鄂爾多斯延長(zhǎng)氣田下二疊統(tǒng)山西組山 2段儲(chǔ)層特征

袁 珍,邢曉莉

(1.西安石油大學(xué),陜西 西安 710065;2.延長(zhǎng)油田,陜西 延安 717300)

鄂爾多斯延長(zhǎng)氣田下二疊統(tǒng)山西組山 2段儲(chǔ)層特征

袁 珍1,邢曉莉2

(1.西安石油大學(xué),陜西 西安 710065;2.延長(zhǎng)油田,陜西 延安 717300)

針對(duì)鄂爾多斯東部延長(zhǎng)氣區(qū)下二疊統(tǒng)山西組山 2段低滲透氣藏的特點(diǎn),結(jié)合薄片觀察、掃描電鏡、包裹體測(cè)溫、壓汞等資料分析,認(rèn)為該區(qū)山 2段儲(chǔ)層是 1套遠(yuǎn)離岸線背景上的淺水三角洲前緣相的巖屑砂巖,受壓實(shí)、膠結(jié)等成巖作用的影響,各區(qū)表現(xiàn)出不同的微觀特征。在此分析基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)了延長(zhǎng)氣區(qū)山 2段的勘探遠(yuǎn)景,為鄂爾多斯東部延長(zhǎng)氣田下一步勘探和開發(fā)提供了一定依據(jù)。

儲(chǔ)層特征;成巖作用;山 2段;鄂爾多斯盆地東部;勘探遠(yuǎn)景

1 山2期沉積背景

早二疊世太原期末,受到中晚期海西運(yùn)動(dòng)的影響,華北地塊整體抬升,海水從盆地東西兩側(cè)迅速退出,盆地性質(zhì)由陸表海盆演變?yōu)榻：?沉積環(huán)境由海相轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴?東西差異消失,南北差異增強(qiáng)[1],延長(zhǎng)、富縣、宜川、吳旗地區(qū)成為盆地沉降中心,發(fā)育淺湖沉積,周邊地區(qū)則發(fā)育三角洲沉積[2]。

圖 1 延長(zhǎng)氣田山 2段沉積相

至早二疊世山西期山 2氣層組沉積時(shí),北部物 源區(qū)快速上升,沉積作用也隨之增強(qiáng),沉積厚度在45～70 m之間,在研究區(qū)形成了由北向南發(fā)育的、面積較大的砂體富集區(qū)。南部的富探 1井及宜探1井井區(qū),有 2處由南向北發(fā)育的規(guī)模較小的三角洲前緣沉積,是早二疊世晚期的沉積主體。砂體在安塞、子長(zhǎng)、綏德、清澗、延川、延長(zhǎng)及富縣西部地區(qū)廣泛發(fā)育,濱淺湖沉積中心大致位于延安—延長(zhǎng)—甘泉一帶 (圖 1)。

2 山 2段砂巖儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

山 2段砂巖為 1套具有高填隙物含量和低結(jié)構(gòu)成熟度的巖屑砂巖及部分巖屑石英砂巖。砂巖的碎屑成分以石英為主,其次為巖屑,長(zhǎng)石含量很少,平均為 1.45%。巖屑組分包括變質(zhì)巖巖屑、火成巖巖屑、沉積巖巖屑、云母 (表 1),顆粒以次棱角—次圓狀為主,從巖石學(xué)特征看,反映的是一種混水低能地表化學(xué)作用較弱的環(huán)境,沉積埋藏作用迅速[3]。

受南北物源分異和水動(dòng)力條件控制,甘泉以北、以南 2套三角洲前緣砂體中砂巖碎屑成分中巖屑種類有明顯差異:甘泉以北巖屑組分以高變質(zhì)巖區(qū) +高沉積巖 +中低巖漿巖巖屑組合為特征,砂巖巖屑類型說明與陰山地區(qū)太古代的中高級(jí)變質(zhì)巖具有親源性;甘泉以南以高變質(zhì)巖 +高巖漿巖 +低沉積巖巖屑組合為特征。砂巖巖屑類型說明與南部秦嶺造山帶的中深變質(zhì)、強(qiáng)烈?guī)r漿活動(dòng)和混合巖化的復(fù)雜變質(zhì)巖系具有親源性[4]。

