蘇里格氣田蘇48區(qū)塊盒8段儲(chǔ)層特征研究

翟治洲，孫 衛(wèi)，馬永平

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

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西北部，勘探面積約4×104km2，是我國陸上探明天然氣儲(chǔ)量最大的整裝特大型砂巖氣田，2011年實(shí)現(xiàn)探明儲(chǔ)量超3.0×1012m3，產(chǎn)量達(dá)135×108m3［1-3］。蘇里格氣田主要產(chǎn)氣層位是中二疊系下石盒子組盒8段，儲(chǔ)層地質(zhì)條件復(fù)雜，具有低孔隙度、低滲透率、低含氣飽和度、低壓以及低豐度特征，是典型的致密砂巖氣藏［4-5］。本文通過對(duì)蘇里格氣田蘇48區(qū)塊盒8段儲(chǔ)層特征綜合研究，以期為氣田的勘探開發(fā)提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 巖石學(xué)特征

通過對(duì)研究區(qū)65個(gè)樣品的鑄體薄片鏡下觀察和鑒定報(bào)告統(tǒng)計(jì)分析，蘇48區(qū)塊盒8段儲(chǔ)層巖石類型主要為巖屑石英砂巖和石英砂巖，少量巖屑砂巖(圖1)。碎屑成分以石英、巖屑為主，石英含量較高，占總碎屑含量的46.82%～83.14%，平均為 67.32%;巖屑含量在 3.52%～21.4% 之間，平均為12.43%，以變質(zhì)巖屑和火成巖屑為主，含量分別為 9.05% 和 1.78% 。

砂巖膠結(jié)類型以次生加大—孔隙式膠結(jié)為主，少量孔隙式膠結(jié);顆粒分選性中等—好，磨圓度以次棱狀為主，少量圓狀、次圓狀和次棱—次圓狀;填隙物類型主要有粘土礦物、硅質(zhì)、濁沸石、鐵方解石等，其中高嶺石、水云母、硅質(zhì)在研究區(qū)廣泛存在，含量分別為 5.63% 、5.09% 、6.02% 。

圖1 研究區(qū)盒8段砂巖類型三角圖

2 成巖作用特征

2.1 機(jī)械壓實(shí)作用

機(jī)械壓實(shí)作用使得顆粒由點(diǎn)接觸變?yōu)榫€接觸或凹凸?fàn)罱佑|，黑云母碎屑被擠壓扭曲變形，石英、長石等剛性礦物顆粒破裂。機(jī)械壓實(shí)作用使原生粒間孔大量損失甚至消失，導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差，儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力以及連通性也變差(圖2)。

圖2 機(jī)械壓實(shí)作用

2.2 化學(xué)壓溶作用

據(jù)掃描電鏡、鑄體薄片鏡下觀察，研究區(qū)化學(xué)壓溶作用強(qiáng)烈，顆粒間由點(diǎn)—線接觸逐漸變?yōu)榘纪埂p合線接觸，如大量出溶的SiO2在顆粒邊緣形成次生加大邊，還可見夾有黑色碳質(zhì)薄膜的石英壓溶縫合線(圖3)。

圖3 化學(xué)壓溶作用

2.3 膠結(jié)作用

2.3.1 碳酸鹽膠結(jié)

碳酸鹽膠結(jié)物主要為鐵方解石、鐵白云石、菱鐵礦等(圖4-a，4-b)。研究表明，早期碳酸鹽膠結(jié)作用抑制了壓實(shí)作用，有利于巖石孔隙的保存，產(chǎn)生的早期碳酸鹽膠結(jié)物被溶蝕形成大量次生孔隙，使得原來的粒間孔隙被還原，一定程度上改善了儲(chǔ)層物性;晚期碳酸鹽膠結(jié)物主要有難溶的鐵方解石、少量鐵白云石，充填在孔隙中，堵塞孔隙，使得儲(chǔ)層物性變差。

2.3.2 硅質(zhì)膠結(jié)

研究區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)作用強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為石英的次生加大，且有的石英顆粒加大邊達(dá)到Ⅲ期(圖4-c)。一方面，硅質(zhì)膠結(jié)物，特別是石英的次生加大在一定程度上充填了孔隙，導(dǎo)致儲(chǔ)層致密，孔隙度降低，喉道縮小，滲濾能力變差;另一方面，硅質(zhì)的剛性能力較強(qiáng)，提高了儲(chǔ)層的抗壓實(shí)能力，有利于粒間孔的保存，一定程度上又改善了儲(chǔ)層物性。

2.3.3 粘土礦物膠結(jié)

