姬塬地區(qū)長6儲層成巖作用及有利成巖相研究

吳育平，孫 衛(wèi)，魏 馳，呂 可

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地中西部，面積約為1 300 km2（圖1）。長6儲層沉積期為盆地三角洲沉積的主要建設(shè)時期，受北西和北東兩大物源控制。研究區(qū)在此沉積期處于三角洲前緣的位置，主要發(fā)育水下分流河道和分流間灣微相，沉積了一套灰色、灰白色砂巖夾黑色、灰黑色泥巖[1–3]。長6油層組總厚度70～25 m,可進一步劃分為長61、長62、長63三個油層。長6儲層作為該區(qū)的主力油層，近年來取得較好的勘探開發(fā)效果。然而，該區(qū)處于廣泛的低孔低滲背景，高滲透儲層的展布尚不清楚。本文分析了影響該區(qū)長6儲層物性的成巖作用，并劃分出有利的成巖相帶，為尋找該區(qū)相對高滲儲層帶提供依據(jù)。

2 儲層特征研究

2.1 儲層巖石學特征

姬塬地區(qū)長6儲層巖石類型以長石砂巖與巖屑長石砂巖為主，發(fā)育少量的長石巖屑砂巖（圖 2）。砂巖薄片鏡下鑒定結(jié)果表明：長6儲層碎屑成分復雜，碎屑中長石含量較高，平均為38%；石英含量平均為31.2%；巖屑含量低，平均為8.9%，以變質(zhì)巖屑、火成巖屑為主。

砂巖中填隙物含量相對較高，平均含量為13.32%，以黏土礦物和碳酸鹽礦物為主，其中黏土礦物中高嶺石（3.45%）、綠泥石（3.89%）含量較高，碳酸鹽礦物中鐵方解石（4.3%）、方解石（1.54%）含量較高。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置示意圖

統(tǒng)計結(jié)果表明，姬塬地區(qū)長6儲層巖石粒度細、分選好、磨圓差，以孔隙膠結(jié)和薄膜–孔隙膠結(jié)為主，顆粒支撐，點接觸、點–線接觸，整體上長6儲層結(jié)構(gòu)成熟度不高。

圖2 姬塬地區(qū)長6儲層砂巖分類

2.2 儲層物性特征

巖心物性分析表明：姬塬地區(qū)長6儲層物性普遍較差，孔隙度最小為0.22%，最大為22.62%，平均為9.38%；滲透率最小為0.1×10-3μm2，最大為3.0×10-3μm2，平均為 0.45×10-3μm2，整體上屬于低孔、特低滲儲層。

研究區(qū)孔隙類型以殘余粒間孔（平均面孔率2.32%）、長石溶孔（1.28%）最為發(fā)育，巖屑溶孔（平均面孔率0.16%）、晶間孔（平均面孔率0.10%）次之，微裂隙發(fā)育最少(平均面孔率為0.03%)。

3 主要成巖作用及其特征

成巖作用是影響儲集層物性的重要因素，對優(yōu)質(zhì)儲層分布起著決定性作用[4–5]。研究區(qū)主要經(jīng)歷了壓實（壓溶）作用，膠結(jié)作用，交代作用和溶蝕作用等成巖作用。

3.1 壓實（壓溶）作用

壓實作用往往是導致砂巖儲層物性變差的主要因素。研究區(qū)長6砂巖壓實作用普遍較強，表現(xiàn)為碎屑顆粒間的線接觸，以及云母等塑性組分受到擠壓被壓扁變形，總體上呈定向排列（圖3a）。由于經(jīng)歷了較強的壓實作用，長6儲層的原始孔隙度急劇減小，損失約13.57%。

研究區(qū)長6儲層深度一般為2 000～2 700 m，壓溶作用發(fā)育一般，表現(xiàn)為部分顆粒之間呈凹凸接觸、線接觸，其中石英壓溶最常見，發(fā)育石英次生加大、長英質(zhì)加大、自生石英（圖3b）。

3.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)長6儲層主要發(fā)育碳酸鹽膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)、黏土礦物膠結(jié)三種膠結(jié)類型。

3.2.1 碳酸鹽膠結(jié)

研究區(qū)長6儲層碳酸鹽膠結(jié)物常見，主要為鐵方解石（圖3c）、方解石，可見少量鐵白云石。早期形成充填孔隙的方解石既抑制了儲層的壓實，又可以阻止外來膠結(jié)物的進入；晚期碳酸鹽膠結(jié)物被有機酸溶解，大大增加儲層孔隙體積，儲層物性得到改善。然而，成巖階段早期形成的以連晶式產(chǎn)出的方解石膠結(jié)和晚期形成的以連晶式產(chǎn)出的鐵方解石、鐵白云石對研究區(qū)儲層的破壞是十分嚴重的，也是導致儲層致密、低滲的重要原因。

3.2.2 硅質(zhì)膠結(jié)

研究區(qū)長6儲層硅質(zhì)膠結(jié)物含量為0.1%～2.3%，以石英次生加大和自生石英的孔隙充填為主（圖3d）。石英次生加大不僅減小了孔隙空間，而且使儲層孔喉結(jié)構(gòu)更為復雜，導致流體的滲流能力大大降低；自生石英的出現(xiàn)占據(jù)了大量的孔隙空間，使儲層的孔隙度大大降低。

