神木-榆林地區(qū)馬五1-2亞段儲層物性特征及巖溶作用的影響

唐樂平，史嬋媛，王曄，趙永剛，李寧，張棟梁，劉森

（1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安710018；3.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065；4.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗017300；5.中國石油長慶油田分公司，陜西西安710018）

神木-榆林地區(qū)馬五1-2亞段儲層物性特征及巖溶作用的影響

唐樂平1，2，史嬋媛1，2，王曄1，2，趙永剛3，李寧4，張棟梁5，劉森3

（1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安710018；3.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065；4.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗017300；5.中國石油長慶油田分公司，陜西西安710018）

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地東北部，馬五1-2亞段儲層屬于風(fēng)化殼巖溶儲層。通過鉆井巖心、鑄體薄片、掃描電鏡、圖像孔隙和陰極發(fā)光等分析測試手段的研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)馬五1-2儲層發(fā)育10類典型孔隙，晶間孔、晶間溶孔、溶蝕孔洞的充填殘余孔和非選擇性溶孔是有效孔隙，硬石膏溶?？缀望}模孔的充填殘余部分有效。統(tǒng)計大量的物性數(shù)據(jù)，認(rèn)為馬五1-2儲層屬于特低孔滲儲層；靖邊氣田巖溶儲層的物性明顯好于該區(qū)；馬五1中自上而下小層孔隙度和滲透率有逐漸變小的趨勢。δ18O值的垂向變化表明，馬五1中自上而下大氣淡水的影響逐漸減弱，即同生期巖溶作用和表生期巖溶作用逐漸變?nèi)?，致使溶蝕孔洞的數(shù)量逐漸減少，物性向下變差。

孔隙類型；物性特征；巖溶作用；δ18O值

長期以來鄂爾多斯盆地下古生界天然氣的勘探開發(fā)工作主要集中于盆地中部，目的層是以靖邊氣田為代表的奧陶系頂部風(fēng)化殼溶孔型儲集體［1，2］。雖然鄂爾多斯盆地東部奧陶系天然氣勘探及相應(yīng)的研究工作始于20世紀(jì)90年代，但進(jìn)展緩慢，未形成系統(tǒng)的研究成果［3～7］，這直接影響到對盆地東部奧陶系天然氣的開發(fā)。神木-榆林地區(qū)作為盆地東部的重要區(qū)塊之一，近年來隨著鉆至下古生界的探井和開發(fā)井不斷增加，其天然氣開發(fā)工作不斷推進(jìn)，新的問題隨之出現(xiàn)，例如其馬五1-2亞段風(fēng)化殼巖溶儲層物性特征？物性特征與靖邊氣田的差異性？物性特征的影響因素？這些基本問題的解決將為預(yù)測研究區(qū)中未開發(fā)區(qū)域或相鄰區(qū)塊的儲層物性及其變化規(guī)律提供必要的理論依據(jù)。

1　地質(zhì)概況

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地東北部，北至神木，南至佳縣，西至榆林，東至黃河；區(qū)域構(gòu)造位置隸屬伊陜斜坡東北部。該區(qū)下奧陶統(tǒng)馬家溝組馬五段以白云巖為主，夾石灰?guī)r，蒸發(fā)巖較少，縱向上巖性變化大，自上而下分為10個亞段。馬五1亞段分為四個小層，馬五2亞段分為兩個小層。馬五1亞段地層厚度在1.0 m～28.6 m，平均厚度11.6 m；馬五2亞段地層厚度在1.4 m～20.5 m，平均厚度9.5 m。馬五1-2亞段六個小層的地層厚度在0.4 m～13.0 m，平均厚度4.9 m。研究區(qū)馬五1-2沉積時期發(fā)育臺地潮坪相沉積，潮上云坪、灰質(zhì)云坪、含膏云坪（膏質(zhì)云坪）和泥質(zhì)云坪為其主要的優(yōu)勢微相。與中部靖邊氣田所不同的是，研究區(qū)馬五1-2沉積時期水體相對較深，蒸發(fā)環(huán)境不明顯，僅在馬五13時期海水相對較淺，石膏發(fā)育較普遍。

2　儲層孔隙類型

通過鉆井巖心、鑄體薄片、掃描電鏡、圖像孔隙和陰極發(fā)光等分析測試手段的研究，發(fā)現(xiàn)神木-榆林地區(qū)馬五1-2亞段儲層巖石類型主要包括白云巖和石灰?guī)r兩大類。白云巖類儲集巖主要是泥-粉晶云巖、含膏鹽假晶泥-粉晶云巖、泥-粉晶含灰質(zhì)云巖、泥-粉晶含泥質(zhì)云巖，粉晶云巖，粉-細(xì)晶云巖，含膏質(zhì)云巖和殘余顆粒云巖。石灰?guī)r類儲集巖以泥晶灰?guī)r、晶?；?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r為主。在這些儲集巖中，發(fā)育了晶間孔、晶間溶孔、晶內(nèi)溶蝕微孔、硬石膏溶模孔、鹽模孔、石鹽溶蝕孔、粒內(nèi)溶孔、溶蝕孔洞的充填殘余孔、非選擇性溶孔等10類典型孔隙。其中，晶間孔、晶間溶孔（見圖1（a））、溶洞（溶孔）的充填殘余孔（見圖1（b））和非選擇性溶孔（見圖1（c））是研究區(qū)的有效孔隙，硬石膏溶?？祝ㄒ妶D1（d））和鹽?？椎某涮顨堄嗖糠钟行?，部分粒內(nèi)溶孔為有效孔隙，晶內(nèi)溶蝕微孔（見圖1（e））和石鹽溶蝕微孔（見圖1（f））的儲集意義不大。

