姬塬油田G19井区长2储层成岩作用及其对物性的影响

＊冯轩 吴少波,2

（1.西安石油大学地球科学与工程学院 陕西 710065 2.西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室 陕西 710065）

成岩作用是影响储层的储集能力和渗流能力的关键和决定性要素之一。目前鄂尔多斯姬塬油田长2油层组已经发展成为该地区的主力油层，但盆地强烈的抬升和严重侵蚀，使盆地西南部和东部地层出现剥蚀，导致地层划分和对比工作不准确，对研究区的认识不清。本文对长2储层的成岩作用进行研究，为该区下一个有利区的地质勘探提供了基础性地质资料和一定的科学理论依据。

1.储层的岩石学特征

(1)碎屑成分

铸体薄片镜下鉴定结果显示该区长2砂岩碎屑颗粒中长石含量最多，石英含量次之，还有碎屑、云母和些许重矿物（图1）。长石砂岩在研究区长2储集层中所占比例较大，岩屑砂岩的含量较小。

图1 砂岩三角图

(2)胶结物成分

该区长2砂岩的胶结物含量范围为5.5%～27.5%，11.7%是其平均值。胶结物成分包含高岭石、碳酸盐、绿泥石、硅、云母等多种胶结物。

(3)岩石结构

长2油层组储集层岩性主要是细砂岩。砂岩的平均粒径在0.12～0.20mm之间，呈次圆—次棱角状。

2.储层砂岩的成岩作用类型

（a）细粒长石砂岩，云母、泥岩岩屑压实变形，呈假杂基。残余粒间孔隙主要为自生高岭石和方解石充填。耿130井，5-6/70；（b）长石溶解及孔隙中充填的自生高岭石。耿109井，1987.8m，长221；（c）绿泥石孔隙衬边及孔隙中的自生高岭石沉淀。耿104井，2029.2m，长222；（d）方解石呈嵌晶式胶结，并强烈交代长石、岩屑及早期胶结物。耿27井，2086.5m，长222；（e）石英加大及孔喉壁上的绿泥石胶结。耿31井，2047.8m，长221；（f）颗粒表面的叶片状绿泥石及粒间充填的自生高岭石胶结，长石几乎溶蚀殆尽，绿泥石薄膜的存在使长石次生溶孔得以保存。耿15井，2022.9m，长221。

(1)压实与压溶作用

①压实作用

压实作用使颗粒重新排列形成更致密的储层，砂岩孔隙度降低（图2-a）。在中－细长石砂岩中，绿泥石薄膜的发育导致出现较低的机械强度，残余粒间孔更为发育。在泥质含量高、绿泥石薄膜发育程度低的砂岩中，机械压实力强，碎屑颗粒间紧密接触，塑性碎屑和黑云母发生强烈的假杂基化会消除砂岩原生孔隙，从而使孔隙组合更加致密。这说明压实强度与绿泥石薄膜的发育有着一定的关系。

图2

②压溶作用

颗粒由于压力和时间的不断增加，其受压溶处的形态主要是线接触转变为颗粒间凹凸接触，并且由于压溶作用的存在，硅质胶结物获得大量氧化硅，长石和石英次生增长。早期绿泥石薄膜的发育导致研究区长2油层的砂岩压溶作用不明显，颗粒间的凹凸接触并不常见，石英和长石的二次生长加大也不强。

(2)胶结作用

①粘土胶结作用

A.高岭石胶结

研究区长2段砂岩高岭石胶结物含量高且广泛分布。研究区长1油层组剩余的厚度只有20～30m，甚至完全遭到剥蚀（东北部）。由于长2层长期遭受到大气淡水的淋滤作用，长石碎屑在砂岩中溶解形成高岭石沉淀。

高岭石在显微镜下呈假六方片状，集合体呈书页状或蠕虫状（图2-b），充填于粒间孔隙或粒内孔隙中，并富含晶间孔隙。高岭石常充满长石溶解形成的次生孔隙，这表明其沉淀与长石溶解之间存在直接关系，是长石溶解和次生孔隙形成的指示矿物。然而，根据统计交会得出高岭石含量并不存在与砂岩面孔率明显的关联性（图3）。

图3 长2砂岩高岭石-面孔率交会图

B.绿泥石胶结

绿泥石胶结物主要以绿泥石薄膜的形式存在（图2-c），除此之外，还包括绿泥石胶结物充填孔隙，大多数充填残余粒间孔，少数充填溶蚀孔隙。

虽然自生绿泥石和伊利石粘土胶结物分布广泛，但总含量较低，对原生孔隙的破坏有限。绿泥石含量交会于砂岩面孔率，发现其存在相应的正相关性（图4）。这是因为早期的绿泥石、伊利石包壳或孔隙内衬的发育，能够对机械压实和其他胶结物的产出起到抑制作用。

图4 长2砂岩绿泥石-面孔率交会图

②碳酸盐胶结作用

表现为大片的连晶分布，充填大部分或全部的粒间孔隙，交代长石、岩屑等，原生粒间孔几乎完全消失，并发展成致密的屏障（图2-d）。碳酸盐胶结物含量交会于面孔率，二者呈现一定的负相关（图5）。

图5 长2砂岩碳酸盐胶结物含量-面孔率交会图

③硅质胶结作用

该区长2段砂岩中硅质胶结物含量大约在1%～3%的范围，1.6%为平均值，与我国陕北其他地区相比含量较高，并且变化趋势呈现出从下往上含量递增。除了以石英次生扩大边的形式存在外，大部分呈石英微晶充填于残余粒间孔隙中。但因其含量低，对砂岩孔隙影响小。

(3)交代作用

交代作用在研究区主要表现为碳酸盐胶结物交代长石、岩屑等，石英次生加大（图2-d）。

(4)溶解作用

溶解作用是形成次生孔隙，改善本区储层储渗条件的主要成岩方式之一。溶解作用主要表现为碎屑颗粒（长石、岩屑、云母）的溶解和填隙物（方解石、粘土）的溶解，以碎屑颗粒的溶解更为常见。溶解作用导致发生压实作用和胶结作用，形成致密储层。但溶解程度有限，并不能从根本上改变储层低孔低渗的整体面貌。

3.成岩作用对储层物性的影响

当40vol%为砂岩的原始孔隙度时，该区长2砂岩因压实造成的平均孔隙度损失的平均值为53%（图6）。由钙质砂岩压实引起的平均孔隙度损失很低，范围介于15%至25%之间。长2砂岩具有较多塑性碎屑，在成岩初期会产生变形、膨胀，挤入粒间孔隙，所以原生粒间孔隙会消失。

图6 砂岩胶结物含量-粒间体积关系图

由于胶结作用造成的平均孔隙度损失的平均值是47%，低于压实作用造成的孔隙度损失。因此压实和胶结作用是主要的破坏性成岩作用。

溶解作用是主要的建设性成岩作用，包括第一次抬升造成的大气淡水溶解长石，到中-晚期时，长石、岩石碎屑和其他硅铝酸盐矿物被有机酸溶解。溶解形成的次生孔隙占总面孔率的范围在10%～70%，平均32%。

4.结论

（1）研究区长2油层组大部分为细粒岩屑质长石砂岩；胶结物的主要成分为高岭石、绿泥石、方解石等。

（2）长2储层主要经历了4种成岩作用。压实和胶结作用是主要的破坏性成岩作用。溶解作用是主要的建设性成岩作用。