鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組致密砂巖儲(chǔ)層微觀孔喉特征差異及其成因

高 輝,朱耿博侖,王泫懿,史 華,王明磊,何夢(mèng)卿,竇亮彬,王 琛

(1.西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院,陜西 西安 710065; 2.西安石油大學(xué) 西部低滲-特低滲油藏開(kāi)發(fā)與治理教育部工程研究中心,陜西 西安 710065; 3.中國(guó)石油 長(zhǎng)慶油田分公司 油氣工藝研究院,陜西 西安 710018; 4.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710018; 5.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院,北京 100083)

微觀孔喉類(lèi)型及分布特征制約著致密砂巖儲(chǔ)層品質(zhì)和開(kāi)發(fā)效果,由于受沉積與成巖作用的改造程度不同,不同地區(qū)的致密砂巖儲(chǔ)層,微觀孔喉參數(shù)存在明顯差異,即使?jié)B透率級(jí)別相同,其孔喉參數(shù)和分布規(guī)律也可能表現(xiàn)出不同特征[1-3]。目前,儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)的研究方法和手段主要包括常用的掃描電鏡、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、環(huán)境掃描電鏡、鑄體薄片、X衍射、圖像孔隙、壓汞和先進(jìn)的核磁共振、恒速壓汞及CT掃描技術(shù)[1,4-12]。孔喉結(jié)構(gòu)的差異成因研究則主要集中于孔隙成因探討,研究方法以實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲取的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),將孔隙類(lèi)型與沉積環(huán)境、構(gòu)造演化史、成巖作用結(jié)合起來(lái),闡述不同因素對(duì)孔隙的影響[13-18]。雖然,目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同的角度在孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙成因分析方面做了大量研究工作,但對(duì)喉道成因方面的研究較少,取得的研究成果有限。事實(shí)上,如果不考慮微裂縫,儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)是孔隙、喉道共同組成的網(wǎng)絡(luò)空間,喉道控制儲(chǔ)層滲流能力,制約開(kāi)發(fā)效果。不同地區(qū)由于喉道的成因差異,儲(chǔ)層物性(尤其是滲透率)和開(kāi)發(fā)效果明顯不同。基于此,筆者選取鄂爾多斯盆地西南物源控制下的合水地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8儲(chǔ)層和東北物源控制下的薛岔地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6儲(chǔ)層,通過(guò)53口井的228張鑄體薄片、417張電鏡掃描和28塊樣品的恒速壓汞測(cè)試結(jié)果分析,對(duì)比了孔隙、喉道類(lèi)型及其特征參數(shù)差異,揭示了主要形成原因。以期為不同沉積和成巖作用改造下的致密砂巖儲(chǔ)層優(yōu)質(zhì)目標(biāo)區(qū)優(yōu)選和合理開(kāi)發(fā)方式選擇提供參考依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

合水地區(qū)構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的西南部(圖1),主力開(kāi)發(fā)層系之一的延長(zhǎng)組長(zhǎng)8儲(chǔ)層受西南物源控制,發(fā)育一套辮狀河三角洲前緣亞相沉積[19],平均埋深為1 794.21 m,平均砂體厚度為34.41 m,巖性以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主。而吳起油田薛岔地區(qū)構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的中西部(圖1),延長(zhǎng)組長(zhǎng)6儲(chǔ)層為主力含油層系之一,受東北物源控制,發(fā)育一套曲流河三角洲前緣亞相沉積[20],平均埋深為1 870.17 m,平均砂體厚度為36.16 m,巖性以長(zhǎng)石砂巖為主。兩個(gè)研究區(qū)物源和沉積作用造成的巖石組構(gòu)和成分差異,決定著后續(xù)成巖作用對(duì)孔隙、喉道的改造程度,進(jìn)而影響孔喉參數(shù)和儲(chǔ)層物性。根據(jù)136塊樣品的測(cè)試結(jié)果,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙度分布區(qū)間為6.40%～17.20%,平均為12.21%;滲透率分布區(qū)間為0.11×10-3～6.40×10-3μm2,平均為1.06×10-3μm2。薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的80塊樣品物性測(cè)試結(jié)果表明,孔隙度分布于4.11%～15.30%,平均為9.85%;滲透率分布于0.01×10-3～3.01×10-3μm2,平均為0.47×10-3μm2。

圖1 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8儲(chǔ)層與薛岔地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6儲(chǔ)層位置Fig.1 Location of Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basin

