吳起油田吳倉(cāng)堡東區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層巖石學(xué)特征和物性分析

劉明博，劉 釗，高 硒，魚(yú) 磊

（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）

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地是我國(guó)重要的油氣生產(chǎn)基地，在盆地內(nèi)共發(fā)現(xiàn)了下古生界、上古生界及中生界三套含油氣層系。其中，晚三疊系延長(zhǎng)組和侏羅系延安組是盆地目前所發(fā)現(xiàn)的主要含油層組。吳起油田吳倉(cāng)堡東區(qū)位于鄂爾多斯盆地最為寬廣的伊陜斜坡中段，整體表現(xiàn)為西傾單斜，坡度僅1°左右，平均坡降6～8 m／km。本區(qū)三疊系上統(tǒng)長(zhǎng)9油層組砂泥巖互層，巖性以泥質(zhì)巖類為主，與細(xì)砂、粉砂巖呈不等厚互層，在長(zhǎng)9儲(chǔ)層，上部一般有被稱為“李家畔頁(yè)巖”的灰黑色油頁(yè)巖發(fā)育［1－2］，下部為長(zhǎng)10儲(chǔ)層，為發(fā)育肉紅色、灰綠色具麻斑構(gòu)造長(zhǎng)石砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖。吳起油田吳倉(cāng)堡東區(qū)三疊世延長(zhǎng)期沉積了巨厚的深湖相暗色泥巖，構(gòu)成了該區(qū)油源的基礎(chǔ)。

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

2.1 巖石成熟度

巖石成熟度包括成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度［3－4］。

（1）研究區(qū)內(nèi)，油層組砂巖中石英含量平均為33.55%，長(zhǎng)石含量平均值為18.26%，巖屑含量平均值為33.13%，主要為噴發(fā)巖、片巖、隱晶巖巖屑，少量樣品還有極少量的石英巖和沉積巖；云母含量較少，均值為3.15%；膠結(jié)物含量不高，成分較為復(fù)雜，主要成分為方解石，大部分含有石英質(zhì)、長(zhǎng)石質(zhì)和瀝青質(zhì)，少量樣品含菱鐵礦及含鐵白云母；雜基較少，主要以伊利石、綠泥石和泥鐵質(zhì)為主，少量可見(jiàn)高嶺石。根據(jù)前人砂巖成熟度分類標(biāo)準(zhǔn)，該區(qū)砂巖成分成熟度差。研究區(qū)的主力產(chǎn)油層長(zhǎng)9儲(chǔ)層以長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖為主。

（2）碎屑顆粒大小為0.1～1.5 mm，磨圓度次棱，分選好，風(fēng)化程度中－深，膠結(jié)類型綜合為孔隙膠結(jié)或者薄膜膠結(jié)，顆粒之間多為線狀接觸，也有部分點(diǎn)－線接觸；綜合表明砂巖儲(chǔ)層具有低結(jié)構(gòu)成熟度特征。

2.2 巖屑成分

巖屑成分主要為噴發(fā)巖、隱晶巖、片巖、千枚巖，還有少量石英巖屑、沉積巖屑，所占比例分別為4.1%、9.0%、3.4%、4.3%、1.7%、2.6%，巖屑呈塊狀分布。

2.3 填隙物成分

在碎屑巖中，雜基和膠結(jié)物都可以作為碎屑顆粒間的填隙物，就其成因分析，雜基是細(xì)小的機(jī)械成因組分，粒級(jí)以泥為主，可包括細(xì)粉砂；膠結(jié)物是以化學(xué)沉淀方式形成于顆?？紫吨g的自生礦物。該區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層填隙物總含量為19.60%，其中雜基成分伊利石、綠泥石、泥鐵質(zhì)分別占到1.8%、3.3%、2.4%；膠結(jié)物成分主要為石英質(zhì)、長(zhǎng)石質(zhì)及方解石，分別占1.3%、1.0%、7.3%；常見(jiàn)菱鐵礦、黃鐵礦、瀝青質(zhì)。瀝青質(zhì)常充填微裂縫，并大量浸染片狀礦物（如伊利石、綠泥石、云母等），并浸染隱晶巖等巖屑。方解石與菱鐵礦大量交代陸源礦物，形成基底膠結(jié)假象。

