鄂爾多斯盆地中部延長組長8、長9成巖作用及對儲(chǔ)層物性的影響

杜彥軍

(陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075)

鄂爾多斯盆地中部延長組長8、長9成巖作用及對儲(chǔ)層物性的影響

杜彥軍

(陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075)

鄂爾多斯盆地中部延長組長8、長9油層組孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成巖作用多樣，成巖作用對儲(chǔ)層的影響研究不明確。本文通過巖心觀察以及普通薄片與鑄體薄片的鏡下鑒定結(jié)果分析，明確了研究區(qū)長8、長9油層組砂巖成巖作用，并探討了成巖作用對儲(chǔ)層物性的影響。結(jié)果表明，成巖作用類型主要包括破壞性的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用以及建設(shè)性的溶蝕作用，不同組分的砂巖成巖作用強(qiáng)度各有差異。

鄂爾多斯盆地中部；低滲透儲(chǔ)層；成巖作用；儲(chǔ)層物性

低滲透、超低滲透油氣勘探近年來獲得了矚目的成果，隨著鄂爾多斯盆地中部非常規(guī)油氣勘探步伐不斷加快，延長組的勘探越趨于深部地層，因而，長8、長9油層組逐漸成為本區(qū)延長組非常規(guī)油氣的重要接替層系[1]。由于長8、長9油層組微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成巖演化多樣，導(dǎo)致對儲(chǔ)層成巖作用及對儲(chǔ)層物性影響研究尚不十分明確，因此，本文基于前人的部分研究成果，通過近年來新補(bǔ)充的巖心資料、普通薄片、鑄體薄片等資料分析，明確了研究區(qū)長8、長9油層組的成巖作用類型及特征，并結(jié)合相應(yīng)物性資料，分析了不同成巖作用對儲(chǔ)層物性的影響，為后期研究區(qū)有利成巖相帶及勘探有利區(qū)預(yù)測奠定基礎(chǔ)。

1 成巖作用類型及特征

普通薄片、鑄體薄片等觀察結(jié)果表明，鄂爾多斯盆地中部長8、長9油層組成巖作用類型主要包括破壞性的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用以及建設(shè)性的溶蝕作用。

1.1 壓實(shí)作用

研究區(qū)壓實(shí)作用較強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為塑性巖屑通常擠入粒間孔內(nèi)形成假雜基，堵塞孔隙，鏡下可見黑云母壓彎變形(圖1a)，且隨著塑性巖屑含量的增加，巖石面孔率呈降低趨勢。其次可見剛性巖屑顆粒壓碎或斷裂，顆粒間接觸方式由點(diǎn)接觸逐漸變?yōu)榫€接觸(圖1b)，僅剩部分粒間孔得以保存。

1.2 膠結(jié)作用

顯微鏡下觀察表明，本區(qū)膠結(jié)作用也比較顯著，類型多樣，主要包括硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽礦物膠結(jié)、濁沸石膠結(jié)以及粘土礦物膠結(jié)等。

1.2.1 硅質(zhì)膠結(jié)

區(qū)內(nèi)膠結(jié)作用發(fā)育廣泛，但整體作用強(qiáng)度相對較低，膠結(jié)物含量平均約1.74%，硅質(zhì)膠結(jié)形成的自生石英主要表現(xiàn)為石英加大邊(圖1c)，一期加大邊相對較多，二期加大邊偏少。其中，一期加大邊多呈單晶顆粒狀生長，加大邊較窄，二期加大邊相對較寬，通常與一期加大邊之間被一層綠泥石薄膜分隔(圖1d)。

1.2.2 碳酸鹽礦物膠結(jié)

主要表現(xiàn)為方解石礦物膠結(jié)，整體可以分為3類。其中第一類為泥晶方解石(圖1e)，單偏光鏡下呈黃褐色，常出現(xiàn)于粉砂巖、極細(xì)砂巖中，多呈基底式膠結(jié)；第二類為亮晶方解石，主要表現(xiàn)為嵌晶式膠結(jié)充填于較大的粒間孔；第三類與第二類方解石相似，也為充填于粒間孔之間的亮晶方解石，但兩類方解石的陰極發(fā)光特性不同，其中第二類亮晶方解石在陰極發(fā)光顯微鏡下發(fā)黃橙色的光。第三類亮晶方解石則發(fā)紅、暗紅色光(圖1f)，從二者的接觸關(guān)系來看，發(fā)黃橙色的光的亮晶方解石形成于發(fā)紅、暗紅色光亮晶方解石之前。

1.2.3 濁沸石膠結(jié)

