鄂尔多斯盆地下寺湾地区延长组储层特征研究

2022-03-17王汇智赵卫卫杨水胜王如意

非常规油气 2022年1期

王汇智, 赵卫卫, 杨水胜, 王如意

(1. 延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心, 陕西延安716000；2. 西安石油大学地球科学与工程学院, 西安710065)

0 引言

前人对储层已经做过大量的研究，认为储层特征是油气分布和聚集的重要影响因素，在油气勘探过程中明确了储层储集性是重中之重。根据前人研究成果，影响储层储集性的控制因素主要分为2类：沉积相带和成岩作用[1-4]。储层物性一般与埋藏深度的变化成反比关系，受压实压溶等作用导致物性总体变差，但在某些层段受溶蚀作用、黏土矿物转化等因素影响，使物性相对变好，成为高孔高渗带[5-6]。

鄂尔多斯盆地有聚宝盆之称，其面积大，资源种类多，分布广，勘探潜力大，油气资源极为丰富[7-8]。研究区位于正宁东北部，富县的西南部，处于陕北斜坡南部，其地貌特征高差相对较大，地形复杂，山地与断谷、盆地相间分布，整体呈支离破碎的特点。研究区总体构造特征为发育一系列鼻状构造，无大型褶皱和断裂，由于研究区无大型构造运动影响，缺乏形成构造油气藏的条件，区域沉积相类型较少，因此普遍认为油藏聚集受岩性变化的影响。由于目前对三叠系延长组的勘探集中在西部探区，而南部探区的储层特征研究较少，就研究区而言，普遍存在储层埋藏较深，隐蔽性较高，非均质强，纵向上岩性、含油性变化结构、成岩作用多个方面对研究区延长组储层特征进行综合分析，多角度细化分析物性控制因素，明确研究区延长组储层储集性能，旨在为研究区难采储量的有效动用及有利区的预测提供可靠依据。

1 储层特征

1.1 岩石学特征

通过研究区铸体薄片观察分析，统计各组分含量，利于岩石类型三角图分析储层岩性，结果表明长石含量较高，石英含量低，岩性主要以长石命名为主，为长石岩屑砂岩和长石砂岩，如图1所示。研究区储层砂岩粒径为0.20～0.45 mm，平均0.33 mm，颗粒主要为细-中粒，粗砂含量极少，分选较好，受水动力与搬运距离的影响，结构成熟度低。长8段在结构上主要为极细砂岩，粒径变化主要为0.03～0.06 mm, 与长7段相比细砂含量降低[9]。以王坪道镇地区为例，长石含量较高，占碎屑含量30%以上，其次为石英和岩屑，含量近20%，云母含量低，在5%以下，样品总计34个，碎屑含量见表1。

图1 研究区延长组储层岩石类型三角图Fig.1 Triangular map of reservoir rock type ofYanchang Formation in the study area

表1 研究区延长组砂岩碎屑成分鉴定表Table 1 Detrital composition identification table of sandstone of Yanchang Formation in the study area

通过研究表明：填隙物含量为10%～30%，各成分含量差距较大，铁方解石含量较多，高达8%，而高岭石和凝灰质含量极少，不足1%，水云母和绿泥石含量相差不大。研究区胶结物类型多样，各组分含量差距较大，碳酸盐胶结物占总胶结物含量50%以上，大幅度降低储层渗透性。延长组储层杂基平均含量达8.47%，主要由泥铁质、绿泥石组成，平均含量分别为6.56%和2.60%。研究区延长组储层胶结物平均含量3.82%，胶结物成分与含量随层位变化较大，黏土类胶结物以水云母和绿泥石为主，约占填隙物含量7%，；硅质胶结物含量较低，约占填隙物含量1.3%，主要为石英；碳酸盐胶结物含量最高，约占填隙物含量13%，其中铁白云石和菱铁矿含量较少，分别为2.0%和2.1%，如图2所示。研究区为颗粒支撑，颗粒之间多见线或点-线接触，由于局部压实作用强烈，颗粒接触面部分发生溶解现象，压实作用转为压溶作用，接触方式变为凹凸接触，胶结物分布在颗粒之间或呈薄膜状分布在颗粒周围，为孔隙-薄膜式胶结。

