隴東地區(qū)延長組長4+5特低滲儲層巖石學(xué)特征

孫 健，姚涇利，廖明光，南珺祥，廖紀佳

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610500；2.西南石油大學(xué)，四川 成都 610500；3.中國石油長慶油田分公司，陜西 西安 710018)

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隴東地區(qū)延長組長4+5特低滲儲層巖石學(xué)特征

孫 健1，2，姚涇利3，廖明光1，2，南珺祥3，廖紀佳1，2

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610500；2.西南石油大學(xué)，四川 成都 610500；3.中國石油長慶油田分公司，陜西 西安 710018)

根據(jù)鑄體薄片、掃描電鏡、粒度分析等資料，對隴東地區(qū)延長組長4+5特低滲儲層的巖石學(xué)特征及其在不同物源方向上的分布規(guī)律進行了深入研究。研究表明，隴東地區(qū)延長組長4+5存在東北、西南和西部、南部等不同方向的物源，不同物源方向上巖石類型和巖屑成分的分布均呈現(xiàn)北東—南西差異。儲層膠結(jié)物類型以鐵方解石、鐵白云石、硅質(zhì)等為主；顆粒粒度較細，分選性較好，磨圓度以次棱角狀為主。砂巖巖石學(xué)特征對研究區(qū)特低滲儲層的成巖作用和物性發(fā)育有重大影響。

特低滲儲層；巖石學(xué)特征；物源；長4+5；隴東地區(qū)

0 引 言

鄂爾多斯盆地是中國大型含油氣沉積盆地之一[1]，隨著油田開發(fā)程度的不斷深入，低滲透、超低滲透油藏已經(jīng)成為鄂爾多斯盆地油田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的主要接替資源[2]。隴東地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡一級構(gòu)造單元西南部，北起長官廟，南至慶陽，西至環(huán)縣。三疊系延長組致密油資源豐富，勘探開發(fā)潛力巨大[3]，為一套河流—三角洲—湖泊為主的陸相碎屑巖沉積體系，主要發(fā)育西南和東北兩大方向物源[4]。延長組長4+5油組主要由曲流河三角洲沉積體系、辮狀河三角洲沉積體系和湖泊沉積體系組成，發(fā)育水下分流河道、河道壩、河道間、分流間灣等沉積微相[5]。長4+5油組孔隙度為8.00%～16.00%，平均為11.69%，滲透率為0.03×10-3～3.00×10-3μm2，平均為1.19×10-3μm2，屬于低孔、特低滲儲層。

前人對隴東地區(qū)長4+5特低滲儲層的巖石學(xué)特征做了一定的研究[4-10]，如：研究區(qū)長4+5油層組砂巖類型以巖屑質(zhì)長石砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖為主，巖屑主要為變質(zhì)巖屑、沉積巖屑以及火成巖屑[5]；鎮(zhèn)北地區(qū)長4+5油層組儲層砂巖主要以巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖為主，顆粒大小以極細—細、細—中粒為主，分選中等—好[7]。在綜合分析研究區(qū)154口井921塊砂巖樣品鑄體薄片、粒度分析等化驗資料的基礎(chǔ)上，重點研究長4+5特低滲儲層巖石學(xué)特征在不同物源方向上的平面分布規(guī)律，為該類儲層綜合評價和篩選相對高孔、高滲的有利開發(fā)區(qū)提供了地質(zhì)依據(jù)[11]。

1 物源分析

目前主要是從沉積物的巖礦組合特征出發(fā)，利用碎屑成分、重礦物平面展布規(guī)律，結(jié)合粒度分析資料來分析物源[6]。砂巖是陸源碎屑巖的主要巖石類型，其碎屑成分主要來源于母巖的機械破碎作用，是研究物源的重要標志[12]，此次研究主要利用碎屑成分在平面上的分布規(guī)律來對研究區(qū)的物源進行分析。

