鄂爾多斯盆地南梁西區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)8儲(chǔ)層特征及主控因素

許 星，李智超

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710069)

南梁西區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中西部，地理位置在甘肅東部和陜西北部交界處，隸屬于甘肅省華池縣，地表為黃土覆蓋，厚度4～160 m。研究區(qū)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響較小，主要發(fā)育東西向的鼻狀構(gòu)造，地層產(chǎn)狀較為平緩，一般傾角不足1°，平均坡降為10 m/km左右，現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)總體表現(xiàn)為一東翼寬緩、西翼陡窄的不對(duì)稱大向斜［1］。斜坡上的三疊系發(fā)育有大致由東向西傾伏的低幅鼻隆構(gòu)造，南梁西區(qū)保持了整個(gè)盆地的總體構(gòu)造格局，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響較小［1-2］。

南梁西區(qū)是鄂爾多斯盆中部中生界含油富集區(qū)帶之一，也是近年來(lái)石油勘探、評(píng)價(jià)的主要區(qū)域。目前對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層及油藏富集規(guī)律研究程度較低。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層特征及儲(chǔ)層主控因素的研究，可以為掌握優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布規(guī)律、預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集相帶、后期產(chǎn)建部署等工作提供依據(jù)。

本次研究借助測(cè)井曲線中反映的電性組合特征，并通過(guò)實(shí)際地層巖性來(lái)劃分對(duì)比，確定了南梁西區(qū)長(zhǎng)8油層組劃分為長(zhǎng)81、長(zhǎng) 82，長(zhǎng) 81細(xì)分為長(zhǎng)，長(zhǎng)82細(xì)分為。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

根據(jù)三組分體系的三角形圖解法(Krynine，1941;Folk，1954)，確定南梁西區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層有兩種基本巖石類型:巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖(圖1)。砂巖中三種碎屑成分含量接近，石英含量平均為28.67%，巖屑含量平均為26.12%，長(zhǎng)石含量平均為29.19%。長(zhǎng)石以斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石為主，斜長(zhǎng)石占碎屑組分含量的14.7%，正長(zhǎng)石含量占12.2%。巖屑可見(jiàn)火成巖(包括噴發(fā)巖、隱晶巖)和變質(zhì)巖(包括高變巖、石英巖、片巖、千枚巖、板巖)，沉積巖中僅有少量的粉砂巖及泥巖巖屑。從數(shù)據(jù)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，長(zhǎng)8各小層碎屑組分含量相似。

南梁西區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層砂巖中填隙物組分平均為14.4%，主要由膠結(jié)物組成，包括鐵方解石、伊利石、綠泥石、硅質(zhì)。其中方解石含量最高，平均為4.75%;其次為伊利石，平均含量為3.35%;其它膠結(jié)物含量較低。長(zhǎng)8儲(chǔ)層各小層填隙物含量相似。

長(zhǎng)8儲(chǔ)層砂巖為細(xì)?！辛＝Y(jié)構(gòu)，主要粒徑分布范圍在0.1～0.4 mm，碎屑分選好、中等—好，磨圓度多為次棱角狀—次圓狀。膠結(jié)類型主要為孔隙式和孔隙—薄膜式。

圖1 南梁西長(zhǎng)8砂巖分類圖

1.2 儲(chǔ)層空間類型

通過(guò)對(duì)研究區(qū)37塊樣品的鑄體薄片和掃描電鏡觀察分析，根據(jù)孔隙的成因和分布，并結(jié)合鏡下形態(tài)結(jié)構(gòu)，認(rèn)為儲(chǔ)集空間主要由粒間孔、長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔組成，面孔率平均為3.25%，平均孔徑為 21 μm。(表1)。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)和長(zhǎng)各類孔隙含量高于其它小層。

表1 南梁西區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙特征

粒間孔可分為原生粒間孔即沉積后經(jīng)壓實(shí)而未被充填保留下來(lái)的顆粒與顆粒之間的孔隙以及次生的溶蝕粒間孔即砂巖中的殘余粒間孔隙在成巖過(guò)程中因部分碎屑和填隙物發(fā)生溶解而被改造擴(kuò)大形成的溶蝕型次生孔隙，次生的溶蝕粒間孔是本區(qū)砂巖儲(chǔ)集層的主要孔隙類型。

