蘇里格南合作區(qū)塊致密砂巖儲(chǔ)層微觀特征及評(píng)價(jià)

賈永輝，梁倚維，向 曉，杜 超

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司 （陜西 西安 710018）

■地質(zhì)研究

蘇里格南合作區(qū)塊致密砂巖儲(chǔ)層微觀特征及評(píng)價(jià)

賈永輝，梁倚維，向 曉，杜 超

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司 （陜西 西安 710018）

盒8段和山1段是蘇里格南合作區(qū)塊主要開發(fā)目的層，也是該氣田主力產(chǎn)氣層段。從沉積巖石學(xué)特征入手，綜合應(yīng)用鑄體薄片、掃描電鏡、孔滲試驗(yàn)等巖心分析化驗(yàn)資料，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)蘇里格南區(qū)塊盒8、山1段致密砂巖儲(chǔ)層的微觀特征進(jìn)行了分析研究，并分析其對(duì)儲(chǔ)層物性的影響。根據(jù)巖心分析試驗(yàn)的孔隙度和滲透率將目的層分為3類，其中I、II類儲(chǔ)層是研究區(qū)開發(fā)的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，是增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要目的層。

巖石學(xué)；致密砂巖；儲(chǔ)層物性

在油氣資源日益緊俏的今天，非常規(guī)油氣作為一種新的接替資源在油氣儲(chǔ)量以及產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大，在國(guó)內(nèi)也得到了快速發(fā)展[1-2]。蘇里格氣田致密砂巖氣儲(chǔ)量巨大，是我國(guó)近年來(lái)重點(diǎn)開發(fā)大氣區(qū)之一[3-4]，蘇里格南合作區(qū)塊（以下簡(jiǎn)稱蘇南合作區(qū)）作為蘇里格氣田的一部分，儲(chǔ)層較致密，非均質(zhì)性強(qiáng)。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層巖石學(xué)特征的研究，對(duì)深入認(rèn)識(shí)蘇南合作區(qū)儲(chǔ)層特征和助力氣田開發(fā)具有較大意義。

1 蘇南合作區(qū)塊概況

蘇南合作區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)，橫跨鄂托克前旗與烏審旗。構(gòu)造位置位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，整體為平緩的西傾單斜，斷層不發(fā)育。區(qū)塊南北長(zhǎng)xxkm、東西寬xx km，總面積xxxxkm2。目前,該氣田鉆遇第四系、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系、石炭系和奧陶系地層[5]，主要開發(fā)層系為二疊系下石盒子組和山西組地層，其中盒8和山1段是開發(fā)主要目的層，也是氣田生產(chǎn)的主力層位。

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

對(duì)蘇南合作區(qū)盒8-山1段致密砂巖的巖石組分特征、碎屑結(jié)構(gòu)特征以及填隙物特征進(jìn)行了分析研究。

2.1 巖石組分及特征

通過(guò)巖心觀察、X衍射以及薄片資料分析研究，蘇南合作區(qū)石盒子組盒8段和山西組山1段儲(chǔ)層巖石類型相近，均以灰色、灰白色中砂巖、細(xì)砂巖為主，部分含礫（圖1）。通過(guò)薄片鑒定以及X衍射分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)主要儲(chǔ)集巖石類型為石英砂巖、巖屑石英砂巖以及巖屑砂巖。目的層碎屑成分以石英為主，其次是巖屑，幾乎不含長(zhǎng)石。巖屑組分以變質(zhì)巖巖屑為主，其次為火成巖巖屑，其他組分主要為高度分化的巖石碎片。

圖1 研究區(qū)目的層巖心觀察照片

盒8段砂巖類型主要為石英砂巖和巖屑石英砂巖，石英含量介于52%～98%，平均含量為83%，石英碎屑包括單晶石英(35%)和多晶石英(10%)兩種類型，巖屑含量介于1%～48%，平均含量為15%。山1段砂巖類型主要以巖屑砂巖為主，含少量巖屑石英砂巖，石英含量介于41%～86%，平均含量為68%，巖屑含量介于11%～59%，平均含量為30%。

2.2 碎屑結(jié)構(gòu)特征

針對(duì)區(qū)塊內(nèi)儲(chǔ)層碎屑顆粒的結(jié)構(gòu)特征、膠結(jié)物的類型特征以及之間的關(guān)系進(jìn)行研究[6]。

2.2.1 粒度

通過(guò)對(duì)蘇南合作區(qū)盒8-山1段取心層段的26塊巖心樣品進(jìn)行粒度分析可知，砂巖粒度分布從粉砂巖到粗砂巖，主要為中-粗粒，分布較為集中（表1）。