2 孔隙與喉道類(lèi)型差異

2.1 孔隙類(lèi)型差異

根據(jù)117張鑄體薄片鏡下統(tǒng)計(jì)(表1),合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的孔隙類(lèi)型包括粒間孔、長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔、一定量的晶間孔和少量基質(zhì)微孔,面孔率為3.62%,粒間孔含量最高,占總孔隙含量的54.14%。薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層111張鑄體薄片統(tǒng)計(jì)表明(表1),孔隙類(lèi)型主要為粒間孔、長(zhǎng)石溶孔和巖屑溶孔,粒間孔相對(duì)含量達(dá)到72.52%,面孔率為2.62%。對(duì)比可知,兩個(gè)研究區(qū)的主要孔隙類(lèi)型相似,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層晶間孔和基質(zhì)微孔發(fā)育,而且其溶蝕孔絕對(duì)含量也高于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層,孔隙類(lèi)型更加豐富、面孔率大。

2.2 喉道類(lèi)型差異

沉積作用為儲(chǔ)集層形成提供物質(zhì)基礎(chǔ),而成巖作用則決定沉積后儲(chǔ)集空間和滲流通道的復(fù)雜變化。參考羅蟄潭、王允誠(chéng)對(duì)我國(guó)砂巖喉道類(lèi)型的分類(lèi)方案,考慮兩個(gè)研究區(qū)的主要喉道類(lèi)型,基于成巖作用對(duì)喉道的改造程度差異,筆者結(jié)合鑄體薄片和掃描電鏡鏡下觀察,對(duì)兩個(gè)研究區(qū)喉道類(lèi)型進(jìn)行了重新定義,主要有弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道、壓實(shí)成因片狀和彎片狀喉道、溶蝕成因管束狀喉道以及粘土膠結(jié)成因管束狀喉道(圖2)。喉道是孔隙的相對(duì)狹窄部分,當(dāng)顆粒之間點(diǎn)接觸時(shí),粒間孔越發(fā)育,弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道出現(xiàn)的可能性越大,其特點(diǎn)是孔隙大,喉道較粗,喉道直徑一般大于4 μm(圖2a,f)。較強(qiáng)的壓實(shí)作用下巖石顆粒由點(diǎn)接觸逐漸變?yōu)榫€(xiàn)接觸,形成壓實(shí)成因片狀和彎片狀喉道,導(dǎo)致孔隙和喉道尺寸明顯減小,喉道直徑多介于2～4 μm(圖2b,e)。而溶蝕成因、粘土膠結(jié)成因管束狀喉道多出現(xiàn)于蜂窩狀溶蝕孔和晶間孔發(fā)育區(qū),其特點(diǎn)是孔隙、喉道均更加細(xì)小,喉道直徑基本小于2 μm(圖2c,d,g,h)。統(tǒng)計(jì)對(duì)比表明,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道和溶蝕成因、粘土膠結(jié)管束狀喉道含量要高于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層,但前者壓實(shí)成因片狀、彎片狀喉道含量要小于后者,而喉道類(lèi)型差異也造成了兩個(gè)研究區(qū)的喉道特征參數(shù)及其分布規(guī)律明顯不同。

表1 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層和薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔隙絕對(duì)含量對(duì)比Table 1 Comparison of pore absolute contents of Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basin

圖2 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層與薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層主要孔隙喉道類(lèi)型Fig.2 Main pore throat types of Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basina.莊27井，埋深1 873.16 m,粒間孔和長(zhǎng)石溶孔,弱壓成因?qū)嵖s頸狀喉道;b.莊162井，埋深1 852.26 m,粒間孔和長(zhǎng)石溶孔,壓實(shí)成因片狀、彎片狀喉道;c.莊145井，埋深1 722.26 m,長(zhǎng)石溶孔,溶蝕成因管束狀喉道;d.莊172井，埋深1 832.6 m,晶間孔,粘土膠結(jié)成因管束狀喉道;e.薛13井，埋深1875.89 m,粒間孔,壓實(shí)成因片狀、彎片狀喉道;f.薛39井，埋深1 884.57 m,粒間孔,壓實(shí)成因片狀、彎片狀喉道和弱壓實(shí)成因縮頸狀喉 道;g.薛35井，埋深1 889.06 m,長(zhǎng)石溶孔,溶蝕成因管束狀喉道;h.薛35井，埋深1 889.06 m,晶間孔,粘土膠結(jié)成因管束狀喉道

