延長組長8儲層成巖作用及致密化發(fā)育探討
——以下寺灣地區(qū)為例

李虎林

（西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065）

甘泉縣的下寺灣地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中南部，儲層特征表現(xiàn)為低孔、低滲特征。自上而下細(xì)分為長81和長82兩個小層，其中長82是本區(qū)的主要產(chǎn)油層。研究區(qū)長8儲層的成巖現(xiàn)象以早期壓實(shí)作用和后期有機(jī)流體溶解作用為主。

1 有機(jī)酸特征

研究區(qū)長8油層組發(fā)育一套三角洲前緣水下分流河道沉積砂體，烴源巖中富含陸生高等植物、水生植物。這些生物死亡一定時間后形成腐殖型沉積有機(jī)質(zhì)。成巖作用早期，生物遺體在微生物降解作用和化學(xué)作用下變?yōu)楦迟|(zhì)。研究表明，有機(jī)酸的濃度在成巖演化作用下發(fā)生變化，成熟度越高，晚成巖階段的O/C下降程度越明顯。下寺灣地區(qū)長7、長9烴源巖的巖性以泥巖、泥頁巖為主；是延長組主力烴源巖。烴源巖類型以Ⅱ1型為主，有機(jī)質(zhì)含量中等，成熟度較高。

2 有機(jī)流體與成巖礦物相互作用

2.1 溶蝕作用

2.1.1 促進(jìn)長石溶解

下寺灣地區(qū)長8段儲集層巖性以灰色長石砂巖為主。有機(jī)酸的濃度越高，長石溶解速率越快。在酸性條件下，鉀長石比鈉長石和鈣長石的穩(wěn)定性更高，穩(wěn)定性最差的是鈣長石。

研究區(qū)有機(jī)酸性流體對長石溶解的促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在兩點(diǎn)。第一，孔隙水中含有的草酸和乙酸由于水解作用釋放大量的氫離子，稀釋了溶液的酸性程度。有機(jī)流體將長石礦物的解理縫溶蝕后形成齒狀邊緣，外部邊緣形成各種形狀的小凹坑（圖1a）。第二，孔隙水中的一些羧酸能夠?qū)a2+、Si4+和Al3+等離子通過絡(luò)合反應(yīng)增加了礦物的溶解度，加劇了礦物元素進(jìn)入溶液的速率。

2.1.2 對濁沸石溶蝕

研究區(qū)濁沸石膠結(jié)物中蘊(yùn)含著非常多的構(gòu)造解理。研究發(fā)現(xiàn)，在生油巖中有機(jī)流體對硅酸鈉的溶蝕作用遠(yuǎn)強(qiáng)于碳酸鹽。所以，生油巖中硅酸鹽被溶蝕形成的次生孔隙更多，溶蝕作用更加明顯 （圖 1b）。

2.1.3 對火山碎屑溶蝕

火山碎屑巖含有較多的凝灰質(zhì)成分，這些成分在CO2等酸性有機(jī)流體介質(zhì)中發(fā)生明顯的溶蝕現(xiàn)象。進(jìn)一步提高了儲層的滲透率和孔隙度，進(jìn)而增強(qiáng)了儲集物性，同時降低了巖石的抗壓實(shí)能力。此外，火山碎屑物質(zhì)在流通性好的有機(jī)酸性流體中更容易發(fā)生溶蝕。

2.2 膠結(jié)作用

2.2.1 綠泥石膜形成

通過巖石薄片觀察，砂巖地層中當(dāng)有機(jī)酸性流體隨著油氣進(jìn)入砂巖后，促進(jìn)了方解石膠結(jié)物的溶蝕速率，方解石發(fā)生溶解-沉淀反應(yīng)，在方解石表面形成綠泥石膜，致使方解石膠結(jié)物邊緣的鈣離子增加，酸性物質(zhì)減少，成巖環(huán)境由酸性轉(zhuǎn)化為堿性（圖1c）。

圖1 下寺灣地區(qū)長8巖石薄片鏡下特征

2.2.2 方解石膠結(jié)

研究區(qū)有機(jī)酸性流體對方解石的溶蝕作用可分為兩個階段。前期主要是在低壓、低溫及高pH值的情況下，與方解石發(fā)生溶蝕作用。且檸檬酸＞丙氨酸＞苯酚＞乙酸＞草酸[3]。后期溶蝕作用發(fā)生在碳酸鹽膠結(jié)物形成之后，由于溫度和壓力的增加，含有鈣離子和碳酸氫根離子的孔隙水濃度增加，Ca2+和HCO3-沉淀形成碳酸鹽膠結(jié)物，使得成巖作用晚期酸性環(huán)境減弱（圖1d）。

3 儲層物性變化

3.1 壓實(shí)作用對儲層物性的影響

研究區(qū)儲層物性隨著埋深增大而明顯變低，致使孔隙度、滲透率變小，儲層物性變差。鏡下可以看到，碎屑顆粒間以點(diǎn)接觸和線接觸為主。通過大量鏡下觀察顯示，下寺灣地區(qū)長8儲層經(jīng)歷了強(qiáng)烈壓實(shí)作用。鏡下特征表現(xiàn)在三個方面：石英、長石等脆性礦物被擠壓破裂；云母和片狀綠泥石等塑性礦物以薄膜形式附著于顆粒表面或擠入孔隙空間；礦物顆粒間成凹凸接觸和縫合線接觸。

3.2 膠結(jié)作用對儲層物性的影響

研究區(qū)膠結(jié)物的類型有方解石膠結(jié)、綠泥石膠結(jié)、巖屑膠結(jié)、石英次生加大膠結(jié)等多種形式（圖1e）。在研究區(qū)的膠結(jié)物類型中，含量較高的碳酸鹽膠結(jié)物使儲層物性變差。膠結(jié)物越多，儲層的物性越差。此外，研究區(qū)的成巖作用和孔、滲大小與硅質(zhì)膠結(jié)物、黏土礦物有密切聯(lián)系。

3.3 溶蝕作用有效地改善了儲集層物性

研究區(qū)儲集層中礦物顆粒的溶蝕作用是不穩(wěn)定的顆粒被直接溶蝕形成粒內(nèi)孔，有機(jī)酸性流體的溶蝕作用形成的次生孔是研究區(qū)儲集層的主要孔隙類型，孔隙的溶蝕對改變研究區(qū)儲層物性起著很大作用（圖1f）。經(jīng)研究表明，長8儲層具有煤系地層的特征，早期地層流體呈酸性，再加上長7張家灘頁巖排烴過程產(chǎn)生的大量有機(jī)酸，形成多種粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和溶蝕縫。

4 結(jié)論

下寺灣地區(qū)長8段儲集層巖性主要以灰色長石砂巖為主，含少量粉細(xì)長石砂巖。下寺灣地區(qū)延長組長8儲層的成巖現(xiàn)象以早期壓實(shí)作用和后期有機(jī)流體溶解作用為主，成巖作用有壓實(shí)壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕和交代等成巖作用，后期有機(jī)酸的成巖改造導(dǎo)致儲層致密化。在成巖演化生烴過程中，研究區(qū)煤系烴源巖中的油田水為酸性介質(zhì)微環(huán)境，且當(dāng)有機(jī)酸、酚等烴類等有機(jī)酸進(jìn)入到碎屑巖儲層后，與石英、長石、云母、綠泥石、火山碎屑物質(zhì)等無機(jī)礦物發(fā)生相互作用；致使長石礦物被溶蝕、石英礦物次生加大及交代作用，綠泥石、云母發(fā)生重結(jié)晶作用。