鄂尔多斯盆地陇东地区山1段致密砂岩储层特征及影响因素

叶 超，潘乃豪，李 强，李富强

(长庆油田分公司 陇东天然气项目部，甘肃 庆城 745100)

陇东地区位于鄂尔多斯盆地西南部(地理位置如图1)，天然气勘探评价始于2013年，开发时间较晚，目前处于评价阶段。经过近7年的勘探评价，陇东地区天然气产层主要为山1、盒8、马家沟。庆城县境内主要发育山1段砂体，储层埋藏深度大，层系单一，砂体垂向厚度较薄，受曲流河沉积环境控制，砂体横向展布范围较小，储层物性较差。由于开发时间较短，针对储层系统性研究资料较少，储层致密性原因有待确定，含气有利区面积尚不明确，钻井工艺及储层改造主要借鉴苏里格气田相关技术参数，实施效果较差，严重制约着陇东地区天然气开发进度。鉴于此，笔者对山1段储层特征进行深入研究，分析岩石学特征、物性特征及储层影响因素，以期对储层改造及天然气生产提供指导。

1 岩石学特征

依据薄片鉴定及岩心观察，陇东地区山1段致密砂岩岩性主要以石英砂岩、岩屑石英砂岩为主(图2)。岩屑成分以火成岩和变质岩为主，总体含量为5%～20%，平均含量15.3%。其中火成岩屑含量为0～3%，主要为喷发岩、隐晶岩及花岗岩等；变质岩屑主要有石英岩、片岩、片麻岩及千枚岩等；沉积岩屑多见粉砂岩及泥岩岩屑。

图1 研究区地理位置

填隙物组分以水云母、硅质、高岭石为主，方解石、铁方解石和铁白云石次之，绿泥石含量最少。由于储层的非均质性影响，不同区域含量变化较大。研究区砂岩普遍含有杂基，主要为高岭石、水云母和凝灰质，其中水云母含量最高，约为8.5%，高岭石含量次之，约为1.1%，凝灰质含量最少约为0.4%。硅质胶结物在山1段普遍存在，平均含量为4.5%，其形态和产状以孔隙式充填和环边加大为主。

第一层，“远以神行”，“而神无候”，神是没有节奏的，难以把握的，是自由的。它可以是弹琴者自由的想象，可以是对世界的认识，也可以是对自我的宣泄。

砂岩粒度以中砂岩为主，分选中等，磨圆度差，以次棱为主，接触方式为线状和近镶嵌状。砂岩的成分成熟度和结构成熟度均不高，说明碎屑颗粒经过一定距离的搬运，未经受充分的改造，为近源沉积。

图2 山1段岩石类型三角投点图

2 物性特征

储层的孔隙结构特征主要为孔隙和喉道特征。喉道控制孔隙的储集性和渗透性，其形状和大小主要受岩石碎屑颗粒的接触关系、形态大小、胶结类型的影响，对储集性能起着重要的影响作用[2-5]。山1段储层埋藏深度大、地层压力高、压实作用强烈，受以上因素影响，喉道类型主要以片状、束状为主。对40余块岩样进行压汞试验分析，排驱压力分布在0.34～3.73 MPa之间，平均值为1.51 MPa；中值压力分布在1.09～10.59 MPa之间，平均为4.55 MPa；中值喉道半径分布在0.02～0.91 μm之间，平均为0.20 μm，反映出排驱压力低、孔喉连通性较好、喉道半径较小的特点。压汞曲线平台特征较为明显，整体上孔喉分选较好，属于典型的低渗、低孔毛管压力曲线(图5)。

分析：译者在翻译中给原来的原语信息增加了动名词”felling”这个词语，有其道理。本则寓言讲述的是某人在邻居的怂恿下把自家干枯的梧桐树砍掉，之后才发现邻居是想要把梧桐树当柴火用的故事。故事的主要内容不是描述一棵树，而是通过一棵树如何被砍掉而展露阴险的人心。所以，译者加入词汇”Felling”以描绘故事的动态过程来充实语境，既完整地保留了原语的内容和思想又能让译语读者感到生动的故事气息。

