大牛地氣田大18井上古生界致密砂巖儲(chǔ)層物性及其成巖主控因素

陳　修 曲希玉 邱隆偉 張立強(qiáng)

（中國(guó)石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 山東青島 266580）

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大牛地氣田大18井上古生界致密砂巖儲(chǔ)層物性及其成巖主控因素

陳修 曲希玉 邱隆偉 張立強(qiáng)

（中國(guó)石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 山東青島 266580）

摘 要以大牛地氣田大18井上古生界致密砂巖儲(chǔ)層為研究對(duì)象，利用微觀鏡下研究手段和儲(chǔ)層物性數(shù)據(jù)等資料，研究了大18井上古生界儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征、孔隙及物性演化特征、致密化成因及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主控因素。分析結(jié)果表明：大18井上古生界儲(chǔ)層孔隙以次生孔隙為主，包括石英顆粒溶解所形成的粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔、晶間孔，偶見鑄?？缀统罂?；儲(chǔ)層平均孔隙度為7.1％，平均滲透率為0.34×10-3μm2，屬于低孔低滲儲(chǔ)層；壓實(shí)作用是本區(qū)儲(chǔ)層致密化的大背景，硅質(zhì)、鈣質(zhì)及黏土礦物膠結(jié)充填孔隙、堵塞孔喉是致密化的主要原因；溶解作用是大18井優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的主控因素，特別是石英溶解最為發(fā)育，而綠泥石環(huán)邊膠結(jié)作用通過(guò)增強(qiáng)巖石的抗壓實(shí)強(qiáng)度、抑制石英次生加大保護(hù)原生孔隙，但不能增加儲(chǔ)層物性。

關(guān)鍵詞大18井 物性特征 致密化 膠結(jié)作用 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層 溶解作用

0 引言

在油氣藏勘探開發(fā)過(guò)程中，對(duì)低孔低滲條件下發(fā)育的相對(duì)“高孔高滲”儲(chǔ)層的特征及成因機(jī)制研究日漸深入，形成了壓實(shí)、膠結(jié)和溶解等成巖作用是影響儲(chǔ)層孔滲性能的關(guān)鍵因素的共識(shí)［1-8］。近年來(lái)，大牛地氣田被公認(rèn)為是一個(gè)典型的低孔低滲的致密砂巖氣田，其致密儲(chǔ)層逐步受到關(guān)注，許多學(xué)者對(duì)其儲(chǔ)層特征和成巖作用特征作了深入研究，普遍認(rèn)為壓實(shí)作用和膠結(jié)作用是破壞儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的主要影響因素，分別表現(xiàn)為壓實(shí)孔隙和堵塞孔喉；而溶解作用表現(xiàn)為增大孔隙空間，是改善儲(chǔ)層物性，提高孔滲性的主要原因［9-17］。另外，部分學(xué)者認(rèn)為沉積作用對(duì)低孔低滲儲(chǔ)層有一定的控制作用，是優(yōu)質(zhì)致密儲(chǔ)層形成的基礎(chǔ)［3，5，17］。雖然前人已經(jīng)提出了沉積作用、成巖作用等儲(chǔ)層物性的影響因素，但對(duì)大牛地氣田大18井上古生界儲(chǔ)層的孔隙演化、致密化及相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的成因分析還不夠明確，本文通過(guò)對(duì)大18井進(jìn)行單井解剖，從成巖作用角度具體分析儲(chǔ)層物性的垂向演化、儲(chǔ)層致密及相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的主控因素。

1 地質(zhì)概況及研究方法

1.1 地質(zhì)概況

大牛地氣田，面積約為2 003.71 km2，地理位置上北鄰內(nèi)蒙古自治區(qū)，南接陜西省，位于兩省區(qū)交界處，構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部，區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)弱，斷裂不發(fā)育，為北東走向平緩的（地層傾角不足1°）西傾單斜。大牛地氣田地層發(fā)育齊全，未出現(xiàn)沉積間斷，受古地貌和沉積相帶的影響地層厚度在不同地區(qū)有一定的變化［12-13，18-19］。大18井的地理坐標(biāo)為X：19 391 971.95，Y：4 308 024.28，Z：1 291.65，研究的主要目的層段為上古生界石炭系太原組（C t）、二疊系山西組（P s）與下石盒子組（P h），經(jīng)歷了海相一海陸過(guò)渡相一陸相的沉積過(guò)程［18-20］。