3 孔喉特征差異

高壓壓汞和恒速壓汞是目前獲取孔喉參數(shù)的主要手段,兩種技術(shù)的區(qū)別是后者能夠獲取更為精確的孔隙和喉道參數(shù),更能反映致密砂巖的孔喉變化特征[21-22]?；诤闼賶汗募夹g(shù)優(yōu)勢(shì),筆者在充分了解研究區(qū)地質(zhì)背景、沉積微相類(lèi)型、成巖作用、物性、巖性、電性和含油性變化,以及大量高壓壓汞數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,選取兩個(gè)研究區(qū)的28塊樣品進(jìn)行了恒速壓汞測(cè)試(表2),實(shí)驗(yàn)在中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院完成,設(shè)備為美國(guó)Coretest Systems公司生產(chǎn)的ASPE-730型恒速壓汞儀。為便于比較,按照滲透率(K)大小分成4組,其中A組:K>2.0×10-3μm2,B組:1.0×10-3μm2

3.1 孔隙參數(shù)差異

恒速壓汞測(cè)試結(jié)果表明,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層14塊樣品的孔隙半徑主要分布在80～300 μm,孔隙半徑平均值介于135.56～169.82 μm。薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層14塊樣品的孔隙半徑分布范圍為90～280 μm,孔隙半徑平均值介于147.86～155.35 μm。對(duì)比可知,兩個(gè)區(qū)塊孔隙半徑主要分布范圍、平均孔隙半徑差異小,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的孔隙分布范圍更寬,與該地區(qū)粒間孔含量高有關(guān),這些大孔隙會(huì)導(dǎo)致較大孔喉比。相同滲透率級(jí)別的樣品對(duì)比發(fā)現(xiàn)(圖3),孔隙半徑分布范圍基本一致,孔隙半徑峰值也基本相同,區(qū)別在于孔隙半徑峰值含量略有差異,這一特征主要與孔隙度大小有關(guān),即孔隙度越大,峰值含量越高,反應(yīng)峰值孔隙分布越多。四組樣品中除了B組,A，C，D組中合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的孔隙度均高于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層,孔隙半徑峰值含量也高于后者。

表2 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層與薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層恒速壓汞實(shí)驗(yàn)樣品信息Table 2 Sample statistics of constant speed mercury injection test of Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basin

3.2 喉道參數(shù)差異

已有研究表明[21-23],喉道參數(shù)與孔隙度之間基本無(wú)相關(guān)性,故筆者僅對(duì)比兩個(gè)區(qū)塊滲透率與喉道參數(shù)的相關(guān)性。圖4表明平均喉道半徑、主流喉道半徑與滲透率之間表現(xiàn)出了良好的正相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)均大于0.9),相對(duì)而言,主流喉道半徑的相關(guān)性更好,說(shuō)明主流喉道參數(shù)更能反應(yīng)樣品滲透率的變化,該參數(shù)在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中應(yīng)該予以充分考慮。相同滲透率條件下,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的平均喉道和主流喉道要大于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層。不同滲透率級(jí)別樣品的喉道半徑對(duì)比可知(圖5),A，B，C和D四組代表性樣品的喉道分布范圍隨著滲透率的減小而變窄。合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層4塊樣品的喉道分布范圍分別為0.2～9.0，0.2～4.9，0.2～3.1和0.2～0.9 μm；薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層4塊樣品的喉道分布范圍依次是:0.2～3.0，0.2～2.5，0.2～1.8和0.2～0.8 μm。相同滲透率級(jí)別樣品,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層樣品的喉道半徑分布范圍明顯要寬于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層。反應(yīng)前者的大喉道更為發(fā)育,這與合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道含量更高有關(guān)。但這一差距會(huì)隨著滲透率的減小而縮小,因?yàn)殡S著滲透率減小,兩個(gè)研究區(qū)的溶蝕成因和粘土膠結(jié)成因管束狀喉道所占比例增大。合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的喉道半徑峰值總是趨向于小喉道一側(cè),而薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的喉道半徑分布更為均勻,這說(shuō)明前者的喉道差異更大。前已述及,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層較粗的弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道和細(xì)小的溶蝕成因、粘土膠結(jié)成因管束狀喉道更為發(fā)育,導(dǎo)致喉道的尺寸差異增大,非均質(zhì)性增強(qiáng)。薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的壓實(shí)成因片狀、彎片狀喉道更為發(fā)育,雖然喉道尺寸較小,但分布集中,非均質(zhì)性較弱。

圖3 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層與薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層不同組樣品孔隙大小分布Fig.3 Pore size distribution of different group samples from Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basina.A組代表性樣品;b.B組代表性樣品;c.C組代表性樣品;d.D組代表性樣品