表 1 研究區(qū)山 2段砂巖成分特征

2.2 成巖及孔隙演化

2.2.1 古地溫

該區(qū)上古生界山 2段古地溫的判斷主要依據(jù)包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù),取山 2段 10個(gè)包裹體測(cè)溫樣品,獲得流體包裹體分析測(cè)試樣品 176個(gè)點(diǎn),包裹體均一溫度介于 106～179℃,平均均一溫度為 147℃。分析不同期次生石英加大邊內(nèi)的包裹體發(fā)現(xiàn)烴類包裹體以第二期次生石英加大邊形成時(shí),其內(nèi)捕獲的氣態(tài)烴包裹體數(shù)量較多 (氣態(tài)烴包裹體主要產(chǎn)出在次生加大邊和石英溶蝕微裂隙內(nèi),一般呈串珠狀、條帶狀分布,大小約為 2～8μm左右,形態(tài)為圓形、橢圓形到不規(guī)則狀,透射光下呈淺褐色,熒光下氣態(tài)烴顯示藍(lán)白色熒光),地層流體溫度為 135～150℃,屬于晚成巖A2期。

2.2.2 鏡質(zhì)組反射率Ro

山西組 22塊泥巖樣品中只有 10件樣品獲得測(cè)點(diǎn),Ro值介于 1.59%～1.92%,均值為 1.72%,指示為高成熟凝析油濕氣階段。

2.2.3I/S中的S(%)

該區(qū)上古生界各地層砂巖中的黏土礦物中綠泥石、高嶺石、伊利石和伊/蒙混層 (I/S)相對(duì)含量有所差別,各個(gè)層組中綠泥石普遍存在,山 2段的分析樣品中,伊利石的平均含量達(dá)到了 21%,通常認(rèn)為綠泥石、伊利石只有在地層進(jìn)入晚成巖階段之后才會(huì)大量出現(xiàn)。I/S混層,S(%)值為 10%～25%,按照碎屑巖成巖階段的劃分標(biāo)準(zhǔn) (SYT 5477 -1992)[5],研究區(qū)大部分地區(qū)的山 2段地層應(yīng)該已經(jīng)進(jìn)入晚成巖階段的 B期,子長(zhǎng)—清澗以北的局部地區(qū)甚至進(jìn)入晚成巖階段的 C期。

2.2.4 顆粒接觸類型及孔隙類型

研究區(qū)山 2段地層埋深在 3 000 m左右,壓實(shí)、壓溶作用強(qiáng)烈,原生孔隙難以保存[5-7]。儲(chǔ)層僅發(fā)育少量殘余粒間孔,巖屑溶孔 (占總孔隙的61.8%),雜基溶孔和少量的長(zhǎng)石溶孔,分別占總孔隙的 26.4%和 9.8%。面孔率最大為 4%,最大平均孔徑為 100μm,主要發(fā)育溶蝕孔隙 (圖 2b、2c、2d)與殘余粒間孔隙型結(jié)構(gòu)(圖 2a)。