图2 研究区延长组储层填隙物成分及含量图Fig.2 Composition and contents of reservoir interstitial of Yanchang Formation in the study area

1.2 储层物性特征

统计分析研究区延长组830块样品，统计结果见表2。

表2 研究区延长组岩心物性数据统计表Table 2 Core physical property statistics of Yanchang Formation in the study area

最高孔隙度为15.10%，最低孔隙度为0.840%，平均为7.03%；最高渗透率为22.700×10-3μm2，最低渗透率为0.001×10-3μm2，平均为0.285×10-3μm2，说明研究区储层物性变化范围大。以长7油层组孔渗性为例，其最高孔隙度为12.85%，最低孔隙度为0.840%，平均为6.20%；渗透率分布相对集中，最高渗透率为22.700×10-3μm2，最低渗透率为0.001×10-3μm2，平均为0.400×10-3μm2，变化范围较大。图3中可以看出两者基本成正相关，属低孔、低渗储层。

图3 研究区延长组长7砂岩储层孔隙度和渗透率关系Fig.3 Relationship between porosity and permeability of Chang7 sandstone reservoir of Yanchang Formation in the study area

1.3 储层孔隙结构特征

低孔低渗储层孔隙结构特征复杂，孔隙多为小孔微孔，喉道为微细喉，具有分布不均匀、孔喉半径小、孔喉比增大等特点。在延长组储层孔喉特征研究中，通过参数定量分析储层的孔渗性，在明确研究区储层孔喉类型的基础上，结合评价标准对孔隙和喉道大小进行分级，再结合压汞资料明确孔喉的分布情况及其连通性，对研究区延长组低孔低渗储层的孔隙结构特征有一个全面认识。

1.3.1 孔隙类型

对研究区内新43和柳127两口井的薄片分析中，粒间孔发育明显，分布广泛，占总孔隙类型的59%，溶孔以长石溶孔为主，薄片上易于观察，分布范围广，岩屑溶孔不明显，占总孔隙类型约41%，晶间孔少见，在柳127井薄片中发现少量的微裂缝。由于溶蚀作用，在原有粒间孔基础上进一步溶蚀形成粒间溶孔，和之前粒间孔相比无法区别，因此把它和原生孔隙都叫粒间孔。由薄片看出研究区大规模发生溶蚀作用，在柳127井薄片中可以发现明显的溶蚀现象，由于长石颗粒易被溶蚀，其形成的溶孔易于发现，占总面孔率36%，岩屑溶孔较少，占总面孔率5%，一般情况下长石溶孔的孔径分布范围大于岩屑溶孔，如图4所示。

研究区长石溶孔较为发育，由于溶蚀作用的差异性和选择性，其溶孔形状多样。从柳127井铸体

薄片上可以看出，有些溶孔受颗粒形状影响，在形成过程中均匀溶蚀，呈蜂窝状；有的溶蚀作用不完全，可见溶蚀残余物，主要分布在颗粒的外围或贴着颗粒边缘，表明溶蚀作用发生在颗粒边缘，受颗粒边缘形态影响呈港湾状或条形状；有些孔隙显示了颗粒溶蚀前结构的外形特征，表明颗粒发生溶蚀作用过程中，易溶解部分完全溶解，但颗粒外形轮廓、岩石结构等可以识别，将此类孔隙称为铸模孔。此外，在砂岩局部也可见破裂缝，如图5所示。

图4 储层孔隙类型分布图Fig.4 Reservoir pore type distribution map

图5 鄂尔多斯盆地下寺湾地区延长组储层铸体薄片Fig.5 Reservoir casting sheet of Yanchang Formation in Xiasiwan Area, Ordos Basin

