鄂尔多斯盆地A5区块延9储层特征及成岩作用研究

张永平 ，刘玉峰 ，郭文娟 ，贺利军 ，宋继芳

（1.中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006；2.中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西西安 710200）

A5区块位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡西部，蒙陕二级古河流经该区。延9油藏是在延10+富县组古地貌背景上沉积形成的岩性-构造油藏[1-3]。2009年开始滚动勘探开发，采用菱形反九点井网，建采油井50口，注水井16口，目前区块日产油160 t，综合含水36.6%，累计产油17.35×104t，采油速度为4.15%，采出程度12.32%。

图1 鄂尔多斯盆地A5区块延9砂岩分类图

1 储层特征

1.1 岩石学特征

岩心观察及薄片资料分析，研究区延9储层主要为浅灰色细粒、中粒长石砂岩及长石石英砂岩。石英平均含量45.2%，长石平均含量28.8%，岩屑平均含量8.2%，局部含量可高达24%～41%，岩屑主要为变质岩屑，含少量沉积岩屑及少量白云母、黄铁矿等矿物，碎屑颗粒多呈次圆～半棱角状，分选中～差，成分成熟度中等，胶结类型为孔隙型。填隙物平均含量17.73%，以黏土矿物为主，平均含量14.25%；次为碳酸盐，平均含量5.78%，另外，硅质胶结物形成的石英次生加大也较为普遍（见表 1、表 2、图 1、图2）。

图2 鄂尔多斯盆地A5区块延9砂岩成分图

长石与岩屑含量与河道水动力条件有关，主水道中水动力强，对碎屑颗粒的淘洗作用强烈，岩石中不稳定组分不易保存，因此，主水道河谷部位砂岩石英含量高，长石含量低，颗粒分选好，岩屑含量高的砂岩主要分布在水动力条件相对较弱的分流间或河道间地区。

1.2 孔喉结构及类型

1.2.1 孔喉类型 镜下观察表明，本区延9储层主要储集空间为粒间孔及粒间溶孔，次为岩屑溶孔、长石溶孔及晶间孔，按孔隙形成的成因，本区延9储层孔隙可分为两大类。

（1）原生孔隙：是岩石的碎屑颗粒在受到压实、充填胶结作用之后剩余的孔隙，在本区岩石中分布均匀，孔径 50 μm～80 μm，约占岩石总孔隙的 55.1%，常见有三角形、多边形、不规则等多种形态。

（2）次生孔隙：以长石溶孔、岩屑溶孔为主，次为杂基溶孔、晶间孔等孔隙。长石溶孔是由长石沿其解理面方向产生溶蚀后形成，呈网状、不规则状分布，孔径小于40 μm，约占岩石总孔隙的20%。岩屑溶孔、杂基溶孔在岩石中分布不均匀，前者是由岩石中不稳定组分岩屑发生不规则溶解所形成，孔径一般小于15 μm，约占岩石总孔隙的8%；后者由岩石碎屑颗粒之间的杂基溶解而成，孔径小于5 μm，约占岩石总孔隙的5%。晶间孔、碳酸盐溶孔等孔隙占比少，对储层物性影响小（见图3）。

本区延9储层主要发育缩颈型喉道，该类喉道为颗粒间可变断面的收缩部分，颗粒呈点接触、线接触，常见于衬边胶结或自生加大胶结的砂体中，其次为片状、弯片状喉道，局部见少量管束状喉道。

1.2.2 孔喉特征 压汞实验分析方法是表征孔隙结构的最为常用，也是最为有效的方法。压汞曲线分析，本区延9储层平均孔喉半径8.81 μm，平均饱和度中值半径1.39 μm，平均饱和度中值压力1.22 MPa，平均排驱压力0.041 MPa。孔喉半径越大，说明孔隙空间的连通性越好，孔隙的渗流能力就越强。毛细管压力中值是储层原始产油气能力的标志，其值越高，油气产能越低。本区岩石样品孔喉半径较大，饱和中值压力较低，说明该地区孔隙空间连通性好，储层渗滤性好（见表 3）。

图3 鄂尔多斯盆地A5区块延9砂岩铸体薄片

表3 鄂尔多斯盆地A5区块延9储层孔隙结构参数表

1.3 物性特征

本次研究，主要通过对本区能反映储层储集性能的两个基本参数-孔隙度、渗透率测井解释数据进行统计分析，总结延9储层物性特征。

1.3.1 物性分布特征

1.3.1.1 物性分类 用测井解释资料所做的孔渗直方图显示，A5区块孔隙度平均17.63%，以15%～20%为主，占 8%～18%。渗透率平均29.11×10-3μm2，以 10×10-3μm2～35×10-3μm2为主，占8%～15%。泥质含量在 7%～38%，根据储层物性分类标准（SY/T 6285-1997），本区延9为中孔低渗储层（见图4、表4）。

