榆林氣田長北區(qū)塊盒8 段儲層特征研究

孫紅艷，史鵬濤，趙艷春，譚顯銀

（1.西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065；2.延長油田勘探開發(fā)技術(shù)研究中心，陜西延安 716000）

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地中部的伊陜斜坡上，是上、下古生界兩套含氣層系疊合發(fā)育區(qū)[1]。其上古生界主要氣源巖是石炭-二疊系下部海陸過渡相煤巖與泥巖，發(fā)育于氣源巖之間及其上的河流相砂體、三角洲分流河道砂體、三角洲前緣河口壩砂體、海相濱岸砂壩以及潮道砂體等構(gòu)成了儲集體，二疊系上部河漫灘-湖相泥巖構(gòu)成了本區(qū)上古生界氣藏理想的區(qū)域蓋層[2-5]。鄂爾多斯盆地上古生界地層自下而上發(fā)育有：上石炭統(tǒng)本溪組、下二疊統(tǒng)太原組、山西組、中二疊統(tǒng)下石盒子組、上石盒子組以及上二疊統(tǒng)石千峰組[6]。而本次研究區(qū)目的層位是下石盒子組底部的盒8 段，該區(qū)的主力產(chǎn)氣層之一，它具有低孔、低滲、低豐度的特征，總體上屬于低效致密砂巖氣田的典型代表。由于上古生界主要儲集層砂巖經(jīng)歷了漫長的成巖作用，儲集巖中原生孔隙大部分遭受破壞，取而代之的是殘余粒間孔、各種可溶性礦物的次生溶孔以及高嶺石晶間孔，構(gòu)成了上古生界低孔低滲砂巖儲集體系。

1 儲層特征

1.1 儲層巖石學特征

1.1.1 巖石類型及特征 根據(jù)對榆林氣田長北區(qū)塊盒8 段四口取芯井巖心的觀察和對鑄體薄片的鑒定結(jié)果分析，本區(qū)盒8 段儲層以巖屑石英砂巖（包括單晶石英、多晶石英、燧石以及變質(zhì)石英巖巖屑）和巖屑（除變質(zhì)石英巖巖屑）為主，長石含量極少，主要為堿性長石，多數(shù)已經(jīng)完全高嶺石化，幾乎為零（見圖2），石英類平均68 %，巖屑平均22 %，長石為0。巖屑以千枚巖、石英巖、噴發(fā)巖、板巖和變質(zhì)砂巖等淺變質(zhì)巖為主（2.2 %～4.6 %），少量片巖、鈣化碎屑、高嶺石化碎屑巖屑（0 %～1 %）（見圖1）。

1.1.2 填隙物特征 根據(jù)對榆林氣田長北區(qū)塊盒8 段三口取芯井粘土礦物X 衍射資料分析，本區(qū)砂巖中膠結(jié)物的含量平均13 %，主要為伊利石平均4.3 %和硅質(zhì)平均3.7 %，高嶺石平均3 %（見圖2）。

1.1.3 砂巖結(jié)構(gòu)特征 根據(jù)巖心觀察與描述，結(jié)合收集到的全區(qū)砂巖薄片及鑄體薄片鑒定資料統(tǒng)計結(jié)果長北區(qū)塊盒8 砂巖以粒徑在0.5～1 mm 的粗砂巖占砂巖總量的41 %，粒徑在0.25～0.5 mm 的中砂占51 %，細砂占砂巖總量的8 %，含細砂及粉砂。

本區(qū)上古生界盒8 段砂巖的碎屑顆粒磨圓度主要為次棱角，其次為次棱-次圓、次圓，幾乎不見棱角狀顆粒。砂巖分選中-好者占砂巖總量的90 %以上，僅有少數(shù)砂巖分選相對較差。少數(shù)呈點-線接觸或凹凸狀接觸，個別砂巖在膠結(jié)物含量較多的情況下顆粒呈現(xiàn)漂浮狀、游離狀（見圖2，圖3）。

