长石溶蚀作用特征及对储层的影响<br/>——以鄂尔多斯盆地姬塬地区长4+5油层组为例

长石溶蚀作用特征及对储层的影响
——以鄂尔多斯盆地姬塬地区长4+5油层组为例

2017-09-03王永田

长江大学学报(自科版) 2017年15期

关键词：溶孔长石砂体

王永田

(中石油长庆油田分公司第八采油厂, 陕西西安 710200)

付兴亮，王一航

(中石油长庆油田分公司第七采油厂, 陕西西安 710200)

淡卫东，尤源

(中石油长庆油田分公司勘探开发研究院, 陕西西安 710018)

长石溶蚀作用特征及对储层的影响
——以鄂尔多斯盆地姬塬地区长4+5油层组为例

王永田

(中石油长庆油田分公司第八采油厂, 陕西西安 710200)

付兴亮，王一航

(中石油长庆油田分公司第七采油厂, 陕西西安 710200)

淡卫东，尤源

(中石油长庆油田分公司勘探开发研究院, 陕西西安 710018)

通过铸体薄片、扫描电镜、阴极发光、物性等综合分析，对姬塬地区长4+5油层组储层长石溶蚀特征、成因及其对储层的影响进行了研究。长石溶蚀的增孔、提高渗透性作用显著，面孔率平均增加了1.32%，渗透率平均增加了0.22mD。通过长石溶孔与储层孔隙度、渗透率的相关性研究，优选出了储集性能好(面孔率大于4%)、渗透率较高(大于0.6mD)的相对高孔、高渗区，为油田勘探开发提供了重要地质依据。

姬塬地区；长4+5油层组；长石溶蚀；有利储层

姬塬地区位于鄂尔多斯盆地中西部，主要属陕西省定边县、吴起县辖区范围，构造位置为伊陕斜坡西部，构造背景为一平缓的西倾单斜，倾角仅0.5°左右，平均坡降6～8m/km。发育三叠系延长组和侏罗系延安组2套含油地层，长4+5油层组为延长组主力层段之一，储层较为致密，为典型的岩性油藏，已提交了数亿吨石油地质储量，勘探开发潜力较大。

长4+5油层组位于延长组中部，根据沉积旋回可细分为上、下两段，其中下段是主力勘探开发层。姬塬地区长4+5油层组主要为三角洲前缘沉积，岩性较细，以粉细砂岩为主，砂岩厚度较薄，砂泥岩互层发育。由于砂岩颗粒细，塑性矿物含量较高，成岩过程中压实作用强烈，原生孔隙损失特别严重，部分储层原生粒间孔已损失殆尽。同时,在成岩过程中长石等矿物发生了普遍溶蚀，产生了大量的次生孔隙，对改善储层的储集性能起到重要作用[1，2]。通过大量的铸体薄片、扫描电镜、阴极发光、岩心分析等测试资料，对姬塬地区长4+5油层组的长石溶蚀特征及其对储层的影响进行研究，为该区寻找相对优质储层提供依据。

1 长石含量及显微特征

1.1 长石含量及分类

根据该区251块薄片资料统计结果表明，长4+5油层组砂岩中长石体积分数平均为41.9%，石英体积分数平均为27.2%，岩屑体积分数平均为11.7%，其中长石矿物按大类分为斜长石和正长石，斜长石约占20%～33%，正长石约占18%～28%,斜长石含量略高于正长石。岩石类型以长石砂岩为主，岩屑长石砂岩次之，少量长石岩屑砂岩。

1.2 长石显微特征

单偏光显微镜下，长石以长条形、不规则形为主，颗粒表面有溶蚀、不干净(图1( a))，伴随有高岭石充填；正交偏光显微镜下，长石具有聚片双晶、格子双晶、简单双晶，有时双晶发生破裂或断裂(图1( b))；阴极发光镜下，长石有不同的发光颜色, 在研究区长4+5油层组砂岩中，长石一般发蓝色、淡蓝色光或亮蓝色光(图1(c))，部分地区长4+5油层组砂岩中长石发亮蓝色或亮黄色等光(图1(d))。

图1 姬塬地区长4+5油层组长石薄片鉴定、阴极发光照片

2 长石溶蚀特征及成因探讨

2.1 长石溶蚀特征

通过扫描电镜、铸体薄片观察，长石的溶蚀、破裂、蚀变现象均非常普遍。长石溶蚀首先从解理方向发生初步溶解，后形成呈条带状分布的溶蚀孔隙(图2(a)、(b))，最后演变成蜂窝状溶孔，更有甚者长石的整个颗粒被溶蚀成较大孔隙(图2(c)、(d))。部分样品中的长石溶蚀现象极为强烈，几乎被溶解殆尽，溶孔十分发育(图2(e))。在局部地区和层段，长石溶解产生的高岭石堵塞了孔隙(图2(f))，同时还可见到溶孔中充填自生石英、伊利石以及钠长石等长石溶蚀后的产物。

