鄂尔多斯盆地东北部奥陶系马五1+2储层特征及成因

熊 鹰，李 凌,2，文彩霞，侯云东，肖 笛，钟 原，聂万才，曹 剑，谭秀成,2

(1.西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500；2.西南石油大学 中国石油碳酸盐岩储层重点实验室沉积与成藏分室，四川 成都 610500；3.中国石油 长庆油田公司 勘探开发研究院，陕西 西安 710018；4.南京大学 地球科学与工程学院，江苏 南京 210023)



鄂尔多斯盆地东北部奥陶系马五1+2储层特征及成因

熊 鹰1，李 凌1,2，文彩霞3，侯云东3，肖 笛1，钟 原1，聂万才3，曹 剑4，谭秀成1,2

(1.西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500；2.西南石油大学 中国石油碳酸盐岩储层重点实验室沉积与成藏分室，四川 成都 610500；3.中国石油 长庆油田公司 勘探开发研究院，陕西 西安 710018；4.南京大学 地球科学与工程学院，江苏 南京 210023)

基于岩心、薄片和分析化验资料，研究鄂尔多斯盆地东北部奥陶系马五1+2亚段的储层特征及成因。结果表明，研究区马五1+2亚段具有多样性的储集岩类和储集空间类型。储集岩类包括含膏模孔泥粉晶云岩、颗粒云岩、砂糖状中-粗晶白云岩、微生物碳酸盐岩和溶洞充填砂质角砾云岩。相应的储集空间有膏模孔、渗流物间微孔、粒间(溶)孔、粒内溶孔、晶间(溶)孔、窗格孔和砾间残余孔洞。研究区储集层整体表现为低孔、低渗孔隙型。其中，储集性能以含膏模孔泥粉晶云岩最佳，但发育频率及规模一般；而颗粒云岩和溶洞充填砂质角砾云岩储、渗性能略低于前者，但分布频率及发育规模更大。储层成因分析发现，研究区储层发育主要受沉积微相、多期叠合型岩溶的控制，为典型的相控岩溶型储层。砂屑滩和膏云坪是储层发育和后期岩溶叠加改造的物质基础，未成熟期表生岩溶对膏质团块的溶蚀以及岩溶水沿早期砂屑滩孔渗层顺层流动溶蚀是储集层形成的关键，而成熟期表生岩溶叠加改造未成熟期表生岩溶及其混合充填作用则使得先期储集层遭到破坏或消失。

表生岩溶；储层特征；储层成因；马家沟组；鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩赋存有丰富的油气资源，特别是中奥陶统的马家沟组，其顶部发育的风化壳储层举世闻名，吸引众多学者开展了持续不断的研究[1-7]，普遍认为储集岩类以含硬石膏结核或柱状晶的泥粉晶白云岩以及晶粒云岩为主[8-10]，储层形成于表生岩溶作用[8]，储层成因研究的焦点集中于风化壳古岩溶的期次[11-12]、垂向分带[13]以及储集空间的充填物类型等[14-15]。然而，随着勘探程度和储层非均质性刻画要求的不断提高，在勘探过程中也逐渐发现了储集层的细微变化。此外，由于长时间的风化剥蚀和岩溶叠加改造，区内各岩类的宏微观特征多遭到不同程度的破坏，也制约了对储集层的研究。从研究地区上讲，前人工作多集中于中部地区[5-6]，而对另一个重点地区东北部，因勘探对象较单一，所以工作总体较少[15]。有鉴于此，本文针对盆地东北部地区，以重点目标层马五1+2亚段为重点，拟通过大量系统的岩心精细观察描述、薄片鉴定、阴极发光及物性分析资料，阐明储集层的基本特征，并结合研究区沉积环境、古岩溶期次及特征系统分析储集层演化及其控制因素，这对于深化盆地马家沟组储层的研究和进一步拓宽盆地东北部的油气勘探领域具有重要意义，研究认识也可供相似地质背景地区参考。

