新立地區(qū)嫩三段儲(chǔ)層微觀特征研究

黃玉欣，何海泉 （中石油吉林油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，吉林 松原138000）

新立油田地理位置上位于吉林省松原市前郭縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)扶－新隆起帶西端。新立油田是一個(gè)巖性、構(gòu)造復(fù)合油氣藏，油田開(kāi)采的主力油層是上白堊統(tǒng)嫩江組三段（K1n3）的黑帝廟油層，埋深較淺，一般不超過(guò)900m。研究區(qū)目的層段即K1n3主要發(fā)育三角洲前緣砂體，受北部物源供給，砂體主要在大安－塔虎城－新立－新廟－新民一帶分布，砂巖厚度10～15m，向南呈減薄的趨勢(shì)，在黑帝廟－大老爺府一帶砂體厚度最小，為0～5m。油氣的分布與儲(chǔ)層物性的好壞有著密切的聯(lián)系，因此有必要研究?jī)?chǔ)層微觀特征。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

據(jù)548塊薄片資料統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)目的層段巖石類(lèi)型其碎屑成分主要由石英、長(zhǎng)石及巖屑和少量的云母、重礦物組成。石英體積分?jǐn)?shù)φ（Q）主要為20%～44%，平均值31.65%；長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)φ（F）主要為1%～44% ，平均值17.65%；巖屑體積分?jǐn)?shù)φ（R）主要為1%～49%，平均值19.7%。從碎屑組成來(lái)看，新立地區(qū)K1n3砂巖的成分成熟度中等偏低。巖性主要為長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖及巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖[1]（圖1）。

從薄片資料及粒度資料分析，研究區(qū)砂巖多屬細(xì)砂巖及粉砂巖，分選中等～好；磨圓度呈次棱角～次圓狀為主，膠結(jié)類(lèi)型以孔隙式膠結(jié)占主導(dǎo)，其次為接觸～孔隙式膠結(jié)，少量基底式膠結(jié)。經(jīng)薄片揭示，顆粒接觸類(lèi)型為點(diǎn)接觸或點(diǎn)～線接觸，基本可預(yù)見(jiàn)研究區(qū)壓實(shí)作用較弱。研究區(qū)填隙物主要為雜基和膠結(jié)物。雜基類(lèi)型為泥質(zhì)、泥晶灰質(zhì)、長(zhǎng)英質(zhì)等；膠結(jié)物普遍發(fā)育，主要有：方解石、高嶺石、硅質(zhì)等。對(duì)儲(chǔ)集層的薄片鑒定數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果為：填隙物平均體積分?jǐn)?shù)為25.5% （314塊薄片統(tǒng)計(jì)），其中泥質(zhì)、方解石、高嶺石、自生石英的體積分?jǐn)?shù)分別為46.2%、17.7%、26.7%、7.3%、2.1%。

圖1 新立地區(qū)K1n3砂巖分類(lèi)三角圖

2 成巖作用類(lèi)型及對(duì)物性的影響

成巖作用是影響儲(chǔ)層的主要原因之一[2～4]，研究表明，研究區(qū)目的層段只經(jīng)歷了早成巖B期成巖階段，主要經(jīng)歷了壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶解作用、交代作用等過(guò)程，使研究區(qū)儲(chǔ)層發(fā)生了一系列變化。

2.1 壓實(shí)作用

研究區(qū)壓實(shí)作用較弱，顆粒發(fā)生壓扁、拉長(zhǎng)、揉皺等塑性變形的程度較輕，結(jié)構(gòu)疏松。

2.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)砂巖中主要膠結(jié)礦物類(lèi)型有：泥質(zhì)、硅質(zhì)和碳酸鹽等。

1）泥質(zhì)膠結(jié)物

圖2 新立地區(qū)K1n3儲(chǔ)層泥質(zhì)膠結(jié)物分布狀態(tài)

