W地區(qū)長8儲層特征及影響因素分析

王雙龍，朱玉雙，黨永潮，張 龍

(1.西北大學(xué) 大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西 西安710069;2.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安710069;3.中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西 延安716000)

W地區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中部(圖1)，近些年在研究區(qū)在上三疊統(tǒng)延長組長8油層組勘探獲得了新的發(fā)現(xiàn)，并很快投入試采開發(fā)，主力產(chǎn)層長812，展現(xiàn)了長8油層在該區(qū)具有良好的開發(fā)前景。其儲層特征的研究也隨著本區(qū)大量完鉆井的資料獲取的系統(tǒng)信息得以深入，研究表明研究區(qū)長8儲層分布范圍與儲集性能受沉積特征與成巖作用的控制。之前對該區(qū)目的層段儲層特征的研究較為薄弱，為此，基于沉積體系理論，利用巖心、巖石薄片與壓汞資料，對W長8油層組的儲層特征、成巖作用以及儲層物性影響因素進(jìn)行了研究，為下一步的勘探開發(fā)實踐提供理論依據(jù)。

1 儲層基本特征

1.1 儲層巖石學(xué)特征

據(jù)10口井31個薄片分析表明，W地區(qū)長8儲層巖性主要為灰色細(xì)粒長石巖屑砂巖，其次為巖屑長石砂巖(圖2)。碎屑平均含量為:石英 31.73%，長石 29.76%，巖屑25.66%，云母5.24%，成分成熟度低。巖屑成分復(fù)雜多樣，以變質(zhì)巖屑為主，平均含量為11.02%，包括千枚巖，石英巖，片巖，變質(zhì)砂巖及板巖;其次為火成巖巖屑平均含量7.4%，包括噴發(fā)巖，隱晶巖及少量花崗巖;沉積巖屑只占少量。填隙物平均含量12.78%，其中主要成分為鐵方解石4.96%，，伊利石 2.88%，硅質(zhì) 2.5%，綠泥石 1.81%，長石質(zhì) 0.4%。儲層碎屑顆粒分選性整體上中等偏好，磨圓度為次棱角狀。膠結(jié)方式主要為加大-孔隙式，其次多見孔隙式和孔隙 -加大式(圖3)?？梢娧芯繀^(qū)儲層巖石結(jié)構(gòu)成熟度中等 -好[1]。

圖1 W地區(qū)位置圖

圖2 W地區(qū)長8儲層砂巖分類圖

圖3 W地區(qū)長8儲層砂巖膠結(jié)方式統(tǒng)計直方圖

1.2 儲層物性特征

對W地區(qū)長8油層組327個砂巖巖心樣品常規(guī)物性資料的統(tǒng)計結(jié)果表明(圖4):研究區(qū)長8儲層孔隙度主要分布區(qū)間為5% ～10%，平均值為6.78%，滲透率主要分布區(qū)間為 0.03 × 10-3～ 0.6 × 10-3μm2，平均值為 0.25 × 10-3μm2，為特低孔、超低滲透率儲層。剔除有裂縫的樣品后，回歸分析發(fā)現(xiàn)，孔隙度和滲透率具有較好的正相關(guān)關(guān)系(圖5)，表明滲透率的變化主要受孔隙發(fā)育程度的控制，砂巖儲集和滲透能力主要依賴于基質(zhì)孔隙與喉道[2]，而不均勻分布的層理縫、層間縫及微裂縫對改善儲層孔隙和滲透性貢獻(xiàn)是很有限的。

圖4 W地區(qū)長8儲層物性統(tǒng)計柱狀圖

圖6 W地區(qū)長8儲層孔隙度與滲透率關(guān)系圖

1.3 儲層主要孔隙類型

圖7 W地區(qū)長8儲層孔隙類型柱狀圖

據(jù)10口井31個薄片鑒定觀察發(fā)現(xiàn)研究區(qū)長8儲層孔隙類型主要包括原生孔隙和次生孔隙。其中原生孔隙主要為剩余粒間孔隙，占總面孔率的39.36%;次生孔隙主要為溶蝕孔隙及晶間孔，溶蝕孔隙占總面孔率56.72%，晶間孔隙所占比例較小僅為1.22%;還有少量的微裂隙發(fā)育(圖7)。

1.3.1 原生孔隙

研究區(qū)儲層發(fā)育的原生孔隙一般發(fā)育，主要為剩余粒間孔，其形成主要是由于儲層巖石經(jīng)受了機(jī)械壓實作用以及多種膠結(jié)作用后使得原始孔隙空間有所減小而殘留下來的孔隙。其中，薄膜狀產(chǎn)出的綠泥石附著在孔隙壁上，增強(qiáng)了孔隙的抗壓實性，使得原生粒間孔隙得到一定程度的保存。