圖4 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層和薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層喉道參數(shù)與滲透率相關(guān)性Fig.4 Correlation between throat parameter and permeability of Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basina.平均喉道半徑與滲透率關(guān)系;b.主流喉道半徑與滲透率關(guān)系

圖5 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層與薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層不同組樣品喉道分布大小Fig.5 Throat size distribution of different group samples from Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basina.A組代表性樣品;b.B組代表性樣品;c.C組代表性樣品;d.D組代表性樣品

3.3 喉道對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)差異

依靠不同滲透率級(jí)別樣品對(duì)比可知(圖6),對(duì)滲透率起貢獻(xiàn)的喉道并非某一個(gè),而是某一尺寸范圍內(nèi)的喉道群落,隨著滲透率增大,對(duì)滲透率起主要貢獻(xiàn)的喉道半徑總是向高值區(qū)移動(dòng),說(shuō)明滲透率主要由含量較少的較大喉道來(lái)貢獻(xiàn)。相同滲透率級(jí)別樣品對(duì)比發(fā)現(xiàn),滲透率越大,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層喉道對(duì)滲透率的相對(duì)貢獻(xiàn)正態(tài)分布特征越不明顯,而是呈齒狀波動(dòng)變化,表明含量低、較粗的弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道對(duì)滲透的貢獻(xiàn)較大。而薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層喉道對(duì)滲透率的相對(duì)貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)為正態(tài)分布,對(duì)滲透率起主要貢獻(xiàn)的喉道分布范圍較小,這與壓實(shí)成因片狀、彎片狀喉道含量高有關(guān)。由此可見(jiàn),喉道對(duì)滲透率的主要貢獻(xiàn)既取決于喉道尺寸,還取決于某一尺寸下喉道的含量;只有當(dāng)某一尺寸的喉道含量較大時(shí),對(duì)滲透率的相對(duì)貢獻(xiàn)才會(huì)增大。

為了定量對(duì)比上述差異,表3給出了代表性樣品不同尺寸喉道對(duì)滲透率的累積貢獻(xiàn)。A組和B組樣品,薛岔地區(qū)小于2.5 μm的喉道對(duì)滲透率累計(jì)貢獻(xiàn)均為100%,而合水地區(qū)分別為22.06%和28.98%,大于2.0 μm的喉道對(duì)滲透累計(jì)貢獻(xiàn)達(dá)到了77.94%、71.02%。C組樣品,薛岔地區(qū)小于2.0 μm的喉道對(duì)滲透累計(jì)貢獻(xiàn)為100%,而合水地區(qū)為55.37%,大于2.0 μm的喉道貢獻(xiàn)了44.36%。D組樣品,兩個(gè)研究區(qū)的特征差異較小。這一現(xiàn)象表明,滲透率越小,兩個(gè)區(qū)塊喉道對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)差異越小,因?yàn)椴煌瑯悠分g的喉道大小及其分布差異越小;滲透率越大,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層樣品大喉道對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)越明顯。

3.4 孔喉比參數(shù)差異

孔喉比即為孔隙、喉道半徑的比值,該值是衡量孔隙、喉道差異的重要指標(biāo),也是油藏注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中驅(qū)替類(lèi)型的決定性參數(shù)。根據(jù)28塊恒速壓汞測(cè)試結(jié)果,平均孔喉比與孔隙度之間沒(méi)有相關(guān)性,與滲透率之間表現(xiàn)出了較好的相關(guān)關(guān)系(圖7)。隨著滲透率增加,平均孔喉比減小,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的相關(guān)性要差于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層。對(duì)比可知,相同滲透率條件下,前者的平均孔喉比要大于后者,而且滲透率越大,這一特征表現(xiàn)的越明顯。相同滲透率條件下,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的孔喉比分布范圍寬,基本在50～1 000,而薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的孔喉比分布范圍主要介于80～600(圖8)。對(duì)比還發(fā)現(xiàn),相同孔喉比下,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的含量也要高于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層。結(jié)合上述分析,兩個(gè)研究區(qū)孔隙尺寸差異小,孔喉差異主要體現(xiàn)在喉道上,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層更為發(fā)育的弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道和溶蝕成因、粘土膠結(jié)成因管束狀喉道是孔喉比分布范圍寬,小孔喉比和大孔喉比含量均高于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的主要原因。

