陜北盆地姬塬地區(qū)長4+5 砂巖儲層物性控制因素分析

柳博瑩，張 儒

（西安石油大學(xué)，陜西西安 710065）

姬塬油田位于鄂爾多斯盆地中部偏西北，陜西省定邊縣內(nèi)，是典型的黃土高原地貌，海拔由1.5 km 到1.8 km 不等，溝壑縱橫。研究區(qū)延長組長4+5 沉積體系位于寧陜古河道下游的西南岸，前人研究將該地區(qū)延長組長4+5 沉積相劃分為鹽池-定邊三角洲，該區(qū)是油氣生成與儲集的有利地帶[1]，但其物性普遍較差，是典型的低孔、特低滲儲層，給開發(fā)與生產(chǎn)帶來很大的困難[1-2]。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，儲層的研究難度逐漸增大，研究方式從宏觀非均質(zhì)性發(fā)展到微觀非均質(zhì)性，即研究儲層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙中的黏土雜基及自生黏土礦物等[3]。

1 延長組長4+5 沉積相特征

姬塬地區(qū)延長組長4+5 的沉積格局和沉積體系的分布，受長期繼承性整體升降運動下形成的廣闊斜坡構(gòu)造背景的控制，該區(qū)沉積體系是屬于北邊靖邊-吳起主河湖三角洲體系和定邊三角洲體系向南延伸部分[1-4]。研究區(qū)長4+5 油層組屬于淺水三角洲沉積體系, 其主要特征為水下分流河道發(fā)育而河口壩不發(fā)育[4]。以研究區(qū)長4+512為例，研究區(qū)長4+512砂體的厚度在20 m～30 m，部分地區(qū)累加的砂體厚度可以達到50 m。砂巖發(fā)育為主要特征，砂地比大多在0.2 以上，在平面上呈條帶狀展布，延伸方向為北東-南西向；水下分流河道沉積構(gòu)成了砂體骨架主體，是主要的有利富集區(qū)。

2 砂巖組分及特征

2.1 組分

通過對研究區(qū)112 口井的406 塊巖心樣品的巖心化驗和分析得出，研究區(qū)延長組長4+5 儲集巖類型以灰色、中-細粒的長石砂巖為主要組成部分。粒徑從0.1 mm～0.25 mm 不等，最大粒徑在0.3 mm～0.5 mm 不等，顏色以灰色、灰綠色較為普遍；灰褐色，薄層狀以及中厚層狀至塊狀產(chǎn)出都可見。研究區(qū)延長組長4+5 儲層石英的含量（30.56 %）相對長石的含量（43.32 %）較低[5]。研究區(qū)儲集巖的礦物成熟度較低，結(jié)構(gòu)成熟度較高，碎屑顆粒大都呈次棱角狀，分選性較好（見圖1）。

圖1 延長組長4+5 儲層三角分類圖Fig.1 Triangular diagram for the classification of Chang 4+5，sandstone in the study area

2.2 物性特征

在延長組長4+5 砂巖儲層中，根據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡觀察分析，研究區(qū)長4+5 儲層的孔隙可以分為原生孔隙和次生孔隙兩大類，主要有溶蝕粒內(nèi)孔隙、溶蝕粒間孔隙、剩余粒間孔隙、自生礦物晶間孔隙和微裂縫孔隙等（見表1）。

表1 姬塬油田儲層孔隙類型及其含量統(tǒng)計數(shù)據(jù)表Tab.1 Jiyuan oilfield reservoir pore types and content of statistical tables

研究區(qū)延長組長4+5 儲層孔隙呈規(guī)律性發(fā)育，研究區(qū)發(fā)育的孔隙以剩余粒間孔和溶蝕孔為主，其中長石溶蝕孔隙是溶蝕孔隙的主要組成部分，溶蝕孔隙受后期碳酸鹽膠結(jié)作用較強，這種破壞性成巖作用破壞了儲層前期形成的孔隙；多數(shù)剩余粒間孔都被綠泥石膜所包裹，因此在粒間孔較為發(fā)育的地方，綠泥石膜也尤為發(fā)育，受到的成巖作用較弱。相反受成巖作用較強的是溶蝕粒間孔隙，以長石溶蝕孔隙為主，同時也有部分孔隙由后期的一些巖屑和黏土填隙物等經(jīng)溶蝕改造形成。此外，研究區(qū)普遍發(fā)育一種混合類孔隙，它由剩余粒間孔和溶蝕孔組成，該混合型孔隙的喉道連通性強，儲集空間大；膠結(jié)物晶間孔相對普遍發(fā)育，但該類孔隙孔喉半徑極小，連通性差，不能提供良好的儲集空間[6]（見表2）。