图3 山1段储层孔隙度-渗透率相关性图

3 孔隙类型和结构特征

3.1 孔隙类型

次生孔隙：由于山1段砂岩埋藏深度大，历经多期沉积，储层的压溶作用、胶结作用和压实作用较为强烈，造成碎屑岩颗粒互相挤压和溶蚀，原生孔隙破坏严重，次生孔隙种类增多、所占比例增大。早期主要是由于成岩过程中的石英次生加大及和方解石对原生孔隙的填充与胶结，使得原生孔隙空间严重缩小。在成岩作用中后期，由于沉积环境改变，地层压力的增大及温度的升高，造成部分岩屑发生蚀变，形成粒内溶孔及粒间溶孔等次生孔隙。次生孔隙的形成，弥补了由于原生孔隙被破坏后损失的孔隙空间，大大改善了储集性能。

2007—2017年世界纸浆出口额排名前5位的国家除2008年芬兰位居第5外始终被加拿大、美国、巴西、瑞典和智利占据，2007年依次为加拿大、美国、巴西、瑞典和智利，2017年为加拿大、巴西、美国、智利和瑞典。加拿大始终占据第1位，但世界占比基本呈稳定下降态势，从2007年的25%下降至2017年的18%;美国和巴西交替占据第2或第3位置，且多数年份世界占比差距不大;瑞典和智利则轮流居第4或第5位，同样世界占比差距较小。

原生孔隙：岩石在沉积过程中形成的孔隙，由于机械压实作用和矿物胶结作用，孔隙逐渐缩小。山1段储层埋藏深，平均埋藏深度在4300 m，压实作用强烈，原生孔隙主要为残余原生粒间孔，即经过机械压实作用和自生矿物充填后所剩余的孔隙，所占比例少。

ZT1井，4388 m，岩屑溶孔 QT1井，4262.3 m，晶间孔 ZT1井，4387 m，溶孔

图4山1段岩石孔隙类型

根据铸体薄片、岩石薄片和扫描电镜观察分析，研究区内山1段砂岩裂缝不发育，储集空间主要为孔隙，包含原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙主要为晶间孔和粒间孔，次生孔隙主要为粒间溶孔和岩屑溶孔，晶间孔(图4)在每口井中均发育，但所占比例大多数小于1%；在部分井中粒间孔所占比例较高；岩屑溶孔均为0.5或1%。

3.2 孔隙结构特征

渗透率与孔隙度是油气运移通道和储存场所，其大小直接影响着储层的储集性能[1]。岩心资料及测井解释成果分析显示，山1段孔隙度分布范围在0.02～12.14%，平均5.6%；渗透率分布范围在0.004～2.367 mD，平均0.213 mD。孔隙度大于8%的样品约占12%，渗透率小于0.3 mD的样品占75%；而苏里格气田山1段砂体平均孔隙度为8.1%，平均渗透率为0.31 mD，与苏里格气田相比，陇东地区山1段砂岩物性更差，岩性更为致密，表现出“特低孔、特低渗”的特征，是典型的致密砂岩储层，因此在储层改造过程中应适当增大压裂砂用量，使储层改造充分，增加裂缝长度。分析表明，研究区储层渗透率随孔隙度增大而增大，二者之间呈现出一定正相关性，成指数关系，可作为确定储层物性下限的重要依据(如图3)。

图5 山1段储层压汞曲线

4 储层影响因素

a.机械压实作用：研究区储层埋藏深度大，压实作用强烈，使大部分原生孔隙遭到破坏，是造成储层致密、孔隙度及渗透率低的主要原因。由于强烈的压实作用，碎屑颗粒之间以线接触为主，部分碎屑颗粒呈现点-线接触。碎屑颗粒中，石英抗压能力最强，岩屑抗压能力最弱。与乌审旗、神木、靖边等地区相比，研究区砂岩中石英含量相对最低、岩屑含量相对较高、储层埋藏深度最大，因此，受压实作用破坏程度最高，储层最为致密。