1.3 儲(chǔ)層孔喉特征

研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層砂體特征與所處沉積相帶有對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同微相發(fā)育的砂體，對(duì)儲(chǔ)集性能有不同影響，位于三角洲前緣水下分流河道主砂體帶處的儲(chǔ)層物性數(shù)值明顯優(yōu)于分流間灣處的儲(chǔ)層，這是由于分流間灣附近儲(chǔ)層砂體粒度較細(xì)，并含有較多的泥質(zhì)夾層。通過(guò)對(duì)巖樣壓汞數(shù)據(jù)整理發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)8砂體分選系數(shù)最大值5.88，最小值1.33，平均值2.68，變異系數(shù)最大值 0.53，最小值 0.11，平均值 0.25，均值系數(shù)最大值 19.96，最小值 7.89，平均值 11.32，說(shuō)明儲(chǔ)層砂體孔喉分選程度中等，原因在于粘土礦物對(duì)孔喉的充填以及石英次生加大。歪度系數(shù)最大值2.13，最小值0.91，平均值 1.61，說(shuō)明喉道較粗。

毛管壓力曲線可以反映儲(chǔ)層砂體特征變化較大這一特點(diǎn)。研究區(qū)壓汞曲線中平臺(tái)型和斜陡型均有出現(xiàn)，以斜陡型居多，說(shuō)明孔喉分選一般，儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性較強(qiáng)。通過(guò)結(jié)合排驅(qū)壓力、進(jìn)汞飽和度等參數(shù)，將研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分為三類:Ⅰ類，較低排驅(qū)壓力—中喉型，曲線位于圖中，表明孔喉分布較均勻，曲線平臺(tái)表明孔喉分選較好;Ⅱ類，中排驅(qū)壓力—細(xì)喉型，曲線向圖右上方偏移，平臺(tái)向陡斜過(guò)度，說(shuō)明孔喉偏細(xì)，分選一般，巖性較致密;Ⅲ類，高排驅(qū)壓力—細(xì)喉型，曲線呈斜陡型，孔喉很細(xì)，分選很差，砂巖致密，儲(chǔ)層物性最差(圖2)。

圖2 南梁西區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層壓汞曲線特征圖

1.4 儲(chǔ)層物性特征

通過(guò)對(duì)本區(qū)33口鉆井的巖心取樣壓汞資料統(tǒng)計(jì)，排驅(qū)壓力為0.02～7.34 Mpa，多數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布在 2.0 Mpa以下，平均值為 1.15 Mpa，最大孔喉半徑在 0.10～40.17 μm，主要集中在 5 μm 以下，平均為 2.52 μm。最大進(jìn)汞飽和度范圍在63.69%～94.90%，主要集中在80%以上，均值為83.62%，退汞效率在5.78%～48.81%，主要集中在20%以上，均值為26.85%，最大進(jìn)汞飽和度與退汞效率的相對(duì)高值反映南梁西區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的連通性一般。主要孔隙度分布范圍在8%～13%，平均值為10.13%，主要滲透率分布范圍在 0.1 ×10-3～1.0 ×10-3μm2，平均值為 0.38 ×10-3μm2，屬于低孔隙度、特低滲透率儲(chǔ)層?？紫抖扰c滲透率的正相關(guān)性明顯，表明研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙度與喉道的發(fā)育狀況對(duì)滲透率有線性的控制作用。

通過(guò)對(duì)81塊樣品物性統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)81儲(chǔ)層孔隙度平均值為 10.2% ，滲透率平均值為 0.89 ×10-3μm2，長(zhǎng) 82儲(chǔ)層孔隙度平均值為9.5%，滲透率平均值為 0.7×10-3μm2，反映出長(zhǎng)81儲(chǔ)層的物性優(yōu)于長(zhǎng)82儲(chǔ)層，而長(zhǎng)的物性又優(yōu)于其他小層。

2 儲(chǔ)層控制因素

儲(chǔ)層的發(fā)育受到區(qū)域地質(zhì)演化過(guò)程中的多因素控制［3］，其中沉積作用、成巖作用及構(gòu)造作用是較為常見(jiàn)的因素，但不同地區(qū)不同時(shí)期的地層所受到的影響程度不盡相同。南梁西區(qū)所處的鄂爾多斯盆地陜北斜坡中西部構(gòu)造格局穩(wěn)定，無(wú)明顯裂縫發(fā)育，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，因此所形成的低孔低滲儲(chǔ)層物性主要受到沉積及成巖作用的控制。

