鄂爾多斯盆地吳起地區(qū)延長組長8儲(chǔ)層成巖作用研究

賈成前

(延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西 吳起717112)

吳起地區(qū)延長組長8位于陜西吳起西南部，區(qū)域構(gòu)造位置位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的中南部，勘探開發(fā)總控制面積1 300 km2。吳起縣西北與吳起縣接壤，東鄰志丹縣，東北與靖邊縣相望，西南與甘肅省華池縣連接。

該區(qū)屬黃土高原地帶，區(qū)內(nèi)溝壑縱橫、梁峁起伏，分河床、川地、斜坡、山峁四級階地，以洛河川地為主流，共有9川36個(gè)支流構(gòu)成樹枝網(wǎng)狀山川水系地貌特征。處于內(nèi)陸中緯度地帶，屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，主要特點(diǎn)是:春季多風(fēng)、夏季干旱、秋季陰雨、冬季嚴(yán)寒，日照充足，風(fēng)沙頻繁，雨季遲且雨量年際變化大，最低氣溫 －25℃，最高氣溫35℃，年平均氣溫7.9℃，年平均降雨量 316.9 mm。地面海拔 1 170～1 660 m，地形相對高差約240 m。區(qū)內(nèi)交通較為便利，砂石公路橫貫工區(qū)。

1 儲(chǔ)層特征

吳起地區(qū)長8儲(chǔ)層巖石以巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖為主(見圖1)。砂巖中碎屑顆粒含量較高，砂巖碎屑顆粒粒度一般介于 0.1～0.3 mm 之間，以 0.15～0.25 mm 之間最為常見，大多具細(xì)粒結(jié)構(gòu)，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)次之，少量中粗粒結(jié)構(gòu)和細(xì)粉砂結(jié)構(gòu)，總體來看，砂巖粒度較細(xì)。砂巖分選性總體中等－較好，以細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，含一定量中粒結(jié)構(gòu)，夾少量粗粒碎屑和粉砂級碎屑;碎屑顆粒以次棱角狀為主，磨圓度較差。砂巖中的石英含量平均為31.2%，長石含量平均44.2%，巖屑含量平均11.1%。長石以斜長石居多，堿性長石主要有微斜長石、條紋長石和正長石;云母碎屑較多，可占碎屑總體的2%～5%左右，偶爾可見花崗巖巖屑、粉砂巖巖屑、云英巖巖屑、千枚巖巖屑及流紋巖巖屑等。

2 儲(chǔ)層孔隙特征

孔隙是油氣存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)闹饕獔鏊煌目紫额愋途哂胁煌慕Y(jié)構(gòu)，對儲(chǔ)層油氣的存儲(chǔ)和運(yùn)移作用也各不相同。因此對儲(chǔ)層孔隙類型研究確定不同孔隙類型的作用對研究油氣儲(chǔ)存和運(yùn)移，進(jìn)而確定有利區(qū)位置具有重要的意義。吳起油田砂巖儲(chǔ)層的孔隙主要為原生孔隙和此生孔隙。

圖1 長8砂巖分類三角圖

2.1 原生孔隙

原生孔隙是巖石沉積過程中形成的孔隙，他們形成后沒有經(jīng)過強(qiáng)烈的膠結(jié)或者只是經(jīng)過輕微的后生成巖作用的影響。本區(qū)研究目的層的原生孔隙有:

(1)粒間孔隙:發(fā)育于顆粒支撐巖石的碎屑顆粒之間，研究區(qū)由于存在較強(qiáng)的成巖作用，粒間孔隙往往受到改造，成為孔隙減小的殘余原生粒間孔。這種孔隙在本區(qū)油層組的儲(chǔ)層中占主導(dǎo)的地位，未被充填的粒間孔多呈三角形或多邊形，孔隙邊緣整齊平整，在本研究區(qū)這種孔隙對孔隙度的貢獻(xiàn)很大。在本區(qū)的各個(gè)目的層段原始的粒間殘余孔都很發(fā)育(見圖2)。

圖2 X246井，長8，粒間孔孔徑較小

(2)基質(zhì)內(nèi)微孔隙:由于儲(chǔ)集層的填隙物中的粘土礦物發(fā)生重結(jié)晶和粘土礦物轉(zhuǎn)化等成巖作用，會(huì)在晶片之間存在一些孔隙，特別是在書頁狀高嶺石充填的孔隙中這種孔隙十分明顯。