1 区域地质背景

鄂尔多斯盆地位于华北台地西缘，为一矩形构造盆地，面积约2.5×105km2。早奥陶世，由于西部贺兰裂谷强烈的沉降扩张以及肩部翘升导致沿鄂克托旗—庆阳—韩城一带形成一“L”形的中央隆起，即中央古隆起，在其东侧则因均衡调节作用而伴生形成以米脂-延安为沉降中心的边侧坳陷，即陕北坳陷[16](图1)。二者相互协调，长期并存，不仅控制了华北海和祁连海的海域演变范围，也决定了鄂尔多斯盆地中奥陶世马家沟组的岩相古地理格局。马家沟组沉积之后，中奥陶世末加里东运动使华北台地抬升为陆，盆地内中奥陶统马家沟组上部经受了长达1.3亿多年的风化剥蚀，形成了一套与风化壳相关的储集体。

对于鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组的沉积环境及格局，已有大量学者进行了较为深入的研究，但同时也存在较大的争议，包括陆棚模式[17]、障壁潟湖模式[18]、潮坪模式[19]、局限-蒸发台地模式[20-21]等。受华北地台南北两侧的两大海槽(兴蒙海槽和秦祁海槽)洋壳相向俯冲等构造活动的影响，鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段(马五段)沉积期发生了大规模的海退，华北地台的古气候又周期性转变为干热，盆地基底再次抬升，海平面下降，表现出快速海侵和缓慢海退的特征[20]。而盆地东北部马五1+2亚段较盆地中部沉积环境相对开阔，能量更强，整体表现为局限-蒸发海台地特征。

2 储层特征

2.1 岩石学特征

通过对研究区取心井(32口)、铸体薄片(120片)和阴极发光(30件)等的观察分析，发现鄂尔多斯盆地东北部奥陶系马五1+2亚段具有多样性的储集岩类特征。选取区内5口较为典型的系统取心井进行了储集岩发育厚度统计，包括米35井、榆102井、榆70井、榆140井和神42井(图2)，发现研究区储集岩以颗粒云岩和溶洞充填砂质角砾云岩为主，次为含膏模孔泥粉晶云岩，此外，还发育有一定规模的残余砂屑粉晶白云岩、砂糖状中-粗晶白云岩和微生物碳酸盐岩。

1) 含膏模孔泥粉晶云岩。宏观上呈灰褐色、土黄色块状特征，高角度溶缝发育，膏模孔间可见大量半充填碎裂缝(图3a)，可能为石膏溶解体积增大对基岩施压而致[9]。该类岩石中膏模孔普遍发育，孔隙度平均值为4.87%，且连通性较好，主要发育于马五2(1)和马五1(3)小层，规模中等，是区内最优质储层。有时亦见零散分布的板条状或针柱状石膏假晶晶模孔。部分岩石膏模孔被渗流粉砂及方解石半-全充填。

2) 颗粒云岩。主要包括亮晶砂屑云岩和“花斑状”砂屑云岩。前者可见明显的砂屑结构且未被破坏，颗粒支撑，砂屑含量55%～80%，粒径0.2～0.4 mm，分选磨圆较好，多为次圆状-圆状。砂屑多呈点接触-漂浮状，其间为亮晶白云石充填(图3b)。“花斑状”砂屑云岩则以岩心上以可明显识别的不规则花斑状构造为主要特征，由岩溶作用影响而致[22]，“花斑”表现为深色斑块和浅色斑块的斑杂共存(图3c)。其中深色斑块溶蚀作用较强，主要由离散的砂屑颗粒与碳酸盐砂构成，并混有云泥质，而浅色斑块受岩溶作用影响较小，由砂屑云岩原岩构成。该岩类在区内发育频率较高，主要位于马五2(2)、马五1(4)及马五1(3)小层，经溶蚀改造，粒间或粒内溶孔发育，孔隙度平均值为2.68%，孔渗性能良好且分布较广泛。

图1 研究区位置(a)、取心井位分布(b)及马五1+2亚段典型地层剖面(c)Fig.1 Locations of the study area(a) and coring wells(b) and its typical stratigraphic section of the Ma51+2 sub-member in the northeastern Ordos Basin(c)

图2 鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段各类储集岩发育厚度比例Fig.2 Thickness percentage statistics for different types of reservoir rocks of the Ma51+2 sub-member in the northeastern Ordos Basin