表1 目的層粒級(jí)分布統(tǒng)計(jì)表

2.2.2 分選性

根據(jù)巖石薄片鑒定資料統(tǒng)計(jì)，蘇南合作區(qū)塊盒8-山1段砂巖分選程度為中等-好，由分析可知，從山1段至盒8段分選程度有逐漸變好的趨勢(shì)。

2.2.3 磨圓度

根據(jù)薄片分析統(tǒng)計(jì)，蘇南合作區(qū)塊盒8-山1段儲(chǔ)層砂巖磨圓為次圓-次棱角狀，主要以次棱角狀為主，磨圓度較差。由于研究區(qū)碎屑顆粒中石英含量很高，而石英顆粒的硬度又相對(duì)較大，不宜磨圓，因此造成區(qū)塊內(nèi)砂巖磨圓較差。

2.2.4 膠結(jié)物

研究區(qū)砂巖中膠結(jié)物主要有二氧化硅礦物、碳酸鹽礦物和黏土膠結(jié)物（圖2）。二氧化硅礦物膠結(jié)物主要呈石英晶體出現(xiàn)，在純石英砂巖和石英砂巖中發(fā)育，但不會(huì)存在于具有綠泥石包裹體的石英顆粒之間。它在碎屑石英顆粒上自生加大，蠶食掉更早期形成的孔隙填充物或交代伊利石和高嶺石。

圖2 盒8-山1顯微圖像特征

碳酸鹽礦物膠結(jié)物主要為方解石和菱鐵礦膠結(jié)。方解石是巖石薄片中最容易辨認(rèn)的碳酸鹽膠結(jié)物，在樣品中的質(zhì)量百分比通常為0至20%之間。鐵方解石和菱鐵礦也很容易辨認(rèn)。方解石和菱鐵礦可能是成巖作用早期或晚期所產(chǎn)生的膠結(jié)物。碳酸鹽晶體經(jīng)常會(huì)表現(xiàn)出明顯的溶蝕跡象。在有些儲(chǔ)層中，碳酸鹽溶蝕作用是孔隙再生的主要原因。

黏土礦物膠結(jié)物主要為高嶺石、伊利石、綠泥石等黏土礦物。

2.2.5 黏土礦物特征

通過(guò)對(duì)區(qū)塊內(nèi)儲(chǔ)層巖心進(jìn)行X衍射分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)目的層發(fā)育的黏土礦物類型主要為高嶺石、伊利石、綠泥石以及伊/蒙混層。

自生高嶺石形成粒度相對(duì)較粗或較細(xì)的葉片狀。大多數(shù)自生高嶺石由交代骨架顆粒（可能是長(zhǎng)石）發(fā)育而成，有的沉積于粒間孔。保留原始長(zhǎng)石顆粒形狀的交代高嶺石會(huì)形成顆粒狀聚合物。這表明，長(zhǎng)石向高嶺石的演變可能發(fā)生于成巖作用晚期，或至少比主要機(jī)械壓實(shí)階段更晚些。

綠泥石常常以交代物形式出現(xiàn)，有時(shí)以薄膜包裹體形式出現(xiàn)在某些巖石樣品中。綠泥石包裹體對(duì)于孔隙度有較大影響，因?yàn)樗诼癫仄陂g會(huì)阻礙石英的自生加大，這樣就會(huì)減弱或延遲化學(xué)壓實(shí)作用。

伊利石黏土是一種交代顆粒（原始黏土巖屑），在石英和長(zhǎng)石顆粒間經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈壓實(shí)作用重結(jié)晶為伊利石。伊利石再結(jié)晶過(guò)程發(fā)生于埋藏期間，很有可能為鉀長(zhǎng)石向高嶺石演變過(guò)程中所釋放的大量鉀元素所導(dǎo)致。根據(jù)電子掃描顯微鏡觀察結(jié)果，伊利石表現(xiàn)出了薄片狀到絲發(fā)狀的形態(tài)，具有微型孔隙形態(tài)。

其他交代黏土主要包括高嶺石、伊利石和伊-蒙混層黏土。

3 孔隙類型和孔滲特征

3.1 孔隙類型

根據(jù)鑄體薄片圖像分析結(jié)果，盒8-山1段儲(chǔ)層孔隙類型按成因可分為兩種：原生孔隙和次生孔隙，其中次生孔隙是目的層的主要儲(chǔ)集空間。

在沉積、埋藏過(guò)程中保存下來(lái)的顆粒間孔隙為原生孔隙。然而，原生孔隙是非常稀少的，在薄片中只占5%。它們僅存在于巖性最粗的沉積相，這是河道砂壩（辮狀河道）和點(diǎn)砂壩較低部位（曲流河道）的特征。如果原生大型孔隙得到了保存，則孔隙度值會(huì)保持在10%以上，其平均值約為15%。

次生孔隙是由溶蝕作用、膠結(jié)作用、交代作用等成巖作用所形成的孔隙,是盒8-山1段儲(chǔ)層的主要孔隙類型，包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間晶內(nèi)微孔等。