(3)礦物解理縫:主要是長石解理裂縫。在薄片和一些巖心的觀察中可以發(fā)現(xiàn)沿解理面出現(xiàn)的長石裂縫(見圖3)。

圖3 Z6井，長8，長石沿解理壓實(shí)破裂

2.2 次生孔隙

次生孔隙是巖石經(jīng)過成巖改造后產(chǎn)生的孔隙。如溶蝕孔隙和由于晶體的自生加大產(chǎn)生的晶間孔隙。

(1)溶蝕孔隙:在一些原生孔隙較為發(fā)育的層段，巖石中的易溶成分(如碳酸鹽、鋁硅酸鹽)在酸性孔隙水的作用下，部分或全部發(fā)生溶蝕形成的孔隙。難溶的礦物已被交代，在交代后再溶蝕所產(chǎn)生的孔隙。本區(qū)儲(chǔ)層常見的次生溶蝕孔隙有:

a.粒間溶孔:就是巖石的膠結(jié)物或填隙物溶解、溶蝕在顆粒之間形成的孔隙，或者是在長石、巖屑的顆粒邊緣溶蝕而形成的孔隙，被溶蝕的顆粒邊緣極不規(guī)則，呈港灣狀，這種孔隙對孔隙度的貢獻(xiàn)不大。由于這種孔隙不規(guī)則的邊緣，使流體的流動(dòng)困難，但它可以使原生孔隙部分溶蝕孔隙空間得以恢復(fù)或形成新的次生孔隙(見圖4)。

圖4 Z6井，長8，次生粒內(nèi)溶孔

b.粒內(nèi)溶孔:主要是長石或濁沸石被局部溶蝕產(chǎn)生的孔隙。在電鏡掃描和巖石薄片均可見顆粒的粒內(nèi)溶孔(見圖5)

c.鑄?？?因?yàn)榻M分不穩(wěn)定顆粒被完全溶蝕而形成的孔隙類型。

(2)晶間孔隙:石英或長石次生加大膠結(jié)作用形成的晶間孔隙或晶間裂縫，在研究層段的石英次生加大非常普遍，次生加大石英晶面所圍成的孔隙形態(tài)在顯微鏡下呈多邊形，在掃描電鏡下可明顯的見到石英晶間的孔隙。

圖5 Z9井，長8，充填孔隙的方解石溶蝕

通過分析可知本區(qū)的研究層段孔隙中，主要是原生孔隙，次生孔隙作用較小。主要的孔隙類型是殘余粒間孔，其次是長石溶孔和巖屑溶孔，由于填隙物中高嶺石含量較高，因此還有一部分的高嶺石的晶間孔。

本區(qū)長8儲(chǔ)層原生孔以殘余原生粒間孔為主，平均面孔率為 3.5%(見表 1)。

表1 吳起地區(qū)延長組長8段孔隙類型組合表

3 成巖作用

成巖作用是揭示儲(chǔ)層的成巖作用類型和特征、成巖強(qiáng)度和成巖階段。沉積作用奠定了砂巖碎屑礦物成分和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，成巖作用使砂礦物成分和孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的改變。在成巖作用的過程中產(chǎn)生了許多自生礦物，使砂巖的原生孔隙減小，滲透率大大降低，后期的溶蝕作用對砂巖的孔隙度和滲透率有一定程度的改善。

3.1 機(jī)械壓實(shí)作用

機(jī)械壓實(shí)作用是沉積物在上覆重力和靜水壓力作用下，使原來存在粒間的孔隙水排除，碎屑顆粒重新排列，使沉積物密度變大，孔隙度減小，同時(shí)云母及其他軟組分?jǐn)D入孔隙，使孔隙體積進(jìn)一步減小，滲透率變差。本區(qū)個(gè)別樣品碎屑排列緊密，成點(diǎn)－線接觸，塑性的礦物如云母被擠壓變形，擠入粒間孔隙中形成假雜基(見圖6)。在壓實(shí)作用的過程中還有粘土礦物的析出，在本地區(qū)主要是綠泥石，綠泥石主要呈薄膜狀附著在顆粒表面，堵塞孔道。沉積物隨著上覆物質(zhì)的增加，壓力、溫度升高，這時(shí)就會(huì)發(fā)生沉積物壓溶作用，顆粒之間就會(huì)發(fā)生鑲嵌，長石和石英發(fā)生次生加大，使原生孔隙進(jìn)一步減小，喉道半徑縮小，孔滲特性變差。這樣作用根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以使原生孔隙減小50%。本區(qū)石英的次生加大較為明顯。