2.2 长石溶蚀成因探讨

图2 姬塬地区长4+5油层组扫描电镜、铸体薄片照片

多数学者[2，3]认为，长石溶蚀与热演化过程中产生的有机酸有关。研究表明，从早成岩晚期开始，研究区地层中有机质分解产生的有机酸进入砂岩储集层，使长石碎屑发生溶解，在中成岩早期，也是有机质的热演化高峰期，产生了大量的有机酸，溶解作用进一步增强，使长石强烈溶蚀，产生了大量的溶蚀孔隙。

姬塬地区具有形成长石溶蚀的有机酸的有利条件：一是位于长4+5油层组下部的长7油层组烃源岩生排烃时产生大量的有机酸；二是长4+5油层组存在较厚的暗色泥岩，具有生烃能力，亦产生一定量的有机酸。

在长石溶蚀过程中，一方面形成溶蚀次生孔隙，另一方面释放出大量的Si4+、Al3+等离子。在有一定量原生孔隙的储层中，上述离子随孔隙流体迁移出，保证长石可以继续溶解，产生次生孔隙；但在压实作用强、原生粒间孔不发育、孔喉细微的储层中，Si4+、Al3+等离子易沉淀下来，形成自生高岭石和石英[2～5]。具体影响长石溶蚀作用的因素有以下几点。

1)岩性区内长4+5油层组主要岩性为长石砂岩，岩屑主要为变质岩岩屑，其次为火成岩岩屑；长石溶蚀易形成次生孔并扩大原有的粒间孔，火成岩岩屑颗粒内部见溶蚀孔、晶间孔。

2)沉积相带三角洲前缘水下分流河道微相的砂岩分选、磨圆相对较好，有利于酸性流体活动，对长石颗粒进行溶蚀。水下分流河道砂体原生粒间孔较发育，因而在成岩作用过程中有机酸易进入储层，且该沉积环境砂体与湖相泥岩相互交叉发育，有机酸可就近进入储层，产生溶蚀作用。

3)砂体结构及砂质纯度姬塬地区长4+5油层组砂体厚度相对较薄，纵向分布存在多期叠加、薄互层及孤立的砂体。相对来说，多期叠加砂体厚度较大，分流河道交汇叠加频繁，砂体受到河水及湖浪不断改造，砂质相对纯净，利于原生孔隙保存以及后期酸性流体的注入，使长石发生溶蚀；薄互层及孤立的砂体与泥岩广泛接触，各种有机酸类也能进入，但溶蚀作用一般弱于多期叠加砂体。

3 长石溶蚀对储层的影响

3.1 长石溶蚀的增孔作用

铸体薄片资料统计表明，姬塬地区长4+5油层组孔隙类型以粒间孔和长石溶孔为主，长石溶孔平均体积分数为1.32%，约占面孔率的35.6%(表1)。

表1 姬塬地区长4+5油层组储层孔隙组合特征表

长4+5油层组长石溶孔在不同地区有一定差别，其中堡子湾地区长石溶孔体积分数较高，平均为1.57%，单块最高值达4.8%，占面孔率的44.3%；粒间孔体积分数平均为1.62%，与长石溶孔相近。

平面上，长4+5油层组堡子湾、王洼子地区长石溶孔较高，体积分数均大于1.5%，部分地区大于2%，其他地区砂体主带上长石溶孔体积分数在1%～1.5%左右(图3(a))，砂体边部及溶蚀作用弱的地区长石溶孔体积分数小于1%。由于长石溶蚀，使得面孔率增加较大。平面上马家山、堡子湾、铁边城-王洼子一带长4+5油层组面孔率较高，大于4.0%(图3(b))。

图3 姬塬地区长4+5油层组长石溶孔体积分数(a)、面孔率(b)等值线平面图

3.2 长石溶蚀对渗透性的影响

长石溶蚀不但增加储层孔隙，同时会使连接孔隙的喉道也发生一定扩大。据姬塬地区长4+5油层组铸体薄片与压汞资料分析，长石溶孔体积分数与喉道中值半径呈较弱的正相关关系(图4(a))。据长石溶孔体积分数与渗透率相关性分析(图4( b))，预测长石溶蚀使姬塬地区长4+5油层组储层渗透率增加了0.22mD(长石溶孔体积分数取平均值1.32%)。

纵向上，由于沉积、成岩作用差异导致长石溶蚀程度不同，致使长4+5油层组在低孔、低渗的背景上发育相对高孔、高渗储层段，虽然厚度不大，但对改善储层渗流能力起到至关重要的作用。如g221井长4+5油层组岩心分析孔隙度平均6.9%，渗透率平均0.12mD，最高渗透率为0.94mD。通过铸体薄片观察发现，2315.74m处长石溶孔发育，体积分数为4.2%，岩性分析孔隙度为12.6%，渗透率为0.73mD(图5)。由于长石溶蚀改善物性明显，形成了2315～2316.5m段薄层相对高渗储层段，试油获21.17t/d的高产。

平面上，据姬塬地区长4+5油层组铸体薄片和大量物性分析预测，渗透率大于0.6mD的相对高渗区分布在堡子湾、铁边城、王洼子等地区(图6)。