結(jié)合表2 數(shù)據(jù)分析可知，研究區(qū)儲集層長4+5 孔隙度平均值為10.33 %，滲透率平均值為0.52 mD，具有明顯的低孔超低滲的特點。長4+5 的4 個小層中長4+522的孔滲條件相比最好，其次是長4+512，總體上下部小層孔滲條件好于上部，說明儲層物性特征除受到成巖影響外，還與沉積物的結(jié)構(gòu)及組分特征有關(guān)。

表2 姬塬油田延長組長4+5 以上物性分析統(tǒng)計表Tab.2 The reservoir properties of Chang 4+5 oilreservoir set in Jiyuan oilfield

3 影響砂巖儲層物性演化的因素

3.1 沉積相對儲層物性的影響

沉積相帶和砂巖粒度對砂巖的物性有很大的影響，尤其是在砂體的疊加處，通常都是長4+5 的油層富集區(qū)，在沉積相相同的地帶，儲集層物性主要受砂巖的物質(zhì)組成和成巖作用的控制。三角洲前緣水下分流河道是研究區(qū)延長組長4+5 儲層油氣藏形成的地質(zhì)基礎(chǔ)。研究區(qū)延長組長4+5 儲集層砂體主要受三角洲前緣水下分流河道的控制，水下分流河道砂體在整個研究區(qū)比較發(fā)育，局部區(qū)域縱向上疊加厚度較大，構(gòu)成了本區(qū)長4+5 油藏的主要儲集體。研究區(qū)在長4+5 水下分流河道部位發(fā)育油層，特別是長4+522小層，該小層平均砂體厚度較其他三個小層大。長4+5 水下分流河道單砂體雖然變化大，但油氣顯示及富集程度集中，往往在工區(qū)的東部、東南部以及中部地區(qū)，順主砂帶的中心區(qū)域分布，在物性條件和圈閉條件較好時可以形成有價值的高產(chǎn)油氣藏。

3.2 成巖作用對儲層物性的影響

成巖作用主要有4 個特征：（1）機械壓實作用；（2）膠結(jié)作用；（3）交代作用；（4）溶蝕作用[7]。

圖2 研究區(qū)延長組長4+5 儲層典型成巖現(xiàn)象Fig.2 Microphotographs showing typical diagenesis of Chang4+5 sandstones

研究區(qū)砂巖膠結(jié)作用普遍發(fā)育，根據(jù)巖石薄片和掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)膠結(jié)方式主要為高嶺石為充填孔隙式膠結(jié)（見圖2（a）），是一種破壞性成巖作用；此外，還有一種膠結(jié)方式為綠泥石膠結(jié)，可分為包膜綠泥石和充填綠泥石，以包膜綠泥石為主（見圖2（b）），是一種建設(shè)性成巖作用。溶蝕作用是地下深部碎屑巖次生孔隙發(fā)育的最重要因素，是最重要的建設(shè)性成巖作用，姬塬油田長4+5 溶蝕作用較強烈，但高嶺石充填較嚴重（見圖2（d、e、f）），主要溶蝕方式為溶蝕作用，包括長石溶蝕和巖屑溶蝕，以長石溶蝕為主（見圖2（c））。

3.3 裂縫孔隙對儲層物性的影響

姬塬地區(qū)延長組長4+5 儲集層裂縫主要發(fā)育兩組裂縫，一組為北東-南西向，一組為近東西次發(fā)育的裂縫，該區(qū)域裂縫以高角度垂直縫為主，裂縫傾角主要為70°～90°，裂縫發(fā)育密度大，裂縫有效程度高[8]。裂縫的發(fā)育與構(gòu)造，與風(fēng)化和成巖等作用都有密切的聯(lián)系。

通過對裂縫的形態(tài)和規(guī)模研究，可以判斷出儲層在某個方向的物性參數(shù)，在油氣田開發(fā)和研究中能夠?qū)Ξa(chǎn)量和儲層改造提供依據(jù)。研究區(qū)除了具有兩組構(gòu)造裂縫外，在大量成巖裂縫及溶蝕裂縫雙重作用下大大提高了儲層孔隙間的溝通和聯(lián)系，改善了砂巖儲集層的滲透率，增加了長4+5 砂巖儲集層的各向異性和非均質(zhì)性。