研究區(qū)濁沸石多呈連片狀膠結(jié)于孔隙中(圖1g)，且濁沸石與其它膠結(jié)物的接觸關(guān)系反映有多期濁沸石形成。其中早期濁沸石膠結(jié)物占據(jù)較大空間的粒間孔(圖1h)，晶形差，近似基底式膠結(jié)，碎屑顆粒未見后期成巖過程中發(fā)生的膠結(jié)或溶蝕作用；晚期濁沸石占據(jù)的空間較小，碎屑顆粒之間多數(shù)達(dá)到線接觸，且在濁沸石膠結(jié)之前，石英顆粒邊緣發(fā)生了兩期硅質(zhì)膠結(jié)形成石英加大邊。

1.2.4 黏土礦物膠結(jié)

包括高嶺石、綠泥石、伊/蒙混層和伊利石等。其中鏡下可見自生高嶺石在研究區(qū)內(nèi)分布廣泛，高嶺石晶形發(fā)育較好，呈蠕蟲狀和手風(fēng)琴狀集合體(圖1i)充填于粒間孔內(nèi)；顆粒邊緣常見綠泥石薄膜(圖1j)，且一般至少存在兩期綠泥石；片絲狀和絲發(fā)狀伊利石也是研究區(qū)黏土礦物膠結(jié)物的一種重要類型，其晶形反映了從流體中生長的特征。

1.3 溶蝕作用

研究區(qū)酸性流體導(dǎo)致長石、方解石、濁沸石等各種易溶礦物的多期溶蝕。主要表現(xiàn)為酸性流體沿長石解理縫優(yōu)先溶蝕，形成呈長條狀的長石粒內(nèi)溶孔(圖1k)；后期又對粒間濁沸石礦物進(jìn)行沿解理溶蝕(圖1l)，形成柵格狀溶蝕孔；此外，亮晶方解石膠結(jié)物也被大量溶蝕。

從溶蝕作用與膠結(jié)作用之間的相互聯(lián)系及石英次生加大的多期次綜合分析，研究區(qū)早期酸性流體邊緣和解理縫對長石、方解石等溶蝕以后，自生石英形成并充填部分孔隙，微晶石英沿礦物顆粒邊緣形成包殼，之后方解石等膠結(jié)物進(jìn)一步充填孔隙，發(fā)生第二次溶蝕，由于長石和方解石周圍具有石英包殼，因而第二次溶蝕相對有效。

圖1 鄂爾多斯盆地中部延長組長8、

2 成巖作用對儲(chǔ)層物性的影響

2.1 壓實(shí)作用對儲(chǔ)層物性的影響

大量前人研究表明壓實(shí)作用對儲(chǔ)層整體起破壞性作用[2-4]，是導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差的重要原因。但通過對研究區(qū)不同成分的巖石儲(chǔ)層壓實(shí)減孔量的定量分析(圖2)，認(rèn)為不同成分的砂巖在壓實(shí)作用下儲(chǔ)層物性受損差異較大。其中，高塑性巖屑砂巖中，由于塑性巖屑含量相對較高(平均24.5%)，強(qiáng)烈的壓實(shí)作用導(dǎo)致巖屑壓彎變形擠入粒間孔隙，占據(jù)大量儲(chǔ)集空間，因而造成的物性損失較大。含油砂巖和含水砂巖中，由于塑性巖屑含量相對較少(平均13.4%和14.1%)，剛性顆粒及膠結(jié)物含量相對較多，在一定程度上起到了支撐作用，因而造成的壓實(shí)減孔損失相對較少。而鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖中，由于塑性顆粒較少、剛性顆粒相對較多，并且有大量方解石膠結(jié)物共同起支撐作用，因此受壓實(shí)作用物性變差程度較弱，造成的孔隙度損失率平均為9.3%。綜合分析表明，壓實(shí)作用是高塑性巖屑砂巖及含油、含水砂巖儲(chǔ)層物性變差的主要原因，同時(shí)也導(dǎo)致鈣膠結(jié)砂巖物性變差，但孔隙度減小程度相對較弱。

2.2 膠結(jié)作用對儲(chǔ)層物性的影響

除壓實(shí)作用外，膠結(jié)作用也是使儲(chǔ)層物性變差的主要原因之一。并且組分不同的砂巖其膠結(jié)物類型及含量、膠結(jié)作用發(fā)生時(shí)間均存在一定的差異，因而造成膠結(jié)作用在不同類型砂巖的減孔量亦有不同。