1.3.2 次生孔隙

主要發(fā)育溶蝕孔隙和膠結(jié)作用形成的晶間孔。研究區(qū)溶蝕孔隙主要有粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔。粒內(nèi)溶孔最為發(fā)育，包括長石溶孔、巖屑溶孔以及少量的沸石溶孔，其中長石溶孔的含量最高，為48.41%，次生孔隙還包括少量晶體次生堆積所產(chǎn)生的晶間孔，其對儲層的改善作用不大。溶蝕孔隙中長石溶孔占主導(dǎo)。

因此，研究區(qū)長8儲層孔隙以長石溶孔為主，其次是剩余粒間孔?？梢钥闯鲅芯繀^(qū)儲層溶蝕作用發(fā)育，這是改善儲層物性和形成有效儲集空間的關(guān)鍵。

1.4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)薄片及壓汞資料表明，長8儲層平均孔隙半徑為18.68 μm，孔隙類型以小孔隙為主，約占總孔隙的 78.95%;中孔隙次之，約占15.79%;大孔隙占到5.26%。長8儲層平均喉道半徑為0.054 μm，喉道類型以微喉為主，占統(tǒng)計數(shù)的75%;其次為吸附細(xì)喉，占統(tǒng)計數(shù)的25%。由此可知，研究區(qū)儲層孔隙結(jié)構(gòu)整體為小孔微喉型。

據(jù)5口井6個壓汞測試分析，研究區(qū)長8儲層排驅(qū)壓力分布范圍在 1.160 3 ～ 11.782 8 MPa，均值 3.984 6 MPa，排驅(qū)壓力較大;中值壓力分布范圍 5.031 7～73.261 0 MPa，均值32.317 6 MPa，中值壓力也較大;喉道中值半徑分布范圍0.010 0 ～0.146 1 μm，均值 0.036 μm，中值半徑較小;分選系數(shù)分布范圍 1.392 7 ～6.004 0，均值 3.490 4，總體上分選中等;歪度分布范圍 0.152 2 ～1.588 0，均值 1.458 1，呈正偏態(tài);最大進(jìn)汞飽和度分布范圍40.918 1% ～88.811 1%，均值71.234 0%，最大進(jìn)汞飽和度較大;退汞效率分布范圍0% ～34.859 2% ，均值 21.348 2% ，退汞效率較低(表 1、圖8)。

表1 W地區(qū)長8儲層不同孔隙結(jié)構(gòu)類型壓汞數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

根據(jù)壓汞曲線形態(tài)可將研究區(qū)儲層孔喉結(jié)構(gòu)分為三類，表明研究區(qū)的孔隙結(jié)構(gòu)大致可以分為三種類型:Ⅰ類物性較好、孔喉大，分選性好;Ⅱ類孔喉較小但孔喉分選性較好，物性較好;Ⅲ類孔喉小，物性較差，但具有這類孔喉結(jié)構(gòu)的儲層仍然有一定的儲滲能力。

圖8 W地區(qū)長8儲層不同孔隙結(jié)構(gòu)類型壓汞曲線特征圖

2 儲層特征影響因素

2.1 沉積作用對儲層的影響

W地區(qū)長8沉積期主要發(fā)育三角洲前緣亞相，三角洲前緣亞相中，主要發(fā)育水下分流河道和分流間灣，河口壩和前緣席狀砂等微相不發(fā)育。其中水下分流河道砂體的發(fā)育規(guī)模對油氣聚集成藏具有重要意義[1，3]，其垂向疊置厚度大，而且砂體由于水動力強(qiáng)，顆粒粗，分選較好，雜基含量相對較少，形成研究區(qū)長8最佳儲集巖。

統(tǒng)計研究區(qū)長8油層砂地比和儲層物性關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，兩者呈正相關(guān)關(guān)系，砂地比越大，越靠近主河道，儲層物性越好。同時，儲層物性受沉積微相控制作用明顯(圖9)，也說明沉積相對儲層物性有明顯影響[4]。

圖9 W地區(qū)長8儲層砂地比和儲層物性關(guān)系

2.2 成巖作用對儲層影響

在埋藏成巖過程中，成巖作用對W長8油層組儲層的影響主要包括壓實作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用[5～9]。

2.2.1 壓實作用

壓實作用是導(dǎo)致W長8物性變差的主要地質(zhì)因素，因為碎屑顆粒中長石和巖屑的含量高，導(dǎo)致巖石經(jīng)歷了較強(qiáng)的壓實作用，可見塑性顆粒的定向排列、彎曲變形，碎屑顆粒接觸關(guān)系也由點接觸、點-線接觸到線接觸，是原生粒間孔變小，顆粒排列緊密、巖石密度增大，巖石儲集性能變差。

