鄂爾多斯盆地白于山地區(qū)三疊系延長組長4+52油層成巖作用研究

夏常宇,龔福華

(長江大學地球科學學院,湖北荊州434403)

梁曉偉

(中石油長慶油田分公司地質(zhì)研究院,陜西西安710004)

聶 領(lǐng)

(中石油冀東油田分公司南堡作業(yè)區(qū),河北唐山063001)

鄂爾多斯盆地是我國第二大盆地,北達陰山南抵秦嶺,西至賀蘭山,東至呂梁,總面積37×104km2,盆地主體范圍25×104km2。白于山地區(qū)位于位于鄂爾多斯盆地中部,為一西傾單斜構(gòu)造。傾角僅0.5°左右,平均坡降8～10m/km。主要含油層位是長4+52油層;主要沉積微相有水下分流河道微相,分流間灣微相,水下分流河道側(cè)翼微相。下面,筆者主要通過常規(guī)物性、鑄體薄片、掃描電鏡、X射線衍射等多項測試方法,對含油砂體的巖石學特征、成巖作用、儲集物性進行分析和研究,進而對儲層進行綜合評價。

1 儲層巖石學特征

白于山地區(qū)長4+52油層砂巖的特點是顆粒細,主要以細砂為主,粒徑主要分布于0.0625～0.25之間,含少量中砂,粗粉砂,細粉砂和粘土 (見圖1)。據(jù)21塊薄片鑒定成果,研究區(qū)長4+52油層的巖性為長石砂巖 (見圖2)。碎屑組分中石英含量較低,一般在20%～50%之間,平均含量為29.4%;長石含量高,主要集中在35%～74.34%,平均含量為61.63%;巖屑含量在0.84%～17.03%,平均值為8.97%,主要為火成巖巖屑 (花崗巖,噴發(fā)巖,隱晶巖,含量占巖屑含量的27.68%)、變質(zhì)巖巖屑 (高變巖,石英巖,片巖,千枚巖,板巖和變質(zhì)砂巖,含量占巖屑的68.8%),沉積巖巖屑含量極少 (占巖屑的3.52%),見圖3。說明研究區(qū)砂巖成分成熟度較低。填隙物中主要為膠結(jié)物,膠結(jié)物成分主要為濁沸石,綠泥石,鐵方解石和水云母,其中濁沸石占填隙物含量的29.11%,綠泥石占填隙物含量的24.34%,鐵方解石占填隙物含量的16.85%,水云母占填隙物含量的15.97%。碎屑分選中等,磨圓度較差,為次棱角狀,鑄體薄片中見到的接觸類型主要為點-線接觸,表明機械壓實作用較強。

圖1 白于山地區(qū)砂巖類型圖

圖2 白于山地區(qū)碎屑成分三角圖

圖3 碎屑含量分類表

2 主要成巖作用類型及特征

儲層成巖作用研究的目的主要是查明儲層從沉積-成藏之前所經(jīng)歷的一系列成巖作用事件和成巖事件的發(fā)生過程、先后次序、發(fā)生的階段及其對儲層形成所起的作作用[1]。根據(jù)對該區(qū)取心段巖心及鑄體薄片的鑒定,并結(jié)合掃描電鏡、X射線衍射分析,以及成巖礦物在孔隙中的分布特征、相互關(guān)系和成巖礦物與顆粒之間的關(guān)系等資料,對長4+5油層的砂巖進行綜合分析。分析表明,成巖作用較強烈,類型復(fù)雜,主要的成巖作用有壓實作用、壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用和破裂作用等。

1)壓實作用 壓實作用是指沉積物沉積后在其上覆水層或沉積層的重荷下,或在構(gòu)造形變應(yīng)力的作用下,發(fā)生水分的排出、孔隙度降低、體積縮小的作用。主要對原生孔隙起破壞作用。研究區(qū)砂巖的碎屑顆粒以點-線接觸為主,屬中等壓實強度 (圖4)。

