志丹地区长2储层物性特征及其控制因素

宋晓莉，杨明明,肖 鑫，马志峰，李 乐，杜 伟

(1.兰州城市学院培黎石油工程学院，甘肃兰州 730070；2.西安石油大学；3.延长油田股份有限公司瓦窑堡采油厂)

志丹地区长2储层物性特征及其控制因素

宋晓莉1,2，杨明明2,肖 鑫2，马志峰3，李 乐2，杜 伟2

(1.兰州城市学院培黎石油工程学院，甘肃兰州 730070；2.西安石油大学；3.延长油田股份有限公司瓦窑堡采油厂)

长2储层为志丹地区主要产油层组，属于三角洲前缘亚相沉积，有利储层主要分布于水下分流河道和河口坝处，储层物性较差，综合评价为中孔特低渗透型储层。为了进一步研究储层物性特征和控制物性的主要影响因素，从沉积微相、成岩作用、微孔微裂缝、碎屑组分、碳酸盐含量及黏土矿物含量等方面入手，分析了其对储层物性的影响，并总结出研究区储层物性的主要控制因素是沉积相带和成岩作用。

志丹地区；储层物性；长2储层；成岩作用

1 区域概况

志丹地区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部，总面积约为240 km2。该斜坡形成于早白垩世，呈向西倾斜的平缓单斜，平均坡降10 m/km，倾角小于1°，断层不发育，主要发育鼻状构造[1-2]。

长2储层为研究区主要产油层段，属于三角洲前缘亚相沉积，沉积微相可分为水下分流河道、河口坝、分流间湾和远砂坝等类型,有利储层主要分布于水下分流河道和河口坝微相。研究区储层物性较差，孔隙度平均16.51%，渗透率平均为7.56×10-3μm2，综合评价为中孔特低渗储层。结合现场生产需要及实际分层方案，根据次级沉积旋回组合及辅助标志层特征，自上而下将长2油层组分为长21、长22及长23三个亚油层组。

长2段地层厚度90～120 m，储层岩性主要以灰色、浅灰色长石砂岩为主，此外也存在极少量的岩屑长石砂岩。岩石薄片粒度图像分析测定结果显示，粒级成分以细砂为主，次为中砂和粉砂，泥质含量极少。

2 储层物性特征

2.1 孔隙度分布特征

根据大量岩心物性分析资料的统计，志丹地区长2砂岩储层孔隙度最大值为22.40%，最小值为0.7%，平均值为16.51%；主要分布区间在12.0%～20.0%，该范围样品占全部样品的81.61%；分布主频在16.0%～20.0%处。

纵向上，孔隙度自下而上呈先增大后减小趋势。对各个小层孔隙度的统计分析结果(表1)表明，位于长2最底部的长23孔隙度最小，平均15.44%，向上到长22平均值增大为17.54%，而从长22到长21孔隙度又呈现逐渐降低的趋势，平均值16.56%。

表1 志丹地区长2储层物性统计

2.2 渗透率分布特征

研究结果表明，志丹地区长2储层渗透率最大值为44.62×10-3μm2，最小值为0.03×10-3μm2，平均值为7.56×10-3μm2。渗透率分布呈近似正态单峰，分布范围为(0.03～46.83)×10-3μm2，主要分布区间在(0. 1～10.0)×10-3μm2，该区间的样品占总样品的74.11%，分布主频在(1.0～5.0)×10-3μm2处。

纵向上，从长23到长21渗透率逐渐变差，但总体上长2各小层的渗透率较好(表1)。

2.3 孔、渗相关性

通过对孔隙度与渗透率之间的关系分析表明，本区长2砂岩储层孔隙度与渗透率在半对数坐标中呈现较好的线性相关，相关系数为0.64(图1)。

图1 志丹地区长2孔隙度与渗透率关系

3 储层物性影响因素分析

综合研究和分析表明，影响区内长2砂岩储层物性的因素较多，其影响因素主要包括沉积微相、成岩作用、微孔和微裂缝、微观结构、矿物成分及含量等多个方面。

3.1 沉积微相对储层物性的影响

碎屑岩储层物性与沉积作用密切相关，沉积微相控制着储层砂岩颗粒的粒度、结构成熟度和成分成熟度，因此储集层在不同的相带上其物性也具有差异性[3]。研究区沉积相带分布简单，储层在水下分流河道和河口坝处的物性较好。水下分流河道及河口坝主体的渗透率一般大于2×10-3μm2，水下分流河道及河口坝侧体渗透率主要分布在(0.8～2.0)×10-3μm2，而分流间湾的渗透率一般小于0.8×10-3μm2(图2)。