2.2.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)長8儲層砂巖中主要的膠結(jié)物類型有粘土礦物、碳酸鹽以及硅質(zhì)膠結(jié)物。

(1)粘土礦物膠結(jié)

圖10 W地區(qū)長8儲層綠泥石含量與粒間孔關(guān)系圖

W地區(qū)長8儲層發(fā)育的粘土礦物膠結(jié)物主要為綠泥石、伊利石。

綠泥石對儲層物性的影響與其產(chǎn)狀有關(guān)。研究區(qū)長8儲層綠泥石主要以薄膜形式生長在孔隙壁上，對孔隙起到了一定的支撐作用，提高了孔隙的抗壓實能力，使得粒間孔隙得到很好的保存，同時，綠泥石的發(fā)育可以在一定程度上抑制石英或長石的自生加大，對儲層具有保護(hù)作用;但當(dāng)綠泥石含量較高或以絨球狀產(chǎn)出充填孔隙或喉道處時就會占據(jù)孔隙空間甚至堵塞喉道，大大減低剩余粒間孔的含量(圖10)。本區(qū)伊利石多由高嶺石蝕變而成。

(2)碳酸鹽膠結(jié)

碳酸鹽膠結(jié)物為本區(qū)最主要的膠結(jié)物之一，主要為鐵方解石，本區(qū)碳酸鹽類膠結(jié)物一般呈孔隙式連片膠結(jié)，大大降低了儲層的物性，屬于破壞性成巖作用。由于碳酸鹽膠結(jié)物充填大部分孔隙空間圖11和圖12分別為碳酸鹽膠結(jié)物含量與砂巖孔滲相關(guān)性圖，可以看出，隨著砂巖中碳酸鹽膠結(jié)物含量的增加，孔隙度和滲透率都隨之降低。

(3)硅質(zhì)膠結(jié)

研究區(qū)長8儲層的硅質(zhì)膠結(jié)主要以石英次生加大，加大也填塞了孔隙和喉道，使孔隙結(jié)構(gòu)變差。隨著硅質(zhì)含量的增加，儲層物性也表現(xiàn)出下降的特點，但由于研究區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)物含量整體較低，只有在個別的硅質(zhì)加大強(qiáng)烈的地方，孔滲的下降才較為明顯。

圖11 W地區(qū)長8儲層碳酸鹽含量與孔隙度關(guān)系圖

圖12 W地區(qū)長81儲層碳酸鹽含量與滲透率關(guān)系圖

2.2.3 溶蝕作用

在一定的成巖環(huán)境中，碎屑巖中的顆粒、雜基、膠結(jié)物、自生礦物等都可以發(fā)生一定的溶蝕作用，是造成研究區(qū)碎屑巖儲層次生孔隙發(fā)育的最主要成巖作用。鄂爾多斯盆地長8砂巖緊鄰長7生油巖，油氣水活動非常活躍，為砂巖儲層發(fā)生溶蝕作用創(chuàng)造了有利條件。通過鑄體薄片、掃描電鏡觀察，W地區(qū)長8儲層溶蝕孔隙較強(qiáng)烈，主要為長石的溶蝕，形成了大量的粒內(nèi)溶蝕孔隙和溶蝕粒間孔隙，極大地改善了儲層物性，緩解了研究區(qū)儲層低孔、低滲的狀況。

3 結(jié)語

1)研究區(qū)長8儲層以細(xì)粒長石巖屑砂巖為主，成分復(fù)雜，顆粒磨圓呈次棱角狀，成分成熟度低，結(jié)構(gòu)成熟度中等 -好。儲集空間以長石溶孔和粒間孔為主。

2)研究區(qū)長8儲層孔隙類型以小孔隙為主，平均孔隙半徑為18.68μm;喉道類型以微喉為主，平均喉道半徑為0.036 μm;孔隙結(jié)構(gòu)類型以小孔微喉型為主。孔隙度平均值為 6.78% ，滲透率平均值為 0.25 × 10-3μm2，為特低孔、超低滲儲層。

3)沉積作用是影響儲層特征的根本因素，不同沉積相帶上的砂體具有不同的特征，水下分流河道砂體礦物成熟度較高、顆粒分選性較好、物性最好，成為本區(qū)有利的儲集體。

4)成巖作用對儲層特征具有重要的影響，壓實作用對儲層主要起破壞性作用;溶解作用是研究區(qū)儲層得到改善的關(guān)鍵因素;膠結(jié)作用對儲層的改造具有雙重作用，這與膠結(jié)物的類型及其產(chǎn)狀有關(guān)，隨著主要的粘土礦物膠結(jié)物綠泥石含量的增加，儲層物性有由差變好再變差的趨勢，區(qū)內(nèi)碳酸鹽類膠結(jié)物一般呈孔隙式連片膠結(jié)，膠結(jié)致密，屬于破壞性成巖作用。

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