1.2 研究方法

本文中所用資料主要有收集資料和實(shí)測(cè)資料，其中收集資料包括巖芯數(shù)據(jù)、孔隙結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和儲(chǔ)層物性數(shù)據(jù)；實(shí)測(cè)資料包括鑄體薄片照片，激光共聚焦照片、面孔率及孔徑大小，掃描電鏡照片，所用儀器分別為XPL-2型偏光顯微鏡、LSM-700型激光共聚焦顯微鏡、S-4800型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，測(cè)試單位為中國(guó)石油大學(xué)（華東）山東省高校盆地分析與油氣儲(chǔ)層地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院石油地質(zhì)測(cè)試中心。

文中主要應(yīng)用了兩種研究方法：?jiǎn)我蛩胤治龇ê头囱莼貏兎?。單因素分析法，分析壓?shí)作用對(duì)物性的影響時(shí)把巖石成分、粒度、膠結(jié)類型等因素分別單獨(dú)分析，排除其他因素帶來(lái)的干擾，最后對(duì)壓實(shí)作用進(jìn)行綜合判斷；反演回剝法，對(duì)不同成巖階段孔隙度恢復(fù)時(shí)，以鑄體薄片現(xiàn)今孔隙特征為基礎(chǔ)，從現(xiàn)今孔隙度逐步回剝，計(jì)算反演各成巖階段的面孔率的變化量，建立面孔率—孔隙度關(guān)系式，最終計(jì)算各個(gè)成巖階段孔隙度的變化量［21］。

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

按照Folk的巖石分類標(biāo)準(zhǔn)［22］，通過(guò)對(duì)大18井上古生界儲(chǔ)層68塊巖心樣品的巖石薄片觀察統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，整個(gè)研究層段內(nèi)巖屑砂巖含量最高，約占砂巖樣品總量的63.20％；其次為巖屑石英砂巖，約占砂巖樣品總量的25％；石英砂巖的含量最少，約占砂巖樣品總量的10.3％（圖1）。大18井儲(chǔ)層砂巖成分成熟度具有中等偏低的特點(diǎn)，其中石英含量主要集中在54％～98％范圍內(nèi)，平均73.9％左右；巖屑含量主要為11％～38％，平均為19.5％，巖屑類型主要為變質(zhì)巖、燧石等（圖版Ⅰ-a）；儲(chǔ)層中基本不含長(zhǎng)石，最高含量不超過(guò)3％。另外，砂巖中膠結(jié)類型主要為硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)及黏土礦物膠結(jié)，其中硅質(zhì)膠結(jié)物含量主要集中在0.5％～5％，平均含量為1.66％，主要包括石英次生加大邊及少量自形石英；碳酸鹽膠結(jié)物含量主要為 0.3％～3％，最高含量為 17％，平均含量1.26％，主要表現(xiàn)為方解石膠結(jié)交代，另含少量鐵方解石和鐵白云石；黏土礦物含量主要分布在1％～10％，平均含量為3.63％，主要包括綠泥石、高嶺石和伊利石三種類型。儲(chǔ)層內(nèi)砂巖結(jié)構(gòu)成熟度中等偏高，顆粒粒度主要為中—粗粒，分選中等，次棱角狀磨圓，孔隙式膠結(jié)，顆粒支撐，點(diǎn)—線接觸。

圖1　大18井上古生界儲(chǔ)層砂巖分類Fig.1 Classification of sandstones in the Upper Paleozoic reservoir ofWell D18

3 儲(chǔ)層孔滲特征

3.1 孔隙類型

通過(guò)對(duì)巖心樣品的普通薄片、鑄體薄片及掃描電鏡觀察分析，大牛地氣田大18井太原組、山西組和下石盒子組主要發(fā)育次生孔隙，同時(shí)可見少量原生孔隙，此外裂縫也較發(fā)育。其中，原生孔隙主要是剩余粒間孔；次生孔隙包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔、鑄?？缀统罂祝?3］。

