蘇里格氣田東二區(qū)二疊系盒8段儲層成巖作用

周榮強，李師子

(1.浙江省江山市國土資源局，浙江 江山 324100;2.浙江省有色金屬地質勘查局地質環(huán)境研究院，浙江 紹興 312000)

蘇里格氣田東區(qū)地處內蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市烏審旗和陜西省榆林市榆陽區(qū)境內，南接烏審旗和靖邊氣田，東鄰榆林氣田，區(qū)域構造位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中北部。東二區(qū)是蘇里格氣田主要的新增區(qū)塊之一，二疊系石盒子組盒8段為其主要目的層，地層產狀平緩，表現為西傾單斜。

1 儲層巖石學特征

通過巖心觀察、薄片鑒定分析，研究區(qū)二疊系石盒子組盒8段巖性以巖屑石英砂巖、巖屑砂巖為主，石英砂巖次之(圖1)。碎屑顆粒組合具有高石英、高巖屑、低長石的特點。其中碎屑石英以單晶石英為主，多晶石英次之，平均含量76%;長石含量很低，一般小于2%，主要為斜長石和鉀長石;巖屑含量為15% ～35%，以燧石、石英巖、粉砂巖、泥質巖、噴出巖為主。填隙物以膠結物和雜基為主，含量為14.% ～17.4%，膠結物以粘土為主，硅質、鈣質次之，粘土礦物尤以伊利石、高嶺石最為發(fā)育，綠泥石次之，多以環(huán)邊結構分布。碎屑顆粒以中—粗粒結構為主，粒徑主要分布在0.25～1 mm之間，分選中等—較好，磨圓較差，多呈次棱—次圓狀，顆粒之間以線接觸為主，次為點接觸，膠結類型以接觸式和孔隙是為主。

2 儲層成巖作用特征

盒8段有利儲集體主要發(fā)育于辮狀河、曲流河沉積相帶內［1－2］。根據巖石薄片、掃面電鏡和 X－衍射等實驗分析資料，對成巖自生礦物類型及在孔隙中的分布以及與碎屑組分之間的關系分析，認為研究區(qū)盒8段儲層成巖作用主要有以下類型及特征。

2.1 壓實、壓溶作用

壓實作用是指沉積物沉積后在上覆水層或沉積層的重荷下，或在構造變形應力作用下發(fā)生水分排出、孔隙度降低、體積縮小的作用［3］。

蘇里格氣田東二區(qū)盒8段為深部儲集砂巖，觀察巖心的井深為2 800～3 800 m之間，砂巖普遍受到較強的壓實作用。薄片鏡下觀察表明，碎屑顆粒多呈線接觸，少數為點接觸，石英顆粒受應力作用產生微裂縫，片狀黑云母、泥質在壓實作用下發(fā)生彎曲變形(圖 2－a、2－b)。這些特征均反映了研究區(qū)壓實作用強度為中等—較強，可以使原始孔隙度減少達35%左右。

壓溶作用是壓實作用的繼承與發(fā)展。研究區(qū)壓溶作用不強，石英加大邊發(fā)育(圖2－c)，其硅質主要來源于壓溶作用。

圖1 石盒子組盒8段砂巖分類三角圖

2.2 膠結作用

膠結作用是影響本區(qū)儲層物性的重要因素之一。依據膠結物成分，本區(qū)的膠結作用類型主要有黏土礦物膠結、硅質膠結和碳酸鹽膠結三種類型。

黏土礦物膠結:本區(qū)黏土礦物膠結以伊利石和高嶺石為主，綠泥石次之。鏡下觀察，伊利石大多數以孔隙式膠結充填于碎屑顆粒間的孔隙中(圖2－d);高嶺石常呈書頁狀充填于孔隙中;綠泥石多呈薄膜環(huán)繞在碎屑顆粒邊緣和孔隙內充填。高嶺石膠結物的存在，一方面堵塞了原生孔隙，降低了儲層的滲透性能，另一方面可以形成晶間孔隙，增大儲集空間，而綠泥石和伊利石膠結物的存在減小了孔隙喉道，降低孔喉間的連通性，對儲層的滲透性能有較大的負面影響。

硅質膠結:以石英次生加大和玉髓的形式出現，發(fā)育好的甚至可充填整個孔隙空間。硅質膠結物在本區(qū)砂巖儲層中分布較廣，是盒8段儲層致密堅硬的主要原因之一。

碳酸鹽膠結:碳酸鹽巖膠結物是本區(qū)盒8段砂巖儲層常見的膠結物，以方解石為主，含量較高，在召75井砂巖中可達33%(圖2－e)，次為鐵方解石和鐵白云石。鏡下觀察可見方解石形成于綠泥石膜、石英次生加大邊之后，多充填于殘余粒間孔隙，并見交代石英次生加大邊、長石等。

2.3 交代作用

交代作用是指一種礦物代替另一種礦物的現象［4］。本區(qū)盒8段砂巖中交代作用較為發(fā)育，鏡下觀察可見方解石交代，綠泥石交代長石以及長石、火山巖、千枚巖屑等蝕變成高嶺石化的現象。其中方解石的交代在本區(qū)盒8段砂巖儲層中最為發(fā)育。

