鄂爾多斯盆地直羅油田大東溝區(qū)長8油層組儲層成巖作用研究

李化杰，吳少波，溫 波 （西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安710065）

直羅油田位于陜西省富縣境內(nèi)葫蘆河上游直羅鎮(zhèn)以西，大地構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡的東南部，現(xiàn)今三疊系頂面構(gòu)造為東隆西坳的格局，延長組的展布為西傾單斜 （傾角小于1°），屬印支旋回構(gòu)造層序，巖性為三角洲分流河道及濱淺湖環(huán)境沉積的一套砂巖及泥巖組成的多旋回韻律層。直羅油田的主要含油層系為三疊系延長組和侏羅系延安組，目前已經(jīng)在延長組長8油層組儲層發(fā)現(xiàn)較好的油氣顯示。下面，筆者對直羅油田大東溝區(qū)延長組長8油層組儲層的成巖作用進(jìn)行了研究，以便為下一步勘探和開發(fā)提供依據(jù)。

1 巖石學(xué)特征

直羅油田大東溝區(qū)延長組長8油層組儲層砂巖類型以塊狀灰色細(xì)砂巖為主，占85%左右；粉－細(xì)砂巖、粉砂巖次之，約占15%。砂巖碎屑成分以石英為主，平均含量為40.9%，以單晶石英為主；其次為長石，平均含量為30.8%，以正長石為主，表面常具有高嶺石化現(xiàn)象；巖屑平均含量為21.2%，以巖漿巖巖屑為主；云母含量一般為6%左右，白云母為主。填隙物含量為7%～31%，平均18.8%；其中雜基含量為3.2%～22%，平均9.3%；主要為泥質(zhì)雜基，其次是泥微晶碳酸鹽。膠結(jié)物含量4.1%～26%，平均9.5%，成分主要為白云石、方解石及自生黏土礦物 （綠泥石、伊利石、伊／蒙混層等），其次為長英質(zhì)、石英、長石的次生加大、菱鐵礦等。砂巖碎屑組分磨圓度多見次棱－次圓狀，分選中等到較好，顆粒支撐為主，多呈點－線接觸，碎屑組分沿長軸方向呈定向－半定向排列，多見薄膜－孔隙式膠結(jié)，其次為薄膜式及孔隙－再生式，可見連晶式膠結(jié)。平均粒度為0.05～0.12mm，粒度中值0.05～0.15mm。

2 成巖作用及對儲層物性的影響

2.1 壓實與壓溶作用

1）壓實作用 壓實作用是導(dǎo)致砂巖孔隙度下降的重要原因之一。壓實作用使碎屑顆粒間呈現(xiàn)點－線接觸。主要表現(xiàn)為塑性巖屑彎曲變形，隨著壓實強(qiáng)度的增加進(jìn)一步假雜基化，云母在壓實的作用下形成明顯的沿長軸方向的壓實定向排列結(jié)構(gòu) （見圖1）；石英、長石等剛性碎屑顆粒發(fā)生滑動、位移，顆粒之間重新排列，呈一定的方向性，碎屑顆粒表面發(fā)生一些脆性微裂紋甚至碎裂［1］。薄片鑒定分析結(jié)果表明，大東溝區(qū)延長組長8油層組儲層在黑云母、泥巖巖屑含量較高的砂巖中，受到機(jī)械壓實作用的影響較為明顯，其面孔率一般相對較低。

圖1 大東溝區(qū)長8油層組儲層砂巖的壓實現(xiàn)象

2）壓溶作用 主要表現(xiàn)為顆粒間從線狀接觸到面狀接觸的過渡。在膠結(jié)物含量偏低并且云母含量偏高的較粗的粒砂巖中壓溶作用較為發(fā)育。在大東溝區(qū)長8油層組儲層中壓溶作用的影響不是十分明顯，顆粒間的面狀接觸也不是十分顯著，長石、石英的次生加大表現(xiàn)也是相對較弱的［2－4］。壓實壓溶作用使大東溝區(qū)長8油層組儲層的孔隙損失嚴(yán)重。據(jù)測算，該區(qū)長8油層組儲層的原始孔隙度因壓實壓溶作用而減少將近20%。

