陇东地区长8油层组储层特征及成岩作用研究

2015-07-02朱鹏辉

石油地质与工程 2015年6期

关键词：陇东成岩岩屑

朱鹏辉

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065)

陇东地区长8油层组储层特征及成岩作用研究

朱鹏辉

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065)

陇东地区长8油层组作为鄂尔多斯盆地延长组的主要产层之一，为典型致密砂岩储层，通过岩心观察、常规物性、高压压汞、铸体薄片等资料对研究区储层特征及成岩作用进行了研究。研究发现：陇东地区岩石类型主要为中-细粒砂岩；物性较差，大小受孔隙发育程度影响，为典型的孔隙型储层；在储层形成过程中，沉积和成岩作用导致了低渗-特低渗储层的形成，沉积作用控制了储层砂体的分布及发育程度，成岩作用则改变了储层的物性。研究区有利储层的寻找应着眼于受沉积作用控制的辫状河三角洲前缘砂体中的水下分流河道。

陇东地区；长8油层组；储层特征；成岩作用；致密砂岩

鄂尔多斯盆地主要含油层系为上三叠统延长组，具有多旋回、多层系、多套生储盖组合、多种能源共生等特点[1]，油气资源总量巨大，但勘探开发却以低孔、低渗、低压、低产为主要特征。如何分析致密砂岩储层的形成。进而指出优质储层的分布范围，则显得至关重要。

陇东地区位于盆地西南部，延长组长8油层组作为该区低渗透致密砂岩储层研究的重中之重，自从20世纪70年代，已开始了对该区的研究，至如今已陆续发现了华池、南梁、西峰、华庆等油田[2-3]，与此同时也取得了一些认识上的突破。本文在收集众多资料的基础上，通过多种技术手段对研究区储层特征及成岩作用进行了研究，讨论了长8油层组储集性能变化的主要影响因素，对该区低渗-特低渗储层的形成原因有了进一步的了解，为后续新区的勘探开发提供认识依据。

1 地质简况

陇东地区位于鄂尔多斯盆地西南部，地理位置覆盖平凉、庆阳两市七县区，构造上属于伊陕斜坡西南部、天环坳陷和西缘冲断带南部，渭北隆起北部，区域面积约5.0×104km2。

延长组构造顶面平缓，地层倾角一般小于1°，呈现为西倾的单斜构造。三叠系延长组长8油层组作为研究区两个主要的产层之一，具有丰富的油气资源。三叠纪末期，由于印支运动的影响，盆地开始发育，并且形成了以河流-湖泊-三角洲为主的陆源碎屑沉积，最终在三叠系延长组形成了主要的生油岩和储集层[4]。根据该区的岩性、电性等参数特征，从下至上依次划分了五个小段，十个油层组(长10-长1)。湖盆的发育经历了由初期到鼎盛再到晚期的沉积过程，相应的沉积物粒度由粗到细再到粗，从正旋回到反旋回，构成一个沉积大旋回。长8油层组储层致密程度较高，根据渗透性和孔隙度特征，把其划分为超低渗透储层[5]。

2 储层岩石学特征

通过野外露头、完钻探井等资料统计：陇东地区长8砂岩储集层中石英平均含量37.65%，长石平均含量40.21%，岩屑平均含量22.14%，成分成熟度为0.6，岩屑类型丰富，但以岩浆岩、变质岩岩屑居多，沉积岩岩屑相对较少。岩屑含量在纵向上和平面上分布各不相同：纵向上来看，长8储集层岩屑主要以泥岩、板岩、千枚岩、云母为主，该类岩屑抗压性较差，易遭受压实作用而变形(云母易蚀变)，由此形成的假杂基进入储层岩石的粒间孔隙中，堵塞孔隙；平面上来看，与储层物性关系密切的塑性岩屑分布范围大致相同，无明显变化。

按碎屑组分分类(三组分分类体系)，陇东地区延长组长8储层岩石类型以岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩为主，其次为长石砂岩和岩屑砂岩(图1)。按碎屑岩粒度级别来划分，长8储集层主要为中-细粒砂岩、细砂岩，粒度区间为0.15～0.36 mm。砂岩分选为中等、中-差，磨圆度以次棱角状为主。