1.3.2 孔隙结构

通过铸体薄片资料统计，研究区长7储层平均孔径29.3 μm，结合孔吼分级标准(见表3)，平均孔径为10.0～50.0 μm，属于小孔隙；储层平均吼道直径0.36 μm，平均喉道有径为0.2～0.5 μm，属于微细喉，因此研究区为小孔隙、微细喉。

表3 储层砂岩孔隙、喉道分级标准(谢庆邦，1994)Table 3 Reservoir sandstone porosity and throat grading standards (XIE Qingbang, 1994)

排驱压力受孔隙吼道大小的影响，对应最大孔喉的毛管压力，反映孔喉半径的大小，压力大小与半径呈反比；中值压力反应储层的致密性，压力越大储层致密性越好。门槛压力(排驱压力)变化范围为0.18～4.65 MPa，平均值为1.75 MPa；中值压力变化范围为2.21～23.65 MPa，平均值为9.52 MPa。分选系数可以反应孔隙的分布情况，据统计分选系数主要为0.02～2.48 MPa，变化较大，说明分选程度较差，孔隙分布不均匀，平均值为1.81 MPa；中值半径反应孔喉平均半径，主要分布在0.04～0.33 μm，反映了总的孔喉大小变化情况，平均值为0.18 μm。进汞饱和度指压汞压力和对应进汞量，退汞效率指退出汞与压入汞的体积比，测定期间压力变化区间相同，两者可定量反映孔喉大小和连通性情况，最大进汞饱和度变化范围为57.83%～89.15%，平均值为76.62%；退汞效率变化范围为10.74%～33.16%，平均值为22.72%。具体参数见表4。

根据延长组储层孔隙结构分类表，长7、长8储层排驱压力、中值压力以及平均孔喉半径均属于V类别，研究区延长组储层孔喉组合主要属于微孔微喉型(见表5)。依据表5对研究区延长组各层进行简单分析。

表4 下寺湾地区长7、长8储层孔隙结构参数表Table 4 Pore structure parameters table of Chang7 and Chang8 reservoirs in Xiasiwan Area

表5 三叠系延长组低渗砂岩储层孔隙结构分类表(宋国初，1997)Table 5 Pore structure classification table of low permeability sandstone reservoir of Triassic Yanchang Formation (SONG Guochu, 1997)

研究区长7储层典型压汞曲线显示：孔隙度为6.2%、渗透率为0.4×10-3μm2，排驱压力为0.46 MPa，孔隙类型综合分析为细小孔微细喉型，L16井长7储层排驱压力为1.0 MPa，综合分析主要孔隙结构为细小孔微细喉型(如图6a和图6b所示)。

研究区L16井长8储层压汞曲线显示：孔隙度为7.03%、渗透率为0.203×10-3μm2，排驱压力为0.86 MPa，综合分析主要孔隙结构为细小孔微细喉型(如图6c所示)。

研究区L16井长9储层压汞曲线显示：孔隙度为5.58%、渗透率为0.227×10-3μm2，排驱压力为1.45 MPa，综合分析主要孔隙结构为细小孔微细喉型(如图6d所示)。

图6 下寺湾地区压汞曲线图Fig.6 Curve of mercury injection in Xiasiwan Area

1.3.3 孔喉特征与物性的关系

统计研究区长7储层部分样品的孔隙度及渗透率对应的孔隙结构参数，结果表明两者之间存在一定关系，如图7所示。

图7 物性与孔隙结构参数关系图Fig.7 Correlation diagram between physical properties and pore structure parameters

