鄂爾多斯盆地羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層成巖相研究

楊 歡，屈紅軍，李 敏，王 力，鄭艷榮 （西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安710069）

目前，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)集層研究由常規(guī)碎屑巖向低孔低滲砂巖轉(zhuǎn)變，勘探研究由沉積相向成巖相方向延伸，預(yù)測(cè)有利孔滲性成巖相是儲(chǔ)集層研究和油氣勘探的重點(diǎn)［1］。鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層是一套在內(nèi)陸湖泊三角洲沉積體系上發(fā)育的重要油氣儲(chǔ)層［2］，但其物性普遍較差，呈典型的低孔、特低滲儲(chǔ)層。前人對(duì)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，認(rèn)為油層組儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)差，儲(chǔ)層厚度和物性變化很大［3］，但對(duì)成巖相與物性的關(guān)系缺乏具體研究。為此，筆者在巖心和沉積相研究的基礎(chǔ)上，對(duì)鄂爾多斯盆地羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層砂巖的成巖相進(jìn)行了深入研究，分析了不同成巖相與物性的關(guān)系，為羅龐塬地區(qū)的儲(chǔ)層和油藏預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

羅龐塬地區(qū)位于陜西省榆林市定邊縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造位于鄂爾多斯盆地中西部，橫跨天環(huán)坳陷和陜北斜坡。羅龐塬地區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，表現(xiàn)為微向西傾的單斜，在該背景上發(fā)育一系列由差異壓實(shí)形成的鼻狀隆起［4］。延長(zhǎng)組是在鄂爾多斯盆地持續(xù)坳陷和穩(wěn)定沉降過(guò)程中堆積的河流湖泊相陸源碎屑巖系［5-6］，長(zhǎng)4＋5油層組主要為一套淺灰綠色細(xì)砂巖、粉砂巖、深灰色泥巖粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和黑色泥巖，以水下分流河道和分流間灣沉積為主［7］。儲(chǔ)層測(cè)井孔隙度為6.0%～11.3%，平均為8.4%，測(cè)井滲透率為 （0.3～12.9）×10-3μm2，平均為3.7×10-3μm2，是典型的特低孔特低滲儲(chǔ)層。

2 巖石學(xué)特征

2.1 結(jié)構(gòu)特征

羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層主要為淺灰綠色細(xì)砂巖，砂巖粒度總體較細(xì)，以細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，粒徑為0.08～0.17mm。碎屑顆粒分選中等偏差，顆粒磨圓中等，以次棱角為主。膠結(jié)類(lèi)型主要為孔隙式膠結(jié)。碎屑接觸方式主要為線接觸，碎屑支撐性質(zhì)為顆粒支撐。

2.2 成分特征

1）骨架顆粒特征 羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層砂巖主要以長(zhǎng)石砂巖為主。砂巖碎屑顆粒成分為62.00%～88.00%，平均為80.17%，其主要由長(zhǎng)石和巖屑組成。砂巖各物質(zhì)組分的體積分?jǐn)?shù)變化較大：石英含量為20.60%～47.00%，平均32.1%；長(zhǎng)石含量為33.00%～66.00%，平均45.1%；巖屑含量為6.00%～19.00%，平均含量7.61%。

2）填隙物特征 長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層填隙物含量在14.0～38.0%之間，平均為20.7%。膠結(jié)物以碳酸鹽膠結(jié)物 （8.1%）和粘土礦物 （4.1%）為主，硅質(zhì)膠結(jié) （1.6%）較少。粘土礦物以伊利石為主 （2.3%），綠泥石次之 （0.9%），高嶺石較少 （0.9%）；碳酸鹽膠結(jié)物以鐵方解石 （平均6.8%）為主，方解石較少 （1.3%）。

3 孔隙類(lèi)型

羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5油層組面孔率平均為1.96%，孔隙類(lèi)型以長(zhǎng)石溶孔為主，溶蝕粒間孔次之，其他類(lèi)型的孔隙含量較少 （見(jiàn)圖1）。