圖6 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層與薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層不同組樣品喉道大小對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)Fig.6 Contribution of size throat to permeability for different group samples from Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basina.A組代表性樣品;b.B組代表性樣品;c.C組代表性樣品;d.D組代表性樣品

表3 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層與薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層喉道大小對(duì)滲透率貢獻(xiàn)對(duì)比Table 3 Contribution comparison of throat size to permeability of Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region

4 微觀孔喉特征的差異成因

4.1 沉積作用的影響

合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層位于涇川-慶陽(yáng)辮狀河三角洲前端,物源來(lái)自西南,發(fā)育一套辮狀河三角洲前緣亞相沉積[24]。薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層處于吳起三角洲砂體的前端,為東北物源控制,主要發(fā)育曲流河三角洲前緣亞相沉積[25]。辮狀河的水動(dòng)力要強(qiáng)于曲流河,搬運(yùn)過(guò)程中的巖石顆粒更粗。根據(jù)薄片粒度圖像測(cè)試(表4),兩個(gè)研究區(qū)砂巖顆粒以細(xì)砂為主,但合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的中砂和粗砂含量要高于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層。加之兩個(gè)研究區(qū)均處三角洲前緣前端,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn),巖石顆粒的磨圓與分選都比較好。根據(jù)空間幾何理論,相同體積內(nèi)粒度較大的巖石顆粒相互接觸的范圍小,構(gòu)成的孔隙空間更大,所以合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的粒間孔發(fā)育程度更高,粒間孔發(fā)育區(qū)巖石顆粒多為點(diǎn)接觸,弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道出現(xiàn)的幾率更大。另外,根據(jù)不同沉積微相的孔隙喉道類(lèi)型統(tǒng)計(jì),水下分流河道中的粒間孔和弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道更為發(fā)育,其次為河口壩與河道側(cè)翼。

圖7 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層和薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層平均孔喉比與物性的相關(guān)性Fig.7 Correlation between average pore-throat ratio and physical property of Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basina.平均孔喉比與孔隙度關(guān)系;b.平均孔喉比滲透率的關(guān)系

圖8 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層與薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層不同組樣品孔喉比分布Fig.8 Pore-throat ratio distribution of different group samples from Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basina.A組代表性樣品;b.B組代表性樣品;c.C組代表性樣品;d.D組代表性樣品

表4 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層與薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層粒級(jí)分布對(duì)比Table 4 Comparison of grain size distribution of Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basin

注：Φ為粒度Φ值。

根據(jù)鑄體薄片鏡下統(tǒng)計(jì),合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖性主要為淺灰色、灰色以及灰褐色細(xì)-中粒長(zhǎng)石巖屑砂巖(圖9)。石英平均含量為24.4%;長(zhǎng)石平均含量為21.7%;巖屑平均含量為28.5%。薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖性以細(xì)-中粒長(zhǎng)石砂巖為主(圖9),石英平均含量為19.3%,長(zhǎng)石平均含量為52.2%,巖屑含量平均為6.5%。對(duì)比可知合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的石英、巖屑含量高于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層,長(zhǎng)石含量遠(yuǎn)小于后者。石英的抗壓實(shí)能力最強(qiáng),長(zhǎng)石次之,巖屑的抗壓實(shí)能力最弱。此外,兩個(gè)研究區(qū)巖屑類(lèi)型相同,均以火成巖屑、變質(zhì)巖屑為主,含少量的沉積巖屑,但合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層各類(lèi)巖屑的含量均高于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層。碎屑組分差異為兩個(gè)地區(qū)不同類(lèi)型孔隙、喉道的發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層更為發(fā)育的粒間孔、溶蝕孔和弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道、溶蝕成因管束狀喉道與較高的石英和巖屑含量有關(guān)。

圖9 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層與薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的砂巖分類(lèi)Fig.9 Sandstone classification of Chang 8 reservoir in Heshui region and Chang 6 reservoir in Xuecha region,Ordos Basin