图1 陇东地区长8储层砂岩成分-成因分类三角图

3 储层物性特征

通过对区内长8油层组砂岩样品物性数据统计发现，砂岩孔隙度0.6%～16.8%，均值6.51%，有75.9%的样品分布在5%～12%；渗透率范围为(0.003～4.54)×10-3μm2，均值0.81×10-3μm2，有62.4%的样品分布在(0.1～1.0)×10-3μm2，因此长8储层属于低孔低渗-特低孔特低渗致密储层。

从平面分布特征来看，西南、东北两个方向物性较好，也就是水下分流河道发育的范围；东南方向物性较差，河道相应不发育，这主要是储层岩石学特征差异造成的。利用统计数据进行线性回归分析发现(图2)：所选样品中孔隙度和渗透率呈明显的正相关性，即随着孔隙度的增加，渗透率增加明显，表明渗透率的变化主要受孔隙发育程度的影响，为典型的孔隙型储层[6]。

图2 陇东地区长8储层孔隙度与渗透率关系

4 孔隙特征

对研究区的薄片进行分析鉴定发现：长8油层组中砂岩孔隙类型主要为原生孔隙、次生孔隙和微裂缝。

原生孔隙作为研究区长8油层组主要的孔隙类型之一，主要为剩余粒间孔，平均含量为1.69%，占面孔率的50%～60%，孔径较大，直径一般为10～50 μm，连通性好，并且颗粒边缘界限清楚，无明显的溶蚀和石英次生加大边，自生胶结物少见[7]。次生孔隙主要为溶蚀孔隙以及胶结作用形成的晶间孔。研究区中溶蚀孔隙主要为粒间溶孔，这类孔隙边缘界限较模糊，多成不规则状，孔喉大，连通性好。研究区长8储层中，长石溶孔最多，平均含量为0.7%，占面孔率60%～80%；岩屑溶孔次之，为0.4%，占面孔率30%～40%；而胶结作用形成的晶间孔因孔径较小(一般为0.3～20 μm)，相比溶蚀孔隙而言(一般为10～50 μm)，对储层孔隙性能的改善作用不大。微裂缝在研究区亦有所发育，常常会连通一些孤立存在的砂体，对储集层的物性改善也有至关重要的作用。

以压汞毛管压力资料为基础，通过对曲线形态、排驱压力、退汞效率等参数进行分析发现(图3)：排驱压力为0.37～17.03 MPa，平均为3.23 MPa；退汞效率为9.81%～42.75%，平均为27.91；中值半径范围0.01～0.61 μm，平均为0.13 μm；最大进汞饱和度17.87%～92.89%，平均为63.18%；分选系数为0.31～2.29，均值为1.28。

图3 陇东地区长8油藏毛管压力曲线特征

一般而言，排驱压力越大，最大孔喉半径就越小；退汞效率越低，小孔喉，微小孔喉所占比例较大，孔喉相对偏细；毛管压力曲线平直段较短，相应的分选性越差；平直段位置越靠上，说明岩石喉道半径越小。因此，研究区孔喉类型复杂，以中小、小型孔喉为主，分选性中等-差，最大进汞饱和度偏高，为低渗-特低渗储层[8]。

综上所述，可以将陇东地区长8砂岩储层划分为大中孔粗喉型、中小孔细喉型和小孔微细喉型3种类型(表1)。

表1 陇东地区长8储层孔隙类型及特征

5 储层影响因素

5.1 沉积作用

前人研究成果认为，长8油层组是在长9油层组的基础之上，由于构造沉降、水体加深导致的湖盆范围变大，相比较研究区东部的平缓地层而言，西南部湖岸陡峭，致使研究区西南部较早处于水下环境。陇东地区长8油层组为重要的三角洲建设时期，主要发育了湖相、扇三角洲相、曲流河三角洲相、辫状河三角洲等多种沉积类型，各种沉积体系在各自的范围内均衡发育[9-11]，砂体厚度为10～30 m，主砂体带砂地比为0.2～0.5。

