墾利10－1油田沙河街組儲層自生礦物及溶蝕作用對物性的影響

陳麗娜，袁志剛，王清斌，王月勝，王思惠

（中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院，天津塘沽 300452）

墾利10－1油田沙河街組儲層自生礦物及溶蝕作用對物性的影響

陳麗娜，袁志剛，王清斌，王月勝，王思惠

（中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院，天津塘沽 300452）

墾利10－1構造沙河街組發(fā)育多套含油砂巖儲集體，這些砂巖儲層內的成巖現象十分豐富。應用掃描電鏡、巖石薄片、粘土礦物及物性資料，對該儲層成巖礦物成分、結構和產狀進行了分類及特征分析。研究發(fā)現：墾利10－1南區(qū)沙河街組油層中自生粘土礦物含量高，它們以孔隙充填形式或薄膜包裹顆粒形式堵塞粒間孔隙和喉道，使儲層滲透率降低；油層中自生石英加大發(fā)育，顆粒表面及粒間孔隙被較完整的石英自形晶面所充填，使儲層滲透率降低；油層中碳酸鹽膠結－交代現象明顯，這種礦物以菱面晶體產狀充填粒間孔隙，對油層物性影響較大。而該儲層中長石的強烈溶蝕又改善了油層的儲集性能，使這一探區(qū)具有上億噸級的儲量規(guī)模。

沙河街；自生礦物；長石溶蝕

墾利10－1油田位于萊州灣凹陷北部，是這一探區(qū)發(fā)現油層最厚、儲量豐度最高的構造之一，是渤南探區(qū)重要的產能接替層位。根據探井的取心資料證實，該油田的儲集層主要為一套古近系的辨狀河三角洲沉積體。本文僅就該油田各井儲層砂巖的薄片、掃描電鏡、粘土礦物和物性資料進行了系統的觀察和對比，研究了儲層砂巖自生粘土礦物、自生石英加大的結構和充填方式，分析了碳酸鹽礦物交代和顆粒溶蝕現象及其演化規(guī)律，以及這些成巖演化現象對儲層物性的影響因素，為進一步的油田儲層描述提供研究依據。

1 儲層的巖石學特征

1.1 碎屑組分特征

根據該研究區(qū)100余塊薄片分析結果所作的砂巖分類三角圖（圖1）表明：該油田沙河街組油層砂巖中的碎屑組分相對穩(wěn)定，其中長石中鉀長石含量38%～41%，平均為40%，斜長石含量3%～5%，平均為4%；石英含量34%～39%，平均38%；火山巖塊平均含量8%，變質巖塊平均含量9%。其儲層巖性以中－細粒巖屑長石砂巖和長石砂巖為主，含少量長石巖屑砂巖和泥質粉砂巖（圖2）。顆粒分選中等～較差，呈次棱角狀～次圓狀；顆粒接觸關系以線接觸為主，點接觸次之；膠結程度中等，膠結類型以接觸式為主，其次為孔隙式。碎屑組分特征表明，該儲集層具有中等－較高成分成熟度、中等－較高結構成熟度的特點。

1.2 填隙物特征

該油田砂巖儲層內的填隙物含量8%～17%，平均12%，由自生粘土礦物、次生加大石英和部分碳酸鹽礦物等組成。自生粘土礦物以薄膜襯墊形式和雜亂堆積的產狀包裹粒表或充填粒間孔隙。次生加大石英以加大邊的形式生長在石英顆粒邊緣，堵塞孔隙和喉道。碳酸鹽礦物以嵌晶和亮晶的菱面體形式充填粒間孔隙。

2 儲層的物性特征

通過對該研究區(qū)沙河街組儲層物性資料的統計分析（見表1），儲層平均孔隙度為22%，分布范圍7.2%～29%；平均滲透率為 103×10－3μm2，分布范圍 8.5～913×10－3μm2；屬于中孔（15%～25%）、中－低滲（10～500）×10－3μm2—特低滲（＜10×10－3μm2）儲層。毛管壓力最大中值孔喉半徑2.34 μm，最小孔喉半徑0.06 μm，平均值0.72 μm；孔喉半徑平均值最大值5.7 μm，最小值 0.26 μm,平均值 2.75 μm，按喉道分級標準，屬于細喉道級別（0.5～5 μm）。喉道分布范圍較大，均質性差。在所分析的3口井31個毛管壓力資料中，有三分之二的樣品喉道峰值偏向細喉道，三分之一的樣品峰值偏向微喉道。說明該儲層滲透率主要是由微－細喉道提供。從薄片和掃描電鏡分析可以看出，該層段砂巖在成巖中、晚期經歷了強烈的次生礦物充填和膠結作用，使砂巖中的原生孔隙遭到破壞，次生孔隙接受充填?？紫抖喑市巧?，喉道發(fā)育較差，孔喉配位數低，雖然砂巖孔隙度較高且變化范圍不大，但是滲透率卻急劇降低，因此充填和膠結作用是導致該儲層滲透率較低的主要因素。