2.4 溶蝕作用

砂巖中的碎屑顆粒、雜基、膠結物和交代礦物，在一定的成巖環(huán)境中可以不同程度地發(fā)生溶解并形成次生孔隙［5］，是一種建設性成巖作用，有利于改善儲層的孔、滲性。本區(qū)溶蝕作用主要表現為對碎屑顆粒和填隙物的溶蝕，即長石、巖屑、石英以及膠結物的溶蝕，形成溶蝕孔隙(圖2－f)。

總之，本區(qū)盒8段砂巖儲層經歷的壓實作用、膠結作用和交代蝕變作用對孔隙發(fā)育主要起破壞性影響，減小孔隙體積或部分充填粒間孔，堵塞喉道;溶蝕作用主要對孔隙發(fā)育主要起建設性作用，特別是溶蝕作用形成了大量次生孔使得儲層物性條件得以改善。

圖2 石盒子組盒8段成巖特征

3 成巖階段劃分

依據中國石油天然氣行業(yè)標準 (SY/T5477－2003)［6］，根據有機質成熟度、成巖礦物特征等綜合分析，初步認為本區(qū)二疊系石盒子組盒8段砂巖儲層已進入中成巖階段B期，主要成巖事件為破壞性成巖作用即壓實作用、膠結作用和交代作用，建設成巖作用即溶蝕作用，壓溶作用具有雙重性，但其破壞性效應往往大于建設性。得出上述結論的主要依據是:①本區(qū)主要儲層段盒8段取芯深度為2 800～3 800 m，Ro值為1.2% ～2%，表明盒8段砂巖儲層有機質處于高成熟—過成熟階段，相當于成巖作用的中成巖階段 B期;②黏土礦物X－衍射分析結果顯示，本區(qū)盒8段砂巖中黏土礦物以伊利石和高嶺石為主，綠泥石次之;③砂巖中石英次生加大普遍，薄片下大部分石英具有交生加大，且加大邊寬。

4 成巖作用對儲層的影響

根據對儲層的影響，可將成巖作用分為破壞性成巖作用即壓實作用和膠結作用，建設性成巖作用即溶蝕作用。

4.1 壓實作用

壓實作用是導致本區(qū)儲層原始孔隙度減少的主要因素。由于碎屑巖儲集層中陸源基質含量高，沉積后大量細小物質充填在碎屑顆粒之間，使原始孔隙度明顯降低，加上呈柔性的巖屑含量較高，導致壓實效應顯著，使儲集層物性明顯變差。鏡下表現為碎屑顆粒緊密排列，碎屑顆粒呈線－凹凸狀接觸，柔性巖屑的假雜基化。

4.2 膠結作用

膠結作用也是影響儲層物性變差的重要因素。隨著埋藏深度的增加，溫度、壓力的上升及孔隙水化學性質的變化，各種成巖自生礦物依次析出，進而產生膠結充填作用，是沉積層中孔隙度和滲透率降低的主要原因之一。具體表現在碎屑巖儲層中是再生長石英等硅質膠結物的沉淀、填充，方解石膠結物的廣泛分布及自生粘土礦物伊利石、綠泥石的形成來進一步填充殘余的粒間孔隙及堵塞喉道，使孔喉展布更加復雜。其結果是本來相對物性較好的儲層也遭到了不同程度的破壞，最終使物性條件變差。

4.3 溶蝕作用

溶蝕作用屬建設性成巖作用，有利于次生孔隙的發(fā)育，并改善儲層的孔、滲性能。一方面溶蝕作用使原有的孔隙系統(tǒng)得到擴大，孔隙間連通性變好，另一方面溶蝕作用對儲集層的碎屑組分進行新的改造，也可產生新孔隙。

5 結語

(1)蘇里格氣田東二區(qū)盒8段儲層巖石類型以巖屑石英砂巖、巖屑砂巖為主，石英砂巖次之，巖石成分成熟度和結構成熟度較好。

(2)蘇里格氣田東二區(qū)盒8段砂巖儲層主要經歷了壓實作用、膠結作用、交代作用和溶蝕作用，成巖演化已進入中成巖階段B期。

［1］趙娟.蘇里格氣田東二區(qū)山1段和盒8段沉積相特征與儲層評價［D］.山東科技大學.2011.

［2］陳兆榮，侯明才，董桂玉，等.蘇里格氣田北部下石盒子組盒8段沉積微相研究［J］.沉積與特提斯地質.2009，29(2):39 －47.

［3］趙澄林，朱筱敏.沉積巖石學［M］.北京:石油工業(yè)出版社.2001.

［4］高星，陳洪德，朱平，等.蘇里格氣田盒8段儲層成巖作用及演化［J］.天然氣工業(yè).2009，29(3):17 －21.

［5］張明祿，達世攀，陳調勝，等.蘇里格氣田二疊系盒8段儲集層的成巖作用及孔隙演化［J］.天然氣工業(yè).2002，22(6):13 －16.

［6］應鳳祥，羅平，何東博.中國含油氣盆地碎屑巖儲集層成巖作用與成巖模擬［M］.北京:石油工業(yè)出版社.2004.