鄂爾多斯盆地子長地區(qū)上古生界盒8段儲層特征

尚 婷

（陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710069）

鄂爾多斯盆地子長地區(qū)上古生界盒8段儲層特征

尚 婷

（陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710069）

子長地區(qū)二疊系盒8段氣層組研究程度較低，弄清該區(qū)的儲層特征及其控制因素具有非常重大的意義。通過儲層巖石學(xué)、孔隙類型、儲層物性、孔隙結(jié)構(gòu)及儲層控制因素的研究，總結(jié)了盒8儲層的特征，分析了儲層的控制因素。結(jié)果表明：該區(qū)砂巖組成為巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和石英砂巖；儲層孔隙類型以溶孔和晶間孔為主，含少量微裂縫；盒8儲層物性分析，孔隙度平均5.36%，滲透率平均0.33×10-3μm2，并且盒81段物性好于盒82段；壓汞實驗表明孔喉偏小，孔喉分選和連通性一般等特點，整體表現(xiàn)出低孔、低滲儲層較致密的特征。沉積作用控制了砂體的展布，砂巖粒度較大、成分成熟度較高的河道主砂體發(fā)育儲層孔隙度和滲透性較高；成巖作用控制了儲層的分布，較強(qiáng)的壓實作用、壓溶作用、粘土礦物膠結(jié)作用，缺乏的溶蝕作用，是造成子長東地區(qū)低孔、低滲儲層的原因。

儲層特征；子長地區(qū)；盒8段；儲層控制因素；鄂爾多斯盆地

0 引 言

近年來隨著延長氣田勘探開發(fā)的不斷深入，在子長地區(qū)的多個氣層組獲得了一系列新發(fā)現(xiàn)，尤其在盒8層段鉆遇多口含氣顯示井，最終試氣獲得工業(yè)氣流，展示了該區(qū)良好的勘探前景。然而目前對鄂爾多斯盆地盒8段的研究工作大多集中盆地北部地區(qū)[1-3]，在南部地區(qū)的工作較少，研究程度還處于初期階段[4-6]。為了進(jìn)一步指導(dǎo)后續(xù)氣田勘探及開發(fā)，開展對該區(qū)的儲層巖石學(xué)特征、儲層孔隙結(jié)構(gòu)及控制因素方面的研究具有重要的理論意義和實際意義[7-8]。

子長地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中東部，北起何家集，南至甘谷驛，西抵子長，東達(dá)延川，面積約1.0×104km2，區(qū)域構(gòu)造上是一構(gòu)造相對穩(wěn)定區(qū)。子長地區(qū)上古生界氣層主要分布在石炭系上統(tǒng)本溪組、二疊系下統(tǒng)山西組、二疊系中統(tǒng)下石盒子組盒8.盒8氣層組又可細(xì)分為盒81和盒82等2個層段，盒8的沉積相整體較為穩(wěn)定，砂體厚度相對較大，單層大多為12～20 m，河道規(guī)模相對較小，寬度約3～6 km，儲集砂體主要為三角洲前緣的水下分流河道砂。

1 儲層巖石學(xué)特征

圖1 研究區(qū)砂巖分類三角圖Fig.1 Classification of the sandstone of study area

據(jù)研究區(qū)盒8儲層308個薄片鑒定資料分析，利用石英、長石、巖屑的鑒定數(shù)據(jù)，參照Folk砂巖分類標(biāo)準(zhǔn)繪制出砂巖分類圖（圖1）。砂巖分類圖表明，巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和石英砂巖是延長東盒8氣層組砂巖的主要類型。其中，石英（60.70%）以單晶石英為主，含少量燧石（1.28%）；長石（1.38%）中鉀長石多于斜長石；巖屑中變質(zhì)巖巖屑最多（13.88%），火山巖巖屑（3.60%）和沉積巖巖屑（2.18%）較少。在填隙物方面，研究區(qū)砂巖填隙物類型較多，且總含量變化較大，為2%～32%之間，平均為3.53%.成分以水云母（4.47%）、綠泥石（2.48%）、和泥質(zhì)（3.93%）為主，其次為方解石、硅質(zhì)和高嶺石，另外還含有少量的白云石和鐵礦物。

砂巖粒徑區(qū)間為0.1～0.6 mm，以中-粗粒結(jié)構(gòu)為主，還有少量細(xì)粒、中-細(xì)粒。顆粒分選中-好為主；磨圓度主要為次棱狀（>80%），其次為次棱-次圓狀；顆粒間以點-線、凹凸接觸為主，支撐方式為顆粒支撐；膠結(jié)類型以孔隙式、孔隙-再生式為主，還有少量基底式和孔隙-薄膜式膠結(jié)。