圖1 羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型及含量

4 成巖相類(lèi)型及分布規(guī)律

4.1 成巖相類(lèi)型及特征

在對(duì)定邊羅龐塬地區(qū)20余口井60塊鑄體薄片觀察、陰極發(fā)光和掃描電鏡等分析測(cè)試資料進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)填隙物和孔隙發(fā)育特征將研究區(qū)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層劃分為4種成巖相類(lèi)型，即綠泥石環(huán)邊膠結(jié)-長(zhǎng)石溶蝕相、長(zhǎng)石溶蝕-鐵方解石膠結(jié)相、鐵方解石連晶膠結(jié)相和泥質(zhì)膠結(jié)壓實(shí)相，不同的成巖相組合具有不同的組合特征。

1）綠泥石環(huán)邊膠結(jié)-長(zhǎng)石溶蝕相 以早期綠泥石環(huán)邊膠結(jié)作用為主，同時(shí)具有長(zhǎng)石溶蝕、次生高嶺石充填孔隙等特征（見(jiàn)圖2（a））。得益于早期的綠泥石環(huán)邊膠結(jié)，砂巖中的部分粒間孔得以保存，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)較好。砂巖密度最?。?.39g／cm3）， 物 性 最 好， 孔 隙 度 為9.59%，滲透率為2.39×10-3μm2，平均 孔 徑 為 0.68μm， 平 均 排 驅(qū) 壓 力（0.398MPa）小于1MPa，為最有利儲(chǔ)層發(fā)育的成巖相。

圖2 羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5油層組典型成巖相組合特征圖

2）長(zhǎng)石溶蝕-鐵方解石膠結(jié)相 以次生溶孔發(fā)育、鐵方解石不完全充填孔隙為特征 （見(jiàn)圖2（b）），是該區(qū)發(fā)育最普遍的一種成巖相。由于部分孔隙被充填，因此該成巖相儲(chǔ)集性能要差于綠泥石環(huán)邊膠結(jié)-長(zhǎng)石溶蝕相區(qū)。該相區(qū)砂巖密度平均為2.47g／cm3，平均孔隙度為7.51%，平均滲透率為0.85×10-3μm2，平均孔徑為0.32μm，平均排驅(qū)壓力明顯增大 （3.12MPa），為較有利儲(chǔ)層發(fā)育的成巖相。

3）鐵方解石連晶膠結(jié)相 以孔隙幾乎全部被鐵方解石連晶式膠結(jié)充填為特征 （見(jiàn)圖2（c））。鐵方解石膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層的破壞是致命的。該成巖相的砂巖密度大 （2.51g／cm3），而平均孔隙度較低（5.32%），平均孔徑較小 （0.07μm），排驅(qū)壓力較大 （4.11MPa），巖石基本無(wú)孔隙，僅見(jiàn)少量的溶蝕孔。

4）泥質(zhì)膠結(jié)壓實(shí)相 該成巖相以致密強(qiáng)壓實(shí)為特征，幾乎不發(fā)育孔隙 （圖2（d））。由于這類(lèi)砂巖的雜基和軟巖屑含量高，在壓實(shí)作用下易被擠入孔隙中，所以該類(lèi)成巖相原生孔隙消失殆盡，次生孔隙不發(fā)育，僅發(fā)育少量粒內(nèi)和泥質(zhì)雜基微溶孔，物性最差，平均孔隙度 （4.82%）小于5%，平均排驅(qū)壓力為10.56MPa，可作為垂向上和平面上厚度都較為穩(wěn)定的致密隔層和蓋層。