對研究區(qū)砂巖碎屑成分進行平面分析，結(jié)果表明，長4+5特低滲儲層碎屑成分在平面上的分布呈北東—南西差異(圖1)。西南慶城、鎮(zhèn)原地區(qū)和西部環(huán)縣地區(qū)骨架礦物組成極為相似，石英和巖屑絕對含量高，其中西南地區(qū)石英和巖屑絕對含量分別為42.30%和17.70%；西部地區(qū)石英和巖屑絕對含量分別為44.30%和22.63%；東北白豹、華池地區(qū)的骨架礦物組成相似，且碎屑成分分布規(guī)律與西南和西部地區(qū)相反，長石絕對含量高，平均為43.00%；南部合水地區(qū)，碎屑成分的絕對含量均在西南和東北地區(qū)之間。研究區(qū)存在東北、西南和西部、南部等不同方向的物源，這與前人研究基本吻合。

圖1 隴東地區(qū)延長組長4+5砂巖碎屑成分及填隙物絕對含量平面分布

2 巖石成分特征

2.1 巖石類型特征

采用石英、長石、巖屑和雜基4組分砂巖分類法，對研究區(qū)長4+5特低滲儲層154口井921塊砂巖薄片進行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，隴東地區(qū)長4+5特低滲儲層巖石類型主要包括長石巖屑質(zhì)石英砂巖、長石砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖、長石質(zhì)巖屑砂巖、巖屑砂巖、雜砂巖6類(圖2)。其中，以長石砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖為主，其次為巖屑砂巖。

圖2 隴東地區(qū)延長組長4+5儲層巖石類型

研究發(fā)現(xiàn)，不同物源方向上巖石類型不同，其中東北物源區(qū)儲層巖石類型主要為長石砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖，還有少量長石質(zhì)巖屑砂巖、巖屑砂巖；西南和西部物源區(qū)巖石類型主要為長石質(zhì)巖屑砂巖，其次為巖屑質(zhì)長石砂巖和巖屑砂巖，還有少量的長石巖屑質(zhì)石英砂巖。前人認為，鄂爾多斯盆地東北為陰山古陸，母巖為一套太古代和早元古代中基性火山巖為主的變質(zhì)巖和太古代的二長花崗巖，富含長石和黑云母；湖盆西南為隴西古陸，母巖為中上奧陶統(tǒng)—志留系的碳酸鹽巖、淺變質(zhì)巖、中—酸性火山巖[13-14]，由于物源和搬運距離的不同導(dǎo)致不同物源方向上的巖石類型的差異。

2.2 巖屑成分特征

巖屑是母巖巖石的碎塊，是保持母巖結(jié)構(gòu)的礦物集合體。因此，巖屑是提供沉積物來源區(qū)巖石類型的直接標志?；谘芯啃枰约皫r屑本身性質(zhì)，將巖屑及云母分為剛性和塑性2類，剛性組分分為易溶和難溶2類，塑性組分又分為易壓實變形和易蝕變2類[15]。

2.2.1 巖屑成分統(tǒng)計特征

儲層巖屑類型復(fù)雜，巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖巖屑均有發(fā)育。其中，以變質(zhì)巖巖屑為主，約占巖屑和云母總量的37.00%；其次為云母，約占巖屑和云母總量的33.00%；巖漿巖巖屑約為16.00%，沉積巖巖屑約為11.00%；其他巖屑約為3.00%。

2.2.2 巖屑成分平面分布特征

對研究區(qū)長4+5不同類型巖屑及云母絕對含量統(tǒng)計分析結(jié)果表明，剛性、塑性巖屑含量分布也呈現(xiàn)北東—南西差異(圖3，表1)：西南和西部物源區(qū)表現(xiàn)為以剛性組分為主，平均含量約為12.57%，主要為白云巖和千枚巖巖屑，平均含量分別為5.05%和4.26%；東北物源區(qū)以塑性組分為主，平均含量約為10.27%，含大量云母片，平均含量約為6.77%；南部物源區(qū)，也表現(xiàn)出以剛性組分為主的特征。從研究區(qū)巖屑成分在不同物源方向上的分布規(guī)律可以看出，不同物源區(qū)的母巖性質(zhì)是有本質(zhì)差別的?？傮w上，偏南部物源以剛性組分為主，偏北部物源以塑性分為主。