3.2.3 黏土礦物膠結(jié)

研究區(qū)長6儲層黏土礦物主要有高嶺石、綠泥石、伊利石等，其中，高嶺石相對黏土礦物含量最高，達到41.7%；綠泥石次之，為35.8%；伊利石為14.90%。高嶺石在整個長6地層中最為常見并且含量較高，高嶺石多以孔隙充填式分布在各類孔隙中(圖3e)，不僅占據(jù)儲集空間，而且影響儲層的滲流能力；但是，高嶺石的存在往往能形成大量良好的晶間孔，對提高儲層物性有積極作用。

綠泥石多呈絨球狀附著在巖石顆粒表面，形成綠泥石膜。早期形成的綠泥石膜雖然占據(jù)部分孔隙空間（圖3f），但同時可以起到抗壓實作用，也抑制了石英次生加大及其他膠結(jié)物的沉淀，對儲層孔隙空間得以保存具有重要作用。

儲層中伊利石多呈搭橋狀生長，使長6儲層孔喉結(jié)構(gòu)變得更為復雜，導致儲層的儲集能力和滲濾能力大大降低（圖3g）。

3.3 交代作用

研究區(qū)交代現(xiàn)象較為少見，主要為伊利石、高嶺石交代巖屑（圖3h）。交代作用的發(fā)生使巖石的類型發(fā)生變化，同時會有少量溶蝕孔產(chǎn)生，但這些新產(chǎn)生的溶蝕孔往往被碳酸鹽巖膠結(jié)作用所破壞?？傮w上，交代作用對長6儲層物性影響不大。

3.4 溶蝕作用

研究區(qū)溶蝕作用強烈，較為常見的是長石溶蝕（圖 3i）和巖屑溶蝕，均能產(chǎn)生大量的溶蝕孔隙，極大地改善了儲集層物性條件。一般情況下，長石沿著解理縫方向溶解，巖屑沿著縫隙或者易溶方向溶解。

圖3 鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長6儲層中的典型成巖現(xiàn)象

4 成巖階段劃分與演化序列

依據(jù)古地溫、有機質(zhì)成熟度、礦物成分、成巖作用等多項成巖階段劃分指標，結(jié)合前人研究成果[6–9]，并參照碎屑巖成巖階段劃分標準（中國石油天然氣行業(yè)標準SY/T5477-2003），認為研究區(qū)長6砂巖整體上處于中成巖A期晚期，部分進入中成巖B期的早期。

在成巖階段研究基礎(chǔ)上，綜合分析研究區(qū)長 6儲層的成巖演化過程大致序列為：早成巖階段強烈的機械壓實—早期綠泥石黏土膜形成—早期硅質(zhì)加大形成－早期碳酸鹽膠結(jié)物（方解石）形成—伊蒙間層—綠泥石、伊利石充填孔隙—早期溶蝕開始（長石）—有機酸大量進入—發(fā)生強烈溶蝕—高嶺石充填孔隙—晚期石英沉淀—鐵方解石大量出現(xiàn)—鐵白云石出現(xiàn)（表1）。

5 成巖相帶及平面展布特征

目前，對于成巖相的劃分尚未取得統(tǒng)一認識，不同學者有不同的劃分方案[10–13]。本文依據(jù)影響儲層物性的各成巖作用類型，并結(jié)合沉積學特征[14–15]，將長 6儲層的成巖相劃分為綠泥石膜膠結(jié)-殘余粒間孔相、長石溶蝕相、高嶺石膠結(jié)相、碳酸鹽膠結(jié)相、壓實壓溶相（圖4、圖5）。

5.1 綠泥石膜膠結(jié)–殘余粒間孔相

該成巖相以北西物源為主，主要位于水下分流河道部位，綠泥石薄膜普遍發(fā)育，順著水下分流主河道的沉積方向，水動力較強，顆粒分選磨圓程度均較好。該類成巖相中保存了大量的粒間孔隙，物性較好，平均孔隙度為11.6%，平均滲透率為0.54×10-3μm2。此類成巖相物性最好，是油氣富集的有利相帶。

表1 研究區(qū)碎屑巖成巖階段劃分

圖4 姬塬地區(qū)長6儲層成巖相分布

5.2 長石溶蝕相

該成巖相在北西、北東兩大物源方向均有發(fā)育，主要位于水下分流河道部位。儲集空間主要為長石溶孔和粒間孔，平均孔隙度為11.25%，平均滲透率為 0.58×10-3μm2。該類成巖相中由于長石被溶蝕而產(chǎn)生大量次生孔隙，極大地改善了儲層的物性，提高了其滲流能力。此類成巖相是研究區(qū)較有利的成巖相類型。

5.3 高嶺石膠結(jié)相

該類成巖相受北西、北東兩個方向物源共同控制，在水下分流河道和分流間灣均有發(fā)育。由于高嶺石的填充，孔隙空間減少，儲集空間主要為長石溶孔，平均孔隙度為10.07%，平均滲透率為0.51×10-3μm2。

