神木-榆林地区马五1-2亚段储层物性特征及岩溶作用的影响

唐乐平，史婵媛，王晔，赵永刚，李宁，张栋梁，刘森

（1.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018；3.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安710065；4.中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古乌审旗017300；5.中国石油长庆油田分公司，陕西西安710018）

神木-榆林地区马五1-2亚段储层物性特征及岩溶作用的影响

唐乐平1，2，史婵媛1，2，王晔1，2，赵永刚3，李宁4，张栋梁5，刘森3

（1.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018；3.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安710065；4.中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古乌审旗017300；5.中国石油长庆油田分公司，陕西西安710018）

研究区位于鄂尔多斯盆地东北部，马五1-2亚段储层属于风化壳岩溶储层。通过钻井岩心、铸体薄片、扫描电镜、图像孔隙和阴极发光等分析测试手段的研究，发现该区马五1-2储层发育10类典型孔隙，晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞的充填残余孔和非选择性溶孔是有效孔隙，硬石膏溶模孔和盐模孔的充填残余部分有效。统计大量的物性数据，认为马五1-2储层属于特低孔渗储层；靖边气田岩溶储层的物性明显好于该区；马五1中自上而下小层孔隙度和渗透率有逐渐变小的趋势。δ18O值的垂向变化表明，马五1中自上而下大气淡水的影响逐渐减弱，即同生期岩溶作用和表生期岩溶作用逐渐变弱，致使溶蚀孔洞的数量逐渐减少，物性向下变差。

孔隙类型；物性特征；岩溶作用；δ18O值

长期以来鄂尔多斯盆地下古生界天然气的勘探开发工作主要集中于盆地中部，目的层是以靖边气田为代表的奥陶系顶部风化壳溶孔型储集体［1，2］。虽然鄂尔多斯盆地东部奥陶系天然气勘探及相应的研究工作始于20世纪90年代，但进展缓慢，未形成系统的研究成果［3～7］，这直接影响到对盆地东部奥陶系天然气的开发。神木-榆林地区作为盆地东部的重要区块之一，近年来随着钻至下古生界的探井和开发井不断增加，其天然气开发工作不断推进，新的问题随之出现，例如其马五1-2亚段风化壳岩溶储层物性特征？物性特征与靖边气田的差异性？物性特征的影响因素？这些基本问题的解决将为预测研究区中未开发区域或相邻区块的储层物性及其变化规律提供必要的理论依据。

1　地质概况

研究区位于鄂尔多斯盆地东北部，北至神木，南至佳县，西至榆林，东至黄河；区域构造位置隶属伊陕斜坡东北部。该区下奥陶统马家沟组马五段以白云岩为主，夹石灰岩，蒸发岩较少，纵向上岩性变化大，自上而下分为10个亚段。马五1亚段分为四个小层，马五2亚段分为两个小层。马五1亚段地层厚度在1.0 m～28.6 m，平均厚度11.6 m；马五2亚段地层厚度在1.4 m～20.5 m，平均厚度9.5 m。马五1-2亚段六个小层的地层厚度在0.4 m～13.0 m，平均厚度4.9 m。研究区马五1-2沉积时期发育台地潮坪相沉积，潮上云坪、灰质云坪、含膏云坪（膏质云坪）和泥质云坪为其主要的优势微相。与中部靖边气田所不同的是，研究区马五1-2沉积时期水体相对较深，蒸发环境不明显，仅在马五13时期海水相对较浅，石膏发育较普遍。

2　储层孔隙类型

通过钻井岩心、铸体薄片、扫描电镜、图像孔隙和阴极发光等分析测试手段的研究，发现神木-榆林地区马五1-2亚段储层岩石类型主要包括白云岩和石灰岩两大类。白云岩类储集岩主要是泥-粉晶云岩、含膏盐假晶泥-粉晶云岩、泥-粉晶含灰质云岩、泥-粉晶含泥质云岩，粉晶云岩，粉-细晶云岩，含膏质云岩和残余颗粒云岩。石灰岩类储集岩以泥晶灰岩、晶粒灰岩、云质灰岩和泥灰岩为主。在这些储集岩中，发育了晶间孔、晶间溶孔、晶内溶蚀微孔、硬石膏溶模孔、盐模孔、石盐溶蚀孔、粒内溶孔、溶蚀孔洞的充填残余孔、非选择性溶孔等10类典型孔隙。其中，晶间孔、晶间溶孔（见图1（a））、溶洞（溶孔）的充填残余孔（见图1（b））和非选择性溶孔（见图1（c））是研究区的有效孔隙，硬石膏溶模孔（见图1（d））和盐模孔的充填残余部分有效，部分粒内溶孔为有效孔隙，晶内溶蚀微孔（见图1（e））和石盐溶蚀微孔（见图1（f））的储集意义不大。