研究區(qū)長8、長9油層組自生方解石膠結(jié)物含量相對較高，分布廣泛，是導(dǎo)致儲(chǔ)層致密化的一個(gè)重要因素。其中碳酸鹽礦物含量高以及膠結(jié)作用發(fā)生時(shí)間相對偏早導(dǎo)致鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖由于膠結(jié)作用造成的減孔量較大(平均約27%)(圖2)；高塑性巖屑砂巖則由于早期壓實(shí)與膠結(jié)作用造成的孔隙喪失率。

作用導(dǎo)致大部分孔隙喪失，儲(chǔ)層變致密，進(jìn)入深埋藏階段后能夠提供的流體活動(dòng)空間極少，在一定程度上限制了膠結(jié)作用的進(jìn)行以及膠結(jié)物含量的增加，因此，膠結(jié)作用在高塑性巖屑砂巖中造成的減孔量相對較少；膠結(jié)物的形成也是導(dǎo)致含水、含油砂巖儲(chǔ)層致密的重要原因，含水砂巖中由于綠泥石薄膜不發(fā)育，導(dǎo)致在綠泥石膠結(jié)之后的其他膠結(jié)作用形成的產(chǎn)物易于沉淀于粒間，造成其減孔量相對高于含油砂巖。

圖2 研究區(qū)不同類型砂巖由壓實(shí)作用

圖3 溶蝕面孔率與總面孔率交會(huì)圖

2.3 溶蝕作用對儲(chǔ)層物性的影響

溶蝕作用是砂巖儲(chǔ)層物性改善的重要因素之一，研究區(qū)長8、長9油層組374個(gè)砂巖樣品鏡下薄片溶蝕孔面孔率與總面孔率相關(guān)性分析表明(圖3)，溶蝕孔面孔率與總面孔率之間呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，表明溶蝕作用是研究區(qū)儲(chǔ)層物性變好的重要因素。

由于砂巖組分之間存在一定的差異，因此不同砂巖儲(chǔ)層接受的溶蝕改善程度也各不相同。具體表現(xiàn)為含水砂巖、含油砂巖中塑性巖屑含量相對較低、孔隙較發(fā)育，為后期流體流動(dòng)提供了空間，并使得長石、濁沸石、方解石以及伊/蒙混層等易溶組分發(fā)生溶蝕，有效地改善了儲(chǔ)層物性，而高塑性巖屑砂巖和鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖由于富含塑性顆粒以及致密膠結(jié)物，占據(jù)大量空間，后期流體較難進(jìn)入對其中易溶組分進(jìn)行溶蝕，因此儲(chǔ)層物性改善相對較弱。

3 結(jié)語

(1)鄂爾多斯盆地中部長8、長9油層組砂巖成巖作用類型主要包括破壞性的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用以及建設(shè)性的溶蝕作用。其中膠結(jié)作用包括硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽礦物膠結(jié)、濁沸石膠結(jié)以及黏土礦物膠結(jié)；溶蝕作用主要包括長石溶蝕、濁沸石溶蝕以及方解石溶蝕，且常為多期溶蝕疊加作用。

(2)不同組分的砂巖成巖作用強(qiáng)度各有差異。壓實(shí)作用是高塑性巖屑砂巖及含油、含水砂巖儲(chǔ)層物性變差的主要原因，對鈣膠結(jié)砂巖儲(chǔ)層破壞程度相對較弱；膠結(jié)作用是造成鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖、含水砂巖物性變差的主要原因，但對高塑性巖屑砂巖及含油砂巖儲(chǔ)層破壞相對較弱；溶蝕作用對含水砂巖、含油砂巖儲(chǔ)層物性改善較強(qiáng)，對富含塑性顆粒及膠結(jié)致密的高塑性巖屑砂巖和鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖物性改善程度較弱。

[1]李百強(qiáng)，邱雅潔，李洋，等.鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長9儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版.2015.30(5):10-15.

[2]張夢婷, 李紅, 李文厚,等. 鄂爾多斯盆地涇川地區(qū)延長組長81儲(chǔ)層成巖作用與孔隙定量化研究[J]. 地質(zhì)科技情報(bào).2017(1):98-105.

[3]周翔, 何生, 陳召佑,等. 鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)延長組8段低孔滲砂巖成巖作用及成巖相[J].石油與天然氣地質(zhì).2016.37(2):155-164.

[4]郭艷琴, 余芳, 李洋,等. 鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長9儲(chǔ)層成巖作用與有利成巖相[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版.2016.46(4):558-564.

2017-03-18

杜彥軍(1983-)，男，陜西榆林人，工程師，主要從事石油地質(zhì)研究與管理工作。

P618.130.2+1

B

1004-1184(2017)04-0196-02