表1 墾利10－1地區(qū)沙三段孔隙結構參數表

3 自生礦物對儲層物性的影響

3.1 粘土礦物

3.1.1 粘土礦物組成

根據該油田各探井儲層砂巖的薄片資料分析，顆粒間填隙物主要為水云母泥質、高嶺石及碳酸鹽礦物。x衍射分析資料顯示，該儲層砂巖中的粘土含量（圖3）分布在5%～14%，平均值 9%；其粘土礦物中高嶺石含量7%～72%，平均值41%；伊利石含量5%～40%，平均值21%；伊/蒙混層含量2%～55%，平均值21%；綠泥石含量6%～31%，平均值17%；數據表明：儲層中的粘土礦物以高嶺石為主，伊利石、伊/蒙混層次之，綠泥石含量較低。薄片和掃描電鏡下很少見到從物源區(qū)搬運來的粘土礦物，絕大部分是在成巖期形成的自生粘土。

3.1.2 粘土礦物的分布與產狀

（1）高嶺石 偏光顯微鏡下高嶺石呈米粒狀，掃描電鏡下結晶好的高嶺石單晶呈假六方晶片體、集合體呈書頁狀和蠕蟲狀或雜亂排列的形式充填粒間孔隙或附著顆粒表面（圖版1），晶體邊緣見溶蝕和擠壓現象，是成巖中期形成的成巖特征之一，從產狀和形態(tài)上判斷，其成因主要是由長石和雜基分解、溶蝕及孔隙水沉淀轉化生成的。這一成巖現象在該儲層的中－細粒長石砂巖中最常見，含量最多，特別是處在河道沉積中更是如此。雖然儲層中的自生高嶺石部分或全部充填粒間孔隙，但是由于高嶺石具有較大的晶間孔隙，可以作為油氣的儲集空間，尤其是天然氣。另外從掃描電鏡下發(fā)現高嶺石晶體邊緣具有溶蝕現象，同樣可以起到擴大孔隙的作用。

（2）伊利石，在掃描電鏡下，伊利石的形態(tài)主要以絲絮狀或彎曲片狀包裹粒表并充填粒間孔隙，部分呈搭橋狀分布在顆粒之間（圖版2），其成因一部分是由鉀長石溶解在孔隙水中經過沉淀形成，一部分是早成巖期的蒙皂石受成巖作用加強轉化而成，是該油田儲層砂巖中分布較多的一種粘土礦物。

（3）伊/蒙混層，也是該油田儲層砂巖中特別是泥質含量高的層段中分布較多的一種粘土礦物，是由伊利石層和蒙皂石層混合疊積而成，是伊利石和蒙皂石兩端元礦物之間的過渡礦物。其形態(tài)介于蒙皂石和伊利石之間，部分發(fā)育蜂窩狀結構，部分具有絲片狀結構，有的邊部卷曲向絲縷狀伊利石轉化。在該油田儲層砂巖中的產狀以包裹顆粒表面和充填孔隙為主（圖版3）。

（4）綠泥石，在該油田儲層中含量較低，沙三段中底部可以見到，是成巖晚期的產物。掃描電鏡下單晶呈葉片狀、集合體呈絨球狀，與次生石英共生。葉片狀綠泥石多作為孔隙襯墊包裹顆粒表面，而絨球狀綠泥石則充填在粒間孔隙中（圖版4）。

3.1.3 粘土礦物對油層物性的影響 從以上該儲層中粘土礦物的分布與產狀分析，四種粘土礦物均對油層物性形成破壞性作用，從物性分析數據和粘土礦物含量可以看出：物性好的儲層段，粘土總量低，而粘土中的高嶺石含量高，說明雖然高嶺石充填粒間孔隙和喉道，但是由于它的晶體相對較粗，晶間微孔隙多，所以孔隙度和滲透率相對較高，而粘土總量高、粘土中伊利石和伊/蒙混層含量高的層段，孔隙度和滲透率明顯降低（圖4、圖5）。其主要原因是伊利石和伊/蒙混層的晶體極其微小，所形成的晶間孔隙也很?。ㄐ∮?.1μm），是構成砂巖中束縛孔隙滲透性的主要因素之一，同時還加大了粒間孔隙的彎曲度，使儲層的滲透率降低。