（1）剩余粒間孔：原生孔隙經(jīng)機(jī)械壓實(shí)作用和化學(xué)膠結(jié)作用改造保留下來(lái)，由石英顆粒包圍的較規(guī)則孔隙，常呈三角形或者多邊形，邊界清晰，顆粒無(wú)溶蝕現(xiàn)象（圖版Ⅰ-b）。

（2）粒間溶孔：溶蝕作用發(fā)生于顆粒之間，主要是石英顆粒邊緣被溶蝕擴(kuò)大形成“港灣狀”，孔隙中可見殘余物（圖版Ⅰ-c）。

（3）粒內(nèi)溶孔：顆粒內(nèi)部局部發(fā)生溶蝕作用，研究層段內(nèi)的粒內(nèi)溶孔主要是石英顆粒內(nèi)部部分溶蝕形成的孔隙（圖版Ⅰ-d）。

（4）晶間孔：一般是晚期形成的高嶺石等黏土礦物晶體間的孔隙，偶見溶蝕現(xiàn)象（圖版Ⅰ-e）。

（5）鑄?？祝赫麄€(gè)石英顆粒完全被溶蝕所形成，顆粒外形輪廓基本保留，一般呈橢圓狀（圖版Ⅰ-f）。

（6）超大孔：一般是多個(gè)石英顆粒和膠結(jié)物被溶蝕所致，溶孔面積大（圖版Ⅰ-g）。

（7）裂縫：一種是由壓實(shí)作用導(dǎo)致切穿石英顆粒的切?？p（圖版Ⅰ-h）；另一種是因顆粒收縮形成的貼?？p（圖版Ⅰ-i）。

3.2 孔喉結(jié)構(gòu)特征

通過(guò)分析來(lái)自大牛地氣田大18井太2段儲(chǔ)層的13條毛管壓力曲線特征發(fā)現(xiàn)：總體上，13條毛管壓力曲線基本均位于對(duì)角線偏右上方，反映出孔隙結(jié)構(gòu)差，孔喉分選不均勻，偏細(xì)歪度，滲透率較低，排驅(qū)壓力較高；然而最大進(jìn)汞飽和度較高，分布在72.35％～92.37％之間，平均84.78％，儲(chǔ)集性能較好（圖2）。在此基礎(chǔ)上，13條曲線又可分為兩大類：第一類，曲線有相對(duì)較長(zhǎng)的平坦段（緩坡段），這類孔喉分布較集中，分選相對(duì)較好，孔隙半徑較大，孔滲性相對(duì)較好（圖2I）；第二類，曲線的平坦段（緩坡段）相對(duì)較短，孔喉分選較差，滲透性較差（圖2II）。

圖2　大18井上古生界儲(chǔ)層毛管壓力曲線Fig.2 Capillary pressure curve of the Upper Paleozoic reservoir ofWell D18

3.3 儲(chǔ)層物性特征

據(jù)大牛地氣田大18井上古生界儲(chǔ)層241個(gè)樣品的物性數(shù)據(jù)分析表明：整個(gè)研究區(qū)的孔隙度變化范圍為1.9％～13.4％，平均孔隙度為7.1％，主要集中在2％～11％之間；滲透率的變化范圍為0.014～3.21× 10-3μm2，平均滲透率為0.34×10-3μm2；主要集中在0.01～1×10-3μm2之間，屬低孔—低滲致密儲(chǔ)層。由大18井的物性垂向演化圖可以發(fā)現(xiàn)，在2 630 m以下孔隙度和滲透率垂向演化特征相似，其中山2段、太2段出現(xiàn)兩個(gè)物性異常高值區(qū)，對(duì)應(yīng)深度分別為2 685 m、2 770 m（圖3）。

圖3　大18井上古生界儲(chǔ)層孔隙度和滲透率垂向變化Fig.3 Vertical variation of porosity and permeability in the Upper Paleozoic reservoir ofWell D18