此外，研究区亦可见少量残余砂屑结构粉晶云岩，其原岩为砂屑云岩或砂屑泥晶白云岩，但原始的颗粒结构在后期强烈而彻底的白云石化和重结晶作用影响下变得模糊而显示出晶粒结构，宏观上难与结晶白云岩相区别。镜下晶粒结构明显，自形程度较高，呈紧密镶嵌状接触(图3d)。阴极发光下可识别清晰的砂屑原始轮廓，砂屑颗粒发暗红光，呈次棱-次圆状，泥粉晶白云石胶结物发红光-亮红光。该类岩石中晶间孔和小型微裂缝发育，为渗流粉砂和自形白云石半充填，孔隙度平均值为2.85%，具有一定的储集意义。

3) 砂糖状中-粗晶白云岩。次生晶粒结构，中-粗晶白云石多表现为砂糖状，晶粒较粗，粒径普遍在0.25 mm以上，发育针孔及小型溶洞。镜下晶粒呈凹凸-镶嵌接触，晶间孔及晶间溶孔极其发育(图3e)，孔隙度平均值可达5.20%，储渗性能优越，但发育规模较小，目前仅在研究区西部榆140井马五1(2)小层有所发现。

图3 鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段主要储集岩石类型Fig.3 Reservoir rock types of the Ma51+2 sub-member in the northeastern Ordos Basina.含膏模孔泥粉晶云岩，膏模孔间发育大量半充填碎裂缝，米39井，埋深2 558.64 m，马五1(3)；b.亮晶砂屑云岩，砂屑为点接触-漂浮状，粒内溶孔发育，米35井，埋深2 580.62 m，马五1(3)；c.“花斑状”砂屑云岩，米37井，埋深2 837.42 m，马五2(1)；d.残余砂屑粉晶白云岩，晶粒自形程度较高，呈紧密镶嵌状接触，晶间孔发育，米35井，埋深2 589.47 m，马五2(1)；e.砂糖状中-粗晶白云岩，晶间(溶)孔大量发育，榆140井，埋深3 115.50m，马五1(2)；f.凝块云岩，凝块间见早期泥粉晶白云石胶结物和晚期中-粗晶方解石充填物，米35井，埋深2 589.71 m，马五2(2)；g.藻粘结砂屑云岩，砂屑间亮晶白云石胶结充填，粒间溶孔发育，米35井，埋深2 589.56 m，马五2(1)；h.溶洞充填砂质角砾云岩，角砾成分复杂，其间为离散的碳酸盐砂充填，角砾充填物间的残余孔洞发育，孔径0.1～1.5cm，双106井，埋深2 525.57 m，马五1(1)

4) 微生物碳酸盐岩，包括凝块云岩及藻粘结砂屑云岩。前者主要表现为由蓝细菌及其分泌物粘结海水中的细粒沉积物所构成的深褐色-黑色网状或团簇状凝块结构(图3f)。后者由蓝细菌粘结、缠绕砂屑生长而成，具典型的砂屑结构，颗粒支撑，砂屑间填隙物以亮晶自形白云石为主(图3g)。经溶蚀改造，该类岩石中(扩溶)残余窗格孔和粒间孔发育，孔隙度平均值为3.50%，储集性能良好，但规模较小。

5) 溶洞充填砂质角砾云岩。岩溶改造岩类，受岩溶及充填作用而致，发育频率较高，在研究区马五1+2各小层均有着广泛的分布，主要表现为含有多成分云岩角砾和粗粒(砂级)杂基。角砾成分复杂，与母岩成分相佐，角砾间多为离散的碳酸盐砂、泥粉晶白云石或少量砂屑颗粒充填，发育少量高角度不规则状小型溶缝。该类岩石中角砾充填物间的残余溶孔及溶洞发育(图3h)，孔隙度平均值为2.32%，但发育规模巨大，具有重要的储集意义。该储集岩类多发育于似层状岩溶系统中，为先期孔渗层受早成岩期岩溶改造的产物[23]，颗粒岩类的未成熟期表生岩溶改造和充填物类型及充填程度是控制该类储层形成的关键因素。

综合来看，含膏模孔泥粉晶云岩主要发育于马五2(1)和马五1(3)小层，规模中等，是区内最优质储层。颗粒云岩在区内发育频率较高，主要位于马五2(2)、马五1(4)及马五1(3)小层。砂糖状中-粗晶白云岩发育规模较小，目前仅在研究区西部榆140井马五1(2)小层有所发现。微生物碳酸盐岩整体发育规模较小，而溶洞充填砂质角砾云岩则发育频率较高，在研究区马五1+2各小层均有着广泛的分布。