2)壓溶作用 壓溶作用是一種物理-化學成巖作用。沉積物隨埋藏深度的增加,碎屑顆粒接觸點上所承受的來自上覆層的壓力或來自構(gòu)造作用的側(cè)向應(yīng)力超過正?？紫读黧w壓力時,顆粒接觸處的溶解度增高,將發(fā)生晶格變形和溶解作用[1]。隨深度的增加,顆粒接觸關(guān)系依次為點接觸,線接觸,凹凸狀接觸,縫合線接觸。本研究區(qū)域壓溶作用不明顯[2]。

3)膠結(jié)作用 研究區(qū)內(nèi)主要有沸石膠結(jié)、粘土礦物膠結(jié)、碳酸鹽巖膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)。①沸石膠結(jié)。研究區(qū)濁沸石含量較高,占填隙物含量的29.11%。多呈孔隙充填。即可形成于較高溫度,也可在較低溫度下形成,其形成條件不僅與溫度有關(guān),還與巖石成分及孔隙流體性質(zhì)有關(guān)[1]。大量膠結(jié)的濁沸石為次生溶蝕孔隙的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ),在有機酸和CO2的作用下,濁沸石極易溶解,形成濁沸石溶蝕孔。②粘土礦物膠結(jié)。主要為綠泥石和水云母 (伊利石)膠結(jié),其含量分別占填隙物含量的24.34%、15.97%。掃描電鏡下綠泥石呈片狀和針葉狀 (圖5),伊利石呈絲狀和搭橋狀 (圖6)。早期綠泥石環(huán)邊膠結(jié)占據(jù)了部分孔隙,屬于破壞性的成巖作用,但是由于綠泥石環(huán)邊膠結(jié)增加了砂巖的抗壓實-壓溶能力,使得部分原生孔隙得以保存,有利于儲層的發(fā)育,又屬于建設(shè)性的成巖作用。③碳酸鹽巖膠結(jié)。碳酸鹽巖膠結(jié)物主要有鐵方解石,鐵白云石和方解石。分別占填隙物含量的16.85%,1.75%和2.53%。早期的碳酸鹽膠結(jié)可起支撐作用,使壓實作用減弱,并為后來的溶解作用形成次生孔隙提供有利的物質(zhì)條件[3]。鐵方解石,鐵白云石的出現(xiàn)說明其成巖時期為中成巖階段[4]。④硅質(zhì)膠結(jié)。研究區(qū)硅質(zhì)含量占填隙物含量的5.26%,其最主要的形式是石英的次生加大占據(jù)孔隙和自生的石英充填粒間孔,使得孔隙度降低,在鑄體薄片中可以清晰的看到一圈暗色的石英次生加大邊,掃描電鏡中可以看到自生的石英晶形完好,充填于孔隙中(圖7)。

4)溶蝕作用 研究區(qū)主要的溶蝕作用有長石溶蝕,濁沸石溶蝕,由于有機質(zhì)的排酸和CO2的作用,長石和濁沸石在酸性條件下很容易發(fā)生反應(yīng),形成高嶺石以及石英。掃描電鏡下可以清楚的看到長石的溶蝕和濁沸石的溶蝕 (見圖8)。

5)破裂作用 由于上覆沉積物的壓力作用,巖石中的剛性成分會發(fā)生破裂作用,其形成的微裂縫對儲層的物性有很大的改善,使得局部地區(qū)的滲透率增加上十倍,甚至上百倍,為油氣的運移提供良好運移通道,微裂縫在鑄體薄片中可以清晰的看到 (圖9)[5]。

圖4 T166井 (長4+52),1702.22～1702.48m濁沸石膠結(jié)

圖 5 F105井 (長4+52),1755.15m充填普遍鐵方解石充填孔隙

圖6 ZJ14井(長 4+52),粒間孔1834.27m局部發(fā)育的微縫

圖7 ZJ14井(長4+52),粒間孔中分布綠泥石、伊利石、自生石英

圖8 L105井(長4+52),1363.40～1363.48m石英、長石加大充填使孔喉連通性變差

圖 9 L106井(長4+52),1404.27～1404.36m長石顆粒發(fā)生溶蝕產(chǎn)生溶孔

3 成巖階段的劃分及演化

關(guān)于成巖階段的劃分,國內(nèi)外沒有統(tǒng)一的標準,各個學者劃分的依據(jù)都不盡相同。筆者采用中國石油天然氣行業(yè)標準制定的碎屑巖成巖階段的劃分[6]。