通過巖心觀察、薄片鑒定分析得出，子長東地區(qū)盒8氣層組儲集砂巖具有成分成熟度高，結(jié)構(gòu)成熟度中等的特點。這說明該區(qū)砂巖形成于遠(yuǎn)源且穩(wěn)定沉積的大地構(gòu)造背景[9-11]。

2 儲集空間類型及特征

根據(jù)巖石鑄體薄片、掃描電鏡和圖像孔隙觀察分析，認(rèn)為研究區(qū)儲層發(fā)育的孔隙類型有剩余原生粒間孔、粒間溶孔、溶蝕粒內(nèi)孔、晶間孔、晶間溶孔和微裂隙等。

2.1 剩余原生粒間孔

從薄片中看，其未被充填的粒間孔，經(jīng)壓實作用后多呈三角形、四邊形等多邊形，并且大小不一，直徑多在20～70 μm，連通性好壞也不一。在掃描電鏡下可以看到，部分剩余粒間孔孔隙邊緣被早期綠泥石櫛殼包裹，綠泥石薄膜的存在有效阻止了顆粒的次生加大，因此粒間孔孔徑較大（圖2（a））。

2.2 粒間溶孔

碎屑顆粒之間的伊利石、高嶺石、方解石等硅酸鹽或碳酸鹽膠結(jié)物局部發(fā)生溶蝕形成粒間溶孔，另外在石英、長石顆粒邊緣發(fā)生溶蝕形成一些港灣狀、鋸齒狀的不規(guī)則顆粒邊緣溶孔（圖2（b））。

圖2 子長地區(qū)二疊系盒8段砂巖顯微照片F(xiàn)ig.2 Sandstone micrograph of He 8 member of Permian in Zichang area

2.3 溶蝕粒內(nèi)孔

通過鏡下觀察分析，在長石、巖屑顆粒內(nèi)部可見到溶蝕粒內(nèi)孔隙，而一些巖屑粒內(nèi)溶孔不多，這些粒內(nèi)溶孔既有呈孤立狀的分布，形態(tài)不規(guī)則，也有一些沿顆粒邊緣或解理縫（如長石節(jié)理縫）溶蝕形成（圖2（c）（d））。本區(qū)長石含量較低，因此長石溶孔不太發(fā)育。

2.4 晶間孔和晶間溶孔

研究區(qū)砂巖樣品中可見伊利石晶間孔、綠泥石晶間孔、高嶺石晶間孔及伊/蒙混層晶間微孔，此類次生孔隙的孔徑一般是在1～10 μm之間，甚至更?。▓D2（e）（f）（g）（h））。此類孔隙雖然一定程度上提高了砂巖的孔隙度，但其連通性較差，降低了滲透率，特別在油氣運(yùn)移過程中，粘土礦物吸附了大量重質(zhì)瀝青，可進(jìn)一步降低砂巖儲油物性。

2.5 微裂縫

在各種構(gòu)造應(yīng)力作用下長石、石英等剛性顆粒發(fā)生破裂形成微裂縫；粘土礦物在成巖過程中失去束縛水或結(jié)構(gòu)水便會形成收縮縫。研究區(qū)砂巖巖心及薄片中裂縫常見，在砂巖儲層中，呈細(xì)小片狀，縫面彎曲（圖2（i））。

3 儲層物性特征

圖3 盒8段孔隙度、滲透率頻率分布直方圖Fig.3 Frequency histogram of porosity and permeability distribution of He 8 reservior in Zichang area

通過對研究區(qū)盒8段22口井的985個孔隙度和951個滲透率數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)（圖3），盒8儲層孔隙度在0.4%～17.53%之間，平均為5.36%，85.2%的樣品孔隙度在2%～10%，孔隙度大于12%的樣品占到了3.1%，分布較少；滲透率在0.003×10-3～32.40×10-3μm2之間，平均為0.33×10-3μm2，滲透率小于0.5×10-3μm2的占到了樣品總數(shù)的90.64%，滲透率在0.5～5×10-3μm2之間的，占到了樣品總數(shù)的8.52%，而滲透率大于5×10-3μm2的僅占到了0.84%.通過對盒81、盒82分層統(tǒng)計分析結(jié)果表明（圖4），盒81段較低孔滲值樣品的分布頻率較盒82段少，較高孔滲值樣品的分布頻率盒81段較盒82段多，說明整體上盒81段儲層孔滲物性略優(yōu)于盒82段。因此，盒8段儲層屬于低孔、低滲、特低滲儲層[12]，并且大部分滲透率值小于相對高滲儲層的下限值0.5×10-3μm2，說明天然氣的富集和高產(chǎn)受到一定程度的制約[13]，另外由于微裂縫的存在，使得本區(qū)仍然存在一些物性較好井位或?qū)佣巍?/p>

圖4 盒81，盒82孔隙度、滲透率頻率分布直方圖Fig.4 Frequency histogram of porosity and permeability distribution of the upper and lower subsegments of He 8