2.2 储集空间类型

与多种类型的储集岩类发育相对应，研究区马家沟组储层的储集空间类型也很多样。

1) 膏模孔。膏质团块或石膏假晶受酸性流体或大气淡水淋滤而成，为区内最优质的储集空间类型，发育频率中等。外部轮廓保留较好，多呈不规则椭圆形，孔径约0.4～1.5 mm，可被渗流粉砂、细-粉晶白云石不同程度充填(图4a)，该类孔隙可进一步溶蚀扩大形成蜂窝状孔隙溶扩型溶洞(图4b)。

2) 渗流物间微孔。该类孔隙多见于膏模孔内部，为膏质团块经早期大气淡水淋溶、渗流粉砂及后期方解石胶结物充填形成的孔隙系统，膏模孔内多表现为下部渗流粉砂，上部方解石的“示顶底”构造(图4c)。而早期的渗流粉砂充填物因相对松散且充填程度较低，其间往往发育大量微孔，具有一定的油气储集意义。

3) 粒间(溶)孔。粒间孔主要为颗粒岩中由颗粒结构支撑形成的粒间孔以及颗粒间被粉-细晶白云石胶结充填后的残余粒间孔隙(图4d)，多形成于颗粒岩沉积期，并可作为孔隙流体的渗流通道，为溶蚀作用、白云岩化作用等后期成岩改造奠定基础。粒间溶孔则为成岩流体沿先存的粒间孔进行扩大溶蚀的产物，可部分溶蚀颗粒间胶结物或基质形成孔径相对更大的溶蚀孔隙(图4e)，面孔率通常3%～6%。部分溶孔经后期方解石胶结、渗流粉砂半充填而降低了储集性能。该类孔隙主要发育于与颗粒岩相关的亮晶砂屑云岩、“花斑状”砂屑云岩及藻粘结砂屑云岩中，是研究区主要的孔隙类型之一。

4) 粒内溶孔。主要分布于部分颗粒岩内，发育频率较低，为准同生期大气淡水对碳酸盐颗粒内部选择性溶蚀而成。形态多不规则，孔径大小0.1～0.4 mm，后可被自形白云石半充填并发生二次溶蚀，形成不规则状或残片状白云石充填物(图4f)。

图4 鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段储集空间类型Fig.4 Pore types of the Ma51+2 sub-member reservoir in the northeastern Ordos Basina.含膏模孔泥晶云岩，膏模孔为渗流粉砂、细-粉晶白云石半充填，榆70井，埋深2 766.40 m，马五1(2)；b.膏模孔进一步溶蚀扩大形成的蜂窝状孔隙溶扩型溶洞，米17井，埋深2 758.50 m，马五1(1)；c.渗流物间微孔，发育于相对松散的渗流粉砂充填物间，膏模孔为渗流粉砂、粗晶方解石半充填，形成“示顶底”构造，米35井，埋深2 579.07 m，马五1(3)；d.藻粘结砂屑云岩，残余粒间孔，细-中晶自形白云石半充填，榆102井，埋深2 550.46 m，马五1(2)；e.亮晶砂屑云岩，粒间溶孔，渗流粉砂和泥粉晶白云石半充填，米35井，埋深2 580.62 m，马五1(3)；f.亮晶砂屑云岩，粒内溶孔，局部见自形白云石发生二次溶蚀，形成的不规则残片状白云石充填物，米35井，埋深2 580.62 m，马五1(3)；g.中-粗晶白云岩，晶间(溶)孔，榆140井，埋深3 115.5 m，马五12；h.凝块云岩，(扩溶)残余窗格孔，米35井，埋深2 589.69 m，马五2(1)；i.溶洞充填砂质角砾云岩，角砾及松散渗流粉砂充填 物间的残余孔隙，米35井，埋深2 580.50m，马五1(3)

5) 晶间(溶)孔。多见于砂糖状中-粗晶白云岩及残余砂屑粉晶白云岩中，晶间孔由白云石化及重结晶作用形成，一般形态较规则，边缘平直(图4g)。晶间孔可进一步溶蚀、扩大形成晶间溶孔，呈不规则多边形，孔径0.05～0.4 mm，内边缘具明显的溶蚀痕迹，面孔率可达4%～10%，且孔隙间连通性较好，发育频率中等。