4 儲(chǔ)層致密化成因

根據(jù)對(duì)儲(chǔ)層物性的影響結(jié)果，成巖作用可劃分為提高儲(chǔ)集性能的建設(shè)性成巖作用和降低儲(chǔ)集性能的破壞性成巖作用［16，24］。破壞性成巖作用主要表現(xiàn)為占據(jù)孔隙空間降低孔隙度、堵塞孔喉降低滲透率，從而損害儲(chǔ)層質(zhì)量［16］，是導(dǎo)致大18井儲(chǔ)層致密化的主要原因。研究層段內(nèi)破壞性成巖作用包括壓實(shí)作用、硅質(zhì)膠結(jié)作用、碳酸鹽膠結(jié)作用、黏土礦物膠結(jié)作用等。

4.1 壓實(shí)作用

壓實(shí)作用是大牛地氣田大18井砂巖儲(chǔ)層致密化的大背景，在成巖作用早期機(jī)械壓實(shí)作用使碎屑沉積物迅速壓實(shí)，顆粒及填隙物變形并呈定向排列（圖版Ⅰ-j）。隨著埋藏深度的增加，壓實(shí)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，石英顆粒由淺層的點(diǎn)接觸逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯顚拥木€接觸（圖版Ⅰ-k）。

壓實(shí)作用是使碎屑顆粒重新排列填充，孔隙空間快速減少，物性變差的直接原因［25］。以大18井鑄體薄片樣品的現(xiàn)今孔隙特征為基礎(chǔ)，結(jié)合成巖演化定量恢復(fù)的大18井2 784.35m樣品成巖作用早期由壓實(shí)壓溶作用導(dǎo)致的孔隙度減少可達(dá)16.50％。

通過(guò)對(duì)大18井致密砂巖儲(chǔ)層單因素分析發(fā)現(xiàn)，相同深度范圍內(nèi)（2 500～2 700 m），巖屑砂巖孔隙度平均變化 4.97％，而石英砂巖孔隙度平均變化3.62％，壓實(shí)作用對(duì)巖屑砂巖致密化的影響速度強(qiáng)于石英砂巖；細(xì)粒砂巖孔隙度平均變化5.70％，而中粗粒砂巖孔隙度平均變化4.12％，壓實(shí)作用對(duì)細(xì)粒砂巖的影響強(qiáng)于中粗粒砂巖（圖4）。

圖4　不同粒度及巖性砂巖孔隙演化圖Fig.4 Porosity evaluation of different size and lithology sandstones

4.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是大牛地氣田大18井上古生界砂巖儲(chǔ)層成巖中后期致密化的主控因素。大18井致密儲(chǔ)層中膠結(jié)物主要為硅質(zhì)和碳酸鹽礦物，其次為綠泥石、高嶺石等黏土礦物。

4.2.1 硅質(zhì)膠結(jié)

在大18井整個(gè)上古生界儲(chǔ)層中硅質(zhì)膠結(jié)普遍存在，硅質(zhì)膠結(jié)物在砂巖儲(chǔ)層中主要表現(xiàn)為石英的次生加大，偶見自形石英。石英的次生加大主要是由于孔隙水中溶解的過(guò)飽和的SiO2在石英碎屑顆粒邊緣沉淀所致［24］。根據(jù)石英的加大邊的形態(tài)特征，大18井上古生界儲(chǔ)層中石英加大可分為2期，加大邊寬度一般小于50μm（圖版Ⅰ-l）。

大18井上古生界儲(chǔ)層孔隙度與石英次生加大邊的含量存在較好的線性關(guān)系：孔隙度隨硅質(zhì)膠結(jié)物含量的升高逐漸降低（圖5）。通過(guò)定量恢復(fù)的大18井2 784.35 m樣品因硅質(zhì)膠結(jié)作用導(dǎo)致孔隙度減少9.23％。

圖5　硅質(zhì)膠結(jié)物含量與孔隙度關(guān)系Fig.5 Relationship between the content of siliceous cement and porosity

4.2.2 碳酸鹽膠結(jié)