3　储层物性特征

3.1马五1-2亚段储层物性

统计研究区32口井马五1-2亚段储层的901个岩心孔隙度数据，得出该区马五1-2亚段储层孔隙度在0.08%～12.31%，平均值2.94%。孔隙度小于6%者共占92.23%，孔隙度在6%～10%者占7.11%，孔隙度大于10%者仅占0.66%。统计研究区32口井马五1-2亚段储层的880个岩心渗透率数据，得出本区马五1-2亚段储层渗透率在（0.000 3～38.36）×10-3μm2，平均值0.59×10-3μm2。渗透率主要分布在（0.001～1.00）×10-3μm2，占91.70%；渗透率在（1.0 0～10.00）× 10-3μm2者占6.48%；渗透率大于10.00×10-3μm2者仅占1.82%。马五1-2亚段储层属于特低孔渗储层。

图1　研究区马五1-2亚段储层孔隙类型

3.2马五1、马五2储层物性

研究区马五1储层孔隙度在0.10%～10.50%，平均值3.17%；马五2储层孔隙度在0.08%～12.31%，平均值2.60%。孔隙度小于4%者，马五2所占比例大于马五1；孔隙度大于4%者，马五1所占比例明显大于马五（2见图2）。这与马五1的孔隙发育相对较好、孔隙度分布相对比较均匀有关。

图2　马五1与马五2储层孔隙度分布对比直方图

研究区马五1储层渗透率在（0.000 5～24.76）×10-3μm2，平均值0.61×10-3μm2；马五2储层渗透率在（0.000 3～38.36）×10-3μm2，平均值0.56×10-3μm2。渗透率小于0.01×10-3μm2者，马五2所占比例大于马五1，其余渗透率区间马五1所占比例均略大于马五2（见图3）。马五1渗透率的分布相对比较均匀，平均渗透率略高于马五2。

图3　马五1与马五2储层渗透率分布对比直方图

总体而言，研究区马五1、马五2储层均属于特低孔渗储层，马五1储层物性好于马五2储层物性，马五2孔隙度和渗透率的非均质性较强。

3.3各小层的储层物性

研究区马五11储层孔隙度在0.48%～10.50%，平均值3.71%；渗透率在（0.002 1～10.22）×10-3μm2，平均值0.76×10-3μm2。马五12储层孔隙度在0.27%～9.51%，平均值3.27%；渗透率在（0.000 5～24.76）×10-3μm2，平均值0.72×10-3μm2；马五13储层孔隙度在0.11%～7.54%，平均值3.04%；渗透率在（0.001 6～20.29）×10-3μm2，平均值0.60×10-3μm2。马五14储层孔隙度在0.10%～9.70%，平均值3.01%；渗透率在（0.001 6～15.26）× 10-3μm2，平均值0.50×10-3μm2。马五21储层孔隙度在0.09%～12.31%，平均值2.39%；渗透率在（0.001 6～38.36）×10-3μm2，平均值0.58×10-3μm2。马五22储层孔隙度在0.08%～11.39%，平均值2.79%；渗透率在（0.000 3～14.18）×10-3μm2，平均值0.53×10-3μm2。各小层均属于特低孔渗储层。

对比各小层发现：马五1中，自上而下小层孔隙度平均值和渗透率平均值有逐渐变小的趋势；马五2中，马五21储层孔隙度平均值略小于马五22，渗透率平均值则相反。

研究区马五1-2亚段储层与靖边气田同属于风化壳岩溶型储层，但靖边气田岩溶储层的物性明显好于该区［8，9］。

图4　研究区马五1-2亚段储层孔隙度、渗透率变化与δ18O值变化的对应关系

4　岩溶作用对物性的影响

利用稳定同位素，尤其是氧同位素和锶同位素识别古岩溶类型，确定古岩溶期次是目前古岩溶储层研究的热点内容之一。风化壳岩溶储层中的δ18O值偏负及其变化趋势与早表生期（准同生期、同生期）和晚表生期大气淡水对碳酸盐矿物影响的关系密切［10，11］。