4.2 成巖相分布規(guī)律

受沉積相的影響，成巖相呈北東向展布 （見(jiàn)圖3）。由圖3可知，綠泥石環(huán)邊膠結(jié)-長(zhǎng)石溶蝕相主要分布在研究區(qū)中部的水下分流河道中；長(zhǎng)石溶蝕-鐵方解石膠結(jié)相在研究區(qū)大部分地區(qū)發(fā)育，主要發(fā)育在水下分流河道和河口砂壩中；鐵方解石連晶膠結(jié)相在水下分流河道砂體邊部呈條帶狀分布；泥質(zhì)膠結(jié)壓實(shí)相主要發(fā)育在水下分流間灣和河口砂壩等沉積環(huán)境中。

5 成巖相對(duì)物性的控制

儲(chǔ)層砂體原始孔隙含量的特征和分布規(guī)律受沉積條件的影響，不同沉積環(huán)境的水動(dòng)力條件不同，演化特征也存在差異，因而發(fā)育的砂體在物質(zhì)成分、粒度、分選及砂體的組合類(lèi)型等方面各不相同，但在埋藏成巖過(guò)程中儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間會(huì)受到成巖作用改造，區(qū)內(nèi)砂巖中最主要的成巖作用類(lèi)型是壓實(shí)、膠結(jié)及溶蝕作用，從而影響儲(chǔ)層孔隙分布規(guī)律。不同成巖相具有不同成巖特征和巖石組構(gòu)，其孔隙、喉道分布特征各異，因此不同成巖相組合控制了不同的儲(chǔ)層孔隙發(fā)育特征和儲(chǔ)集物性。

圖3 羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5油層組成巖相分布圖

圖4 各類(lèi)成巖相孔滲分布特征

各類(lèi)成巖相孔滲分布特征圖如圖4所示。由圖4可知：綠泥石環(huán)邊膠結(jié)-長(zhǎng)石溶蝕相由于原生粒間孔保存較好，同時(shí)有長(zhǎng)石溶孔發(fā)育，物性最好，是羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能最有利的成巖相帶；長(zhǎng)石溶蝕-鐵方解石膠結(jié)相。由于原生粒間孔隙大都被自生礦物充填，以長(zhǎng)石溶孔為主，因而物性相對(duì)較好；鐵方解石連晶膠結(jié)相中孔隙幾乎全部被充填，僅個(gè)別樣品見(jiàn)少量的溶蝕孔或微孔，物性較差；泥質(zhì)膠結(jié)壓實(shí)相中原生孔隙喪失殆盡，次生孔隙不發(fā)育，物性最差，不能形成儲(chǔ)層。

6 結(jié) 論

（1）羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層主要為淺灰綠色細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，結(jié)構(gòu)及成分成熟度均較低；孔隙類(lèi)型以長(zhǎng)石溶孔為主。

（2）羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層主要發(fā)育4種成巖相。綠泥石環(huán)邊膠結(jié)-長(zhǎng)石溶蝕相具有一定的原生粒間孔，且長(zhǎng)石溶孔發(fā)育，為儲(chǔ)層發(fā)育最有利的成巖相帶；長(zhǎng)石溶蝕-鐵方解石膠結(jié)相區(qū)原生孔隙不發(fā)育，以長(zhǎng)石溶孔為主，為儲(chǔ)層發(fā)育較有利的成巖相帶；方解石連晶膠結(jié)相孔隙被鐵方解石完全充填，泥質(zhì)膠結(jié)壓實(shí)相區(qū)孔隙不發(fā)育，不能形成有效儲(chǔ)層。

（3）羅龐塬地區(qū)長(zhǎng)4＋5儲(chǔ)層不同成巖相組合控制了不同的儲(chǔ)集物性，綠泥石環(huán)邊膠結(jié)-長(zhǎng)石溶蝕相物性最好，長(zhǎng)石溶蝕-鐵方解石膠結(jié)相次之，鐵方解石連晶膠結(jié)成巖相物性較差，泥質(zhì)膠結(jié)壓實(shí)成巖相物性最差。

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