HD4油田東河砂巖油層的巖石學特征

孫 娟， 王彥凱， 柳成志

(1．東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶163318;2．大慶油田有限責任公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712)

巖石學特征是開展石油儲集層研究的物質基礎，對油氣的開發(fā)也具有重要意義，目前，主要用于油氣儲層的尋找與預測方面。巖石學特征研究的基本技術仍以野外巖石取芯與室內顯微鏡薄片觀察，以及重砂礦物分析為主，其主要測試手段包括掃描電子顯微鏡、X－衍射儀、圖像分析儀等［1］。筆者借助上述研究手段，對塔里木盆地HD4 油田東河砂巖油層巖石學特征進行了研究，為該油氣儲層的預測、開采提供了有益叁考。

1 地質概況與巖性特征

1.1 地質概況

HD4 油田位于塔里木盆地滿加爾凹陷北部的哈得遜構造帶上。構造帶北部與塔北輪南古凸起連為一體，成為巨型輪南古凸起向南傾沒端部分，在滿加爾凹陷中形成一南北向低梁［2］，主要含油層為石炭系底部的東河砂巖段，層序I 下伏志留系層系為可能生油層［3］。石炭系油層厚度較小，平均有效厚度小于6 m，可劃分為CI－II 油組、CIII 油組［2，4］，兩油組平均厚度約為2.6、4.9 m。

1.2 巖性特征

1.2.1 巖石類型

HD4 油田東河砂巖油層碎屑成分主要由石英、長石和巖屑組成，各組分質量分數見表1。由表1可知，CI－II 油組石英平均質量分數為43.1%;長石平均質量分數為41.1%，以鉀長石為主，其次為斜長石，風化程度中等;巖屑平均質量分數為15.8%，以酸性噴發(fā)巖為主。CIII 油組石英平均質量分數為70.9%，石英次生加大發(fā)育;長石為16.9%，以鉀長石為主，其次為斜長石，風化程度淺;巖屑平均質量分數為12.2%，以酸性噴發(fā)巖為主，隨深度增加出現少量變質巖。從碎屑成分看，隨深度增加，石英含量增加，至CIII 油組平均質量分數達70%以上，巖性接近長石石英砂巖，而長石含量大幅減少，巖屑含量略微減少。

表1 HD4 油田東河砂巖油層碎屑組分及含量Table 1 Statistics of detrital compositions of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

根據實測的83 塊砂巖巖石薄片鏡下鑒定結果，HD4 油田東河砂巖油層呈中砂質細砂狀、細砂狀、粉砂質細砂狀結構，少量呈細砂質中砂狀、不等粒砂狀結構，粒度主要分布在0.03～0.84 mm 之間。磨圓程度主要為次圓、圓狀。分選性主要為中、差，少量好。顆粒之間為點接觸、線－點接觸［5］。由上述分析可知，HD4 油田東河砂巖油層巖性主要為中砂質細粒巖屑長石砂巖、細粒巖屑長石砂巖、粉砂質細粒巖屑長石砂巖，其次為細砂質中粒巖屑長石砂巖、不等粒砂巖(圖1a、1b)。

圖1 HD4 油田東河砂巖油層顯微鏡照片Fig．1 Microphotos of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

1.2.2 填隙物類型

HD4 油田東河砂巖油層CI －II、CIII 油組中填隙物主要為方解石［6］，其次為硬石膏，少量泥質(表1)。CI－II 油組方解石平均質量分數為12.3%，硬石膏平均質量分數為4.3%，泥質為1.2%。CIII 油組方解石平均質量分數為9.6%，泥質為2.1%，碳酸鹽為3.5%，硬石膏為0.7%。從圖1c、1d 可以看出，巖石中方解石多呈團塊狀、嵌晶狀充填孔隙;硬石膏多呈團塊狀充填孔隙，使得孔隙變差。泥質多具重結晶，呈薄膜狀分布，保護了孔隙。

1.2.3 膠結類型

HD4 油田東河砂巖油層膠結類型主要為孔隙式膠結，其次為薄膜－孔隙式膠結、孔隙－薄膜式膠結，少量為孔隙－接觸式膠結。

2 物源分析

HD4 油田東河砂巖油層重礦物種類較多，提取的重砂礦物可達18 種之多。如圖2 所示，這些重礦物中陸源重礦物主要為白鈦石(占陸源重礦物的數量百分比x 為28.6%)、電氣石(21.5%)、鋯石(18.1%)、磷灰石(11.3%)、石榴子石(4.1%)、鈦鐵礦(3.0%)，其次為磁鐵礦(4.9%)、磁黃鐵礦(1.7%)、錫石(1.2%)等。自生礦物主要為黃鐵礦(占重礦物的數量百分比為25.2%)、泥碳酸鹽(17.3%)、硬石膏(14.6%)，其次為銳鈦礦(3.4%)、重晶石(1.8%)等。

圖2 HD4 油田東河砂巖油組主要陸源重礦物含量Fig．2 Content of main terrigenous heavy mineral of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