碳酸鹽膠結(jié)物在大18井上古生界儲(chǔ)層中普遍發(fā)育，主要以粒間孔隙充填物或交代物的形式存在［26］，膠結(jié)物含量變化較大，最高含量可達(dá)17.30％，主要礦物為方解石及鐵方解石，另含少量鐵白云石（圖版Ⅰ-m），可導(dǎo)致儲(chǔ)集空間減小，孔隙度和滲透率變差。孔隙度與鈣質(zhì)膠結(jié)物含量的關(guān)系總體上表現(xiàn)出隨鈣質(zhì)膠結(jié)物含量的升高，孔隙度呈下降趨勢(shì)（圖6）。通過(guò)定量恢復(fù)大18井2 784.35 m樣品由鈣質(zhì)膠結(jié)作用導(dǎo)致孔隙度減少8.37％。

圖6　方解石含量與孔隙度關(guān)系Fig.6 Relationship between the content of calcite and porosity

4.2.3 黏土礦物膠結(jié)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)大18井上古生界儲(chǔ)層中黏土礦物含量較低，主要以綠泥石膠結(jié)為主，高嶺石、伊利石膠結(jié)次之。儲(chǔ)層中的黏土礦物，主要是由碎屑顆粒蝕變、水云母雜基轉(zhuǎn)化及黏土礦物自身相互轉(zhuǎn)化而來(lái)（圖版Ⅰ-n），充填于粒間孔隙［27］。定量恢復(fù)的大 18井2 784.35 m樣品因黏土礦物膠結(jié)導(dǎo)致的孔隙度減少僅1.65％。雖然黏土礦物對(duì)孔隙的減少貢獻(xiàn)較小，但其堵塞孔喉對(duì)滲透率的影響較大，受其影響大18井滲透率最小值達(dá)0.034×10-3μm2。

5 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層成巖主控因素

5.1 致密砂巖儲(chǔ)層孔隙的垂向演化

對(duì)大牛地氣田大18井進(jìn)行解剖，借助激光共聚焦顯微鏡觀察目的層位的26件砂巖樣品，并定量分析每個(gè)樣品的孔徑、面孔率及實(shí)測(cè)孔隙度數(shù)據(jù)的垂向演化。

結(jié)合孔徑演化特征及激光共聚焦照片不難發(fā)現(xiàn)，大18井的孔隙半徑最小為3.11μm，最大達(dá)332.51 μm，平均為8.05μm（表1），孔隙連通性較好，呈網(wǎng)格狀展布（圖版Ⅰ-o，p）。其最大孔隙半徑的垂向演化與孔隙度的垂向演化特征相似（圖7），最大孔隙半徑發(fā)育的層位與孔隙度較高的層位基本一致，說(shuō)明顆粒之間的溶蝕孔、擴(kuò)大孔等次生孔隙是致密砂巖儲(chǔ)層物性變好的重要原因。

大18井砂巖實(shí)測(cè)孔隙度和實(shí)測(cè)面孔率分析結(jié)果顯示：孔隙度在H1-1、S2-1及T2段有迅速減小趨勢(shì)，伴隨出現(xiàn)3個(gè)孔隙度低值區(qū)，最小孔隙度值為2.90％（圖7），儲(chǔ)層達(dá)到致密化，這主要是由壓實(shí)作用及膠結(jié)作用共同作用的結(jié)果；在S2-2、T2段同時(shí)出現(xiàn)孔隙度升高的趨勢(shì)，并在這兩個(gè)層段出現(xiàn)孔隙度高值區(qū)，最大孔隙度達(dá)10.55％（圖7），這主要是由于堿性流體充注，石英顆粒及其次生加大邊、硅質(zhì)巖屑被溶蝕（圖版Ⅰ-q），使孔隙度增大，形成相對(duì)優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層。

5.2 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主控因素

大牛地氣田大18井建設(shè)性成巖作用主要是通過(guò)形成新的次生孔隙或保護(hù)原生孔隙提高致密儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率，達(dá)到改善儲(chǔ)層物性的目的。本區(qū)建設(shè)性成巖作用主要有溶解作用和綠泥石環(huán)邊膠結(jié)作用，相對(duì)“高孔高滲”儲(chǔ)層即是在建設(shè)性成巖作用下形成的［16，24］。

