杭锦旗地区山2致密砂岩储层特征及其控制因素

2021-06-15何望雪

云南化工 2021年4期

何望雪

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710000)

致密储层的主要特征为油藏类型多，油气资源储量大，目前其在油气勘探领域受到广泛关注。鄂尔多斯盆地属于一个典型的大沉积盆地，其构造变形弱、表现出多旋回演化的特征，有很高的研究可利用价值。相关低孔低渗的致密砂岩储层的研究已经有很多，且建立了不同的模型，这对此致密砂岩储层进一步研究提供可靠支持和依据[1-6]。本文选择此盆地杭锦旗地区C工区致密砂岩储层为研究对象，根据研究目标和要求而选择石学、沉积学技术进行分析，明确了其储层的形成机制和影响因素，为当地这种储层的开发提供参考。

1 地质概况

从总体形态看，此盆地为矩形，其内部主要为西倾的大型平缓斜坡，勘探发现坡降均值为10 m/km。其北部为杭锦旗地区，横跨伊盟、伊陕、天环向斜等相应的构造块，而其中的二叠系山西组为目的层。

2 致密砂岩储层特征

2.1 储层岩性特征

对采样的岩石样本进行检测，发现此区域山2段储集岩岩性相对简单，其中占比率较高的为中～粗粒岩屑石英砂岩。也有一定比例的岩屑砂岩，对应的占比分别为53.8%、38.5%，其中岩屑石英砂石大部分为粗粒、中粒；岩屑砂岩的粒度小。

岩矿探测发现，2段储集层段的矿物组成主要为石英类、岩屑，相应的占比例分别为77.86%，21.14%，而岩屑中变质岩的比为14.5%，沉积岩的占比为5.8%，火成岩的为0.8%。检测还发现此区域储层填隙物大部分为绿泥石相关的黏土矿物。

2.2 储层物性特征

在研究过程中，对C工区山2段的三百多个样本进行检测，发现相应的孔隙度主要分布区间为5.4%～15%，样本均值为8.6%；渗透率在0.25～2 mD，样品均值为0.67 mD。根据图1可知，孔隙度与渗透率表现出很强的对数直线相关性。由此判断，此区域山2段砂岩储层的渗透率和孔隙度都较低，二者相关性强，因而其中的延长组层主要为基质孔隙。

图1 C工区山2段砂岩孔隙度与渗透率关系图

2.3 储层孔隙结构特征

从空隙类型角度分析可知，山2段的孔隙大部分为原生孔、粒间溶孔，也有少比例的粒内溶孔。特定区域中还可观察到很明显的晶间融孔，以及压力作用下产生的不同大小微裂缝，有的区域这两种孔隙同时存在。

3 影响因素

3.1 沉积作用对储层物性的影响

对比分析可知，鄂北与苏里格地区所处的沉积体系相一致。从物相组成角度看，杭锦旗探区的山西组是三角洲平原沉积而形成的。

辫状河三角洲在发育过程中，稳定水体受到辫状水流的冲击而形成一定的粗碎屑堆积提。季节性洪水流量对这种沉积体的影响很明显。其对应的亚相包括辫状河道和泛滥平原，具体分析后发现前者的构造特征为分选中-差、底部发育充填，其中的填充物剖面呈透镜状，且存在很明显的槽状交错层理，砂颗粒度大。泛滥平原主要组成包括煤层、棕褐色泥岩等，在特定的雨季条件下会形成沼泽。

分析基于探测资料建立的山2段沉积相图(见图2)可知，此储层砂体主要发育在河道主体区，且其分布方向也和河道走向相符合，对应的单井厚度变化区间为10～30 m。辫状河道的主要特征为河床和主水流线位置的稳定性差，而在沉积条件方面，则坡降大、能量高，在沉积过程中接收了大量粗的碎屑物质。从物相方面分析可知，其沉积相主要有废弃河道微相，水道充填微相等。其中水道充填物的组成成分相对复杂，主要为粗砂岩、透镜状细砾岩，在最下层还可观察到很明显的冲刷面；辫状河沉积体系的主要组成为心滩微相，其主要组成为粉砂岩，粗砂岩、细粒砂岩等。根据实际经验可知，这种河床的稳定性差。河漫滩亚相在对应的沉积体系相应的组分很复杂，主要为不同微相的砂质泥岩、炭质泥岩互层，也含有一定量决口扇微相。从颗粒度方面看，大部分为粉～细砂岩。泥岩的水平层理很明显，且检测还发现其中有大量的钙质结核，且这些结核的分布有很强的集中性。