1)早成巖階段A期 未見石英加大,長石溶解較少,見早期的碳酸鹽巖膠結(jié)及綠泥石環(huán)邊,見蒙皂石,無序混層及自生高嶺石。

2)早成巖階段B期 石英次生加大,加大邊窄,掃描電鏡下見石英小雛晶,書頁狀自生高嶺石較普遍。

3)中成巖階段A期 見晚期含鐵碳酸鹽類膠結(jié)物,特別是鐵白云石呈粉晶-細晶,以交代、加大或膠結(jié)形式出現(xiàn);長石等碎屑顆粒及碳酸鹽常被溶蝕,次生孔隙發(fā)育,長石,石英的次生加大明顯,粘土礦物中見自生高嶺石和伊/蒙混層粘土礦物,晶須狀自生伊利石和葉片狀、絨球狀自生綠泥石。鈉長石、濁沸石、綠泥石等自生礦物出現(xiàn)。

4)中成巖階段B期 高嶺石明顯減少,絲狀伊利石和葉片狀綠泥石大量出現(xiàn),濁沸石發(fā)育,石英和長石幾乎都發(fā)育次生加大邊,孔隙減少并出現(xiàn)少量裂縫。由于伊蒙混層的含量小于10%,綜合分析研究區(qū)域為中成巖B期。

4 儲層孔隙結(jié)構(gòu)

孔隙度和滲透率的大小是決定儲層物性好壞的直接因素。選取區(qū)域13口井的物性資料分析,滲透率主要分布在 (0.13～1.99)×10-3μm2,平均值為0.78×10-3μm2,孔隙度主要集中在10%～15%,平均值為10.78%,屬于低孔-超低滲儲層。隨著孔隙度的增大,滲透率也出現(xiàn)增大的趨勢,但是滲透率的變化幅度較大,說明滲透率的變化不僅與孔隙度的變化有關(guān),還與砂巖儲層的孔喉大小,以及裂縫的發(fā)育程度有關(guān)。

5 儲層物性及綜合評價

綜合研究區(qū)內(nèi)砂巖儲層壓汞資料,物性資料,鑄體孔隙結(jié)構(gòu)資料,圖像粒度資料,并參照前人的儲層分類成果[7],綜合分析得到本區(qū)的儲層分類標準,如表1。

表1 研究區(qū)儲層分類標準表

楊130井-天218井-天219井-楊2井區(qū)域孔隙度平均值為 12.16%,滲透率平均值為 1.1×10-3μm2,孔隙連通性較好,屬于ⅡA類儲層。楊42井-楊36井-楊125井區(qū)域孔隙度平均值為11.4%,滲透率平均值為0.7×10-3μm2,屬于ⅡB類儲層。綜合得出長4+52油層主要為ⅡB類儲層。

[1]姜在興.沉積巖石學 [M].北京:石油工業(yè)出版社,2003:106-107.

[2]王寶清,蔣繼輝,韓會平.鄂爾多斯盆地白于山地區(qū)三疊系延長組長4+5儲層特征 [J].西安石油大學學報 (自然科學版),2005,20(2):23-24.

[3]雷燕平,周樹,青楊芳.鄂爾多斯盆地姬塬-堡子灣地區(qū)長4+5油層成巖作用與儲層評價 [J].特種油氣藏,2006,13(6):2-4.

[4]鄭榮才,耿威,周剛.鄂爾多斯盆地白豹地區(qū)長6砂成巖作用與成巖相研究[J].巖性油氣藏,2007,19(2):34-35.

[5]牟澤輝.鄂爾多斯盆地慶陽以南三疊系延長組長5、長6、長7儲層成巖作 [J].天然氣工業(yè),2001,21(2):27-30.

[6]張金亮,林輝,司學強,等.鄂爾多斯盆地王窯地區(qū)上三疊統(tǒng)長6油層成巖作用研究 [J].中國海洋大學學報,2004,34(4):45-46.

[7]王連橋,陳恭洋,褚玉龍.白于山井區(qū)長4+52油組儲層沉積微相研究 [J].內(nèi)蒙古石油化工,2007(10)50-53.