平面分布来看(图4)，研究区主要发育了4支有利砂体富集带，分别为南部的彬县-长武-宁县-正宁县、西南部的崇信-镇原-西峰、西部的何坪乡-西川乡、东北部的薛岔-楼坊坪-白豹，它们都属于辫状河三角洲前缘水下分流河道微相，各支砂体之间为水下分流间湾。顺着水流的方向，沉积物源不断的向湖中心推进，又不断的分叉，呈鸟足状，由此可知，沉积相控制了储层砂体的分布范围及发育程度。纵向上来看，长8油层组的分界是以长9顶部的李家畔页岩和长7底部的张家滩页岩为标志层，长8油层组厚度为80～95 m。另外，根据长8油层组的岩性、电性、沉积旋回以及邻区的地层特征将其划分为长81和长82砂层组。

总的来说，长8油层组主要发育辫状河三角洲前缘沉积，并以细粒-中细粒砂岩为主，相应的填隙物含量较其他层位偏低，这是长8储集层物性优于其他层位的主要原因。在该亚相中，储集层物性以水下分流河道最好，河口坝、远砂坝相对较差，这是因为水下分流河道中水动力作用强，颗粒分选好，粒度中等，岩屑及相应填隙物较少，颗粒孔隙未被完全充填，相应的原生孔隙较发育[12]。

5.2 成岩作用

陇东地区长8油层组在沉积埋藏过程中经历的成岩作用主要为压实、胶结、溶蚀和交代作用，并且各种成岩作用对储层物性的改造各不相同[13]。

图4 陇东地区长8储层沉积相平面展布(据文献[11]修改)

5.2.1 压实作用

研究区长8油层组砂岩中类似于长石和岩屑类的塑性成分含量较多，并且碎屑颗粒粒度较细，岩石的抗压实能力偏弱。在埋藏较深的地方，机械压实作用较强，尤其是颗粒接触点晶格发生溶解变形，进而呈现出紧密的定向排列，接触关系多为点-线接触、线接触，显示出成岩作用较强的特征。

5.2.2 胶结作用

研究区长8储集层胶结矿物有绿泥石、伊利石、高岭石等。各种胶结物的形成一般发生在成岩作用的不同阶段，它们会充填在颗粒的孔隙或喉道位置，从而不同程度地降低原生或次生孔隙，最终影响储集层的储集物性。但胶结物的存在在某种程度上也会显示出建设性成岩作用的一面，如自生绿泥石不仅可以增强砂岩的抗机械压实能力，也可防止石英的次生加大或者颗粒本身的再生长，从而保护深埋藏条件下的原生孔隙。

5.2.3 溶蚀作用

溶蚀作用作为次生孔隙形成的主要原因，在砂岩储层中非常普遍，其过程贯穿整个成岩作用阶段。在早成岩作用阶段，石英、长石的碎屑成分会发生边缘部分的微弱溶解，随着埋深的进一步加大，成岩作用继续进行，温度、压力持续升高，一方面，压力增大会使原生孔隙减少，同时也会使之前形成的黏土类、碳酸盐岩类、硅质类胶结物充填到岩石孔隙中；另一方面，温度升高会使一些填隙物或者石英加大边被溶解，形成一些残余粒间孔隙。至成岩作用阶段晚期，有机质演化成熟并释放出一些热液成分(CO2)，加上一些下渗的大气水，水质便现出较强的酸性，酸性流体的溶蚀作用则会进一步扩大，增加岩石孔隙体积。由此可见，早期溶蚀作用产生的次生孔隙不易保存，对储集层储集性能起关键性改善作用的仍为晚期成岩溶蚀作用[14]。

5.2.4 交代作用

研究区长8砂岩的交代作用主要表现为方解石沿碎屑颗粒的边缘、解理缝对石英、长石及云母等碎屑的交代，表现为方解石边缘的不规则状；另外也有黏土矿物对长石以及其它碎屑的交代作用，表现为钾长石的高岭石化、黑云母绿泥石化等。由于交代作用主要为成岩作用过程中原有矿物的溶解消失和新矿物的生成，并且一般在固体状态下进行，体积和质量保持恒定，所以它对该区孔隙度和渗透率影响不大。

总体而言，各种成岩作用中，压实作用和胶结作用对孔隙影响最大，其次是溶蚀作用，交代作用最小。除成岩作用外，储层中出现层间微裂缝、粒间微裂隙，对研究区特低渗储层物性改善作用突出[14]。