2.1 沉積作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

沉積作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育狀況及儲(chǔ)層的屬性起著重要的控制作用［4-5］。南梁西區(qū)長(zhǎng)8期湖盆表現(xiàn)為西陡東緩的形態(tài)，西部主要為陡窄的淺湖亞相，東部則十分寬闊。依據(jù)沉積相劃分的主要標(biāo)志，綜合研究了南梁西區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的沉積特征，認(rèn)為研究區(qū)長(zhǎng)8期為三角洲沉積體系和湖泊沉積體系，其中三角洲前緣水下分流河道微相是儲(chǔ)層形成的主要相帶［6］。

長(zhǎng)82期，研究區(qū)主要為淺湖亞相和三角洲前緣亞相沉積，三角洲前緣沉積亞相中主要是為其骨架相的水下分流河道微相和分流間灣微相。研究區(qū)主要發(fā)育了3支三角洲前緣水下分流河道砂體，以北東—南西為主要發(fā)育方向。這三支砂體在研究區(qū)內(nèi)混源發(fā)育，但混源程度不同?；煸瓷绑w由北東—南西方向貫穿研究區(qū)呈條帶狀展布。

長(zhǎng)81期對(duì)長(zhǎng)82期的沉積特征具有一定的繼承性，但砂體展布特征與發(fā)育規(guī)模較長(zhǎng)82期已有明顯的變化，北東方向與南西方向的砂體混源程度較高。研究區(qū)主要發(fā)育了4支三角洲前緣水下分流河道砂體，以北東—南西方向發(fā)育。這4支砂體在研究區(qū)內(nèi)混源發(fā)育，規(guī)模較大，由北東—南西方向貫穿研究區(qū)呈條帶狀展布。

通過(guò)試油數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)含油儲(chǔ)層主要發(fā)育在長(zhǎng)8水下分流河道砂體帶上(圖3)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，分流河道砂體的石英及長(zhǎng)石含量分別為29.3%和35.4%，均高于長(zhǎng)8期石英的平均含量26.9%及長(zhǎng)石的平均含量29.4%，而巖屑的含量22.3%則低于平均值26.3%，磨圓以次棱—次圓為主，分選較好，主要粒徑集中在 0.2～0.4 mm，平均達(dá)到 0.29 mm，整體物性優(yōu)于分流間灣(表2)。

分布于分流間灣西側(cè)的砂體具有更好的油氣顯示，主要原因在于東側(cè)的分流間灣處于地勢(shì)相對(duì)較高，其中的泥巖對(duì)西側(cè)低地勢(shì)的分流河道儲(chǔ)層中的油氣起到了一定的封堵作用。統(tǒng)計(jì)結(jié)果還反映出儲(chǔ)層的分選系數(shù)、均值系數(shù)、變異系數(shù)、歪度系數(shù)等參數(shù)與儲(chǔ)層的沉積微相及孔隙度、滲透率無(wú)明顯的相關(guān)關(guān)系，從一定程度說(shuō)明儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。

2.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

成巖作用對(duì)于儲(chǔ)層的物性有明顯的改造效果。研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層主要受壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用這三種成巖作用控制。根據(jù)對(duì)南梁西區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層包裹體均一溫度進(jìn)行分析，南梁長(zhǎng)8砂巖主要處于中成巖期的A期或中成巖期的A期向B期過(guò)渡期。

表2 南梁西區(qū)長(zhǎng)8油層不同微相數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

圖3 南梁西區(qū)長(zhǎng)8油層組不同成因砂體滲透率與含油性關(guān)系

2.2.1 壓實(shí)—壓溶作用

在上覆沉積物和水體靜壓力或構(gòu)造變形壓力的作用下，使沉積物(巖)減少其孔隙空間和總體積而變致密的作用稱為壓實(shí)作用［7-8］。在沉積中后期，早期的沉積物由于上覆物質(zhì)的增多使得溫度、壓力增高，壓溶作用隨之出現(xiàn)。

在長(zhǎng)8儲(chǔ)層砂巖中碎屑顆粒主要呈線狀接觸，石英顆粒多呈凹凸接觸。常見(jiàn)的塑性巖屑，由于受力被擠壓呈假雜基出現(xiàn)，反映出砂巖受到強(qiáng)烈的壓實(shí)、壓溶作用，這是導(dǎo)致儲(chǔ)層有效孔隙度和滲透率偏低的主要原因之一。鑲嵌接觸反映了壓溶作用不僅使孔隙度減小，同時(shí)也釋放出了硅質(zhì)流體，為石英自生加大硅質(zhì)膠結(jié)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.2.2 膠結(jié)作用