图4 鄂尔多斯盆地A5区块延9储层孔渗分布直方图

表4 碎屑岩储层物性分类标准

1.3.1.2 物性平面分布 孔渗平面分布主要受沉积微相控制，相分析表明，位于辫状河道中部的心滩微相物性好，河道边部物性差，孔隙度、渗透率高值区呈点状分布，说明该区延9储层平面非均质性强。在主河道砂体上，孔渗高值区可叠合程度高。

1.3.2 孔渗关系特征 从绘制的孔隙度与渗透率关系图可以看出，孔隙度与渗透率构成的正相关关系不太明显，即随着孔隙度值的增大，渗透率虽有增大的趋势，但增大的幅度较小，二者之间的指数变化关系拟合度一般（见图5）。

2 储层非均质性

储层非均质性是储层在漫长的地质演化历史中，经历了沉积、成岩及后期构造作用的综合影响，使其岩性、物性、含油性及电性等基本属性在空间分布呈现不均匀的变化，这种变化是绝对的、无条件的。我国目前已发现的陆相油藏，绝大多数为非均质油藏，且多为注水开发，因此，储层非均质性将直接影响和控制储层中油气水的分布及注入水波及面积，最终影响油田开发效果[4-7]。

前人按非均质性规模，将碎屑岩储层非均质性由大到小分为四类：层间非均质性、平面非均质性、层内非均质性、孔隙非均质性。A5区块主力层延91油藏，层位单一，夹层不发育，因此，本次研究主要针对层内非均质性。层内非均质性主要研究储层粒度韵律性、层理构造、渗透率差异程度及垂向上渗透率非均质程度等内容。

2.1 储层韵律模式

韵律性是单砂体层内碎屑颗粒的大小在垂向上的变化，它受沉积时的水动力条件及所处的沉积相带控制。粒度的韵律是单砂层内岩石碎屑粒度大小在垂向上的变化，分为正韵律、反韵律、复合韵律和均质韵律四类。

图5 鄂尔多斯盆地A5区块延9储层孔渗关系图

根据测井资料统计分析，本区延9储层韵律类型有简单正韵律、复合正韵律、均质韵律、简单反韵律及复合反韵律、复合韵律六种类型。其中以均质韵律为主，占37.1%，简单正韵律占20.8%，复合韵律占14%，反韵律在本区发育最少，只占13%左右。

（1）均质韵律：岩石在水动力条件相对稳定的环境中所沉积，层内岩性、物性相对均质，流体性质稳定，以块状沉积构造为主，SP曲线多为箱形，与上下围岩呈突变式接触。此类韵律在A5区块占比大，单砂层厚度较大，说明该区以辫状河道砂体沉积为主，河流多期叠加下切，侧向迁移少。

（2）简单正韵律：沉积时水动力条件由强到弱变化的反映。从下到上，岩层粒度逐渐变细，物性逐渐变差，SP曲线呈“台阶状”向上收窄，这是河流相“二元结构”的典型沉积。此类韵律在A5区块发育程度仅次于均质韵律。

（3）复合韵律：即正反韵律的组合，根据叠置关系，正韵律的叠置称为复合正韵律，反韵律的叠置称为复合反韵律。复合韵律反映砂层沉积环境水动力条件由弱到强的交替变化，SP曲线幅度大小也随之交替出现。此两类复合韵律在该区均有分布，但占比较少。

（4）反韵律：与正韵律相反，它反映沉积环境水动力条件由弱到强规律变化。其高渗透层在砂体顶部，从下到上，岩层粒度逐渐变粗，物性逐渐变好，SP曲线呈“上大下小”形状，视电阻率降低。反韵律在本区发育较少。

2.2 层内非均质性评价

用测井资料分析，延9储层最大渗透率227.96×10-3μm2，最小 6.04×10-3μm2，平均 29.11×10-3μm2。分析计算结果，渗透率变异系数1.0，突进系数7.8，级差37.7，根据储层非均质性评价标准，本区延9为不均质储层，非均质性强（见表5）。

表5 储层非均质性划分标准

3 成岩作用

沉积物在埋藏形成岩石过程中，储层储集空间要受到成岩作用的改造。成岩作用是碎屑物质在有效埋藏以后到变质作用之前，这一段漫长地质时期中，在地层温度、压力等因素作用下，沉积物的各种流体与岩石矿物发生物理、化学反应的过程。它既可促进次生孔隙的发育，又可破坏原生孔隙，对碎屑岩孔隙的形成、保存及破坏起着决定性作用，因此，研究成岩作用就是要弄清它对储层孔隙的影响程度以及岩层孔隙的演化规律，以此来评价岩石储集性能，预测勘探有利区，指导油田开发。