3.2 自生加大石英

該儲層中石英次生加大現象普遍（如果有數據就更好），在各井的砂巖儲層段均可見到，對儲層孔隙影響極大，其成因一是來自碎屑石英顆粒的壓溶作用，二是由于酸性環(huán)境下不穩(wěn)定長石、巖屑普遍發(fā)生溶蝕作用及砂巖孔隙中含硅溶液沉淀而形成。隨著埋深增加，石英次生加大逐漸增強，從而使孔隙縮小，喉道變窄。掃描電鏡下，明顯可見石英晶體向孔隙空間生長，主要是以石英自生加大邊的形式產出于石英顆粒表面、粒間孔壁和粒內溶蝕孔隙中，一般為2～3級。其中大部分自生石英晶體向孔隙的空間連續(xù)生長并交錯相接，并且與粘土礦物共生，堵塞孔隙與喉道，使儲層物性變差（圖版 5）。

3.3 碳酸鹽礦物

該研究區(qū)常見的碳酸鹽礦物有方解石、含鐵方解石、鐵白云石和菱鐵礦，其分布與含量在各井有差異，一般含量在3%～10%左右，個別樣品高達30%；掃描電鏡下方解石礦物呈菱面體嵌晶狀充填于粒間孔隙，薄片下方解石常呈亮晶、嵌晶狀充填粒間孔隙，并交代部分顆粒邊緣，較深井段見白云石沿顆粒邊緣交代碎屑顆粒及方解石，這種成巖現象形成于溫度較高的中成巖階段（圖版6）。

4 溶蝕作用對儲層物性的影響

溶蝕作用在該油田沙三段儲層中較普遍，隨著埋深和成巖作用的加強，在酸性水的作用下，對長石、巖屑和雜基等不穩(wěn)定組分產生溶蝕，形成粒間溶孔和粒內溶孔，是形成次生孔隙的重要因素。掃描電鏡下，長石溶蝕最為普遍，多沿解理縫或破裂縫進行（圖版7），溶蝕強烈時，形成粒內蜂窩狀溶孔或鑄?？?，部分顆粒呈殘余狀，保持了碎屑顆粒的外形，顆粒之間經溶蝕擴大的粒間溶孔普遍見到。此外，該儲層中石英顆粒的溶蝕也比較常見，石英顆粒邊緣溶蝕呈鋸齒狀、港灣狀（圖版8）。上述各類溶蝕孔隙互相配置，形成了比較優(yōu)越的孔隙組合，增加了孔隙的連通性，對改善儲層的孔滲性起到了重要作用。

5 結論

（1）該油田沙三段儲層砂巖主要以巖屑長石砂巖、長石砂巖構成，具有：結構成熟度和成分成熟度較高，粒度分布范圍較大，填隙物含量較高，孔隙結構復雜，孔喉細且分選差等特點，屬中孔低滲類儲層。

（2）該儲層砂巖中的自生礦物含量高，主要以自生粘土礦物、自生加大石英和碳酸鹽礦物為主，這些自生礦物的膠結、加大和充填是造成該儲層滲透性較差的另一因素。

（3）高嶺石含量與孔隙度呈正相關關系，而伊利石含量與孔隙度呈負相關關系。

（4）儲層中的長石、巖屑等易溶礦物的溶蝕是儲層次生孔隙形成的主要因素，能有效地改善儲層物性，提高儲層的孔隙度和滲透性。

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Kenli 10-1oil field Shahe Street Group reservoir of authigenic minerals and corrosion influence on physical properties

CHEN Lina，YUAN Zhigang，WANG Qingbin，WANG Yuesheng，WANG Sihui
（CNOOC Energy Technology&Services-Oilfield Engineering Research Institute，Tanggu Tianjin 300452，China）

Kenli 10-1 Structure of Shahe Street Group developed several sets of oily sand rock reservoir,the sandstone reservoir diagenesis and the phenomenon is very rich in.Application of scanning electron microscope,the rock thin section,clay mineral and physical properties data,the reservoir diagenetic mineral composition,structure and occurrence of the classification and characteristic analysis.Study finds:Kenli 10-1 South Shahe Street formation of authigenic clay minerals content is high,they with pore filling form or film-coated particles form plug intergranular pore and throat,the reservoir permeability decrease;formation of authigenic quartz grain surface and increase development,intergranular pore is more complete quartz automorphic crystal surface by filling,the reservoir permeability reduction;oil reservoir of carbonate cement in replacement phenomenon is obvious,the mineral with rhombohedron crystals produce filling intergranular pore,reservoir properties influence.The reservoir of feldspar dissolution and improve the strong oil reservoir performance,make this one area has reserves of100 million tons of class.

shahe street；authigenic minerals；feldspar dissolution

P618.13

A

1673-5285（2012）07-0041-05

2012－05-20

陳麗娜，女，1982年畢業(yè)于天津大學精密儀器工程專業(yè)，現為中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院高級工程師，長期從事油氣勘探開發(fā)實驗研究和管理工作。