鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長6儲(chǔ)層成巖作用研究

張 晨

(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

張志強(qiáng)

(中海油服油田技術(shù)事業(yè)部測井解釋中心，北京 065201)

鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長6儲(chǔ)層成巖作用研究

張 晨

(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

張志強(qiáng)

(中海油服油田技術(shù)事業(yè)部測井解釋中心，北京 065201)

位于鄂爾多斯盆地的華慶地區(qū)長6儲(chǔ)層是典型的低孔低滲儲(chǔ)層，是近年來開發(fā)的一個(gè)主力油氣產(chǎn)層。通過巖石學(xué)、鑄體薄片、陰極發(fā)光、掃描電鏡等研究方法了解到華慶地區(qū)長6油層組主要成巖作用為壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、交代蝕變作用以及溶蝕作用等；綜合分析其成巖階段位于中成巖階段A期。其中壓實(shí)作用和膠結(jié)作用是導(dǎo)致孔隙度降低主要原因；溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙在一定程度上改善了儲(chǔ)層砂巖的物性，是主要的建設(shè)性成巖作用。

華慶地區(qū)；長6油層組；成巖作用；成巖階段

鄂爾多斯盆地以太古界、元古界結(jié)晶巖與變質(zhì)巖系為基底,其上被古生界、中生界、新生界覆蓋,具明顯的二元結(jié)構(gòu)。盆地四周皆以斷裂帶與周緣構(gòu)造單元相連接,其中東部以離石斷裂帶為界與山西地塊呂梁山隆起帶相接,南、北2側(cè)分別以渭河地塹北界斷裂和河套地塹南緣斷裂為界,西部則以桌子山東和惠安堡-沙井子斷裂帶分別與河套弧形構(gòu)造帶西南翼和六盤山弧形構(gòu)造帶東翼相接。盆地邊緣斷裂褶皺發(fā)育,盆地的內(nèi)部為陜北斜坡,構(gòu)造簡單,以鼻狀構(gòu)造為主,地層平緩,傾角一般不足1°。鄂爾多斯盆地現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)總體表現(xiàn)為東翼寬緩、西翼陡窄的不對(duì)稱大向斜。按其現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)特征,盆地可劃分為伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊陜斜坡、天環(huán)向斜及西緣逆沖斷裂構(gòu)造帶等6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。從總體上看,盆地構(gòu)造性質(zhì)以長期穩(wěn)定為特征,具有整體抬升、持續(xù)沉降、坡度寬緩、低隆起的特點(diǎn)[1-2]。華慶油田長6儲(chǔ)層是長慶低滲油氣勘探與開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)和代表層位[3]。該區(qū)延長期處于湖盆中心，主要沉積相類型為湖泊三角洲前緣，沉積條件特別復(fù)雜，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，低滲砂巖儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征認(rèn)識(shí)不到位，描述不夠精細(xì)，儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)變化和物性之間的關(guān)系沒有厘清，嚴(yán)重制約了勘探、開發(fā)進(jìn)程，砂巖成巖作用改變了孔隙結(jié)構(gòu)特征，使其孔隙度和滲透率發(fā)生巨大變化，影響油氣運(yùn)移和成藏。筆者通過對(duì)該區(qū)長6油層組砂巖的成巖作用演化研究，探索其對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)演化的影響，這對(duì)研究該區(qū)域油氣具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 儲(chǔ)集層巖石學(xué)特征