圖7　大18井上古生界儲(chǔ)層孔隙垂向演化圖Fig.7 Vertical evaluation of porosity in the Upper Paleozoic reservoir ofWell D18

5.2.1 溶解作用

在成巖作用過(guò)程中，次生孔隙的產(chǎn)生主要是巖石組構(gòu)中部分骨架顆粒和填隙物發(fā)生溶解作用的結(jié)果。大18井上古生界儲(chǔ)層中的溶解作用主要是石英顆粒及其次生加大邊的溶蝕，溶蝕形態(tài)上主要表現(xiàn)為偏光顯微鏡下石英顆粒邊緣“港灣狀”溶蝕，掃描電鏡下石英顆粒表面“雨痕狀”溶坑（圖版Ⅰ-q，r）。與硅質(zhì)溶解共存的碳酸鹽膠結(jié)物發(fā)育（圖版Ⅰ-s），證實(shí)了大18井上古生界儲(chǔ)層整體處于堿性環(huán)境中，溶解作用主要為堿性溶解。

大18井溶解作用的結(jié)果主要是石英被溶蝕形成次生溶孔。以大18井2 784.35 m為例，結(jié)合其成巖共生序列（圖8），采用“反演回剝法”恢復(fù)不同成巖階段的孔隙度如下：原始孔隙度為34.92％左右，早期（早成巖B期）壓實(shí)作用損孔率大，使原生孔隙迅速減小，減孔達(dá)16.50％，晚期（中成巖B期）壓實(shí)減孔較小，僅為1.83％；早期（早成巖B期）膠結(jié)作用的減孔量為10.53％，主要為碳酸鹽膠結(jié)及綠泥石膠結(jié)，晚期（中成巖A2期）膠結(jié)作用的減孔量為8.72％，主要為石英的第三期加大、高嶺石等泥質(zhì)膠結(jié)物充填（圖8，9）；堿性溶解作用提供大量次生孔隙，増孔達(dá)11.39％，是儲(chǔ)層物性改善的主要原因，現(xiàn)今孔隙度為8.73％（圖9）?？紫冻蓭r演化特征為：壓實(shí)作用使原生孔隙減少，膠結(jié)作用充填堵塞孔隙，壓實(shí)及膠結(jié)作用是致密砂巖儲(chǔ)層致密化的主要原因，堿性溶解作用作為主要的溶解形式使石英溶蝕形成次生孔隙，增加孔隙度?？傮w上，壓實(shí)、膠結(jié)作用使儲(chǔ)層物性變差，堿性溶解作用提供優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

5.2.2 綠泥石環(huán)邊膠結(jié)

綠泥石環(huán)邊膠結(jié)作用對(duì)物性的改善主要是通過(guò)增強(qiáng)巖石的抗壓實(shí)強(qiáng)度、抑制石英等顆粒的次生加大來(lái)實(shí)現(xiàn)的［28］。大18井上古生界儲(chǔ)層中綠泥石含量不均，含量主要分布范圍為0.5％～5％，平均含量為1.25％。通過(guò)分析可知，綠泥石含量與孔隙度、滲透率有如下關(guān)系：當(dāng)綠泥石含量小于7％時(shí)，孔隙度、滲透率隨綠泥石含量的增加而升高；當(dāng)綠泥石含量大于7％時(shí)，孔隙度、滲透率隨綠泥石含量的增加而降低（圖10）。這主要是由于綠泥石含量較低時(shí)，綠泥石不足以填充孔隙，而是通過(guò)平衡上覆地層載荷，增加巖石的抗壓實(shí)強(qiáng)度，同時(shí)綠泥石的存在有效的抑制了相對(duì)晚成巖階段石英的次生加大（圖版Ⅰ-t），此時(shí)，綠泥石對(duì)孔隙的積極作用大于對(duì)孔隙的破壞作用；而綠泥石含量較高時(shí)，主要表現(xiàn)為填充孔隙，堵塞孔喉，對(duì)孔隙的破壞作用遠(yuǎn)大于對(duì)孔隙的保護(hù)作用。另外，綠泥石對(duì)孔隙的積極作用僅表現(xiàn)為保護(hù)孔隙，而不能增加儲(chǔ)層的物性。