圖3 隴東地區(qū)延長組長4+5巖屑類型平面分布

地區(qū)剛性組分/%剛性難溶燧石花崗巖隱晶巖高變巖石英巖剛性易溶灰?guī)r白云巖噴發(fā)巖塑性組分/%塑性易變形片巖千枚巖板巖泥巖塑性易蝕變云母白豹046000064131133013123169057179068023646華池046052089110150027226147060203095015707合水044000113013200113369244025281225000263慶城085000118029327022614254074420154018281鎮(zhèn)原033000130090193000230143170438183000530環(huán)縣065000169056322056670164115420230007372

2.3 填隙物特征

對研究區(qū)154口井921塊砂巖樣品的填隙物統(tǒng)計分析，結(jié)果表明，研究區(qū)雜基含量較低為0.00%～2.00%，平均為1.18%；膠結(jié)物含量為5.00%～15.00%，平均為12.90%。其中，長4+51砂組膠結(jié)物含量較高，平均為13.50%；長4+52砂組膠結(jié)物含量約12.30%。

對220塊薄片的觀察、分析化驗結(jié)果表明，研究區(qū)膠結(jié)物類型以鐵方解石、鐵白云石、硅質(zhì)、綠泥石、伊利石、高嶺石為主。其中，鐵方解石、鐵白云石多充填于殘余粒間孔或長石、巖屑發(fā)生溶蝕產(chǎn)生的次生孔隙內(nèi)，有時交代碎屑顆粒(圖4a、b)；硅質(zhì)膠結(jié)物主要以2種方式產(chǎn)出：環(huán)繞石英顆粒周圍的石英次生加大邊和充填孔隙的自生石英晶粒(圖4c)；綠泥石主要以包膜或孔隙襯里產(chǎn)出(圖4d)，部分表現(xiàn)為充填孔隙式膠結(jié)；伊利石呈彎片狀、蜂窩狀、毛發(fā)狀等形態(tài)，多以顆粒包膜或孔隙襯邊形式出現(xiàn)，有時呈網(wǎng)狀搭橋式分布于孔隙中(圖4e)；高嶺石多呈書頁狀、蠕蟲狀集合體賦存在原生粒間孔和次生溶孔中(圖4f)。

3 巖石結(jié)構(gòu)特征

碎屑巖的結(jié)構(gòu)代表了礦物和巖石碎屑的大小與形狀、填隙物的結(jié)構(gòu)以及不同組分的空間組合關(guān)系，碎屑顆粒的結(jié)構(gòu)特征包括粒度、分選、磨圓度等。研究區(qū)整體粒度較細，分選性較好，磨圓度以次棱角為主。

3.1 粒度特征

粒度是碎屑顆粒最主要的結(jié)構(gòu)類型，碎屑顆粒的大小直接決定著巖石的類型和性質(zhì)。研究區(qū)特低滲儲層整體上粒度較細，以細砂巖為主，占91.50%；其次為粉砂巖，約占7.50%；中砂巖和粗砂巖相對較少，占0.80%和0.20%。研究區(qū)的粒度特征是形成特低滲儲層的重要影響因素。

圖4 隴東地區(qū)延長組長4+5儲層膠結(jié)物特征

3.2 分選特征

分選表示顆粒粒度大小的均勻性，研究區(qū)儲層顆粒的分選性較好，以好、中等為主，所占比例分別為56.30%和38.20%。其中，長4+52儲層顆粒的分選性優(yōu)于長4+51，分選好的顆粒占67.00%。

3.3 磨圓度特征

研究區(qū)儲層顆粒磨圓度以次棱角狀為主，所占比例高達94.20%，其他磨圓類型很少。

4 巖石學(xué)特征對成巖作用影響

砂巖巖石學(xué)特征對研究區(qū)特低滲儲層的成巖作用和物性發(fā)育有重大影響[16-18]。研究區(qū)921塊樣品的物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果表明，研究區(qū)特低滲儲層平均滲透率極低，約為1.19×10-3μm2，其中西南和西部物源區(qū)平均滲透率較高，約為2.11×10-3μm2，東北物源區(qū)平均滲透率約為1.41×10-3μm2。

