鄂尔多斯盆地和尚塬地区长6油层沉积相及储层特征

田涛 杨甫 付德亮

摘 要：通过区域地质调查，结合测井曲线、岩石学特征、扫描电镜等手段，对和尚塬地区延长组长6段沉积微相和储层特征进行分析。研究表明：该区长6段主要发育三角洲前缘亚相，水下分流河道微相的砂体储集层为油气的聚集提供了有利场所；长6储层发育有一定规模的长石细砂岩储集体，且经历了强烈的成岩作用，储集空间以残余粒间孔、溶蚀孔为主，平均孔径为20～50μm，平均孔喉半径为0.14～0.24μm。孔隙度一般为6%～12%，渗透率一般为0.1×10-3～0.4×10-3μm2，属低孔-超低渗型储层，孔喉组合类型为中孔微喉型。储层整体物性较差，但已有工业流油钻井显示该区可能存在一定规模的油气富集区，在现阶段精细化油气勘探的背景下，要注重查明湖盆区局部或独立砂体的发育情况。

关键词：鄂尔多斯盆地；和尚塬地区；沉积相；储集层

中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）20-0097-05

Reservoir Feature and Sedimentary Facies of Chang6 Formation

in Heshangyuan Area ， Ordos Basin

TIAN Tao1，2，3 YANG Fu1，2 FU Deliang1，2

（1. Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization， Ministry of Land and Resources， Xian Shaanxi 710021；2.Shaanxi Coal Geology Group Co.， Ltd.，Xian Shaanxi 710021；3.Lanzhou Center for Oil and Gas Resources， Institute of Geology and Geophysics， Chinese Academy of Sciences，Lanzhou Gansu 730000）

Abstract： The sedimentary microfacies and reservoir characteristics of Chang 6 Formation in Heshangyuan area were analyzed based on the regional geological survey， combined with logging curves， petrology features and scanning electron microscope（SEM）.The results showed that Heshangyuan area developed delta the front and the distributaries underwater distributary channel sands bodies were developed widely for oil and gas accumulation. And the long 6 reservoir had a certain scale of feldspar fine sandstone reservoir， and had experienced strong diagenesis， and the reservoir space was dominated by residual intergranular pore and corrosion hole. The average pore size was 20～50 m， and the average pore throat radius was 0.14 to 0.24 m. Porosity was generally 6%～12%， permeability was generally 0.1×10-3～0.4×10-3μm2. The overall physical property of the reservoir was poor， but industrial oil drilling had shown that there may be a certain scale of oil and gas accumulation in this area. In the background of fine oil and gas exploration at the present stage， the development of local or independent sand bodies in the lake basin area should be ascertained.

Keywords： Ordos Basin；Heshangyuan area；sedimentary facies；reservoir

1 研究區概况

鄂尔多斯盆地上三叠统属于多旋回河流-湖泊相碎屑岩沉积。根据勘探研究成果可知，三叠系延长组可划分为10个油层组（长10～长1），是石油、天然气等资源的重要产出层位[1-3]。和尚塬地区位于陕西省延安市富县直罗油田区内，区域构造位置为鄂尔多斯盆地陕北斜坡南部（见图1），构造为一西倾单斜，发育1-2组宽缓鼻状构造。该区延长组长6段（以下简称“长6”）接近深水湖盆区，普遍认为缺乏储集砂体，而一直未受到重视，然而，近年来，该区长6油层部分探井显示出了优异的油气潜力。目前，长6油层组共打探井18口，其中L14、L23、L12、Z19等井均达到工业流油标准。为了进一步探明研究区油气分布特征、富集因素，指导后期勘探开发，有必要摸清和尚塬地区长6沉积相和储集层特征，以期为该区油气勘探与开发提供重要的指导作用。

2 沉积特征

2.1 沉积微相划分

根据岩心观察、测井相特征、岩性组合特征和矿物成分分析等可知，本区长6期主要为三角洲前缘沉积，可分为水下分流河道、水下天然堤和水下分流间湾等沉积微相（见图2）。水下分流河道为陆上分流河道的水下延伸部分[4]。研究区长6段水下分流河道微相以细粒长石砂岩为主，砂岩厚度较大，砂地比一般大于0.5。岩心观察显示，砂岩颜色主要呈灰-深灰色，化石不发育，偶见植物根茎化石。水行层理、块状层理发育，表明水动力环境较稳定，主要由陆源细粒碎屑物质缓慢加积而成，反映了本区长6沉积环境应为水下还原环境。测井电性特征显示，本区砂岩段自然电位曲线幅度低且平缓，具有明显的箱状或钟状负异常特征，自然伽马曲线变化幅度较低（见图2）。水下分流间湾为水下分流河道之间相对凹陷的区域，沉积岩性主要为泥质岩、粉砂质岩等微小沉积颗粒。岩芯观察表明，其岩性以灰色至灰黑色泥岩、含炭泥岩、粉砂质泥岩为主，夹有少量粉砂岩，砂地比一般小于0.3。此外，泥岩中还常见植物化石根茎及虫孔构造，发育水平层理及微波状层理。水下天然堤是陆上天然堤的水下延展部分，为水下分支河道两侧的砂脊[4]，其粒度比河道沉积细，而比分流间湾或沼泽沉积粗，以粉砂和粉砂质泥岩为主，具有向上变细的剖面结构，自然电位曲线为三角形正异常。主要发育波状交错层理，有时可见植物碎片。