新立地區(qū)儲(chǔ)層泥質(zhì)膠結(jié)物含量較高，綜合分析掃描電鏡、X－衍射分析資料，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)砂巖中黏土礦物主要是蒙皂石和高嶺石 （見(jiàn)圖2）。蒙皂石呈薄片狀集合體分布；高嶺石單體為假六邊形晶片，集合體呈書(shū)頁(yè)狀分布在顆粒間，與自生石英共生。這些自生礦物或是附著在顆粒表面，或是雜亂堆積在粒間孔隙中。結(jié)果使喉道變窄甚至阻塞，致使儲(chǔ)層物性變差。

2）硅質(zhì)膠結(jié)物 多以自生石英晶粒形式在儲(chǔ)集巖中出現(xiàn)，部分已出現(xiàn)次生加大現(xiàn)象。其平均體積分?jǐn)?shù)在0%～4.6%之間。由于目的層埋深較淺石英次生加大較弱，薄片中表現(xiàn)僅有個(gè)別石英顆粒有次生加大邊，加大邊較窄，電子顯微鏡下可以看到石英Ⅰ－Ⅱ級(jí)加大。石英加大的結(jié)果是儲(chǔ)層孔隙度降低，孔隙間的喉道變窄，使儲(chǔ)層物性變差 （見(jiàn)圖3）。

3）碳酸鹽膠結(jié)物 研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物的含量分布較廣，掃描電鏡資料表明，碳酸鹽膠結(jié)物主要有方解石和菱鐵礦，方解石在砂巖中呈嵌晶狀或晶粒狀充填孔隙，菱鐵礦主要以分散狀微晶分布在砂巖顆粒表面。研究區(qū)碳酸鹽含量較高，碳酸鹽含量與儲(chǔ)層孔隙度成負(fù)相關(guān)性、與滲透率相關(guān)性不好，主要由于目的層儲(chǔ)層原始孔隙度較高，碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)其影響不很明顯。

圖3 新立地區(qū)K1n3儲(chǔ)層硅質(zhì)膠結(jié)物分布狀態(tài)

2.3 溶解作用

研究區(qū)砂巖溶解作用比較強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為長(zhǎng)石等不穩(wěn)定礦物顆粒溶解和碳酸鹽膠結(jié)物的溶解。早期碳酸鹽的溶解表現(xiàn)在因其溶解使砂巖呈差異壓實(shí)現(xiàn)象，同一樣品中部分顆粒排列緊密，部分顆粒呈點(diǎn)接觸，形成不均勻次生孔隙，溶解作用可形成一定量的次生孔隙 （見(jiàn)圖4）。

2.4 交代作用

研究區(qū)砂巖中交代作用較弱，主要表現(xiàn)為黏土礦物對(duì)碎屑礦物顆粒的交代，黏土礦物交代部分顆粒，交代部分依然保留了顆粒的形狀。因此交代過(guò)程對(duì)原生孔隙起破壞作用。

總之，在成巖過(guò)程中由于早期機(jī)械壓實(shí)作用，使泥質(zhì)含量高的砂巖因缺少抗壓基質(zhì)、孔隙度損失較大；強(qiáng)烈的膠結(jié)作用使得儲(chǔ)層孔隙空間大幅減?。唤淮饔迷谘芯繀^(qū)不甚發(fā)育，對(duì)物性影響不大，然而區(qū)域內(nèi)普遍發(fā)育的溶解作用在一定程度上又改善了儲(chǔ)集層物性。

圖4 新立地區(qū)K1n3儲(chǔ)層次生孔隙分布

3 儲(chǔ)集空間類(lèi)型及孔隙結(jié)構(gòu)特征

儲(chǔ)層微觀孔隙是油氣賦存的重要場(chǎng)所，喉道是油氣滲流的重要通道[5]。所以，研究?jī)?chǔ)層巖石所具有的孔隙類(lèi)型、孔隙和喉道的大小、分布及連通程度，對(duì)于弄清儲(chǔ)集性能具有實(shí)際的意義。

3.1 孔隙類(lèi)型

鑄體薄片統(tǒng)計(jì)資料，該區(qū)面孔率平均20.4%。主要孔隙類(lèi)型有粒間孔、粒內(nèi)孔、鑄模孔、裂縫孔隙等，其中以粒間孔最為發(fā)育（見(jiàn)圖5）。