图2 C工区山2段沉积相平面图

根据以上的论述看出，研究区最有利的储层相带为中心滩微相。砂岩储层的储集物性和很多因素都存在相关性，且其中影响最明显的为沉积环境。在储层形成过程中，沉积环境对沉积相的形式有很强的控制作用，可以据此控制沉积时的动力状况、粒度特征，从而影响了储层的物性条件，且对储层的类型也会产生一定影响[7-8]。

3.2 成岩作用对储层物性的影响

研究证明，在岩石储层物性变化过程中，成岩作用会对其产生重要影响[9]。具体通过以下几个方面体现出来：压实作用、溶蚀作用、各类胶结作用。目前该领域中的大部分研究都是围绕以上几个要素来展开的。

1)压实作用及碎屑组分对储层物性的影响

对于矿物质来说，由于存在长期的压实作用，而其中的一些砂岩中碎屑颗粒之间以点-线接触，某些石英砂岩则是以线接触的形式存在，这种特殊的物理结构导致岩石被压实和充填。受压后的原生粒间孔在一段时间后发生变形并最终消失，但由于岩石中碎屑物石英占据绝大多数比重，且从结构是上来看，其颗粒比较粗大，抗压性强，在压实作用下，其中的细孔仍然会长期存在。孔隙形状大致可分为两类，分别是：三角形、四边形，其中的充填物种类也较多，但最常见的一类是高岭石。

除了埋深因素外，沉积物所含矿物组分比例也与储层物性之间有着十分密切的联系。不同的比例条件下，储层物性也表现出不同的特点。如石英抗机械压实作用较高，即便其受到较强的挤压作用，也会因为砂岩致密化程度低而将空隙保存下来。

2)溶蚀作用对储层物性的影响

根据以往的实地考察显示，研究区储集岩成分比较复杂，但其中占比最大的是岩屑石英砂岩，其次为岩屑砂岩。而填隙物中，占比最大的矿物质有三类，分别是：高岭石、伊利石、绿泥石。储集岩中含量最多的一类物质为黏土矿物，主要为高岭石。而此类岩石的大量出现，导致矿物层中极易发生凝灰质蚀变现象。高岭石呈碎屑外形，其呈现出这种特殊的物理结构主要由以下因素决定。即：碱性长石和火山碎屑蚀变。另外也有少量的杂基形态的高岭石，这种物理结构主要与火山灰蚀变有关。

在矿物层中，存在着不同含量的高岭石、泥岩、云母片等，当这些物质不完全溶蚀时，便会形成粒间溶孔。另外，在不同的岩石中，会存在一定量的粒内溶孔，如泥岩、板岩、云母片、白云石等，这种溶孔一般以两者形态存在于岩石中，即粒内孤立状或蜂窝状。有人研究后认为，这种物理结构可能与地层水变为碱性，又与发生溶蚀的现象有关。此外，在在高岭石和水云母内，存在着一定比例的晶间微孔，孔径通常不超过50 μm。测量后得出，高岭石微孔的孔径一般不小于10 μm，不超过20 μm。相对来说，水云母微孔的孔径要小得多(通常不小于1 μm，不超过5 μm)，这些微孔与溶孔几乎是共存的。

由于受到溶蚀作用的影响，岩石孔隙会不断发生变化，长时间演化后原本独立的微裂缝互相连通。在这种情况下，油气的储集及运移难度大幅度降低，相应的采集成本也减少。

3)胶结作用对储层物性的影响

除了以上几个因素外，胶结作用也是影响储层物性的一大要素。C工区山西组致密砂岩胶结物中，占比最多的物质有两类，分别是：高岭石、硅质，其中前者最为常见。研究显示，高岭石含量与岩石面孔率之间密切相关。在岩层中，长石受溶蚀后会逐渐生成高岭石，通常，其胶结物本身会占据些许粒间孔隙。然而就其本身来说，因为存在晶间孔的发育，且在此过程中，伴随着溶蚀现象的发生，使得储层中出现不同大小的空隙，这就为资源的开采提供了便利。

硅质胶结物主要分布于石英砂岩中，该物质的形成一般与石英次生加大密切相关。在这一演化过程中，矿物质中的原生粒间孔可能被完全充填，这会给资源开采带来不利影响。