2.2 沉积微相展布

研究区长64至长61的沉积过程是一个相对稳定的继承发展过程，发育有相同的沉积微相，均为水下分流河道微相和水下分流间湾微相，对应的沉积岩相为砂岩岩相和粉砂质泥岩-泥岩岩相，各沉积微相在分布面积和展布方向上有一定的差异。长64期发育两个方向的水下分流河道砂岩沉积体，主分流河道沿NNE向分布，支流河道沿NEE向分布，砂地比分布为0.5～0.8，支流河道在研究区西南部与主河道汇合流向南部。物源方向主要为NNE向，向西或西南方向砂体厚度减薄，由25m左右减小到10m以下[见图3（d）]。长63期沉积格局未发生大的变化，主要与长64期表现为继承发展关系，体现该期较稳定的沉积过程。主要发育2条NE-SW向的水下分流河道，主河道砂体厚度为15～30m，砂地比值为0.5～0.8，水下分流间湾微相有所缩小[图3（c）]。长62期的沉积格局与长64、长63沉积期非常相似，继承了前两期水下分流河道、水下分流间湾的发育特征。主要发育1条NNE向的水下分流河道微相，东南部部分揭露1条NE向水下分流河道，主河道砂体厚度为20～30m，砂地比值为0.5～0.8[图3（b）]。

长61期的沉积格局较前三期的沉积格局有所不同，主河道位置向东发生较大的偏移，前期的主河道位置正逐渐过渡为水下分流间湾相。仅在研究区东部部分揭露1条NNE向的狭窄水下分流河道微相，主河道砂体厚度为15～25m，砂地比为0.5～0.7[图3（a）]。前人研究表明，长4+5沉积期湖盆处于微陷期，湖侵面积有所扩大[5]。由此看来，长61期沉积相反映了该期向长4+5期过渡阶段的沉积特征。

3 储层特征

3.1 岩石学特征

和尚塬地区长6段砂岩储层以灰色至深灰色细砂岩为主，其次含有少量的粉砂岩。31块砂岩样品粒度分析结果显示，碎屑颗粒中细砂岩占主导地位，含量高达89.44%，平均粒径0.12mm，粒级明显偏细（见图4）。矿物组分鉴定表明，长6储层碎屑成分以长石为主，平均含量为49.2%，其次为石英，平均含量为22.4%。此外，还含有少量的岩屑、黑云母、填隙物等（见图5）。由砂岩分类三角图（见图6）可知，研究区砂岩样品以长石砂岩为主，含有少量岩屑长石砂岩，表明该区长6储层的物源来源比较单一且相对稳定。长6段砂巖碎屑具有中等结构成熟度和低矿物组分成熟度特征，体现为颗粒外形多为次棱角状，具有较好的分选性，指示了物源稳定的低能沉积环境。

注：Ⅰ.石英砂岩；Ⅱ.长石石英砂岩；Ⅲ.岩屑石英砂岩；Ⅳ.长石砂岩；Ⅴ.岩屑长石砂岩；Ⅵ.长石岩屑砂岩；Ⅶ.岩屑砂岩。

3.2 成岩作用类型及特征

砂岩储层特征及分布受沉积相、成岩作用等多重因素的影响，成岩作用对储层储集性能的影响主要包括压实作用、胶结作用和溶蚀作用[6-9]。通过扫描电镜进行观测分析可知，本区长6储层受强烈的受压实作用、胶结作用影响，岩石发育致密化，孔隙度和渗透率大幅度降低。此外，自生黏土矿物绿泥石的发育对储层起到一定的支撑和保护作用，且溶蚀作用又可增加砂岩孔隙体积，在砂岩储层致密化的同时，也在改善储层物性[10-13]。