3　儲層物性特征

3.1馬五1-2亞段儲層物性

統(tǒng)計研究區(qū)32口井馬五1-2亞段儲層的901個巖心孔隙度數(shù)據(jù)，得出該區(qū)馬五1-2亞段儲層孔隙度在0.08%～12.31%，平均值2.94%。孔隙度小于6%者共占92.23%，孔隙度在6%～10%者占7.11%，孔隙度大于10%者僅占0.66%。統(tǒng)計研究區(qū)32口井馬五1-2亞段儲層的880個巖心滲透率數(shù)據(jù)，得出本區(qū)馬五1-2亞段儲層滲透率在（0.000 3～38.36）×10-3μm2，平均值0.59×10-3μm2。滲透率主要分布在（0.001～1.00）×10-3μm2，占91.70%；滲透率在（1.0 0～10.00）× 10-3μm2者占6.48%；滲透率大于10.00×10-3μm2者僅占1.82%。馬五1-2亞段儲層屬于特低孔滲儲層。

圖1　研究區(qū)馬五1-2亞段儲層孔隙類型

3.2馬五1、馬五2儲層物性

研究區(qū)馬五1儲層孔隙度在0.10%～10.50%，平均值3.17%；馬五2儲層孔隙度在0.08%～12.31%，平均值2.60%。孔隙度小于4%者，馬五2所占比例大于馬五1；孔隙度大于4%者，馬五1所占比例明顯大于馬五（2見圖2）。這與馬五1的孔隙發(fā)育相對較好、孔隙度分布相對比較均勻有關(guān)。

圖2　馬五1與馬五2儲層孔隙度分布對比直方圖

研究區(qū)馬五1儲層滲透率在（0.000 5～24.76）×10-3μm2，平均值0.61×10-3μm2；馬五2儲層滲透率在（0.000 3～38.36）×10-3μm2，平均值0.56×10-3μm2。滲透率小于0.01×10-3μm2者，馬五2所占比例大于馬五1，其余滲透率區(qū)間馬五1所占比例均略大于馬五2（見圖3）。馬五1滲透率的分布相對比較均勻，平均滲透率略高于馬五2。

圖3　馬五1與馬五2儲層滲透率分布對比直方圖

總體而言，研究區(qū)馬五1、馬五2儲層均屬于特低孔滲儲層，馬五1儲層物性好于馬五2儲層物性，馬五2孔隙度和滲透率的非均質(zhì)性較強。

3.3各小層的儲層物性

研究區(qū)馬五11儲層孔隙度在0.48%～10.50%，平均值3.71%；滲透率在（0.002 1～10.22）×10-3μm2，平均值0.76×10-3μm2。馬五12儲層孔隙度在0.27%～9.51%，平均值3.27%；滲透率在（0.000 5～24.76）×10-3μm2，平均值0.72×10-3μm2；馬五13儲層孔隙度在0.11%～7.54%，平均值3.04%；滲透率在（0.001 6～20.29）×10-3μm2，平均值0.60×10-3μm2。馬五14儲層孔隙度在0.10%～9.70%，平均值3.01%；滲透率在（0.001 6～15.26）× 10-3μm2，平均值0.50×10-3μm2。馬五21儲層孔隙度在0.09%～12.31%，平均值2.39%；滲透率在（0.001 6～38.36）×10-3μm2，平均值0.58×10-3μm2。馬五22儲層孔隙度在0.08%～11.39%，平均值2.79%；滲透率在（0.000 3～14.18）×10-3μm2，平均值0.53×10-3μm2。各小層均屬于特低孔滲儲層。

對比各小層發(fā)現(xiàn)：馬五1中，自上而下小層孔隙度平均值和滲透率平均值有逐漸變小的趨勢；馬五2中，馬五21儲層孔隙度平均值略小于馬五22，滲透率平均值則相反。