4 結(jié)論

4.1 沉積環(huán)境是影響儲層物性的主要因素

主要體現(xiàn)在沉積微相對儲層的控制作用上，姬塬地區(qū)長4+5 儲層具有非均質(zhì)性，不同的沉積微相控制不同的物性數(shù)據(jù)[9-10]，研究區(qū)以分流河道微相控制的儲層物性數(shù)據(jù)最好，沉積環(huán)境及水動力的不同導(dǎo)致儲層巖石組分，儲層結(jié)構(gòu)的各向異性，其對儲層非均質(zhì)性有明顯的控制作用。

4.2 建設(shè)性成巖作用和破壞性成巖作用對儲層的改造作用

破壞性成巖作用（主要是膠結(jié)作用和壓實作用）降低了儲層間孔隙的連通性[11-13]，使得滲透率降低；而溶蝕作用（主要是長石溶蝕）這種建設(shè)性成巖作用有效的改善了砂巖儲層的物性，溶蝕作用形成的次生孔隙大大改善了儲層的儲集性能，同時改善了儲層滲透率。

4.3 構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫對儲層的改造作用

姬塬地區(qū)長4+5 儲層裂縫主要發(fā)育高角度裂縫（大于45°）和垂直裂縫，構(gòu)造運動使巖石產(chǎn)生裂縫，使得孔隙度增加，改善了儲層物性[14，15]；大量成巖裂縫及溶蝕裂縫雙重作用下大大提高了儲層孔隙間的溝通和聯(lián)系，改善了儲集層的滲透率，增加了長4+5 儲集層儲集性能。

［1］ 張娜.鄂爾多斯盆地定邊縣姬塬油區(qū)延9 和長2 油層組油藏特征研究［D］.西北大學(xué)，2007.

［2］ 王鄭庫，阮剛，楊星，等.姬源油田長4+5 儲層成巖作用研究［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，14（1）：5-7.

［3］ 楊小三.油氣儲層研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009，（15）：45.

［4］ 石雪峰，杜海峰.姬塬地區(qū)長3-長4+5 油層組沉積相研究［J］.巖性油氣藏，2008，20（1）：59-63.

［5］ 陳琪涅，常濤，楊琦，等.姬源油田長4+5 儲層巖石學(xué)特征研究［J］.中國石油和化工標準與質(zhì)量，2014，（5）：61.

［6］ 高苗苗.定邊樊學(xué)油區(qū)油層注采方案研究設(shè)計［D］.西安石油大學(xué)，2011.

［7］ 李罡.姬塬東部地區(qū)長21 儲層特征及控制因素［D］.西安石油大學(xué)，2011.

［8］ 于雷，陳建文，李元，等.姬源油田堡子灣南長4+5 儲層裂縫特征及其影響因素分析［J］. 巖性油氣藏，2011，23（6）：69-72.

［9］ 溫德順，陳章順，卜廣平，等.姬源油田胡150-胡153 區(qū)長4+5 儲層特征及主控因素［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，25（2）：30-38.

［10］ 黃思靜，謝連文，張萌，等.中國三疊系陸相砂巖中自生綠泥石的形成機制及其與儲層孔隙保存的關(guān)系［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004，31（3）：273-281.

［11］ 夏嘉，段毅，高苑，等.鄂爾多斯盆地林鎮(zhèn)地區(qū)長4+5 油層組油氣成藏條件與機制［J］.巖性油氣藏，2013，25（4）：11-16.

［12］ 付偉，趙俊興，劉麗麗.姬源油田馬家山地區(qū)長4+5 油層組儲層特征與評價研究［J］. 天然氣地球科學(xué)，2009，20（4）：531-537.

［13］ 羅靜蘭，郭德運，王卓卓，等.蟠龍?zhí)絽^(qū)長2 砂巖儲層物性的控制因素［J］.西北大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，33（6）：723-729.

［14］ 梁曉偉，韓永林，王海紅，等.鄂爾多斯盆地姬源地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組裂縫特征及其地質(zhì)意義［J］. 巖性油氣藏，2009，21（2）：49-53.

［15］ 寇紅梅，楊靜，張麗偉.姬塬油田延9 沉積相與砂體分布規(guī)律研究［J］.遼寧化工，2012，41（10）：39-40.