3.2.1 压溶压实作用。压实压溶作用是碎屑岩成岩作用的重要基本方式之一，包括机械压实作用和化学压溶作用。研究区长6储层演化的早期主要进行机械压实作用。在强大的定向压力作用下，碎屑颗粒长轴近于水平方向定向排列，镜下和岩心上多见岩层纹层面上有云母和炭屑的定向排列。云母、泥质岩屑等质地较软的矿物颗粒受压变形弯曲、伸长，石英、长石等较硬碎屑还会嵌入软颗粒中。随着沉积体系发育，埋藏深度逐渐增加，压力增大，颗粒接触关系愈发紧密，碎屑颗粒由离散向聚集变化，最终出现线状接触的特征[见图7（a）和（b）]。在高温、高压及富含CO2和有机酸的酸性孔隙水介质的参与下[14]，普遍可见长石、岩屑等沿其解理缝、微裂缝及颗粒边缘被溶蚀。溶孔的形成使孔隙的发育及孔缝间的连通性得到改善。此外，部分碳酸盐胶结物、交代物质也被溶解、溶蚀，从而在一定程度上改善了储层的孔渗条件[图7（d）和（g）]。

3.2.2 胶结充填作用。碳酸盐岩胶结充填是研究区主要的胶结方式之一，方解石、铁方解石、白云石等碳酸盐矿物的胶结都有出现。其中方解石胶结最为发育，多为细晶粒状胶结。在部分样品中，也见连片状的嵌晶式胶结[图7（j）和（k）]。在成岩演化的早期，在以压实为主导的成岩作用下，胶结物的出现会对原生较大孔隙起到一定的支撑保护作用，但随着压实作用的增强及胶结物的大量出现并逐渐充填在各类孔隙中，导致孔隙进一步致密化，致使储层物性变差。

硅质物是研究区长6砂岩储层胶结充填的另一影响因素。薄片观察和扫描电镜中普遍见到石英的次生加大现象，且加大程度各不相同，加大边胶结颗粒边缘孔隙；形成于压实之后的晚期次生石英自形程度高，一般单个产出，充填在孔隙内部[图7（e）]，也可呈集合状充填孔隙边缘。石英的次生加大和晚期次生自形石英的发育对次生孔隙的形成会产生不利影响，但由于硅质的刚性较强，早期少量的次生加大增加了骨架颗粒接触点，增大了储层的抗压实能力，有利于粒间孔的保存。

泥质胶结在区内长6段普遍发育，且主要以绿泥石胶结为主[图7（f）、（g）、（h）和（i）]，还含有少量的高岭石、伊利石等矿物胶结。绿泥石大多以孔隙衬垫的形式产出；高岭石、伊利石等矿物则主要以孔隙充填的形式产出。可塑性黏土矿物的形成和发育自身要占据一定的空间，其充填作用也可使原生粒间孔明显变小，常常会占据孔隙体积，使孔隙缩小，喉道变细，甚至消失，从而降低砂岩储层的孔隙度和渗透率。

3.3 储层物性特征

研究区长6油层组储层砂岩孔隙类型以粒间孔、溶蚀孔为主，次为基质内微孔。粒间孔和溶孔平均各占总孔隙的66.6%和16.7%，粒间孔大多受到后期溶蚀、胶结和压实等作用而改造成为残余粒间孔，溶孔主要为长石溶孔和方解石溶孔。基质内微孔主要为伊利石间微孔、绿泥石间微孔[图7（f）和（i）]，这些微孔分布范围小，连通性差，对本区物性改善作用贡献较小。

据薄片和扫描电镜观察，长6砂岩储层孔隙形态多为弧三角形或不规则的多边形。据统计，长6储层孔隙直径最小值为10 μm，最大值为120 μm，主要分布范围是20～50 μm，属于中孔。据压汞测试资料统计，研究区长6储层砂岩孔喉半径主要为0.14～0.24 μm，属于微喉，为中孔～微喉型砂岩储集层。

研究区17口井232块样品的物性资料统计分析表明，长6储层孔隙度最大值为18.6%，最小值为1.0%，平均为9.2%，集中分布在7%～12%，占总样品的61%（见图8）。渗透率主要为0.1×10-3～0.3×10-3 μm2，占总样品的67.5%（见图8）。渗透率随孔隙度的增大而增大，具较明显的正相关性。综上所述，和尚塬地区长6储层物性较差，为中孔-特低渗和低孔-特低渗型储层，且以低孔-特低渗为主。

4 结论

鄂尔多斯盆地和尚塬地区延长组长6段主要发育三角洲前缘沉积，普遍发育的北东向水下分流河道砂体成为油气聚集的有利场所。岩石学特征、成岩作用和孔隙物性特征等分析表明，该区长6长石细砂岩储集空间以残余粒间孔、溶蚀孔为主，平均孔径为20～50 μm，平均孔喉半径为0.14～0.24 μm；孔隙度主要为6%～12%，渗透率主要为0.1×10-3～0.4×10-3 μm2，属低孔-超低渗型储层，孔喉组合类型为中孔微喉型。储层整体物性虽较差，但已有工业流油钻井显示该区可能存在一定规模的油气富集，在现阶段精细化油气勘探的背景下，要注重查明湖盆区局部或独立砂体的发育情况。

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