1.2 儲層物性特征

1.2.1 巖芯常規(guī)物性分析 根據(jù)5 口井的巖心物性分析，長北區(qū)塊盒8 段孔隙度最大為10.73 %，最小為5.52 %，平均為8.20 %；滲透率最大為2.21×10-3μm2，最小為0.10×10-3μm2，平均為0.74×10-3μm2，總體來說低滲的特征非常明顯。按照石油行業(yè)儲層物性劃分標準（見表1），本區(qū)盒8 段儲層多屬低孔低滲儲層。通過對研究區(qū)盒8 段儲層的孔隙度與滲透率的關(guān)系研究，可以看出它們具有很好的正相關(guān)關(guān)系（見圖4）。

圖1 研究區(qū)砂巖成分三角圖

圖2 研究區(qū)填隙物成分對比直方圖

圖3

表1 碎屑巖儲層孔隙度、滲透率分級標準（原石油行業(yè)標準）

圖4 研究區(qū)孔隙度與滲透率關(guān)系圖

2 儲集特征

2.1 儲層孔隙空間類型及孔隙組合

通過砂巖薄片鑒定，結(jié)合掃描電鏡等資料分析，該區(qū)盒8 段儲層孔隙類型主要為殘余粒間孔，次生溶孔，高嶺石晶間孔和微裂隙（見圖5）。本段砂巖的孔隙類型多以復合型為主，主要有粒間孔、晶間孔和溶孔的組合，以及粒間孔與溶孔、溶孔與晶間孔、溶孔與微孔等。相對而言粒間孔、晶間孔、溶孔、溶孔與晶間孔的孔隙組合對儲層的發(fā)育比較有利。

圖5 研究區(qū)主要孔隙類型

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

儲層孔隙結(jié)構(gòu)主要由孔隙和喉道組成?？紫督Y(jié)構(gòu)特征是指孔隙及連通孔隙的喉道大小、形狀、連通情況、配置關(guān)系及其演化特征。毛管壓力測定可以直接反映砂巖孔隙結(jié)構(gòu)各個參數(shù)。

盒8 段排驅(qū)壓力平均為0.68 MPa，排驅(qū)壓力??；孔喉中值壓力平均為7.26 MPa；最大孔喉半徑平均為1.31 μm；中值半徑平均為0.14 μm，則孔喉半徑?。环诌x系數(shù)平均為2.64，孔喉分選差；變異系數(shù)平均為0.26；最大進汞飽和度較高，平均為85.7 %；退汞效率較低，平均為28.17 %，說明砂巖的孔隙較大，喉道半徑小，孔隙與喉道間的連通性較差（見表2）。

表2 長北區(qū)塊盒8 段壓汞參數(shù)統(tǒng)計

依據(jù)孔喉半徑分布曲線可以看出，孔喉半徑以雙峰和多峰態(tài)分布為主，表明可能存在多種孔喉類型，巖芯大多具有兩種孔隙-喉道系統(tǒng)，進汞量主要受0.01～1.00 μm 的喉道所控制。壓汞曲線平臺不明顯，主要為陡斜式（見圖6）。

圖6 研究區(qū)孔喉特征

3 影響儲層的因素

3.1 沉積相帶控制著高孔高滲儲集砂體的分布

研究區(qū)并不是所有的砂巖均可形成有效儲層，僅是其中的粗砂巖相才可形成有效儲層。在粗砂巖中，顆粒間以線接觸為主，部分顆粒接觸，巖屑顆粒溶蝕形成的次生孔隙較為發(fā)育，還有部分粒間溶孔和殘余原生粒間孔隙，物性相對較好，可以形成粗粒石英巖屑砂巖粒間孔-溶孔、中粗粒富含高嶺石微孔-溶孔等有利孔隙組合類型[7-8]。而中砂巖和細砂巖，壓實作用非常強烈，顆粒間多呈凹凸接觸，原生孔隙喪失殆盡，溶蝕作用不發(fā)育，在顯微鏡下觀察幾乎沒有孔隙，形成（中）細?；鹕綆r屑砂巖致密區(qū)。根據(jù)研究區(qū)沉積環(huán)境分析和沉積微相的劃分，盒8 段砂體以辮狀河三角洲平原砂體為主。

由此可見，沉積條件控制砂巖的組構(gòu)，進而控制其成巖作用和孔隙發(fā)育特征，最終造成巖石物性的差異，在普遍的低滲砂巖背景上尋找高效儲層必須從沉積微相的界定和詳細解剖入手[9]。