3.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用又稱化學(xué)壓實(shí)作用，是指孔隙流體中某種物質(zhì)含量達(dá)到過飽和而在孔隙中發(fā)生沉淀，致使巖石固結(jié)的作用。隨著儲(chǔ)層溫度和壓力的變化，孔隙水中過飽和的礦物發(fā)生沉淀形成自生礦物，它們在碎屑顆粒間沉淀析出，或以顆粒次生加大，或相互交代以及交代碎屑顆粒等形式出現(xiàn)。膠結(jié)類型主要有薄膜一孔隙式、薄膜式、孔隙式和加大式膠結(jié)，研究區(qū)內(nèi)主要以孔隙式膠結(jié)為主。各種膠結(jié)物充填于顆粒之間的孔隙內(nèi)，進(jìn)一步降低原生粒間孔，但同時(shí)增加了骨架顆粒強(qiáng)度，阻止了壓實(shí)作用的進(jìn)行(見圖7)。延長組長6的膠結(jié)物主要為鈣質(zhì)、硅質(zhì)及粘土礦物。鈣質(zhì)主要是方解石，其次為鐵方解石，硅質(zhì)主要是石英次生加大，粘土礦物主要有綠泥石，高嶺石及伊利石。

圖6 Z24井長8碎屑定向排列

圖7 Z6井長8方解石膠結(jié)顆粒形成致密層

3.3 溶解、溶蝕作用

溶解、溶蝕作用主要是使已有的礦物(包括有碎屑成份和次生膠結(jié)物)部分或完全地溶解，其作用是使不穩(wěn)定或易溶解的礦物被溶解搬運(yùn)或轉(zhuǎn)化為其它穩(wěn)定的礦物。隨著埋藏深度增加，地層溫度和壓力增大，孔隙水和地層水的性質(zhì)發(fā)生變化，部分礦物被溶解。溶解作用的結(jié)果會(huì)形成一定數(shù)量的次生孔隙(見圖8)。在研究區(qū)長6地層中廣泛存在。這種作用形成的次生孔隙在研究區(qū)的總孔隙中所占比例大約在20% ～30%，常見的溶蝕現(xiàn)象主要表現(xiàn)為:A、顆粒的溶蝕如長石局部沿解理縫溶蝕，有的沿解理縫或雙晶縫強(qiáng)烈溶蝕致使長石呈樹枝狀;B、膠結(jié)物的溶蝕 如濁沸石、方解石溶蝕，有的方解石完全被溶蝕形成鑄?？?C、填隙物巖屑溶蝕。

3.4 裂縫

本區(qū)裂縫相當(dāng)發(fā)育，無論從野外露頭還是鉆井資料均可證明裂縫的存在。按規(guī)模，裂縫分為宏觀裂縫和微觀裂縫兩類。宏觀裂縫可在巖芯上直接觀察和描述，是油氣的主要滲流通道。微觀裂縫借助于顯微鏡觀察，其開度與孔隙孔喉直徑處于同一量級。無論是宏觀裂縫還是微觀裂縫，其對油氣的滲流運(yùn)移均可起到至關(guān)重要的作用(見圖9)。

圖8 Z21井長8(2 064.17～2 064.19 m)

圖9 Z6井長8層間縫被瀝青充填

4 結(jié)語

(1)吳起地區(qū)長8儲(chǔ)層巖石以巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖為主，砂巖分選性總體中等－較好，以細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主;碎屑顆粒以次棱角狀為主，磨圓度較差。

(2)研究區(qū)主要發(fā)育殘余粒間孔、溶蝕孔、其次發(fā)育晶間孔和裂隙孔。

(3)成巖作用主要表現(xiàn)為機(jī)械壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶解、溶蝕作用以及裂縫。

[1]李忠，陳景山，關(guān)平.含油氣盆地成巖作用的科學(xué)問題及研究前沿[J].巖石學(xué)報(bào).2006(08).

[2]李紅，柳益群，劉林玉.鄂爾多斯盆地西峰油田延長組長81低滲透儲(chǔ)層成巖作用[J].石油與天然氣地質(zhì).2006(02).

[3]樊婷婷，柳益群，黃進(jìn)臘，等.合水地區(qū)長8儲(chǔ)層成巖作用及對儲(chǔ)層物性的影響[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2010(03).

[4]徐波，孫衛(wèi).姬塬油田長4+5砂巖儲(chǔ)層孔隙類型與成巖作用[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版).2008(06).

[5]于波，崔智林，劉學(xué)剛，等.西峰油田長8儲(chǔ)層砂巖成巖作用及對孔隙影響[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版).2008(03).

[6]郭萍.鄂爾多斯盆地靖吳地區(qū)三疊系長6－長10油層組沉積相特征及其儲(chǔ)層研究[D].長江大學(xué).2012.