據(jù)巖心觀察、鑄體薄片鑒定以及砂巖薄片鑒定資料統(tǒng)計(jì)，華慶地區(qū)長6油層組儲(chǔ)層巖性主要為淺灰色和灰色細(xì)砂巖，以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，含少量巖屑砂巖。砂巖成分中陸源碎屑體積分?jǐn)?shù)平均為84.6%，其中石英29.8%，長石36.7%，巖屑18.1%，表明巖石成分成熟度低。巖屑成分復(fù)雜，主要有火成巖巖屑(包括噴發(fā)巖和隱晶巖)、變質(zhì)巖巖屑(包括千枚巖、石英巖、板巖等)、沉積巖巖屑(包括白云巖、灰?guī)r等)。填隙物成分復(fù)雜，以水云母(46%)和鐵方解石(26%)為主，綠泥石含量也較多(13%)，多為泥質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)(見圖1(a))。華慶長6地區(qū)油層組顆粒分選中等-好，磨圓度以次棱為主；重礦物主要為鋯石、白鈦礦、無色石榴石、電氣石。

2 成巖作用

通過顯微鏡巖石學(xué)鑒定、鑄體薄片、陰極發(fā)光、掃描電鏡觀察研究表明，華慶地區(qū)長6油層組砂巖主要發(fā)生機(jī)械壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、交代作用和溶蝕作用等成巖作用。

2.1壓實(shí)作用

壓實(shí)作用是指沉積物沉積后在其上覆水體或沉積層的重荷下，或在構(gòu)造形變應(yīng)力的作用下，發(fā)生水分排出、孔隙度降低、體積縮小的作用。在成巖階段早期，主要以機(jī)械壓實(shí)作用為主，通過對(duì)該研究區(qū)鑄體薄片觀察發(fā)現(xiàn)，早期顆粒接觸方式主要以點(diǎn)接觸為主；隨著埋深的加大，顆粒將會(huì)發(fā)生部分溶解作用，由機(jī)械壓實(shí)作用逐漸變?yōu)樯盥癫氐膲喝茏饔茫w粒接觸關(guān)系變?yōu)榫€接觸再到凹凸接觸(見圖1(b))。對(duì)該區(qū)鑄體薄片觀察還可見假雜基現(xiàn)象的出現(xiàn)(見圖1(c))。壓溶作用不僅使得粒間孔隙空間減小，其引起的石英次生加大也對(duì)孔隙具有破壞性作用。觀察研究區(qū)鑄體薄片發(fā)現(xiàn)云母等礦物碎屑出現(xiàn)定向排列的現(xiàn)象(見圖1(d))。該研究區(qū)顆粒主要接觸關(guān)系為點(diǎn)接觸和線狀接觸為主，主要表現(xiàn)為機(jī)械壓實(shí)作用。

圖1 長6儲(chǔ)層成巖作用特征典型圖片

2.2膠結(jié)作用

研究區(qū)膠結(jié)類型主要以薄膜-孔隙膠結(jié)和孔隙膠結(jié)為主，主要膠結(jié)類型為鈣質(zhì)膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)和粘土礦物膠結(jié)。

1)粘土礦物膠結(jié) 研究區(qū)粘土膠結(jié)以綠泥石膠結(jié)物為主，其次為伊利石和伊/蒙混層(混層比<10)。其中綠泥石膠結(jié)物占總量的69.02%，其次為伊利石，平均含量為20.1%，然后為伊/蒙混層，為10.88%。該研究區(qū)綠泥石主要以孔隙襯邊形式存在(見圖1(e)、(f))，其具有一定的抗壓實(shí)作用，并且可以阻礙自生石英的生長。通過X射線衍射發(fā)現(xiàn)該區(qū)多數(shù)地區(qū)砂巖中缺失高嶺石，卻具有較多的伊利石和綠泥石，可能是因?yàn)槌蓭r過程中高嶺石轉(zhuǎn)變成伊利石、伊/蒙混層以及綠泥石。