4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

通過對本區(qū)128個高壓壓汞實驗數(shù)據(jù)的分析，

選擇了7個具有代表性樣品，分別從物性、孔喉大小、孔喉分選性、孔喉連通性來反映孔隙結(jié)構(gòu)特征（表1）。不同的壓汞參數(shù)反映不同的孔滲特征[14-15]，一般情況下，排驅(qū)壓力的高低反映滲透性的好壞；中值壓力的大小，表明儲層原始產(chǎn)能的高低。因此，通過以上分析可以看出，研究區(qū)盒8段孔喉偏小，孔喉分選和連通性一般等特點，表現(xiàn)出低孔、低滲儲層較致密的特征。

5 儲層物性主控因素分析

碎屑巖儲層的發(fā)育受控于構(gòu)造、物源、沉積和成巖等因素[16-17]，鄂爾多斯盆地構(gòu)造活動較弱，由構(gòu)造作用產(chǎn)生的抬升淋濾及裂縫等對儲層的改造較少。該區(qū)在沉積過程中，由于沉積物搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)，大量不穩(wěn)定礦物在搬運(yùn)過程中逐漸被分解并沉淀下來，研究區(qū)以穩(wěn)定礦物為主。后期在地下流體作用下，儲層的成巖演化對儲層的物性進(jìn)行了不同程度的改造，結(jié)合前人已有研究結(jié)果[6,18]，研究區(qū)儲層主要受沉積作用和成巖作用的控制。

表1 子長地區(qū)盒8氣層組孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計表

5.1 沉積作用對儲層特征的控制

沉積作用對儲層的影響主要表現(xiàn)在碎屑巖砂巖粒度、成熟度（碎屑組分）、泥質(zhì)含量等方面，而沉積相控制著儲層的平面展布。

5.1.1 砂巖粒度及成分成熟度影響儲層孔滲物性

沉積物的粒度直接影響著儲層孔滲物性的好壞，較粗粒的砂巖存在于較強(qiáng)的水動力條件下，泥質(zhì)等細(xì)粒不易被沉積充填，從而使得更多的原始孔隙得以保存，更多的原始孔隙存在不僅提高了儲層的孔滲性能，而且為后期酸性流體或大氣淡水進(jìn)入后形成次生孔隙提供了有利通道。通過對本區(qū)粒度統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，砂巖的粒度越粗，其孔隙度和滲透率相對較高。成熟度對儲層物性的控制也是沉積作用對物性影響的一個重要因素。從前文分析可知，本區(qū)巖性為巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和石英砂巖，其抗壓實作用較強(qiáng)的石英含量較高，而易被溶蝕的長石含量較低，并且在鏡下發(fā)現(xiàn)石英在各種構(gòu)造力作用下破裂產(chǎn)生裂縫或微裂隙，因此，碎屑成分含量上來說，高含量的石英增大了砂巖的抗壓實能力的同時也使得孔隙的連通性得以提高，即表現(xiàn)為石英含量越高，儲層的孔隙度、滲透率越好（圖5）[19]。

5.1.2 河道主砂體部位發(fā)育孔滲物性較好儲層

已有研究結(jié)果表明，研究區(qū)盒8段為辮狀河三角洲前緣沉積體系[20-21]，主要發(fā)育水下分流河道和分流間灣沉積微相，分流間灣由于泥質(zhì)含量高、粒度較細(xì)，物性差，孔隙度和滲透率小，而在分流河道上的主河道砂體上（砂厚大于15 m）水動力較大，粒度較粗，砂體的厚度也較大，物性最好，孔隙度和滲透率高，具有油氣儲集的優(yōu)勢，而河道側(cè)翼、邊緣砂體（砂體厚度5～10 m），水動力減弱，粒度變細(xì)，孔隙度和滲透率相比主河道有所減?。ū?）。以上說明在河道的主河道砂體上的儲層物性最好。

圖5 子長地區(qū)盒8段石英含量與孔隙度、滲透率關(guān)系圖Fig.5 Relationship of quartz content and porosity and permeability of He 8 reservoir in study area

表2 子長地區(qū)盒8氣層組沉積微相與孔滲關(guān)系

5.2 成巖作用對儲層特征的控制

研究區(qū)成巖階段處于晚成巖B期，儲層經(jīng)歷了較強(qiáng)的成巖作用改造，原生孔隙基本消失殆盡。通過鏡下分析，結(jié)合已有研究成果[22-24]，得知子長東地區(qū)盒8段儲層經(jīng)歷的成巖作用有壓實作用、壓溶作用、粘土礦物膠結(jié)作用和溶蝕作用。不同的成巖作用對儲層的影響既有正面的亦有負(fù)面的。