陸源重礦物數量百分比為37.7%左右，自生重礦物為62.3%左右。HD4 油田東河砂巖油層陸源重礦物組合主要為白鈦石+電氣石+鋯石+磷灰石+石榴子石，這種組合屬于穩(wěn)定重礦物和較穩(wěn)定重礦物組合;綠簾石、角閃石、輝石等不穩(wěn)定重礦物基本沒有。所以，沉積區(qū)距物源區(qū)較遠，沉積碎屑物經過長距離搬運。根據重礦物組合也可以看出，HD4 油田東河砂巖油層的沉積母源巖可能是沉積巖、沉積變質巖以及花崗偉晶巖，油層自生重礦物中硬石膏和泥碳酸鹽含量比較高，反映了該地區(qū)沉積時可能為蒸發(fā)環(huán)境。而黃鐵礦含量較高，說明成巖環(huán)境為強還原環(huán)境［7］。

3 孔隙類型

圖3 HD4 油田東河砂巖油組孔隙特征Fig．3 Pore characteristics of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

HD4 油田東河砂巖油層孔隙類型主要為原生粒間孔［8］，其次為粒內孔、縮小粒間孔，少量裂隙孔(圖3a、3b)。原生粒間孔指在成巖機械壓實作用后沉積碎屑顆粒和雜基之間的孔隙空間［9］，為本井主要的孔隙類型;粒內孔、縮小粒間孔和裂隙孔屬次生孔隙，它們不同程度的改造了孔隙發(fā)育情況。通過鑄體薄片鑒定和圖像分析實測，CI－II 油組平均面孔率為7.2%，CIII 油組平均面孔率為11.1%，其中，CIII油組下部孔隙開始變差，可見，東河砂巖油組孔隙發(fā)育程度隨深度增加經歷了由小到大再到小的變化。

利用掃描電子顯微鏡觀察可以發(fā)現，東河砂巖油層孔隙發(fā)育一般，連通性較差(圖3c、3d)。原因是，顆粒排列較緊密，部分顆粒呈鑲嵌狀，粒間孔隙中生長有次生石英，并充填有高嶺石、方解石;顆粒表面貼附的巖石碎屑、伊利石和綠泥石以及顆粒表面生長的次生石英等都使得孔隙發(fā)育變差［10］。

4 黏土礦物組合特征

HD4 油田東河砂巖油層CI －II 油組黏土礦物組合較單一，所含黏土礦物以綠泥石為主，其次是伊利石，少量伊蒙混層。綠泥石質量分數平均為50.3%，伊利石平均為46.6%，伊蒙混層平均為3.1%;CIII 油組所含黏土礦物以伊利石為主，其次是高嶺石、綠泥石，少量伊蒙混層，伊利石平均質量分數為28.5%，高嶺石為49.1%，綠泥石為17.0%，伊蒙混層為5.4%。HD4 油田東河砂巖油層黏土礦物絕對含量(每100 g 巖石中黏土礦物的質量)低，CI－ II 油組黏土礦物中，伊利石平均絕對含量為0.19 g，綠泥石為0.29 g，伊蒙混層為0.02 g。CIII 油組出現高嶺石，高嶺石平均含量為0.48 g，伊利石為0.30 g，綠泥石為0.20 g，伊蒙混層為0.06 g(表2)。

表2 HD4 油田東河砂巖油層黏土礦物含量Table 2 Statistics of clay mineral contents of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

從黏土礦物的組成和含量來看，CI－II 油組黏土礦物以伊利石、綠泥石為主，不見高嶺石，隨深度增加，CIII 油組高嶺石含量迅速增加，成為黏土礦物主要成分之一。由于巖石中不含單獨存在的蒙脫石，雖見到伊蒙混層，但其含量不大，因此，東河砂巖油層黏土礦物遇水膨脹率也會比較低。黏土中伊利石和綠泥石占有絕對優(yōu)勢，運移也不是影響儲層物性的主要特征，所以東河砂巖油層是相對較好的儲層。

5 結 論

(1)HD4 油田東河砂巖油層巖性以中砂質細粒巖屑長石砂巖、細粒巖屑長石砂巖、粉砂質細粒巖屑長石砂巖為主，顆粒磨圓好，分選中等，點接觸，孔隙式、孔隙－薄膜式膠結，填隙物為方解石、泥質和硬石膏。

(2)陸源碎屑經過長距離搬運，沉積區(qū)距物源區(qū)較遠。沉積環(huán)境為蒸發(fā)環(huán)境。

(3)該油層孔隙較發(fā)育，孔隙類型主要為原生粒間孔，其次為縮小粒間孔、粒內孔和裂隙孔。受方解石、硬石膏等膠結物充填孔隙，加之石英次生加大作用影響，孔隙發(fā)育變差。

(4)油層黏土礦物以綠泥石、伊利石和高嶺石為主，未見單獨存在蒙脫石，伊蒙混層含量不大，因此，東河砂巖油層是相對較好的儲層。

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