研究區(qū)馬五1-2亞段儲層與靖邊氣田同屬于風(fēng)化殼巖溶型儲層，但靖邊氣田巖溶儲層的物性明顯好于該區(qū)［8，9］。

圖4　研究區(qū)馬五1-2亞段儲層孔隙度、滲透率變化與δ18O值變化的對應(yīng)關(guān)系

4　巖溶作用對物性的影響

利用穩(wěn)定同位素，尤其是氧同位素和鍶同位素識別古巖溶類型，確定古巖溶期次是目前古巖溶儲層研究的熱點內(nèi)容之一。風(fēng)化殼巖溶儲層中的δ18O值偏負(fù)及其變化趨勢與早表生期（準(zhǔn)同生期、同生期）和晚表生期大氣淡水對碳酸鹽礦物影響的關(guān)系密切［10，11］。

Montanez（1992）和Allen（1999）測定全球奧陶紀(jì)海水的δ18O值域-6.6‰～-4.0‰。研究區(qū)馬五1亞段δ18O在-13.40‰～-6.40‰，平均值-8.96‰；馬五2亞段δ18O在-10.00‰～-7.70‰，平均值-8.60‰，說明δ18O值偏負(fù)比較明顯。馬五2亞段比馬五1亞段的δ18O值大，這主要是因為馬五2亞段埋藏相對較深，巖溶作用過程中受到大氣淡水的影響也相對較弱。

研究區(qū)馬五1亞段中，自上而下小層的δ18O值逐漸增大，對應(yīng)的孔隙度和滲透率有逐漸變小的趨勢（見圖4），說明自上而下大氣淡水的影響逐漸減弱，即同生期巖溶作用和表生期巖溶作用逐漸變?nèi)?，致使溶蝕孔洞的數(shù)量逐漸減少，物性向下變差。δ18O值的垂向變化比較好的指示了該區(qū)馬五1亞段風(fēng)化殼儲層中巖溶作用的強弱變化。

5　結(jié)論

（1）研究區(qū)馬五1-2亞段儲層發(fā)育10類典型孔隙。其中，晶間孔、晶間溶孔、溶蝕孔洞的充填殘余孔和非選擇性溶孔是有效孔隙，硬石膏溶?？缀望}?？椎某涮顨堄嗖糠钟行В糠至?nèi)溶孔為有效孔隙，晶內(nèi)溶蝕微孔和石鹽溶蝕微孔的儲集意義不大。

（2）馬五1-2亞段儲層，馬五1、馬五2儲層和各小層均屬于特低孔滲儲層；絕大部分樣品的孔隙度小于6%，絕大部分樣品的滲透率小于1.00×10-3μm2；馬五1儲層物性好于馬五2儲層物性。

（3）馬五1中，自上而下小層孔隙度平均值和滲透率平均值有逐漸變小的趨勢；馬五2中，馬五21儲層孔隙度平均值略小于馬五22，滲透率平均值則相反。靖邊氣田巖溶儲層的物性明顯好于該區(qū)。

（4）研究區(qū)馬五1亞段中，δ18O值的垂向變化表明自上而下大氣淡水的影響逐漸減弱，即同生期巖溶作用和表生期巖溶作用逐漸變?nèi)?，致使溶蝕孔洞的數(shù)量逐漸減少，物性向下變差。

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M51-2submember reservoir physical property characteristics and the effect of karstification in Shenmu-Yulin area

TANG Leping1，2，SHI Chanyuan1，2，WANG Ye1，2，ZHAO Yonggang3，LI Ning4，ZHANG Dongliang5，LIU Sen3
（1.Research Institute of Exploration&Development，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.National Engineering Laboratory for Exploration&Development of Low Permeability Oil/Gas Field，Xi'an Shanxi 710018，China；3.School of Earth Science and Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；4.Gas Production Plant 3 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Wushenqi Inner Mongolia 017300，China；5.PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

Shenmu-Yulin area is located at the northeast of the Ordos basin，M51-2submember reservoir is the weathering-crust karst reservoir.With a large amount of data of drilled core，casting thin section，SEM，pattern analysis of pore structure and cathodoluminescence，M51-2submember reservoir developed 10 types of typical pore，the effective pore types aremainly intercrystal pores，intercrystal dissolved pores，residual holes filled with karst caves（dissolved pore）and nonselective solution pores，residual holes filled with moldic pores of gypsum and salt mould pore are effective.With a large amount of physical property data，M51-2submember reservoir belongs to the extra-low porosity and permeability reservoir. From top to bottom in the M51，the average of the porosity and permeability of the thin layer has a tendency to progressively smaller.The karst reservoir physical properties of Jingbian gasfield is btteer than that of the area.The δ18O values in vertical show that，from top to bottom in the M51，the influence of atmospheric fresh water will gradually diminish，that is synsedimentary karstification and supergene karstification is gradually weaken，the number of dissolved pores is reduced gradually，physical property from top to bottom gradually becomes poor.

pore type；physical property characteristic；karstification；δ18O values

TE122.23

A

1673-5285（2016）10-0111-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.10.025

2016－08-06

中國石油科技創(chuàng)新基金項目，項目編號：2011D-5006-0103；國家科技重大專項計劃項目，項目編號：2011ZX05044-3。

唐樂平，男（1965-），漢族，甘肅人，工程師，主要從事天然氣開發(fā)方面的研究工作。