1585.2mD)，主要分布区间为320~2560mD。T2a1储层孔隙度介于10.3%～25.4%(平均21.8%)，主要分布区间20%～26%；渗透率介于10.6～5100mD(平均1526.6mD)，主要分布区间40～2560mD。总体上为中孔-高渗储层。

2黏土矿物特征

根据油藏某井样品的扫描电镜和黏土矿物X射线衍射结果，其黏土矿物主要类型有高岭石、绿泥石、伊-蒙混层、伊利石等4种类型，且以前3种类型为主。其中T2a3伊-蒙混层含量最高，混层比较高；T2a1高岭石含量最高，混层比低(表1)。

T2a1、T2a3储层中高岭石呈书页状、蠕虫状、不规则状分布于粒间，占据粒间孔隙或溶蚀孔隙(图1(a)、(b))；绿泥石呈页片状规则地包裹于颗粒表面，称颗粒包膜，同时也作为粒间孔的内表面，也有人称之为孔隙衬里(图1(c)、(d))；伊-蒙混层呈片状、碎片状贴附于颗粒表面，搭桥状分布于粒间(图1(e)、(f)、(g))；伊利石在颗粒之间呈搭桥状或毛发状(图1(h))。

图1　研究区某井样品扫描电镜照片

层位深度/m黏土矿物绝对质量分数/%黏土矿物相对质量分数/%I-SIKC混层比/%T2a34412.962.26584317854414.931.536451615904415.792.835053114904420.362.574043323804422.932.744841632804433.292.211663840204434.111.69195472920T2a14472.725.042532250204474.462.572784322204479.732.311396315204480.872.5427112735204484.921.19279521220

注：I-S为伊-蒙混层；I为伊利石；K为高岭石；C为绿泥石。

3黏土矿物对储层储集空间的影响

3.1　绿泥石

作为颗粒包膜或孔隙衬里的绿泥石，多形成于较早成岩阶段，与富铁沉积环境有关[1]。研究区T2a1、T2a3储层均为辫状河三角洲沉积环境，由河流带来丰富的溶解铁，给绿泥石的形成提供了物质来源。根据对T2a1、T2a3砂岩储层的绿泥石绝对质量分数和孔隙度试验结果的统计表明，两者呈正相关关系，即反映了绿泥石的存在确实对储集空间的保存有利，且绿泥石含量越高，砂岩孔隙度越大。

绿泥石对砂岩储层孔隙的保护作用体现在以下几个方面：

1)抗压实作用大量研究证实，压实作用是使孔隙减少的最主要因素[7]。形成于早成岩早期颗粒的绿泥石包膜，从孔隙流体中沉淀出来，将颗粒胶结在一起，在一定程度上起到了抗压实作用。

2)保护溶孔等次生孔隙在扫描电镜照片中，可以看到不少碎屑溶蚀后形成的铸模孔因绿泥石衬里的存在而得以保存。

3)阻止石英的次生加大，保护粒间孔石英的次生加大是砂岩孔隙减少的重要因素，次生石英往往以石英颗粒为核，沿核的晶格继续生长，当绿泥石包膜紧密包裹了碎屑颗粒，自生石英将不易找到生长点，若在此之前有流体交换，会将Si4+带走，避免或减缓了石英的沉淀，保留了更多的粒间孔隙。据T2a1、T2a3储层扫描电镜观察，大多数有包膜的石英颗粒没有发生次生加大现象。

3.2　高岭石

结合区内砂岩储层样品中的高岭石绝对质量分数与孔隙度测试结果分析，二者呈负相关关系。砂岩中书页状、蠕虫状高岭石为六方板状集合体，形成于酸性环境，同时伴生SiO2沉淀，导致石英次生加大现象发生，堵塞原生粒间孔及次生孔隙。其反应方程式如下：

2KAlSi3O8+2H++H2O=Al2Si2O5(OH)4+4SiO2+2K+

钾长石高岭石

2NaAlSi3O8+2H++H2O=Al2Si2O5(OH)4+4SiO2+2Na+

钠长石高岭石

CaAl2Si2O8+2H++H2O=Al2Si2O5(OH)4+Ca2+

钙长石 高岭石

对T2a1、T2a3共12个样品的测试分析结果统计发现，伊利石和伊-蒙混层的绝对质量分数与孔隙度相关性不大(图2)，但与渗透率呈明显的负相关关系(图3)。通过扫描电镜观察，伊-蒙混层矿物呈片状、碎片状贴附于颗粒表面，搭桥状分布于颗粒之间，占据孔隙，使孔隙内壁变得毛糙，阻塞和减小喉道空间，使岩石的渗流能力变差。而伊利石在颗粒之间呈搭桥状或毛发状，在储层发育中，其作用与伊-蒙混层类似。

图2　伊利石+伊-蒙混层绝对质量分数与孔隙度关系图　　图3　伊利石+伊-蒙混层绝对质量分数与渗透率关系图

4结论

1)西达里亚油田T2a1、T2a3黏土矿物以高岭石、伊-蒙混层矿物、绿泥石为主，含少量伊利石。

2)绿泥石在T2a1、T2a3储层中作为颗粒包膜或孔隙衬里存在，形成于早成岩早期，与孔隙度呈正相关关系，起到了保护储集空间的作用。

3)高岭石为长石等碎屑溶蚀后的产物，以蠕虫状、书页状充填在原生、次生孔隙内，与孔隙度呈负相关关系。

4)伊-蒙混层与伊利石包裹了颗粒和孔隙，尤其是孔隙喉道，大大降低了岩石的渗透性。

[参考文献]

[1]肖玉茹，赵立群，杨坚，等.新疆塔里木盆地西达里亚油气田三叠系油气藏描述项目报告[Z].西北油田，1997.

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[3] 刘宝珺.沉积岩石学[M].北京：地质出版社,1980.

[4] 张关龙，陈世悦，鄢继华.郑家—王庄地区沙一段黏土矿物特征及对储层敏感性影响[J].矿物学报，2006，26(1)：99~106.

[5] 王行信.我国油气勘探开发中黏土矿物研究的现状及建议[J].石油勘探与开发，1997，24 (6)：99~100.

[6] 黄思静，武文慧，刘洁,等，大气水在碎屑岩次生孔隙形成中的作用——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例[J].地球科学(中国地质大学学报),2003，28(4):419~424.

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[9] 黄思静，谢连文，张萌,等，中国三叠系陆相砂岩中自生绿泥石的形成机制及其与储层孔隙保存的关系[J].成都理工大学学报(自然科学版)，2004，31(3)：273~281.

[10] Surdam R C，Boese S W，Crossey L J.The chemistry of secondary porosity [J].AAPG Memoir，1984，37：127~149.

[11] MacGowan D B，Surdam R C. Difunctional carboxylic acid anions in oilfield waters [J].Organic Geochemistry，1988，12：245~259.

[编辑]邓磊

[引著格式]林晓红,阳国进，朱喜萍.塔里木盆地西达里亚油田阿克库勒组储层黏土矿物特征及其对储集空间的影响[J].长江大学学报(自科版) ,2015,12(29):18~21.

[中图分类号]TE122.2

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2015)29-0018-04

[作者简介]林晓红(1980-)，女，工程师，现从事矿物岩石、油藏地质研究工作，79685600@qq.com。

[基金项目]国家科技重大专项(2011ZX05049-01)。

[收稿日期]2015-06-22