1)长7储层排驱压力变化范围大，排驱压力较高，结果表明，随着孔渗性增大，排驱压力有降低趋势，两者呈反比关系(如图7a和图7b所示)。

2)中值压力变化范围较大，分布相对分散，随着孔渗性的增大，中值压力变小，两者呈反比关系(如图7c和图7d所示)。

3)平均孔喉半径分布相对集中，主要为0.0～0.3 μm，与孔隙度、渗透率关系呈正相关(如图7e和图7f所示)。

2 储层主控有利因素分析

对研究区储层物性分析发现，沉积环境首先决定储层砂体发育的规模，对矿物的原始成分及颗粒大小、分选等有影响，直接影响储层的原生孔隙度，沉积微相的发育决定砂体的分布情况；成岩作用对储层具有改造作用，一方面成岩作用降低原生孔隙度使储层性能变差，一方面增加了储层孔隙度，就研究区而言破坏作用大于改善作用；由于研究区无大型构造运动，大型裂缝不发育，局部有微裂缝但数量较少，所以构造因素对储层物性影响很小。该文仅对研究区储层有利因素进行分析。

2.1 石英含量

沉积物源是沉积盆地中沉积物的来源，它决定着母岩的性质，是后期成岩演化的物质基础，影响储层中碎屑物的成分和含量，从而影响储层的原始孔渗性[11-12]。在砂岩储层中，若塑性成分(例如岩屑和填隙物)含量高，在后期成岩作用过程中其抗压能力差，容易变形，原生孔隙度大幅降低，导致储层物性变差，颗粒之间主要以缝合接触为主；石英不同于塑性矿物，其在成岩作用过程中能形成支撑作用，不易被压实变形[13]，此外，石英表面光滑，抗风化能力强，相比于长石油气容易通过。统计下寺湾地区长7储层孔隙度和石英含量的数据显示，石英含量越大，孔隙度相对增大，两者基本呈正相关，因此石英含量越高，对储层孔隙空间的建设性越好。图8所示为研究区长7储层石英含量与孔隙度关系。长7储层石英含量主要为25%～32%，其对应孔隙度为2%～6%。

图8 鄂尔多斯盆地下寺湾地区长7储层石英含量与孔隙度关系图Fig.8 Relationship between quartz content and porosity in Chang7 reservoir in the Yanchang Formation in the study area

2.2 碎屑颗粒粒度的影响

储层物性的好坏也受碎屑颗粒粒度的影响，不同砂岩类型对应的孔隙分布不同，一般而言颗粒粒径越大，孔隙度相对较高。这是因为颗粒越大其沉积水动力越强，较粗的颗粒在水流冲洗下结构成熟度变高，分选较好，颗粒冲洗干净，利于原始孔隙度的保存；此外，颗粒粒度越大，孔喉越大，流体易于流动，而砂岩粒度越细，孔喉越小，连通性差，杂基含量相对较高，渗流性差。在数据统计中，中砂岩的储层物性略高于粗砂岩，这说明粗砂岩孔隙易被充填导致其物性变差[14]。较粗的石英砂岩相比较细的石英砂岩，孔喉较大，渗透性较好，总比表面积小，能接受二氧化硅的沉淀，渗流排替较快，即淀出量较少，其次生加大程度较弱，储层物性较好。研究区砂岩类型与孔隙度就存在这样的关系，如图9所示。长7储层中砂岩(1<φ≤2)占24.12%、细砂岩(2<φ≤4)占60.47%、粉砂岩(φ>4)占7.30%；中砂岩对应的孔隙度最高，为9.8%，粉砂岩最低，为6.3%，粗砂岩孔隙度较中砂岩小，是由于颗粒较大容易被填隙物充填。统计结果表明颗粒粒度影响孔隙度的大小，是控制储层物性的因素之一。

图9 砂岩类型与孔隙度柱状分布图Fig.9 Sandstone type and porosity columnar distribution

2.3 溶蚀作用

溶蚀作用在成岩演化中随时发生，它利于储层空隙的增大，是改善储层渗流条件的一种有效的建设性成岩作用。溶蚀作用对储层的改造来源于流体对岩石矿物的破坏作用。研究区延长组溶蚀现象明显，溶蚀孔较为发育，多见长石溶孔，其余类型溶孔较为少见。通过溶蚀形成的溶孔增大了储层孔隙度，但其改善作用不及压实作用对孔隙度的损害(如图10所示)。