6) 窗格孔。窗格孔一般认为是碳酸盐岩沉积早期形成的原生孔隙[24]。研究区发育的窗格孔主要为蓝细菌凝块间的未被后期白云石、方解石等所充填的残余原生孔或经后期溶蚀扩大后形成的溶扩孔(图4h)，孔径大小0.1～0.3 mm，面孔率约2%～5%。该类孔隙主要分布于区内微生物碳酸盐岩中，发育频率较低。

7) 砾间残余孔洞。多见于溶洞充填砂质角砾云岩中，为溶洞充填云岩角砾间的残余孔洞或角砾间相对松散的渗流粉砂间的孔隙(图4i)，粒径变化较大，从微孔到宏观孔洞均有发现，是研究区最主要的储集空间类型。

除上述储集空间类型外，研究区可见多期构造缝相互切割，整体上裂缝较平直且大多被后期白云石或方解石全充填，偶见沿充填裂缝发生晚期溶蚀形成的微孔隙、微裂缝，整体上储集意义不大，仅提高局部渗透率。

2.3 储层物性特征

研究区大量样品的物性分析数据统计结果(图5)表明：其储层孔隙度分布范围为0.46%～13.77%，平均值为3.23%，主峰位于2%～4%，约占样品总数的45.9%。渗透率分布范围为0.000 43×10-3～6.73×10-3μm2，主峰位于0.000 1×10-3～0.01×10-3μm2，约占样品总数的75%。整体上马五1+2储集层呈现低孔、低渗特征。

在孔-渗相关图(图6)中，研究区马五1+2储层渗透率与孔隙度具有一定的正相关性，同时存在部分样品在同一孔隙度范围内而渗透率出现2～3个数量级的变化，其储集层渗流能量可能受到溶蚀微裂缝的改善。总体上，研究区马五1+2储层类型以孔隙型为主，伴有少量裂缝—孔隙型储集层。

3 储层成因

3.1 有利的沉积微相是储集层发育的物质基础

研究区整体发育局限-蒸发海台地相，但台地内不同微相的储集性能有所差异。由岩性与物性关系(图7)可知，含膏模孔泥粉晶云岩、颗粒云岩以及溶洞充填砂质角砾云岩储集物性整体较好，而这几类岩石的发育和分布显然是受沉积微相的控制。台地内的砂屑滩往往发育于台地内部水下地貌高地，且沉积界面处于平均浪基面之上的高能环境，波浪淘洗作用充分，沉积物以粗粒结构为主，原生孔隙发育，并作为流体的渗流通道，有利于溶蚀、白云化等成岩作用的发生。在后期强烈的多期岩溶叠加改造影响下，最终形成亮晶(残余)砂屑云岩、“花斑状”砂屑云岩、溶洞充填砂质角砾云岩等，孔渗性能较好，且发育程度高，是区内最主要的储集层(图8)。在持续的缓慢海退和颗粒滩沉积速率较高的联合影响下，水下地貌高地上的颗粒滩逐渐向上生长并向高地周缘不断扩展，当颗粒滩生长至海平面附近时，可容空间变小，颗粒滩将侧向发育，而滩顶则由于能量降低，且处于较强蒸发作用下而发育含膏云坪沉积，受后期岩溶改造，形成大量含膏模孔泥粉晶云岩，储集性能优越，是区内的优质储集层。

图5 鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段储集层物性分布直方图Fig.5 Physical property distribution diagram of the Ma51+2sub-member reservoir in the northeastern Ordos Basina.孔隙度；b.渗透率

图6 鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段储集层孔-渗相关图Fig.6 Correlation diagram of porosity and permeability of the Ma51+2 sub-member reservoir in the northeastern Ordos Basin

图7 鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段不同岩性储层物性直方图Fig.7 Physical property distribution diagram of various lithologies of the Ma51+2 sub-member in the northeastern Ordos Basina.孔隙度；b.渗透率

砂屑滩和膏云坪是研究区马五1+2储层发育的有利相带，其具有较高的初始孔隙度与膏质团块等不稳定矿物含量，并为后期的岩溶改造及岩溶储集层的发育提供了物质基础。据不同沉积微相储层物性统计资料(图9)，储层物性以膏云坪最好，其孔隙度平均值为4.87%，渗透率平均值为0.283 3×10-3μm2。砂屑滩微相次之，平均孔隙度为2.53%，平均渗透率为0.037×10-3μm2，但其发育频率及规模最大，整体储集性能较好，是区内不可忽视的重要储集体。滩间海及半局限潟湖微相储层孔隙度渗透率相对较低，一般不利于储层发育。