粘土礦物類型主要有高嶺石、伊利石和少量綠泥石。其中，高嶺石是目的層中含量較高的粘土礦物，平均含量3.21%，占粘土礦物總量的41.3%。掃描電鏡下多見呈蠕蟲狀和書頁狀晶形較好的高嶺石充填在孔隙中(圖4-d)，值得說明的是，高嶺石雖然充填孔隙，占據(jù)了部分或大部分孔隙，但由于高嶺石晶形較好，因而保留了良好的晶間孔，所以高嶺石晶間孔也是目的層的儲(chǔ)集空間之一;伊利石平均含量為2.32%，占粘土礦物總量的31.5%。掃描電鏡下，多見毛發(fā)狀、卷曲片狀、搭橋狀的伊利石生長在孔壁上(圖4-e)，使粒間孔變?yōu)榫чg孔，大大降低了儲(chǔ)層的孔滲性;綠泥石在研究區(qū)含量較少，掃描電鏡下，可見薄膜狀、葉片狀的綠泥石充填在巖石顆粒間或顆粒表面，使喉道變得曲折，甚至完全堵塞喉道(圖4-f)。

圖4 膠結(jié)作用

2.4 溶蝕作用

溶蝕作用對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成具有重要的建設(shè)意義，溶蝕作用大致可分為早、晚兩期，早期主要受沉積水介質(zhì)和生化甲烷氣的酸性介質(zhì)控制，晚期與有機(jī)質(zhì)熱演化，有機(jī)酸的大量生成有關(guān)，常見長石、噴發(fā)巖等骨架顆粒的溶蝕以及碳酸鹽膠結(jié)物、凝灰質(zhì)的溶蝕，產(chǎn)生大量溶蝕孔(圖5)。

3 儲(chǔ)層孔隙類型與物性特征

3.1 孔隙類型

根據(jù)鑄體薄片及掃描電鏡資料統(tǒng)計(jì)，蘇48區(qū)塊盒8段儲(chǔ)層發(fā)育的孔隙類型主要有粒間孔、巖屑溶孔、晶間孔(圖6)，分別占總孔隙的30.3%、33.8%和19.3%，此外，還有少量長石溶孔和凝灰質(zhì)溶孔，分別占總孔隙的10.2%和6.4%。研究區(qū)壓實(shí)作用和膠結(jié)作用強(qiáng)烈，使得原生粒間孔損失嚴(yán)重，后期的溶蝕作用所形成的溶蝕孔對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力有較大的貢獻(xiàn)，此外，由重結(jié)晶作用所形成的晶間孔，特別是高嶺石晶間孔的大量發(fā)育，成為研究區(qū)主要儲(chǔ)集空間之一。

圖5 溶蝕作用

圖6 孔隙類型餅狀分布圖

3.2 物性特征

數(shù)據(jù)表明，蘇48區(qū)塊盒8段儲(chǔ)層孔隙度分布介于2.3%～15.2%之間，平均7.9%，其中孔隙度在6%～12%的樣品占 58.33%;滲透率分布介于 0.18～67.28 ×10-3μm2之間，平均0.58 ×10-3μm2，其中滲透率在0.3～0.9 ×10-3μm2的樣品占65.53%(圖7)。由此可見，研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層總體上物性較差，表現(xiàn)為低、特低孔低滲特征。

圖7 孔隙度和滲透率頻率分布圖

4 結(jié)語

1)研究區(qū)巖石類型主要為巖屑石英砂巖和石英砂巖，碎屑成分以石英、巖屑為主;孔隙空間以粒間孔、巖屑溶孔、晶間孔為主;儲(chǔ)層物性較差，表現(xiàn)為低、特低孔低滲特征。

2)主要經(jīng)歷了機(jī)械壓實(shí)作用、化學(xué)壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用等成巖作用，其中，強(qiáng)烈的壓實(shí)作用使得原生孔隙大量減少甚至消失，硅質(zhì)、碳酸鹽膠結(jié)物，特別是石英次生加大，充填在孔隙中，堵塞孔隙;溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層具有建設(shè)性作用，產(chǎn)生大量溶蝕孔，使得儲(chǔ)層物性得到改善，儲(chǔ)集空間增大、滲透能力增強(qiáng);值得指出的是，高嶺石在研究區(qū)目的層普遍發(fā)育，多以晶形發(fā)育較好的蠕蟲狀、書頁狀充填在孔隙中，高嶺石雖然充填孔隙，占據(jù)了孔隙的部分或大部分空間，但由于高嶺石晶形較好，因而保留了良好的晶間孔，高嶺石晶間孔也是研究區(qū)有效的儲(chǔ)集空間之一。

［1］楊俊杰.鄂爾多斯盆地構(gòu)造演化與油田分布規(guī)律［M］.北京:石油工業(yè)出版社.2002:130-181.

［2］楊華，付金華，劉新社，等.蘇里格大型致密砂巖氣藏形成條件及勘探技術(shù)［J］.石油學(xué)報(bào).2012，33(增刊 1):27-36.

［3］鄒才能，朱如凱，吳松濤，等.常規(guī)與非常規(guī)油氣聚集類型、特征、機(jī)理及展望—以中國致密油和致密氣為例［J］.石油學(xué)報(bào).2012，33(2):173-187.

［4］許浩，張君峰，湯達(dá)禎，等.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田低壓形成的控制因素［J］.石油勘探與開發(fā).2012，39(2):64-68.

［5］李建忠，郭彬程，鄭民，等.中國致密砂巖氣主要類型、地質(zhì)特征與資源潛力［J］.天然氣地球科學(xué)，2012，23(4):607-614.