2)鈣質(zhì)膠結(jié) 研究區(qū)主要碳酸鹽膠結(jié)物為方解石、鐵方解石及鐵白云石。早期方解石膠結(jié)，中成巖期由于其他礦物的溶解溶出的鐵離子混入孔隙水中，與早期形成的方解石發(fā)生鎂離子、鐵離子的置換，從而形成鐵方解石。對(duì)鑄體薄片的觀察表明鐵方解石主要以嵌晶狀膠結(jié)在孔隙中(見圖1(g))。碳酸鹽膠結(jié)物的形成造成部分原生孔隙的縮小，影響儲(chǔ)層的孔隙度以及滲透率，但在后期的溶蝕作用下，膠結(jié)物發(fā)生部分溶蝕又可形成一定的溶蝕孔，對(duì)孔隙具有一定的建設(shè)性作用。

3)硅質(zhì)膠結(jié) 研究區(qū)內(nèi)硅質(zhì)膠結(jié)作用較弱，主要以石英的次生加大和自形石英晶體為主(見圖1(h))。其含量一般為0～8.2%，平均1.12%。石英次生加大多為壓實(shí)壓溶作用下產(chǎn)生，但該研究區(qū)內(nèi)壓溶作用較不發(fā)育，因此提供石英次生加大的SiO2并不是來源于壓溶作用產(chǎn)生，而是長石顆粒的溶解和云母的蝕變的廣泛發(fā)育為石英次生加大提供了足夠的SiO2[4]。

2.3交代蝕變作用

2.4溶蝕作用

圖2 華慶長6油層組成巖類型及成巖序列

綜合上述成巖作用，對(duì)孔隙增大起建設(shè)性作用的主要是溶蝕作用，其次是交代蝕變作用；起消極作用的是膠結(jié)作用和壓實(shí)作用。其中溶蝕作用，尤其是長石的溶蝕對(duì)孔隙貢獻(xiàn)最大，層段中長石含量高的砂巖段一般孔隙度也越發(fā)育。

3 成巖階段的劃分

根據(jù)掃描電鏡、陰極發(fā)光、鑄體薄片等分析化驗(yàn)得出華慶長6油層組處于中成巖A期(見圖2)。

4 結(jié) 論

1)鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)延長組長6油層組砂巖以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，砂巖分選中等-好，磨圓度以次棱狀為主?？紫额愋鸵粤ｉg孔、長石溶孔和巖屑溶孔為主。

2)華慶地區(qū)長6油層組砂巖儲(chǔ)層目前處在中成巖階段A期。其中成巖作用主要有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、交代作用和溶蝕作用；壓實(shí)作用和膠結(jié)作用導(dǎo)致了華慶地區(qū)長6油層組儲(chǔ)層的孔隙度與滲透率的降低，溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙對(duì)孔隙有一定的改造作用，有利于提高儲(chǔ)藏能力和滲流能力。

[1]郭忠銘,張軍,于忠平,等.鄂爾多斯地塊油區(qū)構(gòu)造演化特征[J].石油勘探與開發(fā),1994,21(2):8-11.

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

[3]陳安寧,韓永林,楊飏,等.鄂爾多斯盆地三疊系延長統(tǒng)成藏地質(zhì)特征及油藏類型[A].長慶油田公司勘探開發(fā)研究院編鄂爾多斯盆地油氣勘探開發(fā)論文集(1990～2000)[C].北京:石油工業(yè)出版社,2000：33-46.

[4]Cai C F,Hu W S,Worden R H.Thermochemical sulphate reduction in Cambro-Ordovician carbonates in Central Tarim [J].Marine and Petroleum Geology，2001,18(7):729-741.

[5]Taylor T R,Giles M R,Hathon L A,et al.Sandstone diagenesis and reservoir quality prediction:Models,myths,and reality[J].Sandstone Reservoir Quality Prediction，2010,94(8):1093-1132.

[6]Morad S,Khalid Al-Ramadan,Ketzer J M,et al.The impact of diagenesis on the heterogeneity of sandstone reservoirs: A review of the role of depositional facies and sequence stratigraphy[J].Diagenesis and Heterogeneity of Sandstone Reservoirs，2010,94(8):1267-1309.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.010

P618.13

A

1673-1409(2012)12-N031-03