4.1 物源影响因素

研究区位于鄂尔多斯盆地西南部，南缘剥蚀古陆形成于早古生代的加里东运动。根据岩石薄片资料统计，鄂尔多斯盆地山西组岩性以石英砂岩为主。在南、北物源的影响区域内，母岩的组成具有明显的分带性，矿物组分特征也明显不同：北部定边—惠安堡一带，石英含量为80%～95%，长石总体含量较低，为0～2%，岩屑含量为5%～20%，其中火成岩屑含量为0～3%，变质岩屑含量为0.7%～11%，主要有石英岩、片岩、片麻岩及千枚岩等，沉积岩屑含量为0～2.5%，以粉砂岩、泥岩岩屑多见；南部庆阳—西峰一带，石英含量为73%～97.8%，长石含量为0～3%，平均值为2.7%，岩屑含量为0～10%，其中火成岩屑含量低，多为0～2.7%，变质岩岩屑含量为1%～6%，沉积岩岩屑含量为0。鄂尔多斯盆地受到来自于西部、东部、西南部和东南部多个方向沉积物的供给。研究区轻矿物组成中石英含量较高，自二道沟到研究区石英含量逐渐增多，长石发育较少，与研究区东北方向岩石轻矿物特征对比石英含量略少。因此，以石英含量变化分析，研究区沉积物来源于盆地西南部方向。

由于石英含量对储层物性影响较大，砂岩储层随着石英含量越高物性物性越好，反之则越差。根据不同区域岩屑矿物成分统计(表1)，盆地北部苏里格地区以岩屑石英砂岩为主，其次为岩屑砂岩，石英含量最高，达到82.9%，储层物性最好；盆地西南部陇东地区石英含量较低，储层物性也略差于苏里格地区。

表1 鄂尔多斯盆地不同区域矿物特征及含量对比

4.2 成岩作用影响

成岩作用是影响储层储集性能的最重要因素，包括破坏性成岩作用和建设性成岩作用。研究区山1段砂体平均埋藏深度4300 m，是鄂尔多斯盆地天然气埋藏最深的储层，平均原始地层压力达到40 MPa。因此，研究区影响储层储集性能的破坏性成岩作用主要为机械压实作用和胶结作用，建设性成岩作用主要为后期的溶蚀作用。

4.2.1 破坏性成岩作用

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储层形成的影响因素主要受母岩性质、成岩作用及沉积相环境综合作用，而母岩性质取决于物源。在不同阶段的成岩作用对储层储集性能的影响因素各有差别，沉积相环境对岩石颗粒大小及含量具有重要影响作用，进而影响了储层储集性能[6-8]。

b.胶结作用：主要指在成岩过程中，由于孔隙水的沉淀而形成的一些粘土矿物及碳酸盐对碎屑颗粒所起的胶结作用，是破坏原生粒间孔隙、使原生粒间孔孔隙缩小、造成储层致密的重要因素之一。陇东地区山1段储层大多数硅质胶结物以围绕碎屑石英边缘生长的方式存在，逐渐加大和增厚最终充填堵塞一部分粒间孔隙，偶尔可见自形锥状石英晶体充填堵塞一部分原生或次生粒间孔隙。碳酸盐胶结物主要包括方解石、白云石、铁方解石、铁白云石及菱铁矿，多以粒间胶结物、交代物或次生孔隙内充填物的形式出现，占据了孔隙的位置，缩小或堵塞喉道，降低了岩石的孔隙度和渗透率，使储层物性变差，随着碳酸盐胶结物含量的增加，孔隙度呈减小的趋势。研究表明，石英次生加大和碳酸盐岩胶结是山1段储层更加致密的原因之一。

以往的课题研究的对象都以专业教师为主，而本课题将对专业教师与学生的关系、专业教师与思想政治教育工作者的关系以及思想政治教育工作者和学生的关系进行分析研究，带动师生关系的全方位构建，建立彼此间联系，让师生关系最优化，德育效果最优化。这就可以建立一项“三方”互评制度，学生评专业老师、学生评辅导员、辅导员评专业老师、专业老师评辅导员的互评制度，通过互评机制带动专业教师与思想政治教育工作者的共同协作，这样更有利于构建良好的 “三点关系”。