圖8　大18井成巖演化序列Fig.8 Diagenetic evolution sequence ofWell D18

圖9　大18井孔隙演化史圖（2 784.35m）Fig.9 Porosity evaluation history ofWell D18（2 784.35m）

大18井的綠泥石包殼厚度為10～20μm，包裹碎屑石英顆粒，形成大量的三角形原生粒間孔（圖版Ⅰ-u），在三角形孔隙內(nèi)綠泥石包殼呈垂直顆粒的片狀（單偏光鏡下呈針狀）生長(zhǎng)，且由孔隙邊緣向孔隙中心其晶形漸好，顆粒漸大，該產(chǎn)狀的綠泥石可抑制石英的次生加大，保護(hù)孔隙。綠泥石是在富 Fe2+、Mg2+的堿性環(huán)境下形成的［29］，同時(shí)證明了大18井上古生界儲(chǔ)層堿性溶解作用的存在。

綜上所述，大18井是在壓實(shí)作用（圖版Ⅰ-j，k）的大背景下，由硅質(zhì)（圖版Ⅰ-l）、鈣質(zhì)（圖版Ⅰ-m）及黏土（圖版Ⅰ-n）等膠結(jié)作用使其致密化，堿性溶解作用形成粒間溶蝕孔、擴(kuò)大孔等次生孔隙（圖版Ⅰ-q，r），綠泥石環(huán)邊膠結(jié)作用保護(hù)孔隙（圖版Ⅰ-t，u）的成巖演化過(guò)程中形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

圖10　綠泥石含量與孔隙度關(guān)系Fig.10 Relationship between the content of chlorite and porosity

6 結(jié)論

（1）大18井上古生界致密砂巖儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征研究結(jié)果表明，巖石類型以巖屑砂巖為主，巖屑石英砂巖次之，石英砂巖含量相對(duì)較少，主體粒級(jí)中—粗粒，分選中等，孔隙式膠結(jié)，點(diǎn)—線接觸，表現(xiàn)為成分成熟度中等偏低，結(jié)構(gòu)成熟度中等偏高的特點(diǎn)。

（2）大18井上古生界儲(chǔ)層中發(fā)育原生孔隙和次生孔隙兩大類，其中原生孔隙主要為剩余粒間孔，次生孔隙主要包括顆粒溶解（尤其是石英顆粒）所形成的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔，偶見晶間孔、鑄模孔和超大孔；孔隙結(jié)構(gòu)差，孔喉分選不均勻，孔隙度和滲透率主要分布范圍為2％～11％和0.01～1×10-3μm2。

（3）壓實(shí)作用是大18井上古生界儲(chǔ)層致密化的大背景，特別是在早成巖期，壓實(shí)作用是顆粒由點(diǎn)接觸逐漸變?yōu)榫€接觸，破壞粒間原生孔隙；膠結(jié)作用是儲(chǔ)層致密化的主控因素，硅質(zhì)、鈣質(zhì)及黏土礦物膠結(jié)可充填孔隙，堵塞吼道，從而破壞儲(chǔ)層物性。

（4）大18井上古生界優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層（相對(duì)“高孔高滲”儲(chǔ)層）主要是在溶解作用和綠泥石環(huán)邊膠結(jié)作用的控制下形成的。溶解作用，特別是石英溶解是本區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的最重要的控制因素，石英溶解作用的增孔量可達(dá)11.39％；綠泥石環(huán)邊膠結(jié)作用主要通過(guò)保護(hù)已形成的孔隙以達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層的目的，同時(shí)自生綠泥石的存在證實(shí)了堿性溶解作用的存在。