石英的抗壓性較強，石英含量越高，儲層孔隙度受壓實作用降低的程度越小。研究區(qū)特低滲儲層石英含量較低，遭受較強烈的壓實作用；研究區(qū)長石常發(fā)生不同程度的溶蝕，但次生孔隙被后期碳酸鹽膠結(jié)物充填(圖4a)，增加了儲層的致密化程度。研究區(qū)特低滲儲層以粒度較細的細砂巖和粉砂巖為主，在早期快速壓實作用下，原生孔隙損失較多，同時也不利于成巖流體的流通，進而影響了次生孔隙的發(fā)育，最終導(dǎo)致儲層致密化。另外，在不同物源方向上，東北物源區(qū)泥巖、板巖、千枚巖等塑性巖屑含量較高，抗壓性較差，埋藏過程中常被擠入孔隙，降低了巖石的孔隙度和滲透率；東北物源區(qū)含大量云母片，薄片觀察表明，云母在孔隙水的參與下常發(fā)生水化，在骨架顆粒周圍形成綠泥石膜(圖4d)，有時形成伊利石、高嶺石等填充孔隙(圖4e、4f)，因此，既能在一定程度上增強砂巖的抗壓實能力，保護粒間孔，又可能占據(jù)孔隙喉道，導(dǎo)致東北物源區(qū)的滲透率低于西南和西部物源區(qū)。也說明砂巖的巖石學(xué)特征對成巖作用有著重要影響，也決定了儲層的滲透性。

5 結(jié) 論

(1) 研究區(qū)存在東北、西南和西部、南部等不同方向的物源，不同物源方向上巖石類型的平面分布呈現(xiàn)北東—南西差異：東北物源區(qū)巖石類型主要為長石砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖，西南和西部物源區(qū)巖石類型主要為長石質(zhì)巖屑砂巖，由于物源和搬運距離的不同導(dǎo)致不同物源方向上的巖石類型的差異。

(2) 在不同物源方向上，剛性、塑性巖屑含量分布也呈現(xiàn)北東—南西差異：西南和西部物源區(qū)表現(xiàn)為以剛性組分為主，主要為白云巖和千枚巖巖屑；東北主物源區(qū)以塑性組分為主，含大量云母片；南部物源區(qū)，也表現(xiàn)出以剛性組分為主的特征。從巖屑分布規(guī)律可以看出，不同物源區(qū)的母巖性質(zhì)是有本質(zhì)差別的。

(3) 研究區(qū)特低滲儲層膠結(jié)物類型以鐵方解石、鐵白云石、硅質(zhì)、綠泥石、伊利石、高嶺石為主。另外，儲層粒度較細，以細砂巖為主；顆粒的分選性較好，以好、中等為主；顆粒磨圓度以次棱角狀為主。

(4) 砂巖巖石學(xué)特征對研究區(qū)特低滲儲層的成巖作用和物性發(fā)育有重大影響。研究區(qū)石英含量低、碳酸鹽膠結(jié)物充填長石溶孔、儲層顆粒粒度細等特征導(dǎo)致儲層整體致密化；不同物源方向上，東北物源區(qū)塑性巖屑含量高、大量云母發(fā)生水化形成黏土礦物堵塞喉道，導(dǎo)致東北物源區(qū)滲透率低于西南和西部物源區(qū)。

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編輯 張 雁

20150617；改回日期：20150925

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃“973”項目“中國陸相致密油(頁巖油)形成機理與富集規(guī)律基礎(chǔ)研究”(2014CB239005)；國家自然科學(xué)基金“泥質(zhì)巖層對低滲透砂巖儲層油氣成藏的控制機理研究”(41502146)

孫健(1991-)，男，2013年畢業(yè)于山東科技大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)為西南石油大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)在讀碩士研究生，從事沉積學(xué)和儲層地質(zhì)方面的研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.015

TE122

A

1006-6535(2015)06-0070-05