3.2 多期叠合型岩溶对储层差异改造

已有大量的研究表明，鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组顶部发育一套典型的岩溶性储集层，并具有多期次的岩溶改造特征[8,11-12]。研究区马五1+2储集层则先后经历了3个期次的岩溶改造，包括(准)同生期岩溶、未成熟期表生岩溶以及成熟期表生岩溶，需要说明的是，本次研究发现，未成熟期表生岩溶和成熟期表生岩溶按成岩阶段均属于早成岩期，但因具明显的溶洞充填成分差异和岩溶切割关系而分为两期。目前，对未成熟期岩溶发生时间的确定还没有确凿的标志和证据，有待下一步深入研究。而成熟期岩溶和过去所谓的表生期岩溶、风化壳岩溶等大致相当，不同期次的岩溶类型对储集层物性的改造影响不同。

图8 鄂尔多斯盆地东北部神42井2 189～2 199 m井段岩性、物性及沉积环境特征Fig.8 Lithologies,physical properties and sedimentary environment characteristics of 2 189～2 199m interval in Well Shen42 in the northeastern Ordos Basin

1) (准)同生期岩溶。发生时间较早，伴随着海平面相对下降及频繁波动，处于松散或半固结状态的颗粒滩物质间歇性暴露受大气淡水淋滤作用，发生对颗粒碳酸盐岩内部欠稳定的文石、高镁方解石的选择性溶蚀，而粒间胶结物不溶的现象。该期岩溶以组构选择性溶蚀为特征，往往形成粒内溶孔(图4f)，这种孔隙类型较为孤立。不过，其在(准)同生期形成的孔隙很可能为后期岩溶的发生奠定了更为有利的条件，成为后期岩溶水的优势叠加改造区域。

2) 未成熟期表生岩溶。长期以来，表生环境被认为是岩溶储集层孔隙发育的重要场所[25-26]，研究区发现的未成熟期表生岩溶与经典早成岩期岩溶特征[27]相似，主要发生于未成熟与半成熟的碳酸盐岩中，并因此形成了以塑性角砾为代表的一些极具特征的溶蚀产物，这也是对该期岩溶识别，以及称其为“早成岩未成熟期岩溶”以区别于后一期“早成岩成熟期岩溶”的重要依据。结合研究区储集岩类发育及相关溶蚀特征发现，未成熟期表生岩溶对区内储集层的发育具有重要的建设性作用，主要表现在两方面：其一，未成熟期表生岩溶对含膏质结核泥粉晶云岩的改造主要表现在对石膏的溶蚀，使得膏模孔大量发育(图10a，d)，孔渗性均较好，最终形成研究区最优质的含膏模孔泥粉晶云岩储集岩类，但发育频率一般。其二，未成熟期表生岩溶对颗粒岩类具有强烈的改造作用，当岩溶水下渗并沿相对相对高渗的颗粒岩层发生流动，不断扩溶改造颗粒岩残余粒间孔。早期弱固结含孔隙颗粒滩被大气淡水不同程度溶解，溶蚀程度较弱时，形成类似于“花斑状”砂屑云岩的小型岩溶花斑(图3c，图10e)。溶蚀程度强烈时形成溶洞，颗粒滩强烈垮塌并伴随上部地层部分垮塌，充填物以各类型垮塌角砾和相对疏松的碳酸盐岩砂为主(图10b，e)。最终形成大量以粒间(溶)孔及砾间充填残余孔洞为特征的颗粒云岩和溶洞充填砂质角砾云岩，其孔渗性能虽略低于含膏模孔泥晶云岩，但发育频率极高，且横向连通性较好，是区内重要的储集体。

图9 鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段不同沉积微相储层物性直方图Fig.9 Physical property distribution diagram of various sedimentary microfacies of the Ma51+2 sub-member in the northeastern Ordos Basina.孔隙度；b.渗透率