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圖版Ⅰ說(shuō)明 a.橢圓形燧石巖屑與周圍顆粒緊密接觸，2 595.70 m，H1-3；b.石英顆粒支撐形成的剩余原生孔隙，2 778.50 m，T2；c.石英顆粒邊緣溶蝕形成的粒間溶孔，2 781.30 m，T2；d.石英顆粒內(nèi)部溶蝕形成的粒內(nèi)溶孔，2 771.20 m，T2；e.高嶺石晶間孔及顆粒溶蝕形成的粒間溶孔，2 745.40m，S1-1；f.顆粒被完全溶蝕而外形保留下來(lái)的鑄?？?，2 743.54m，S1-1；g.多個(gè)顆粒溶蝕形成的超大孔，2 778.50m，T2；h.強(qiáng)壓實(shí)形成的切?？p，2 784.90m，T2；i.石英顆粒收縮形成的貼?？p，2 695.00m，S2-1；j.機(jī)械壓實(shí)作用導(dǎo)致的顆粒定向排列，2 635.90m，H1-1；k.強(qiáng)壓實(shí)使石英顆粒呈線接觸，2 780.30 m，T2；l.兩期石英次生加大邊，2 666.02 m，S2-2；m.鐵方解石膠結(jié)充填孔隙，2 698.00 m，S2-1；n.粒間孔隙充填的假六邊形片狀高嶺石向發(fā)絲狀伊利石轉(zhuǎn)化，2 636.00 m，H1-1；o.二維網(wǎng)格狀孔隙展布，2 745.20 m，S1-1；p.三維網(wǎng)格狀孔隙展布，2 745.20 m，S1-1；q.石英顆粒邊緣溶蝕，形成粒間溶孔，2 784.90 m，T2；r.石英顆粒表面“雨痕狀”溶坑，2 595.70 m，H1-3；s.石英溶解伴隨碳酸鹽膠結(jié)現(xiàn)象，2 743.54 m，S1-1；t.片狀綠泥石包殼抑制石英顆粒的次生加大，2 623.50 m，H1-2；u.綠泥石包殼，保護(hù)原生粒間孔隙，2 595.70 m，H1-3。

Physical Property of the Upper Paleozoic Tight Sandstone Reservoir and Its M ain Controlling Factors during Diagenesis of W ell D18 in Daniudi Gas Field

CHEN Xiu QU XiYu QIU LongWei ZHANG LiQiang
（School of Geosciences，China University of Petroleum，Qingdao，Shandong 266580，China）

Abstract：Taking the Upper Paleozoic tight sandstone reservoir ofWell D18 in DaniudiGas Field as research object，utilizingmicroscopic methods and reservoir physical property data，we have performed researches on petrologic features，pore types，physical property evaluation characteristics，causes of densification and favorable reservoir main controlling factors.The analyzing results provide some indications.Firstly，Well D18 the Upper Paleozoic reservoir space ismainly dominated by secondary pore including quartz intergranular dissolved pore，quartz intragranular dissolve pore，intercrystal pore，rarelymold pore and oversized pore.Secondly，the reservoir belongs to low porosity and low permeability reservoir：the average porosity is 7.1％，and the average permeability is 0.34×10-3μm2.Thirdly，compaction is the general background of reservoir densification；siliceous，calcareous and clay cements are the main causes of densification.Lastly，dissolution is themain controlling factor ofWellD18 favorable reservoir，especially the quartz dissolution mostgrowing；chlorite cementation can preserve primary poreswithout increasing reservoir physical property by enhancing the resisting compaction strength of rocks and inhibiting quartz over growth.

Key words：Well D18；physical property characteristic；densification；cementation；favorable reservoir；dissolution

第一作者簡(jiǎn)介陳 修 男 1987年出生 碩士 儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué) E-mail：cxiu226@163.com

通訊作者曲希玉 男 副教授 E-mail：quxiyu@upc.edu.cn

中圖分類號(hào)P618.13

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)：1000-0550（2016）02-0364-11

doi：10.14027/j.cnki.cjxb.2016.01.015

收稿日期HTSS：2014-11-06；收修改稿日期：2015-04-07

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41372133，41472105）；國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05009-002）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（12CX04004A）［Foundation：National Natural Science Foundation of China，No.41372133，41472105；National Scienceand Technology Major Project，No.2011ZX05009-002；Fundamental Research Funds for the Central Universities，No.12CX04004A］