2.2.5 不同成巖階段成巖作用對(duì)孔隙的影響

(1)晚成巖 A期:研究區(qū)山 2段儲(chǔ)層進(jìn)入該期的時(shí)間,對(duì)應(yīng)印支—燕山早中期,此時(shí)是有機(jī)質(zhì)熱解、油氣生成的高峰期,也是有機(jī)酸大量生成、溶蝕—次生孔隙發(fā)育期,這一期溶蝕作用的時(shí)間長(zhǎng)、規(guī)模大,是次生孔隙形成的主要期。溶蝕孔隙對(duì)改善砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能起到了建設(shè)性的作用。根據(jù)鏡下觀察分析,區(qū)內(nèi)溶蝕作用主要發(fā)生在巖屑表面及內(nèi)部,其次為長(zhǎng)石發(fā)生溶蝕。顆粒的溶解有 2種情況:一是長(zhǎng)石、巖屑等不穩(wěn)定顆粒直接溶解形成溶蝕粒內(nèi)孔 (圖 2d、e);另一種是長(zhǎng)石及巖屑等顆粒先被碳酸鹽礦物交代,后來交代物發(fā)生溶解而使顆粒間接被溶,常形成溶蝕粒內(nèi)孔及溶蝕粒間孔(圖 2h)。

(2)晚成巖B期即埋藏壓溶再膠結(jié)成巖期,對(duì)應(yīng)為燕山中晚期—深埋期,研究區(qū)山 2段儲(chǔ)層此時(shí)埋深 2 700 m,Ro大于 1.2%,古地溫大于 140℃,有機(jī)質(zhì)演化已進(jìn)入濕氣階段,羧酸基團(tuán)已喪失產(chǎn)生一、二元水溶性有機(jī)酸的能力,殘余組分裂解而轉(zhuǎn)化為CH4和CO2,從而孔隙水酸度變?nèi)?pH值向中、堿性轉(zhuǎn)化。鏡下觀察部分石英碎屑的壓溶作用表現(xiàn)為石英邊緣呈現(xiàn)港灣狀溶蝕邊,由此產(chǎn)生的石英的次生加大也導(dǎo)致了一部分孔隙的喪失及滲透率的降低,這其中云母及伊利石成為物性變差的“催化劑”(圖 2i)。由于山 2期處于海盆向湖盆轉(zhuǎn)化和區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)的重新分化與組合的過度時(shí)期,區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)較為強(qiáng)烈[1],因此伴隨著壓力釋放、微裂縫的出現(xiàn)、水介質(zhì)交替改善,有利于含鐵碳酸鹽膠結(jié)物的出現(xiàn) (圖 2h);同時(shí)由于抬升變淺而古地溫降低,孔隙水的 SiO2過飽和度增加,一些它形石英、自形晶柱石英析出而使儲(chǔ)層致密化[8](圖 2e、g)。通過對(duì)影響延長(zhǎng)氣田山 2氣層組砂巖儲(chǔ)層成巖階段及所受成巖作用的分析,認(rèn)為壓實(shí)作用、膠結(jié)作用是破壞儲(chǔ)集層孔隙度、降低滲透率的主要因素;而溶蝕作用的發(fā)育則產(chǎn)生次生溶蝕孔隙,改善了儲(chǔ)集層的物性[9-10]。

圖 2 研究區(qū)山 2段儲(chǔ)層微觀特征照片

2.3 儲(chǔ)集層特征

2.3.1 孔隙結(jié)構(gòu)特征

通過對(duì) 23口井的薄片和鑄體薄片觀察,認(rèn)為山 2段儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間組合類型主要有 3種:粒間孔型、溶孔 -粒間孔型、溶孔型孔隙組合。通過孔隙參數(shù)及壓汞曲線分析,發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)山 2段儲(chǔ)層壓汞曲線基本上有 3種類型(表 2),以 C型曲線為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的毛管壓力曲線。

表 2 研究區(qū)山 2段儲(chǔ)層毛管壓力曲線特征

2.3.2 儲(chǔ)層物性特征

研究區(qū)山 2儲(chǔ)層砂體厚度一般為 4～15 m,最厚達(dá) 21 m,一般由 2～4個(gè)小層組成,單層砂體厚 4 m左右,區(qū)域上呈條帶狀分布,儲(chǔ)層滲透率為 0.01 ×10-3～3.1×10-3μm2,平均為 0.28×10-3μm2;孔隙度為 1.03%～0.3%,平均為 5.95%;含氣飽和度為 8.7%～98.7%,平均為 58.1%,屬于典型的低滲透油氣藏,儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)。相比之下,研究區(qū)東北部?jī)?chǔ)層物性相對(duì)較好,孔隙度平均為6.1%,滲透率平均為 1.5×10-3μm2,安塞—延安一帶儲(chǔ)層物性次之,其孔隙度平均為 4.91%,滲透率平均為 0.13×10-3μm2。