長(zhǎng)8儲(chǔ)層砂巖膠結(jié)物主要有自生粘土礦物、方解石、碳酸鹽等。

自生粘土礦物可見(jiàn)綠泥石、伊利石、伊蒙混層。伊利石與伊蒙混層充填于孔隙間，容易堵塞喉道，而綠泥石對(duì)儲(chǔ)層影響則有兩方面。在很多情況下，呈葉片狀的綠泥石以薄膜形式包覆砂巖骨架顆粒，使孔隙喉道堵塞，儲(chǔ)層物性降低。但在成巖早期，由于綠泥石以葉片狀垂直顆粒生長(zhǎng)，抑制了石英和長(zhǎng)石次生加大的形成(圖4)，保存了較多的原生孔隙［9-14］。綠泥石膜發(fā)育的砂體，有利于后期酸性水進(jìn)入溶蝕長(zhǎng)石顆粒并形成次生孔隙［15-18］。

碳酸鹽膠結(jié)物主要包括方解石、鐵方解石、白云石，它們?cè)谒樾碱w粒間沉淀析出，以顆粒次生加大，和相互交代以及交代碎屑顆粒等形式出現(xiàn)，占據(jù)砂巖的孔隙空間，降低孔隙度和滲透率，形成致密儲(chǔ)層。研究區(qū)以鐵方解石膠結(jié)為主，形成于晚成巖階段，體積百分含量集中在0.2%～4%，部分薄片達(dá)到10%以上，鐵方解石賦存在長(zhǎng)石等易溶顆粒形成的次生溶蝕孔隙和殘余粒間孔中，減小了孔隙體積，使儲(chǔ)層物性降低。除鐵方解石膠結(jié)外，硅質(zhì)膠結(jié)物體積百分含量平均在2%，其余碳酸鹽膠結(jié)物少見(jiàn)，對(duì)儲(chǔ)層物性影響有限。

圖4 南梁西區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層綠泥石含量與硅質(zhì)、長(zhǎng)石關(guān)系圖

2.2.1 溶蝕作用

溶蝕作用對(duì)提高孔隙度有明顯作用［19-20］，但對(duì)于滲透率的影響有時(shí)則并不顯著，主要原因在于因溶蝕作用而生成的次生孔隙的孔喉比和曲折度較大，孔隙形態(tài)不規(guī)則。研究區(qū)溶孔類型以長(zhǎng)石溶孔及巖屑溶孔為主。長(zhǎng)石溶孔的體積百分含量平均為0.85%，巖屑溶孔的體積百分含量平均為0.2%。由于研究區(qū)延長(zhǎng)組有機(jī)質(zhì)成熟時(shí)，延長(zhǎng)組砂巖已經(jīng)在壓實(shí)作用與膠結(jié)作用的長(zhǎng)時(shí)間影響下變得致密，此時(shí)產(chǎn)生的酸性流體對(duì)儲(chǔ)層的溶蝕作用已經(jīng)非常有限，據(jù)此判斷，研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的溶蝕作用主要發(fā)生在溶蝕作用的第一期即早成巖期。

3 結(jié)語(yǔ)

1)研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層主要發(fā)育有巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖，以細(xì)?！辛Ｉ皫r為主，分選中等，磨圓度多為次棱—次圓，膠結(jié)類型主要為孔隙式及孔隙—薄膜式。

2)研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層主要發(fā)育的孔隙類型有粒間孔、長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔。儲(chǔ)層為低孔隙度、特低滲透率儲(chǔ)層，連通性一般。根據(jù)巖樣壓汞所得參數(shù)，將儲(chǔ)層劃分為三類，較低排驅(qū)壓力—中喉型，中排驅(qū)壓力—細(xì)喉型，高排驅(qū)壓力—細(xì)喉型。研究區(qū)長(zhǎng)研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙度與喉道的發(fā)育對(duì)滲透率有控制作用。

3)研究區(qū)發(fā)育三角洲前緣亞相及淺湖亞相。三角洲前緣水下分流河道砂體具有單砂體厚度大、粒度較粗、分選較好、雜基含量較少的特點(diǎn)，儲(chǔ)層物性整體優(yōu)于其他亞相儲(chǔ)層。

4)研究區(qū)主要受到壓實(shí)—壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用這三種成巖作用的影響。壓實(shí)—壓溶作用及晚期的膠結(jié)作用是儲(chǔ)層物性差的主要原因。膠結(jié)物的早期支撐及后期的溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層物性的改善起到了重要影響。

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