5.2.1 壓實、壓溶作用

延長東地區(qū)壓實作用在鏡下觀察表現(xiàn)為，云母和（泥質(zhì)等）軟巖屑彎曲變形，假雜基化，碎屑顆粒線性接觸、有些為凹凸接觸（圖2（j））。另外由前文分析已知，研究區(qū)具有較粗的粒度，結(jié)構(gòu)成熟度中等，成分成熟度較高，而且?guī)r屑中易發(fā)生塑性變形的變質(zhì)巖巖屑含量相對較高，導(dǎo)致儲層砂巖的抗壓實性能減弱。研究區(qū)盒8儲層的埋深在2 200～2 500 m，使得砂巖整體壓實作用增強(qiáng)。這些現(xiàn)象說明，壓實作用強(qiáng)烈，使得儲層致密。

另一方面在壓溶作用下由粘土礦物轉(zhuǎn)變、長石溶解蝕變形成的石英次生加大，在鏡下觀察表現(xiàn)為，一種是石英顆粒的加大邊，一種是自形的次生石英晶體（圖2（k）（l））。它的孔隙式膠結(jié)方式又使得一部分孔隙喪失，因此由于壓實、壓溶的雙重作用，是儲層物性變差的主要原因。

5.2.2 粘土礦物膠結(jié)作用、溶蝕作用

子長東地區(qū)主要的粘土礦物膠結(jié)為伊利石膠結(jié)和綠泥石膠結(jié)，高嶺石膠結(jié)較少。在掃描電鏡下看到，伊利石為毛發(fā)狀或絲縷狀分布充填于孔隙中，綠泥石呈玫瑰花狀、片狀圍繞顆粒邊緣以綠泥石膜的形式存在，少量高嶺石以書頁狀形式存在孔隙壁中（圖2（e）（f）（g））。由于它們的賦存狀態(tài)，降低了孔喉間的連通性，而且由于本區(qū)泥質(zhì)含量較高，使得孔喉半徑更小，因此物性較差。

6 結(jié) 論

1）研究區(qū)盒8氣層組儲集砂體發(fā)育于三角洲平原及前緣沉積相帶，巖石類型為巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和石英砂巖，具有成分成熟度高，分選中等，粒度較粗、結(jié)構(gòu)成熟度中等的特點；

2）研究區(qū)盒8段氣層組儲層孔隙類型以溶孔和晶間孔為主，含少量微裂隙。孔隙結(jié)構(gòu)類型研究表明，盒8段孔喉偏小，孔喉分選和連通性一般等特點，表現(xiàn)出低孔、低滲儲層較致密的特征；

3）研究區(qū)盒8段氣層組相對高孔滲儲層的發(fā)育主要受沉積作用和成巖作用共同影響和控制，在粒度較大和成分成熟度較高的河道主砂體位置孔、滲物性亦相對較好，后期受到強(qiáng)烈的壓實作用、壓溶作用、粘土礦物膠結(jié)作用及弱溶蝕的發(fā)生，是造成子長東地區(qū)低孔低滲的主要原因。

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CharacteristicsofHe8memberreservoirofUpperPaleozoicinZichangarea,OrdosBasin

SHANGTing

（ResearchInstituteofShaanxiYanchangPetroleumCo.,Ltd.，Xi’an710069，China）

He 8 gas reservoir in Zichang area of Ordos Basin is still in the low level research. It is important to investigate the reservoir characteristics and controlling factors in this area . By the research of the reservoir petrology,physical properties, pore structure and influential factor of reservoir, summarized the reservoir characteristic and analyzed the controlling factors of reservoir. The results show that the composition of the rock types are mainly lithic sandstone, lithic quartz sandstone and quartz sandstone, the pore types are mainly intergranular pore and dissolved pore and containing a small amount of micro cracks. The average porosity and permeability are 5.36% and 0.33×10-3μm2,and the He 81 reservoir’s physical property is a little better than that of the He 82. Mercury injection experiment shows that the small pore throat, general pore throat sorting and connectivity. The reservoir overall is low porosity and permeability compact. The cause of relatively high permeability reservoir is the main sedimentary and diagenesis, among them the sedimentation controlled the distribution of sand bodies growth.The relatively high permeability reservoir is in the main part of the river which have big particle size with high maturity composition. Favorable diagenesis controlled distribution of relatively high permeability reservoir, with strong compaction,pressolution, clay mineral cementation and weak corrosion, which is an important cause leading to relatively low permeability reservoir in Zichang area.

reservoir characteristics; Zichang area; He 8 gas reservoir；influential factor；Ordos basin

2015-07-12 責(zé)任編輯：李克永

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（2011ZX05044；2011ZX05001-004）

尚 婷（1981-），女，陜西戶縣人，工程師，E-mail：84524325@qq.com

10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2015.0516

1672-9315（2015）05-0623-07

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