3 結(jié) 論

(1)鄂爾多斯延長(zhǎng)氣田山 2段主要為一套遠(yuǎn)離岸線背景上的淺水三角洲前緣相的砂體,物源和水動(dòng)力條件的差異控制著區(qū)內(nèi)水下分流河道砂體展布及儲(chǔ)集特征。

(2)研究區(qū)大部分地區(qū)的山 2段地層應(yīng)該已經(jīng)進(jìn)入了晚成巖階段的 B期,子長(zhǎng)—清澗以北的局部地區(qū)甚至進(jìn)入晚成巖階段的 C期。

(3)壓實(shí)作用、膠結(jié)作用是破壞儲(chǔ)集層孔隙度、降低滲透率的主要因素;而溶蝕作用的發(fā)育則保存了原生粒間孔隙并且產(chǎn)生次生溶蝕孔隙,改善了儲(chǔ)集層的物性。

(4)安塞以南的地區(qū)以及研究區(qū)東北部即子洲—子長(zhǎng)一帶具有 C型毛管壓力曲線,儲(chǔ)集性能較強(qiáng),安塞—延安一帶儲(chǔ)層物性次之。

(5)通過儲(chǔ)層沉積、成巖及孔隙演化分析,認(rèn)為鄂爾多斯延長(zhǎng)氣區(qū)下步勘探有利區(qū)為研究區(qū)東北部即子洲——子長(zhǎng)一帶以及研究區(qū)中南部的安塞—延安一帶。

[1]何自新,等 .鄂爾多斯盆地演化與油氣[M].北京:石油工業(yè)出版社,2003:187-198.

[2]邢厚松,肖紅平,孫粉錦,等 .鄂爾多斯盆地中東部下二疊統(tǒng)山西組二段沉積相 [J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2008, 30(4):345-351.

[3]劉銳娥,等 .鄂爾多斯盆地中東部山 2段層巖性微觀特征差異性的地質(zhì)意義[J].石油勘探與開發(fā),2005, 33(4):56-58.

[4]郭英海,劉煥杰 .陜甘寧地區(qū)晚古生代沉積體系 [J].古地理學(xué)報(bào),2000,2(1):19-30.

[5]裘懌楠,薛叔浩 .油氣儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1997:155-22.

[6]邸世祥,等 .中國(guó)碎屑巖儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)[M].西安:西北大學(xué)出版社,1991:341-362.

[7]曹忠輝,等 .鄂爾多斯盆地大牛地氣田上古生界儲(chǔ)層特征[J].斷塊油氣田,2006,13(2):11-13.

[8]孫粉錦,肖紅平,劉銳娥,等 .鄂爾多斯盆地中東部地區(qū)山 2段儲(chǔ)層沉積特征及勘探目標(biāo)評(píng)選[J].天然氣地球科學(xué),2005,16(6):726-731.

[9]劉斌,黃鄭,龍國(guó)清,等 .低滲透儲(chǔ)層成巖作用及其對(duì)物性的影響 [J].特種油氣藏,2005,12(3):18-21, 107.

[10]劉銳娥,龍利平,肖紅平,等 .鄂爾多斯盆地中東部下二疊統(tǒng)山西組 2段優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主控因素探討[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,25(2):26-30.

編輯 林樹龍

TE122.23

A

1006-6535(2010)05-0033-04

20100308;改回日期:20100629

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973”計(jì)劃“多種能源礦產(chǎn)共存成藏 (礦)機(jī)理與富集分布規(guī)律”(2003CB214602)

袁珍 (1981-),女,2007年畢業(yè)于西北大學(xué)礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè),獲碩士學(xué)位,主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)研究及相關(guān)教學(xué)工作。