整体来看，未成熟期表生岩溶对颗粒岩类的改造具鲜明的相控型岩溶特征，主要体现在对相控孔洞层的叠加，溶蚀孔洞及大型溶洞系统多发育于高能砂屑滩中，而在经历早期成岩致密化的岩类中主要以发育垂直或斜交状的溶沟为特征(图8)。这表明先期相控型储层对岩溶具有控制作用，先期孔渗层可作为岩溶水的输导体系，并制约了岩溶水以散流和漫流形式在孔隙中运动[28]，对先期孔洞溶蚀、扩大，形成岩溶叠加扩大的孔洞系统，因此，未成熟期表生岩溶是盆地东部马五1+2储集层发育形成的关键因素。

3) 成熟期表生岩溶。成熟期表生岩溶发生于马六段沉积后大面积长时间的陆相暴露环境，薄片鉴定发现，研究区马五1+2中颗粒点接触的频率极低，多呈漂浮状，且几乎未见颗粒变形或缝合线构成等较深埋藏成岩作用结果，表明马五1+2碳酸盐岩整体上仅经历了浅埋藏成岩作用即抬升为陆，其埋藏深度远不及浅埋藏下限深度(1 000 m)[29]，故将其视为早成岩期岩石，其发生的岩溶作用也属于早成岩期岩溶范畴。成熟期表生岩溶其主要表现为对未成熟期表生岩溶的叠加改造，产生大量溶沟及溶缝不断切割、叠加改造早期溶洞充填段，并带入大量地表风化产物及黑色、灰绿色泥质混合充填于溶洞角砾间(图10c，e)，岩心上表现为泥质岩溶角砾岩，具有泥质含量高、充填致密的特征，极大地破坏了早期溶洞充填段的储集性能。因此，成熟期表生岩溶对储层的影响主要表现为叠加改造未成熟期岩溶，在成熟期岩溶的混合充填作用下则储层破坏或消失，否则将进一步叠加改造储层。

3.3 埋藏期孔洞充填物对储集层物性差异影响

有关鄂尔多斯盆地马家沟组孔洞充填物及其对储层发育的影响已有大量研究，普遍认为白云石对储集空间的保存具有建设性作用，方解石对储集空间的保存具有破坏性作用[14-15]。石炭纪之后，中奥陶统经历了漫长的成岩作用过程，其充填物主要包括中-粗晶白云石、中-巨晶方解石及少量萤石、石英、沥青等。而有效孔隙能否得以保存也主要取决于充填物类型及充填程度，中-粗晶白云石、中-巨晶方解石常见于膏模孔、溶洞及溶沟内，其中，充填白云石由于自身晶粒较粗、自形程度高，常发育晶间孔，充填程度较低，对有效孔隙保存的破坏性作用相对较小。而方解石则因形成时间跨度较长、温度变化较大、持续生长而表现出晶粒粗大、自形程度低的特征，且大多完全充填于孔洞，对储集层破坏性较大。此外，区内还可见部分萤石、石英和沥青充填物，但仅在局部井段有所发现，对储集层物性的整体影响不大。

4 结论

1) 鄂尔多斯盆地东北部奥陶系马五1+2具有多样性的储集岩石类型和储集空间类型特征，储集岩类包括含膏模孔泥粉晶云岩、颗粒云岩、砂糖状中-粗晶白云岩、微生物碳酸盐岩和溶洞充填砂质角砾云岩，相应的储集空间主要有膏模孔、渗流物间微孔、粒间(溶)孔、粒内溶孔、晶间(溶)孔、窗格孔和砾间残余孔洞。

图10 鄂尔多斯盆地东北部马五1+2亚段表生期岩溶特征及孔隙发育模式Fig.10 Epigenic karstification characteristics and its pore development models of the Ma51+2 sub-member reservoir in the northeastern Ordos Basina.含膏模孔泥粉晶云岩，未成熟期表生岩溶对膏质团块溶蚀，形成大量膏模孔，多被渗流粉砂和细粉晶白云石半充填，榆70井，埋深2 760.73 m，马五1(1)；b.溶洞充填砂质角砾云岩，未成熟期表生岩溶沿相对高渗的颗粒岩层发生溶蚀形成溶洞，充填物以垮塌角砾和疏松的碳酸盐砂为主，见大量砾间残余孔洞，双106井，埋深2 525.46 m，马五1(1)；c.溶洞充填泥质角砾云岩，成熟期表生期岩溶形成溶沟切割未成熟期表生岩溶溶洞充填段，并带入大量灰绿色泥质致密充填于早期残余孔洞，储集层遭到破坏，神36井，埋深2 260.71 m，马五3(1)；d.膏模孔型储集层孔隙发育模式；e.砂屑滩型储集层孔隙发育模式