3.2 成巖作用控制著孔隙的演化方向

成巖作用對儲層的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：（1）溶蝕和溶解不穩(wěn)定組分后產(chǎn)生次生孔隙，使儲集性能向著有利的方向發(fā)展；（2）壓實、膠結(jié)作用以及某些次生礦物的形成，堵塞了原生孔隙，降低了滲透率，使儲集性能向著不利的方向發(fā)展。因此，在成巖作用過程中，這兩大因素誰優(yōu)誰劣將會從根本上決定儲層的物性。

研究表明硅質(zhì)膠結(jié)作用較強是形成鄂爾多斯盆地低孔低滲儲層的主要原因。主要表現(xiàn)為：（1）石英次生加大縮小了孔喉；（2）硅質(zhì)膠結(jié)物呈嵌晶式-連晶式膠結(jié)堵塞孔隙；（3）微晶硅質(zhì)物充填溶孔，減少了孔隙；（4）自生石英擠壓高嶺石集合體，使變小的孔喉難以再度開啟。砂巖中的自生石英與面孔率呈反比關(guān)系。相反，高嶺石膠結(jié)物，由于晶間孔、微孔發(fā)育，形成此類有效孔隙的成巖蝕變作用和溶解作用對儲層來說，是一種積極的建設(shè)性的事件。

3.3 裂縫進一步改善儲集性能

研究區(qū)的成巖作用，已經(jīng)進入了孔隙度降低、利于裂縫形成的晚成巖階段。巖石的剛性、脆性特征，石英質(zhì)砂粒內(nèi)存在破裂跡或顆粒力學性質(zhì)的不穩(wěn)定性，都有利于微裂縫的產(chǎn)生。此外，填隙物中普遍存在的蝕變凝灰質(zhì)為微裂縫形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。凝灰質(zhì)脫水和收縮形成收縮縫，收縮縫在酸性介質(zhì)下溶蝕擴大，形成粒緣縫、網(wǎng)狀縫、長條狀孔隙、超大孔隙等，徹底改善了砂巖的儲集性能。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)儲層巖性為中-粗粒巖屑石英砂巖和細-中粒巖屑砂巖，碎屑顆粒主要粒徑主要分布于0.25～1 mm，磨圓度主要為次棱角，其次為次棱一次圓，次圓，分選中等好。

（2）研究區(qū)砂巖的實測孔隙度平均為8.20 %，滲透率平均為0.74×10-3μm2，屬低孔低滲儲層。

（3）研究區(qū)主要發(fā)育四類孔隙，殘余粒間孔，次生溶孔，高嶺石晶間孔和微裂隙，孔隙類型多以復合型為主，主要有粒間孔、晶間孔和溶孔的組合，以及粒間孔與溶孔、溶孔與晶間孔、溶孔與微孔等。

（4）盒8 段排驅(qū)壓力平均為0.68 MPa，排驅(qū)壓力??；喉道中值半徑平均為0.14 μm，則孔喉半徑小。

［1］ 付金華，魏新善，石曉英.鄂爾多斯盆地榆林氣田天然氣成藏地質(zhì)條件［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（4）：9-11.

［2］ 琚惠姣. 蘇里格氣田西區(qū)蘇48 區(qū)上古生界儲層特征及其主控因素研究［D］.西安：西北大學，2011.

［3］ 蔣繼輝，王寶清.鄂爾多斯盆地東部下二疊統(tǒng)太原組天然氣的生成與儲集［J］.天然氣地球科學，2004，15（5）：511-515.

［4］ 陳全紅.鄂爾多斯盆地上古生界沉積體系及油氣富集規(guī)律研究［D］.西安：西北大學，2007.

［5］ 金華，王懷廠，魏新善，等.鄂爾多斯盆地榆林大型氣田石英砂巖儲層特征及成因［J］.低滲透油氣田，2004，9（2）：6-10.

［6］ 楊俊杰. 鄂爾多斯盆地構(gòu)造演化與油氣分布規(guī)律［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［7］ 劉吉余.油氣田開發(fā)地質(zhì)基礎(chǔ)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2011.