2.2 膠結(jié)作用

1）黏土膠結(jié)作用 ①綠泥石膠結(jié)。綠泥石作為延長組砂巖中分布最為廣泛的自生黏土礦物之一，含量一般為5%左右，占黏土膠結(jié)物總量的65%以上［4－5］。大東溝區(qū)長8油層組儲層砂巖中，自生黏土礦物膠結(jié)物主要以綠泥石為主，含量一般為4%～6%，最高可達(dá)10%以上。自生綠泥石膠結(jié)垂直或平行碎屑顆粒表面、孔喉壁生長，形成包殼或環(huán)邊，多呈微細(xì)葉片狀、纖維狀。常發(fā)育成孔隙內(nèi)襯，部分碎屑顆粒被綠泥石薄膜包圍，其綠泥石多數(shù)僅為一層，厚度3～5μm，在顆粒表面呈毯狀密集排列 （見圖2），表明在溶蝕作用之后形成了這部分自生綠泥石。由于自生綠泥石充填于原始孔隙之中，儲集層的孔隙度減低，滲透率減小。因而，綠泥石膠結(jié)作用是影響該區(qū)長8油層組儲層物性的重要因素之一。②伊利石及伊／蒙混層膠結(jié)。大東溝區(qū)長8油層組儲層中的伊利石及伊／蒙混大部分為陸源泥質(zhì)雜基，呈片狀集合體充填孔隙。但仍有部分自生伊利石及伊／蒙混，結(jié)晶較好，呈絲縷狀、毛發(fā)狀充填孔隙 （見圖3）。伊利石及伊／蒙混層黏土礦物雖然平均含量低于1%，由于充填于喉道及孔隙中，使得喉道及孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對儲層物性影響較大。

圖2 長8油層組儲層中的綠泥石膠結(jié)

圖3 長8油層組儲層中的伊利石膠結(jié)

2）碳酸鹽膠結(jié)作用 碳酸鹽礦物膠結(jié)作用在大東溝區(qū)長8油層組儲層砂巖中較為發(fā)育，是影響儲層物性的重要成巖作用之一。碳酸鹽礦物膠結(jié)以方解石、鐵方解石及白云石等為常見，其含量低，一般為0.49%～3.0%，主要充填在粒間孔并交代其他碎屑，使得儲層變得較為致密。碳酸鹽膠結(jié)比較發(fā)育的巖石樣品中，含量可達(dá)9.8%～20.1%，多呈連晶狀，形成鈣化砂巖，使得儲集性能急劇降低，而成為非儲層，起到致密隔擋作用。電鏡掃描中可見到方解石充填孔隙 （見圖4），方解石多為細(xì)品粒狀膠結(jié)，在部分層位也見形成連片嵌晶式膠結(jié)；儲層的孔隙度，滲透率下降，形成低孔、低滲的砂巖，對該區(qū)長8油層組儲層物性影響較大。

圖4 長8油層組儲層中的碳酸鹽膠結(jié)

3）硅質(zhì)和長石質(zhì)膠結(jié)作用 在大東溝區(qū)長8油層組儲層砂巖中的硅質(zhì)膠結(jié)物分布較為廣泛，含量一般為0.5%～2%，平均為1.0%左右。硅質(zhì)膠結(jié)物除部分以石英次生加大邊的形式存在，大部分呈石英微晶充填于殘余粒間孔隙中 （見圖5），但硅質(zhì)膠結(jié)作用相對發(fā)育較弱，原生粒間孔隙損失不大，但對粒間孔隙的破壞是永久性的。長石膠結(jié)作用強(qiáng)度不大，自生加大邊也比較薄，對原生粒間孔隙的影響不大。

圖5 長8油層組儲層中的硅質(zhì)及長石質(zhì)膠結(jié)