3 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)本區(qū)最新的地質(zhì)分層資料以及3口井61個(gè)砂巖巖心分析，長(zhǎng)9儲(chǔ)層的巖心孔隙度為2.400%～10.980%，平均值為5.184%，峰值為4.5%～6.0%（圖1）；滲透率主要分布在（0～0.3）×10－3μm2之間，平均值為0.169×10－3μm2（圖1）。根據(jù)《地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中的儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)9儲(chǔ)層屬于特低孔、特低滲儲(chǔ)層。

圖1 長(zhǎng)9儲(chǔ)層砂巖巖心孔隙度滲透率整體分布直方圖

4 影響儲(chǔ)層物性的因素及特征

研究表明，影響本區(qū)砂巖儲(chǔ)層物性的因素為沉積相、成巖作用、裂縫改造，其中沉積相及成巖作用是主要因素。

4.1 沉積相對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

三疊系延長(zhǎng)組的沉積相特征，在平面上的變化基本上呈環(huán)帶分布，沉積相的展布控制砂體的發(fā)育情況。根據(jù)前人研究成果，長(zhǎng)10期，盆地初始形成，湖岸線呈現(xiàn)東南寬西北窄，整個(gè)湖盆平面展布略呈八字由北西向東南敞開(kāi)，主要發(fā)育淺湖沉積和三角洲沉積，在盆地東北部吳起地區(qū)發(fā)育三角洲前緣水下分流河道沉積［5－6］。到長(zhǎng)9期，湖盆快速下沉，湖岸線迅速向外推移，湖盆范圍擴(kuò)大，三角洲沉積體系亞相微相位置也相應(yīng)的外移［7］。研究區(qū)受東北部物源以及曲流河控制的三角洲沉積體系的影響，沉積了一套三角洲前緣和三角洲平原相，以水下分流河道和分支河道砂體構(gòu)成油氣的儲(chǔ)集層，特別是三角洲前緣水下分流河道，受到河流和湖浪的改造作用，粒度相對(duì)較粗、分選較好；三角洲平原細(xì)粒物質(zhì)和三角洲前緣湖間灣泥巖成為其下伏砂巖油氣聚集的蓋層，是本區(qū)形成大型三角洲前積復(fù)合砂體巖性油藏基礎(chǔ)。

4.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

成巖作用對(duì)于儲(chǔ)層的影響有建設(shè)性和破壞性兩種作用。建設(shè)性成巖作用主要是溶解和溶蝕作用，破壞性成巖作用主要包括壓實(shí)壓溶作用［8］。膠結(jié)作用具有雙面性（既可以對(duì)儲(chǔ)層的物性加以建設(shè)，又可以使其變差。）。

壓實(shí)作用在長(zhǎng)9儲(chǔ)層砂巖中表現(xiàn)明顯，主要表現(xiàn)為：碎屑顆粒轉(zhuǎn)動(dòng)、穩(wěn)定性排列，顆粒間緊密的線接觸，長(zhǎng)石礦物雙晶滑動(dòng)、機(jī)械斷裂，塑性巖屑或礦物（如泥巖巖屑、云母等）的彎曲變形甚至被擠入粒間孔隙中形成假雜基。薄片分析表明，黑云母、泥巖巖屑等塑性顆粒含量高的砂巖，受機(jī)械壓實(shí)的影響較顯著，其面孔率一般較低（吳36井長(zhǎng)9儲(chǔ)層2135.39 m深度樣品點(diǎn)面孔率為1.15%）。壓實(shí)作用的后期，砂巖中的主要粘土礦物綠泥石析出，主要呈薄膜狀附著在石英表面并堵塞孔喉。