填隙物含量及其成因不同也會(huì)對(duì)孔隙喉道產(chǎn)生影響,合水長(zhǎng)8儲(chǔ)層的填隙物含量為19.7%,綠泥石平均含量最高(5.6%),其次為鐵方解石(4.9%)、硅質(zhì)(2.4%)、網(wǎng)狀粘土(2.1%)、高嶺石(1.9%)、水云母(1%)、鐵白云石(1%)、重晶石(0.6%)和長(zhǎng)石質(zhì)(0.2%)。薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的填隙物含量為15.5%,鐵方解石含量最高(9.20%),其次為水云母(1.9%)、硅質(zhì)(1.8%)、長(zhǎng)石質(zhì)(1.1%)、鐵白云石(1.0%)和綠泥石(0.5%)。對(duì)比可知,合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的填隙物含量要高于薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層,但前者的綠泥石含量高,且含有一定量的高嶺石,而后者的鐵方解石含量高。綠泥石在研究區(qū)常以孔隙襯邊的形式出現(xiàn),綠泥石襯邊具有良好的抗壓實(shí)能力,既阻止了石英次生加大充填粒間孔隙,起到保護(hù)粒間孔的作用[24,26],也增加了弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道出現(xiàn)的幾率,而高嶺石可以產(chǎn)生一定量的晶間孔,為粘土膠結(jié)管束狀喉道出現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。鐵方解石是晚期膠結(jié)作用的產(chǎn)物,在溶蝕孔形成之后出現(xiàn),主要以充填孔隙形式存在,造成巖石固結(jié),孔隙、喉道封閉。

4.2 成巖作用的影響

成巖作用對(duì)孔喉參數(shù)的影響主要體現(xiàn)在壓實(shí)程度、膠結(jié)程度和溶蝕程度3個(gè)方面,筆者參考Beard填集實(shí)驗(yàn)得到的砂質(zhì)沉積物孔隙度與組構(gòu)參數(shù)關(guān)系進(jìn)行初始孔隙度恢復(fù)[26-27],合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層初始孔隙度為34.70%,薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層為33.54%。利用壓實(shí)過(guò)程中孔隙度損失方法計(jì)算壓實(shí)作用孔隙度減小程度,兩個(gè)研究區(qū)孔隙度損失量分別為11.62%(合水)、13.84%(薛岔),早期、晚期膠結(jié)過(guò)程中損失的孔隙度合計(jì)分別為15.75%(合水)和12.60%(薛岔),溶蝕作用對(duì)孔隙度的增加程度分別為3.84%(合水)和2.67%(薛岔)。對(duì)比可知,成巖作用類(lèi)型和強(qiáng)度差異也是造成兩個(gè)研究區(qū)孔隙、喉道類(lèi)型不同的原因之一。合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的壓實(shí)程度更弱,粒間孔更為發(fā)育、弱壓實(shí)縮頸狀喉道含量更高,也為后期有機(jī)酸的選擇性溶蝕,溶蝕成因管束狀喉道發(fā)育提供了條件;而高嶺石粘土礦物膠結(jié)成巖作用是高嶺石晶間孔和膠結(jié)成因管束狀喉道發(fā)育的主要原因。薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層壓實(shí)程度更強(qiáng),粒間孔發(fā)育程度略差,壓實(shí)成因片狀和彎片狀喉道含量更高,溶蝕孔和溶蝕成因管束狀喉道形成后,部分被后期含鐵碳酸鹽膠結(jié)物封堵,導(dǎo)致發(fā)育程度變差。

5 結(jié)論

1) 兩個(gè)研究區(qū)的孔隙與喉道類(lèi)型不同,孔喉參數(shù)也表現(xiàn)出不同特征。合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的粒間孔、巖屑溶孔和高嶺石晶間孔更為發(fā)育,弱壓實(shí)成因縮頸狀喉道、溶蝕成因和粘土膠結(jié)成因管束狀喉道含量更高,在孔喉分布曲線(xiàn)上表現(xiàn)為大孔隙、大喉道和小喉道含量高、喉道差異大、孔喉比大。而薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層由于壓實(shí)成因片狀、彎片狀喉道更為發(fā)育,而管束狀和縮頸狀喉道發(fā)育程度較差,故表現(xiàn)為孔隙分布集中、喉道差異較小、孔喉比較小。

2) 兩個(gè)研究區(qū)的孔隙、喉道類(lèi)型及其孔喉參數(shù)差異主要受沉積和成巖作用的共同影響。合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層沉積時(shí)水動(dòng)力更強(qiáng)、石英和巖屑組分含量更高,壓實(shí)程度更弱,為粒間孔、溶蝕孔、高嶺石晶間孔和弱壓實(shí)縮頸狀喉道、溶蝕成因和膠結(jié)成因管束狀喉道發(fā)育提供了條件。薛岔地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的孔隙類(lèi)型較少、發(fā)育程度較差,壓實(shí)成因片狀、彎片狀喉道含量高則主要與更弱的水動(dòng)力沉積條件、更低的石英含量,更強(qiáng)的壓實(shí)程度和更高的鐵方解石膠結(jié)物有關(guān)。