2.3 交代作用

交代作用在大東溝區(qū)長8油層組儲層砂巖中較為普遍。巖心觀察發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽礦物對不穩(wěn)定組分和云母、長石、巖屑等顆粒以及石英次生加大的交代 （見圖4）；亦可發(fā)現(xiàn)伊利石化、碎屑黑云母的水化、綠泥石化等現(xiàn)象［6］。在大東溝區(qū)長8油層組儲層砂巖中常見黑云母綠泥石化，長石表面的高嶺土化、絹云母化、伊利石化等現(xiàn)象。交代作用使大東溝區(qū)長8油層組儲層砂巖的成分和結(jié)構(gòu)發(fā)生了局部或全部變化，并且改變了巖石的孔隙，形成了少量的溶蝕孔隙。

2.4 溶解作用

大東溝區(qū)長8油層組儲層砂巖的溶解作用主要表現(xiàn)在長石、巖屑、云母等碎屑顆粒的溶解以及方解石、濁沸石和黏土填隙物的溶解，其中以碎屑顆粒的溶解最為常見，形成粒間溶蝕孔、粒內(nèi)溶蝕孔、裂縫溶蝕孔等類型的次生孔隙［2－4］。根據(jù)薄片分析資料表明，長8油層組儲層砂巖溶解組分主要有長石及部分巖漿巖屑，在有機(jī)酸的改造作用下，易溶組分不成程度溶蝕，形成被綠泥石薄膜包繞的鑄?？住⒘?nèi)溶孔，在成巖中晚期，被鐵方解石膠結(jié)及交代 （見圖6）。溶蝕作用形成的大量次生孔隙有效地改善了長8油層組儲層的物性。因此，溶解作用是改善大東溝區(qū)長8油層組儲層孔滲條件的主要成巖作用之一。

圖6 長8油層組儲層中的溶蝕作用

2.5 破裂作用

在巖芯觀察和薄片鑒定時，常見在外力作用下巖石發(fā)生破裂而形成的各種裂縫孔隙，規(guī)模不等。微觀裂縫局部發(fā)育，呈不規(guī)則狀或鋸齒狀，常沿碎屑顆粒間裂開偶爾也會切穿碎屑顆粒，對改善物性效果影響不大；宏觀裂縫以未充填或者半充填的為主，對改善孔隙間的連通性、提高儲集層的排液能力和油氣運(yùn)移等方面具有很好的作用。裂縫發(fā)育可在一定程度上改善儲層砂巖的孔滲性，也是造成該區(qū)長8油層組儲層具較強(qiáng)非均質(zhì)性的重要因素之一［7］。

3 結(jié) 論

（1）直羅油田大東溝區(qū)長8油層組儲層巖性主要為塊狀～厚層狀灰色細(xì)砂巖，其次為粉－細(xì)砂巖、粉砂巖。砂巖類型主要為巖屑長石砂巖及長石巖屑砂巖，碎屑顆粒多呈次棱角－次圓狀，分選中等－較好。

（2）長8油層組儲層中的成巖作用主要包括壓實與壓溶作用、膠結(jié)作用、交代作用、溶解作用，壓實與壓溶作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用對長8油層組儲層的孔隙影響很大，其中對長8油層組儲層的物性起到建設(shè)性作用的是溶蝕作用，而起到破壞性作用的是膠結(jié)作用、壓實與壓溶作用。

［1］鄭浚茂，龐明 .碎屑儲集巖的成巖作用研究 ［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1989.

［2］郭艷琴 .富縣探區(qū)延長組儲層微觀特征研究 ［D］.西安：西北大學(xué)，2006.

［3］王輝 .甘谷驛油田共大灘區(qū)長6儲層特征與剩余油研究 ［D］.西安：西安石油大學(xué)，2008.

［4］郭德運(yùn)，郭艷琴，李文厚，等 .富縣探區(qū)上三疊統(tǒng)延長組成巖作用及孔隙結(jié)構(gòu)特征 ［J］.沉積學(xué)報，2010，28（2）：264－273.

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［6］柳益群，李文厚 .陜甘寧盆地東部上二疊統(tǒng)含油長石砂巖的成巖特點及孔隙演化 ［J］.沉積學(xué)報，1996，14（3）：87－96.

［7］朱聰，施冬，張春生 .鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長8段儲層巖礦特征及成巖作用研究 ［J］.長江大學(xué)學(xué)報 （自然科學(xué)版），2011，8 （2）：50－52.