Montanez（1992）和Allen（1999）测定全球奥陶纪海水的δ18O值域-6.6‰～-4.0‰。研究区马五1亚段δ18O在-13.40‰～-6.40‰，平均值-8.96‰；马五2亚段δ18O在-10.00‰～-7.70‰，平均值-8.60‰，说明δ18O值偏负比较明显。马五2亚段比马五1亚段的δ18O值大，这主要是因为马五2亚段埋藏相对较深，岩溶作用过程中受到大气淡水的影响也相对较弱。

研究区马五1亚段中，自上而下小层的δ18O值逐渐增大，对应的孔隙度和渗透率有逐渐变小的趋势（见图4），说明自上而下大气淡水的影响逐渐减弱，即同生期岩溶作用和表生期岩溶作用逐渐变弱，致使溶蚀孔洞的数量逐渐减少，物性向下变差。δ18O值的垂向变化比较好的指示了该区马五1亚段风化壳储层中岩溶作用的强弱变化。

5　结论

（1）研究区马五1-2亚段储层发育10类典型孔隙。其中，晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞的充填残余孔和非选择性溶孔是有效孔隙，硬石膏溶模孔和盐模孔的充填残余部分有效，部分粒内溶孔为有效孔隙，晶内溶蚀微孔和石盐溶蚀微孔的储集意义不大。

（2）马五1-2亚段储层，马五1、马五2储层和各小层均属于特低孔渗储层；绝大部分样品的孔隙度小于6%，绝大部分样品的渗透率小于1.00×10-3μm2；马五1储层物性好于马五2储层物性。

（3）马五1中，自上而下小层孔隙度平均值和渗透率平均值有逐渐变小的趋势；马五2中，马五21储层孔隙度平均值略小于马五22，渗透率平均值则相反。靖边气田岩溶储层的物性明显好于该区。

（4）研究区马五1亚段中，δ18O值的垂向变化表明自上而下大气淡水的影响逐渐减弱，即同生期岩溶作用和表生期岩溶作用逐渐变弱，致使溶蚀孔洞的数量逐渐减少，物性向下变差。

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M51-2submember reservoir physical property characteristics and the effect of karstification in Shenmu-Yulin area

TANG Leping1，2，SHI Chanyuan1，2，WANG Ye1，2，ZHAO Yonggang3，LI Ning4，ZHANG Dongliang5，LIU Sen3
（1.Research Institute of Exploration&Development，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration&Development of Low Permeability Oil/Gas Field，Xi'an Shanxi 710018，China；3.School of Earth Science and Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；4.Gas Production Plant 3 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Wushenqi Inner Mongolia 017300，China；5.PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

Shenmu-Yulin area is located at the northeast of the Ordos basin，M51-2submember reservoir is the weathering-crust karst reservoir.With a large amount of data of drilled core，casting thin section，SEM，pattern analysis of pore structure and cathodoluminescence，M51-2submember reservoir developed 10 types of typical pore，the effective pore types aremainly intercrystal pores，intercrystal dissolved pores，residual holes filled with karst caves（dissolved pore）and nonselective solution pores，residual holes filled with moldic pores of gypsum and salt mould pore are effective.With a large amount of physical property data，M51-2submember reservoir belongs to the extra-low porosity and permeability reservoir. From top to bottom in the M51，the average of the porosity and permeability of the thin layer has a tendency to progressively smaller.The karst reservoir physical properties of Jingbian gasfield is btteer than that of the area.The δ18O values in vertical show that，from top to bottom in the M51，the influence of atmospheric fresh water will gradually diminish，that is synsedimentary karstification and supergene karstification is gradually weaken，the number of dissolved pores is reduced gradually，physical property from top to bottom gradually becomes poor.

pore type；physical property characteristic；karstification；δ18O values

TE122.23

A

1673-5285（2016）10-0111-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.10.025

2016－08-06

中国石油科技创新基金项目，项目编号：2011D-5006-0103；国家科技重大专项计划项目，项目编号：2011ZX05044-3。

唐乐平，男（1965-），汉族，甘肃人，工程师，主要从事天然气开发方面的研究工作。