4.2.2 建设性成岩作用

建设性成岩作用主要是指对储层孔隙发育有贡献的成岩作用，如溶蚀作用、交代蚀变等成岩作用，形成的次生孔隙改善了储层储集性能。晚期溶蚀作用主要是烃源岩中有机质在热演化过程中产生的有机酸，使孔隙介质呈现弱酸性环境，使碳酸盐及硅酸盐等与酸呈弱反应的碎屑颗粒发生溶蚀，形成长石溶孔、岩屑溶孔、高岭石晶间孔等次生孔隙。根据研究区64块铸体薄片观察分析，溶蚀孔主要为泥质杂基溶蚀而成次生粒间溶孔和微孔(图6)。

Q13-65井铸体薄片(粒间孔)

Q12-73井铸体薄片(溶孔)

Q10-63井铸体薄片(晶间孔)

4.3 沉积环境影响

沉积环境对储层物性的影响主要表现在沉积微相的物性差异，不同沉积微相的沉积环境不同，岩屑成分及颗粒大小也有很大差异，造成储层物性的不同。研究区山1段砂体为曲流河相沉积环境，横向连片性差，平面上河道较窄，砂体发育规模小。在沉积环境控制下，水动力较强的边滩及主河道砂体储集性能较好，石英含量高，砂岩颗粒较粗，颗粒分选性好，孔隙度及渗透率相对较高；而在河道边缘地带，水动力减弱，沉积物颗粒变小，分选性变差，孔隙度及渗透率也相应变小，储集性能变差。研究表明，砂岩的粒径大小对储层物性的影响与沉积环境对储层物性的影响具有较好的一致性，即砂岩粒度的大小与储层物性存在明显的正相关性，砂岩粒度越细，往往杂基含量越高，孔隙度和渗透率具有随粒径减小和杂基含量增高而迅速降低的变化特点。研究山1段砂体杂基含量较高，形成了低孔、特低渗储层特征，砂体厚度整体较薄。

5 结论

(1)陇东地区山1段储层岩石类型主要为石英砂岩、岩屑石英砂岩。岩石颗粒成分成熟度和结构成熟度均不高。孔隙是山1段储层的主要储集空间，受成岩作用影响，原生孔隙含量较低，孔隙类型主要以次生孔隙中的粒间溶孔为主。喉道类型主要以片状、束状为主，平均喉道半径分布为0.20 μm，表现为排驱压力低、孔喉连通性较好、喉道半径较小的特点，整体上孔喉分选较好。

社会信用体系涉及社会生活的各个方面，是所有个人、企业或政府的信用状况的总和，社会信用体系框架如图1所示（社会信用体系包含但不限于所列部分）。产品质量信用和企业质量信用既有区别，又有密切联系，两者均为社会信用体系建设不可或缺的部分[5-6]。

(2)山1段储层物性相对较差，孔隙度和渗透率分布区间均较大，平均值均较低，整体表现为低孔低渗特征，个别井点孔隙度、渗透率发育高值，可能发育裂缝。随孔隙度值增大储层的渗透性变好，渗透率与孔隙度之间呈现出正相关性。

(3)山1段储层形成主要受沉积物来源、成岩作用及沉积相环境控制。影响储层储集性能的成岩作用以压实作用、胶结作用、溶蚀作用为主，在垂向上机械压实作用是造成储层低孔、低渗的最主要原因，碳酸盐岩胶结及石英次生加大作用使储层更加致密，成岩作用后期的溶蚀作用是影响储层储集性能的重要因素，形成的次生溶孔使储层致密性具有一定改善作用，提高了储层的储集性能。平面上沉积物的来源决定了母岩的性质和成分，沉积相环境对岩石颗粒大小具有重要影响，进一步影响储层储集空间性能。