隨著上覆壓力的增大，壓實(shí)作用逐漸被壓溶作用所代替。壓溶作用是這一時(shí)期破壞粒間孔隙的最主要因素之一，發(fā)生在早成巖晚期及晚成巖早期，表現(xiàn)為顆粒間由線狀接觸過(guò)渡為凹凸接觸，長(zhǎng)石、石英的次生加大，其結(jié)果不僅使原生粒間孔隙進(jìn)一步縮小，同時(shí)也使喉道半徑大大減小，降低儲(chǔ)層的滲透能力，影響儲(chǔ)層物性。但總體來(lái)看，長(zhǎng)9儲(chǔ)層砂巖中壓溶作用表現(xiàn)并不十分顯著，顆粒間的凹凸接觸不普遍，在薄片中僅在局部范圍可見(jiàn)。但石英、長(zhǎng)石的次生加大較為強(qiáng)烈。經(jīng)過(guò)壓實(shí)、壓溶作用，儲(chǔ)層孔隙度大大降低。但在早成巖晚期，所產(chǎn)生呈薄膜狀附著在顆粒表面的綠泥石，一方面堵塞孔道，另一方面在一定程度上阻止了石英長(zhǎng)石等顆粒的次生加大，又保留了原生孔隙。

壓實(shí)壓溶作用直接導(dǎo)致砂巖的顆粒間接觸更加緊密，縮小和損失了儲(chǔ)層的孔隙和喉道，降低了儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率，這是長(zhǎng)9儲(chǔ)層特低孔、特低滲的一個(gè)主要原因。

溶蝕作用是形成次生孔隙，改善儲(chǔ)層條件的主要因素。在研究區(qū)儲(chǔ)集巖中，溶蝕現(xiàn)象表現(xiàn)在碎屑礦物的溶蝕、雜基的溶蝕及膠結(jié)物和自生礦物的溶蝕等各個(gè)方面，其中，濁沸石及長(zhǎng)石的溶蝕作用最為常見(jiàn)。中基性火山巖巖屑的溶蝕作用也能見(jiàn)到，但由于這類碎屑的含量不高，其溶蝕現(xiàn)象也不多見(jiàn)，形成粒間溶蝕孔隙。石英的溶蝕作用常見(jiàn)，但溶蝕較弱。

在長(zhǎng)9儲(chǔ)層中，方解石、沸石膠結(jié)物及其溶蝕現(xiàn)象常見(jiàn)。膠結(jié)物可以使孔隙和喉道的體積減小，從而降低孔隙度和滲透率；但同時(shí)又可以充填于孔喉中，對(duì)上覆壓力起支撐的作用［7－8］，維持或減少原孔喉輪廓的變化，降低壓實(shí)作用的影響，待到后期成巖作用時(shí)，又可以形成溶蝕孔隙。

4.3 破裂作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

根據(jù)巖心描述和顯微薄片觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層內(nèi)部發(fā)育規(guī)模小的裂縫。在低滲透儲(chǔ)層中，裂縫是油氣運(yùn)移和流體滲流的主要通道，可以提高儲(chǔ)層的滲透性［3］。前人研究結(jié)果表明，延長(zhǎng)組中的區(qū)域裂縫可使其滲透率比基質(zhì)滲透率增高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，并使其水平滲透率各向異性高達(dá)50∶1以上，裂縫的存在主要是增加儲(chǔ)集巖的滲透性及非均質(zhì)性。

5 結(jié)論

（1）吳起油田吳倉(cāng)堡東區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)9儲(chǔ)層屬于特低孔、特低滲儲(chǔ)層，主要巖性為長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖，具有成分成熟度低、圓度次棱、分選好的特點(diǎn)，膠結(jié)類型多為孔隙膠結(jié)或者薄膜膠結(jié)，顆粒之間主要為線接觸，部分為點(diǎn)線接觸。

（2）通過(guò)對(duì)本區(qū)巖心樣品的觀察及壓汞技術(shù)的分析，長(zhǎng)9儲(chǔ)層的巖心孔隙度平均值為5.184%，滲透率平均值為0.169×10－3μm2，屬于特低孔、特低滲儲(chǔ)層。

（3）壓實(shí)壓溶作用直接導(dǎo)致砂巖的顆粒間接觸更加緊密，縮小和損失了儲(chǔ)層的孔隙和喉道，降低了儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率；方解石、沸石膠結(jié)物及其溶蝕現(xiàn)象在長(zhǎng)9儲(chǔ)層常見(jiàn)，膠結(jié)物既有建設(shè)作用又有破壞作用。

（4）本區(qū)沉積了一套三角洲前緣和三角洲平原相，以水下分流河道和分支河道砂體構(gòu)成油氣的儲(chǔ)集層，而三角洲平原細(xì)粒物質(zhì)和三角洲前緣湖間灣泥巖成為其下伏砂巖油氣聚集的蓋層。

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