2) 研究区储集层整体表现为低孔、低渗孔隙型储层，其中，储集性能以含膏模孔泥粉晶云岩最佳，但发育频率及规模一般，而以颗粒云岩和溶洞充填砂质角砾屑云岩为主要代表的颗粒滩及相关岩溶改造岩类虽然物性略低于前者，但其分布频率及发育规模更大，纵横向连续性较好，勘探意义重大。

3) 储层成因分析表明，区内储集层的发育主要受沉积微相、多期叠合型岩溶的控制，具有典型的相控岩溶型储层特征。其中以砂屑滩和膏云坪微相储集性能最优，构成了盆地东北部马五1+2亚段最主要的储集体与勘探对象，其较高的初始孔隙度与膏质团块等不稳定矿物组分为后期的岩溶叠加改造提供了物质基础。未成熟期表生岩溶对膏质团块的溶蚀以及岩溶水沿早期砂屑滩孔渗层顺层流动、溶蚀改造是储集层发育的关键因素，而成熟期表生岩溶叠加改造未成熟期表生岩溶及其混合充填作用则是先期储集层遭到破坏或消失的主要原因。

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(编辑 张亚雄)

Characteristics and genesis of Ordovician Ma51+2sub-member reservoir in northeastern Ordos Basin

Xiong Ying1,Li Ling1,2,Wen Caixia3,Hou Yundong3,Xiao Di1,Zhong Yuan1,Nie Wancai3,Cao Jian4,Tan Xiucheng1,2

(1.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu，Sichuan610500,China; 2.PetroChinaDepositionandAccumulationDepartmentofKeyLaboratoryofCarbonateReservoirs,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu,Sichuan610500,China;3.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofPetroChinaChangqingOilfieldCompany,Xi’an,Shaanxi710018,China;4.SchoolofEarthSciencesandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing，Jiangsu210023,China)

Characteristics and genesis of Ma51+2sub-member reservoir (the 1stand 2ndsub-member of the 5thmember of Ordovician Majiagou Formation) in the northeastern Ordos Basin are studied based on core,thin section and physical property analysis.The result shows that diverse types of reservoir rocks and reservoir spaces occur in Ma51+2sub-member in the study area.The reservoir rock types include gypsiferous micritic to very fine crystalline dolomite,grain dolomite,saccharoidal medium-coarse crystalline dolomite,microbial carbonate and sandy rubble dolomite with caverns filled.And the corresponding reservoir space types are gypsum mould pore,micropore between pore fillings,intergranular (dissolved) pore,intragranular dissolved pore,intercrystalline (dissolved) pore,fenestral pores,inter-breccia residual vuggs.The reservoirs in Ma51+2sub-member are typical porous reservoirs with low porosity and low permeability as a whole.The micritic and very fine crystalline dolomite with gypsum mold pores have the best reservoir properties but fair frequency and scale of occurrence.In contrast,the grain dolomite and sandy breccia dolomite have poorer reservoir properties but larger frequency and scale of occurrence than the former.Reservoir genesis analysis indicates that the formation and distribution of the Ma51+2sub-member reservoirs in this region are mainly controlled by sedimentary microfacies and multi-stage superimposed karstification,thus they are typical facies-controlling karst reservoirs.The psammitic banks and the gypsiferous dolomite flat provided the material foundation for the reservoir development and later karst reformation.The dissolution of gypsum clumps via epigenic karstification in the immature stage,the dissolution caused by layer-parallel flowing of karst water along the porous beds of early psammitic banks played a key role in the formation of the reservoirs.However,the overprint of epigenic karstification in the mature stage on that in the immature stage and the hybrid filling destroyed the earlier reservoirs or made them disappear.

epigenic karstification,reservoir characteristics,reservoir genesis,Majiagou Formation,Ordos Basin

0253-9985(2016)05-0691-11

10.11743/ogg20160509

2016-04-14;

2016-09-06。

熊鹰(1993—)，男，硕士研究生，储层地质学。E-mail:xiongying511602@163.com。

简介：谭秀成(1970—)，男，教授、博士生导师，储集层沉积学。E-mail:tanxiucheng70@163.com。

国家科技攻关重大专项(2016ZX05004002-001,2016ZX05004006-001-002)。

TE122.2

A