图2 志丹地区长2沉积相带与渗透率等值线叠合图

3.2 成岩作用的影响

研究区的成岩作用以压实作用、胶结作用和溶蚀作用对储层物性的影响最为明显。

3.2.1 压实作用

研究区长2储层砂岩经历了较强烈的机械压实作用，是造成储层物性变差的主要原因之一。压实作用主要表现为：①石英、长石等刚性颗粒发生破裂，并在其颗粒表面出现压裂纹；②塑性岩屑、黑云母、泥质胶结物、灰泥质胶结物等塑性矿物发生塑性变形、扭曲、假杂基化，沿长轴定向排列；③随着压实作用的增强，颗粒的接触关系随之发生变化，颗粒之间的接触关系由点接触变为线接触甚至凹凸接触；④绿泥石薄膜的发育和黏土矿物的析出附着在碎屑颗粒的表面，丝状伊利石产生塔桥效应，占据了孔隙空间，堵塞喉道，降低了孔隙度、渗透率。总而言之，压实作用对原生孔隙破坏性较强，同时使孔隙和喉道迅速减小，孔隙类型从大孔中喉变为中孔细喉，最终变为小孔细微喉[4]。

根据Sherer(1987)建立的砂岩原始孔隙度计算公式计算得到研究区砂岩原始孔隙度平均值为36.70%，再根据压实率计算公式得出研究区长2砂岩的压实率为32.40%～78.50%，平均55.45%。压实率可定量表征压实强度，从而表明压实作用对物性破坏非常大，导致原始孔隙大部分被其破坏。

3.2.2 胶结作用

胶结作用在志丹地区内普遍存在，是破坏原生孔隙的另一重要原因。研究区的胶结作用类型可分为硅质胶结作用、碳酸盐胶结作用、黏土矿物胶结作用和长石胶结作用。

志丹地区硅质胶结和长石胶结主要以石英次生加大、钠长石自生加大和孔隙充填式胶结为主，这些胶结作用使孔喉空间被占据，堵塞喉道，破坏了砂岩的原生孔隙。

志丹地区长2储层主要以方解石胶结物为主。方解石、铁方解石充填部分或大部分孔隙空间，使原生孔隙度大大降低，由于成岩作用后期方解石溶蚀程度较弱，不易产生溶孔，所以碳酸盐胶结物中的次生孔隙较少。

研究区的主要黏土矿物为绿泥石和伊利石。伊利石形成于晚成岩阶段，多来源于混层黏土矿物的成岩演化，也可由黏土基质重结晶或孔隙水沉淀而成，但其形成需要一定的物质来源和介质条件。在长石砂岩中，伊利石易于形成，特别是在富钾的碱性条件下有利于形成伊利石。伊利石呈不规则片状、发丝状披盖在颗粒表面或填充于孔缝中，由于残留粒间缝中出现伊利石搭桥现象，从而降低储层的孔隙度和渗流能力。本区长2砂岩绿泥石主要有两种形态及产出，即早期的孔隙衬边或薄膜绿泥石及晚期的孔隙充填绿泥石，其中以早期的绿泥石薄膜现象较为普遍。绿泥石薄膜的生长能够平衡部分压实作用，既能使砂岩的原生孔隙及次生孔隙得以保存，又能在一定程度上抑制石英的胶结作用[5-7]。总之，绿泥石薄膜或衬边对长2砂岩储层具有双重作用。

3.2.3 溶蚀作用

溶蚀作用属于建设性的成岩作用，是形成研究区长2油层组砂岩储层次生孔隙的关键因素。被溶蚀的最主要成分是长石。次生溶孔是本区长2砂岩储集空间的一个组成部分，不占主要地位，因为次生溶孔仅占总孔隙的17.78%。长石沿其解理缝、微裂缝及颗粒边缘被溶蚀形成溶蚀粒间孔，也常见局部长石先发生碳酸盐化，然后碳酸盐矿物发生溶解而形成溶蚀粒内孔，溶蚀粒间孔和溶蚀粒内孔的形成也进一步促进和改善了孔隙喉道的发育及孔喉间的连通性。