3.2 孔滲特征

對(duì)于特低孔滲的儲(chǔ)層，由于在開采過(guò)程中，氣藏壓力會(huì)快速下降，凈上覆地層壓力也會(huì)相應(yīng)的增加，這將引起地層孔隙體積的減小和滲透率的降低，為了評(píng)價(jià)儲(chǔ)層壓力的變化對(duì)孔隙度和滲透率造成的影響，蘇南巖心測(cè)試分析均是在不同的儲(chǔ)層壓力條件下測(cè)量的，從而使不同的結(jié)果代表不斷變化的儲(chǔ)層條件。

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)壓力為10bar時(shí)（接近大氣條件），孔隙度和滲透率平均值分別大約為7.0%和0.2×10-3μm2，然而，當(dāng)壓力為310bar時(shí)(接近原始儲(chǔ)層條件)，孔隙度基本穩(wěn)定不變地維持在6.8%左右，然而滲透率發(fā)生了較大變化，滲透率平均值變?yōu)樽畛踔档?0%，下降至0.036×10-3μm2左右。說(shuō)明隨著儲(chǔ)層壓力的增加，滲透率受到的影響更大。

在儲(chǔ)層壓力條件下，研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層孔隙度分布范圍在0.7%～19.2%，平均為5.6%，孔隙度主要分布范圍在4%～9%之間。山1段儲(chǔ)層孔隙度分布范圍在0.1%～9.7%，平均為3.2%，孔隙度主要分布范圍在2%～6%之間；盒8段儲(chǔ)層滲透率分布范圍在0.000 2×10-3～22.18×10-3μm2,平均為0.22×10-3μm2，山1段儲(chǔ)層滲透率分布范圍在0.000 1×10-3～0.12×10-3μm2，平均為0.01×10-3μm2。

4 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

根據(jù)巖心試驗(yàn)分析的孔隙度和滲透率，將蘇南區(qū)塊盒8-山1段儲(chǔ)層分為3個(gè)類別。

I類：孔隙度大于9%，滲透率大于0.1×10-3μm2，主要為河道滯留沉積和心灘沉積。II類：孔隙度介于6%～9%，滲透率介于0.01×10-3～0.09×10-3μm2,主要為曲流河邊灘沉積。III類：孔隙度介于3%～6%，滲透率介于0.001×10-3～0.01×10-3μm2，主要為河流決口扇沉積。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）蘇南合作區(qū)塊盒8段、山1段砂巖儲(chǔ)層的巖性為中粗粒石英砂巖、巖屑石英砂巖以及少量的巖屑砂巖，巖石碎屑主要為石英類。

2）巖石儲(chǔ)集空間主要以次生孔隙為主，包括溶蝕的粒間孔隙和晶間孔隙。

3）儲(chǔ)層孔隙度受地層壓力變化的影響較小，滲透率隨著壓力的變化呈現(xiàn)很強(qiáng)的敏感性。

4）根據(jù)儲(chǔ)層物性可將本區(qū)儲(chǔ)層劃分為3類，其中I、II類是本區(qū)的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，是增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要目的層。

[1]關(guān)德師,牛嘉玉.中國(guó)非常規(guī)油氣地質(zhì)[M].北京：石油工業(yè)出版社,1995.

[2]鄒才能,陶士振,侯連華,等.非常規(guī)油氣地質(zhì)[M].北京：地質(zhì)出版社,2001.

[3]楊 華,劉新社,孟培龍.蘇里格地區(qū)天然氣勘探新進(jìn)展[J].天然氣工業(yè),2011,31(2)：1-8.

[4]何自新,付金華,席勝利,等.蘇里格大氣田成藏地質(zhì)特征[J].石油學(xué)報(bào),2003,24(2)：6-12.

[5]劉忠群,高青松,張 健.大牛地氣田山西組儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征[J].天然氣工業(yè),2001,21(增刊)：70-72.

[6]朱筱敏.沉積巖石學(xué)[M].4版.北京：石油工業(yè)出版社,2008.

He 8 member and Shan 1 member are the main development target and the main gas producing section of Sulige field.Starting from the characteristics of sedimentary petrology,the microscopic characteristics of the tight sandstone reservoirs of the He 8 member and the Shan 1 member were studied according to the statistical analysis of casting sheet,scanning electron microscopy and core porosity and permeability test data,and the influence of the reservoir microscopic characteristics on reservoir properties was analyzed.The target layers are divided into 3 types according to the porosity and permeability of cores,I and II types of reservoir are high quality reservoir,and are the main objective layers to increase and reserves and yield.

petrology;tight sandstone;reservoir physical property

賈永輝（1987-），男，工程師，主要從事天然氣地質(zhì)研究工作。

2017-07-11