通过A5井区岩心分析化验资料的研究，并借鉴邻区物性分析成果，确定本区延安组主要成岩作用有机械压实作用、压溶作用、胶结作用、溶解作用四种形式，这些成岩作用对储层孔隙发育有明显的影响。

3.1 压实、压溶作用

压实作用在本地区较为普遍。在压实作用下，碎屑颗粒间距离变小，沉积物体积收缩变形，使得颗粒之间孔隙空间减小，渗透性变差。研究区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡西部，蒙陕二级古河流经该区，在此起伏不平，残丘与河谷交错的古地貌背景上，沉积的延9地层厚度不尽相同，不同地区压实作用也有所区别，处于古河道区的砂岩沉积厚度大，石英含量高，颗粒粗，分选好，颗粒间以点-线接触，压实作用弱，储层的原生孔隙保存好。测井解释孔隙度15%～20%，渗透率10×10-3μm2～35×10-3μm2，高者可达 100×10-3μm2以上。古河边部长石砂岩、岩屑砂岩发育，由于不稳定矿物成分含量高，抗压性差，所以压实作用强烈，原生孔隙保存较少，储层物性相对差。

当上覆地层压力或构造应力超过孔隙水所能承受的静水压力时，引起颗粒接触点上晶格变形和溶解，这种局部溶解称为压溶作用，它发生在压实作用之后，胶结作用之前或同时进行。薄片观察，研究区延9储层压溶现象较少，在本地区储层中表现为石英、长石的次生加大，使颗粒最初的点接触演化到以点+线或线接触为主，作用结果使储层孔隙空间进一步压缩，喉道变窄，连通性变差。

3.2 胶结作用

本区常见的胶结物有黏土质、硅质、钙质、铁质等，它们填充在沉积物孔隙之中，将分散的碎屑颗粒粘结在一起形成岩石，这种作用称为胶结作用。这些胶结物可与沉积物同时形成，也可以是在成岩过程中形成的新矿物。胶结作用充填了粒间孔隙，是碎屑沉积物成岩作用的主要方式，其结果使储层孔隙度减小，物性变差。

薄片资料表明，研究区延9储层主要胶结物有高岭石、水云母、硅质、碳酸盐类四种。高岭石是本区最主要的一种胶结物，占胶结物总量的50%，扫描电镜下呈蠕虫状充填孔隙；其次为水云母，约占胶结物总量的20%，镜下可见水云母胶结的岩屑塑性变形；硅质胶结物在储层中常以石英次生加大形式出现，占胶结物总量小于7%，经石英质胶结，砂体固结成岩，不再受压实作用影响；本区常见白云石、铁白石、方解石、铁方解石等碳酸盐胶结物，形成于晚成岩期，占胶结物总量的16%左右。

3.3 溶解作用

在成岩环境中，沉积物中的有机质在成岩阶段产生大量有机酸使岩石溶解，形成次生孔隙，改善了砂岩的储集性能。A5井区处于蒙陕二级古河河道中心部位，古河的冲蚀使下侏罗统延10+富县期地层地下水十分活跃，地层水沿古河道向上进入延9储层，更加剧了岩石中不稳定组分的溶解、溶蚀作用。本区由长石、岩屑、碳酸盐溶蚀形成的次生孔隙约占总孔隙的36.4%，镜下观察，长石溶孔主要沿长石解理面方向溶蚀，在岩石中呈网状、不规则状分布。

综合以上资料，研究区延9储层在埋藏成岩过程中，先后经历了早成岩阶段早期的机械压实、早成岩阶段晚期的石英次生加大、晚成岩阶段早期的胶结充填作用及随后的长石、岩屑等矿物的溶蚀、溶解作用，成岩阶段以晚成岩A期为主。

4 结论

（1）鄂尔多斯盆地A5区块延9储层岩性主要为浅灰色细粒、中粒长石砂岩及长石石英砂岩，成分成熟度中等，孔隙型胶结，填隙物以黏土矿物为主。

（2）储层以原生粒间孔为主要储集空间，次为长石溶孔、岩屑溶孔等次生孔隙。发育孔隙缩小型、缩颈型以及片状、弯片状喉道，孔喉半径较大，孔隙空间连通性较好。

（3）运用测井资料分析，该区延9为中孔低渗储层，平面上孔隙度及渗透率高值区呈点状分布，位于辫状河道中部的心滩微相物性好，河道边部物性差，平面非均质性强。

（4）本区延9储层以均质韵律为主，其次为正韵律及复合韵律。根据渗透率变异系数、突进系数、级差等指标评价，为不均质储层，非均质性强。

（5）延9储层成岩作用有机械压实、压溶、胶结作用和溶解作用四种形式，成岩阶段以晚成岩A期为主。