3.3 微孔和微裂缝影响

通过实验分析得出，本区长2砂岩储层中仅有少量微孔(主要指晶间孔)发育，只占总孔隙度的0.47%；微裂缝在本区长2储层局部区块极少发育，仅占总孔隙度的0.01%，但是这些极少发育的蛇曲状延伸微裂缝沟通了砂岩内的粒间孔、溶蚀孔、微孔隙，形成了有效的孔隙和渗流通道，对储层的渗透性有较好的贡献。

3.4 碎屑组分及碳酸盐含量和黏土矿物含量的影响

3.4.1 云母的影响

长2储层砂岩矿物成分中云母平均占3.08%，其对储层物性的影响主要表现在压实作用，使得塑性云母弯曲变形，随之挤占粒间孔隙空间，这种情况可直接导致储层物性变差。统计分析也发现孔隙度和渗透率随着云母含量的增加有所降低，两者呈现一定的负相关性。

3.4.2 碳酸盐含量的影响

统计分析结果表明，胶结矿物对储层物性具有明显的影响。随着碳酸盐含量的增加，孔隙度和渗透率随之降低。比较而言，碳酸盐含量与孔隙度的负相关性尤为明显(图3)，这说明碳酸盐胶结作用是造成储层物性变差的主要原因。

3.4.3 黏土矿物含量的影响

统计分析结果表明，黏土矿物对储层物性具有一定的影响，随着含量的增加，孔隙度和渗透率降低。黏土矿物含量与孔隙度和渗透率略呈负相关性，说明黏土矿物是造成储层物性变差的原因之一。

图3 志丹地区长2储层碳酸盐含量对储层物性的影响

4 结论

(1)志丹地区长2储层物性较差，综合评价为中孔特低渗透型储层；孔隙度与渗透率在对数坐标中呈现较好的线性相关，相关系数为0.6406。

(2)沉积相带和成岩作用对储层物性起绝对的控制作用。分流河道和河口坝微相的储层物性相对较好，是有利储层的分布区。压实作用破坏原生孔隙，同时使孔隙和喉道迅速减小，孔隙类型由大孔中喉变为中孔细喉，最终变为小孔细微喉，从而使原生孔隙大量损失；硅质胶结作用、碳酸盐胶结作用、黏土矿物胶结作用和长石胶结作用为破坏原生孔隙的另一重要原因，但绿泥石对储层物性有双重作用；溶蚀作用属于建设性的成岩作用，以长石碎屑的溶蚀最为常见，形成了一定量的次生溶孔，对储层物性的改善起着较大作用。

(3)研究区的微孔、微裂缝能形成有效的孔隙和渗流通道，对储层渗透性有很好的贡献，但其含量分别只占总孔隙度的0.47%、0.01%，故对储层物性的贡献极为有限。

(4)云母、碳酸盐、黏土矿物的含量对储层物性有一定影响，随其含量的增加，储层的物性也随之变差，其中碳酸盐含量对物性的影响尤为明显。

[1] 何自新.鄂尔多斯盆地演化与油气[M].北京:石油工业出版社,2003.

[2] 杨友运, 张蓬勃, 张忠义. 鄂尔多斯盆地西峰油田长8 油组辫状河三角洲沉积特征与层序演化[J]. 地质科技情报, 2005, 24(1): 45-48．

[3] 张金亮，谢俊.储层沉积相[M].北京：石油工业出版社，2008：34-50.

[4] 肖晖，吴小斌，何丹，等.鄂尔多斯盆地镇川地区长3 低渗储层特征及其控制因素[J].断块油气田，2011，18(6)：701-704.

[5] 庞雯，郭德运，赵靖舟，等.鄂尔多斯盆地甘谷驿油田东区长6油层储层特征及储层评价[J].兰州大学学报(自然科学版)，2004，40(5)：96-99.

[6] 许永涛，朱玉双，张洪军，等.安塞油田王窖区长6储层特征及孔渗特性控制因素[J].石油地质与工程，2011，25(4)：25-28.

[7] 朱平，黄思静，李德敏，等.黏土矿物绿泥石对碎屑储集岩孔隙的保护[J].成都理工大学学报(自然科学版)，2004，31(2)：153-156.

编辑：吴官生

1673-8217(2015)03-0025-04

2014-12-23

宋晓莉，1986年生，2010年毕业于西安石油大学石油工程专业，主要从事石油工程实验教学及研究。

TE112.23

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