圖5 新立地區(qū)K1n3儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型

3.2 喉道類(lèi)型

根據(jù)鑄體圖像分析結(jié)果，對(duì)據(jù)研究區(qū)有效儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)表明。目的層有效儲(chǔ)層孔隙直徑均值平均值為214μm，喉道半徑均質(zhì)平均值為71.2μm，孔隙最大配位數(shù)平均值為4.5，配位數(shù)均質(zhì)平均值為1.2，面孔率平均值為20.4%，孔徑平均值與喉道直徑平均值、孔隙度的正相關(guān)性較好。研究認(rèn)為，研究區(qū)是以高孔－粗喉道、較高配位數(shù)結(jié)構(gòu)為主的儲(chǔ)層。在同一儲(chǔ)層中，由于巖石的顆粒接觸關(guān)系，顆粒大小、形狀及膠結(jié)類(lèi)型不同，喉道的類(lèi)型也各不相同，常見(jiàn)的喉道包括：孔隙縮小型喉道、縮喉道、片狀或彎片狀喉道、微喉道。

3.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征和儲(chǔ)層類(lèi)型

綜上所述，喉道形狀和大小的不同可以產(chǎn)生不同的毛細(xì)管力，進(jìn)而大大影響孔隙的儲(chǔ)集性能和滲透率。壓汞曲線[6]可以反映不同孔隙大小和分布。壓汞曲線偏向左下方的為粗歪度，歪度越粗，排驅(qū)壓力越低，其物性越好，壓汞曲線上出現(xiàn)的平臺(tái)越寬，孔喉分選性越好。從研究區(qū)壓汞曲線特征可以看出 （圖6），新立地區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，根據(jù)目的層儲(chǔ)層壓汞參數(shù)及主要巖性特征，在儲(chǔ)層物性特征及孔隙類(lèi)型研究的基礎(chǔ)上，將其孔隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類(lèi)。其中具有Ⅰ、Ⅱ類(lèi)結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層為較好有效儲(chǔ)層，具有Ⅲ類(lèi)結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層為一般有效儲(chǔ)層，具有Ⅳ類(lèi)結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層基本為無(wú)效儲(chǔ)層 （表1）。

圖6 新立地區(qū)K1n3不同微觀結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層壓汞曲線特征

表1 研究區(qū)不同類(lèi)型儲(chǔ)層砂巖孔隙結(jié)構(gòu)特征壓汞參數(shù)表

由表1可得出，研究區(qū)由Ⅰ類(lèi)到Ⅳ類(lèi)儲(chǔ)層，物性與孔隙類(lèi)型逐漸變差。具體表現(xiàn)為孔滲的逐漸降低；排驅(qū)壓力與中值壓力的逐漸升高；平均孔喉半徑、最大孔喉半徑與中值半徑的逐漸減??；退汞效率的增加；最大進(jìn)汞飽和度的減??；歪度系數(shù)的增加；孔喉結(jié)構(gòu)等的逐漸變小。

4 結(jié) 論

1）研究區(qū)K1n3巖石類(lèi)型主要為長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖和巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖，該區(qū)儲(chǔ)層砂巖成分成熟度中等偏低，結(jié)構(gòu)成熟度中等。

2）K1n3儲(chǔ)層主要發(fā)育有粒間孔、粒內(nèi)孔、鑄?？?、裂縫孔隙等，其中以粒間孔最為發(fā)育。

3）K1n3儲(chǔ)層砂巖的成巖演化階段處于早成巖B期，成巖作用以壓實(shí)、溶蝕、膠結(jié)和交代作用為主，其中溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層物性產(chǎn)生正面影響，而壓實(shí)、膠結(jié)和交代作用對(duì)儲(chǔ)層物性產(chǎn)生負(fù)面影響。

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[6]廖明光，李士倫，談德輝.砂巖儲(chǔ)層滲透率與壓汞曲線特征參數(shù)間的關(guān)系 [J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，23（4）：5～10.