圖5 姬塬地區(qū)長6儲層沉積微相分布

5.4 碳酸鹽膠結(jié)相

該成巖相區(qū)域為北西源區(qū)，發(fā)育于分流間灣部位，早期的碳酸巖膠結(jié)對于儲層物性具有建設(shè)性作用，但晚期形成的碳酸鹽膠結(jié)物改變了孔喉結(jié)構(gòu)，嚴重破壞了儲層物性。該類成巖相最大的特點為碳酸鹽礦物充填孔隙，平均孔隙度為7.32%，平均滲透率為 0.45×10-3μm2。

5.5 壓實壓溶相

該成巖相在北西、北東兩大物源方向均有發(fā)育，主要發(fā)育在水下分流河道中。巖石中長石、云母等塑性礦物含量相對較高，而石英含量相對較低，使得該區(qū)部分層段在埋藏成巖過程中發(fā)生了強烈的機械壓實作用，顆粒排列緊密，塑性巖屑變形強烈。該成巖相儲層物性最差，平均孔隙度7.25%，平均滲透率 0.25×10-3μm2。

6 結(jié)論

（1）姬塬地區(qū)長6儲層經(jīng)歷的成巖作用主要有壓實（壓溶）作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用和少量的交代作用。壓實作用是儲層原始孔隙度降低的主要因素，膠結(jié)作用則進一步加劇了儲層的致密化進程，而后期溶蝕作用則形成了大量的次生空隙，對儲層物性改善具有積極意義。長6砂巖整體處于中成巖A期晚期，部分進入中成巖B期早期。

（2）研究區(qū)長 6儲層可劃分為 5種成巖相類型，其中，綠泥石膜膠結(jié)-殘余粒間孔相和長石溶蝕相是建設(shè)性成巖相，儲層物性好，主要分布于沙崾峴—張家山和馬家山—馮地坑一帶，是研究區(qū)有利的成巖相帶；高嶺石膠結(jié)相、碳酸鹽膠結(jié)相、壓實壓溶相是破壞性成巖相，儲層物性較差。

參考文獻

[1] 王昌勇，鄭榮才，王海紅，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長6油層組物源區(qū)分析[J].沉積學報，2008，26（6）：933–938.

[2] 陳朝兵，朱玉雙，陳新晶，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長組長 82儲層沉積成巖作用[J].石油與天然氣地質(zhì)，2013，34 （5）：685 –693.

[3] 胡圓圓，陳恭洋，胡再元.姬塬—堡子灣地區(qū)長6段成巖作用研究[J].斷塊油氣田，2009，16（1）：25–27.

[4] 李紅，柳益群，劉林玉.鄂爾多斯盆地西峰油田延長組長81低滲透儲層成巖作用[J].石油與天然氣地質(zhì)，2006，27（2）：209–217.

[5] 侯明才，竇偉坦，陳洪德，等.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田北部盒8、山1段成巖作用及有利儲層分布[J].礦物巖石，2009，29（4）：66–74.

[6] 高輝，孫衛(wèi).鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長8儲層成巖作用與有利成巖相帶[J].吉林大學學報(地球科學版)，2010，40（3）：542–548.

[7] 鄭榮才，耿威，周剛，等.鄂爾多斯盆地白豹地區(qū)長6砂巖成巖作用與成巖相研究[J].巖性油氣藏，2007，19（2）：1–8.

[8] 羅靜蘭，劉小洪，林渝，等.成巖作用與油氣侵位對鄂爾多斯盆地延長組砂巖儲層物性的影響[J].地質(zhì)學報，2006，27（2）：200–208.

[9] 王琪，禚喜準，陳國俊，等.鄂爾多斯西部長6砂巖成巖演化與優(yōu)質(zhì)儲層[J].石油學報，2005，26（5）：17–23.

[10] 陳大友，朱玉雙，張皎生，等.鄂爾多斯盆地馬嶺地區(qū)長8儲層成巖作用與有利成巖相帶[J].石油實驗地質(zhì)，2015，37（6）：721–728.

[11] 羅靜蘭，張曉莉，張云翔，等.成巖作用對河流—三角洲相砂巖儲層物性演化的影響[J].沉積學報，2001，19（4）：541–547.

[12] 程新虎，柳益群，陳魏巍，等.鄂爾多斯盆地張家山區(qū)長 8儲集層成巖作用及有利相帶[J].新疆石油地質(zhì)，2012，33（3）：316–320.

[13] 劉曉英，李廷艷，張居增，等.鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長63亞段儲集層與成巖相研究[J].巖性油氣藏，2011，23（4）：53–57.

[14] 趙煜，孫衛(wèi)，桑宇，等.姬塬地區(qū)長6段儲層不同類型成巖相微觀滲流特征研究[J].石油地質(zhì)與工程，2017，31（1）：39–43.

[15] 趙棟，魏小龍，李耀龍，等.鄂爾多斯盆地R地區(qū)長6儲層成巖演化與孔隙特征研究[J].石油地質(zhì)與工程，2017，31（1）：34–38.