鄂爾多斯盆地彭陽—涇川地區(qū)長81小層沉積儲層特征

白金莉　李文厚　劉江斌　張倩　吳越

摘要：利用鉆井巖心中沉積構(gòu)造、古生物標志等對長81小層的沉積相進行分析，利用核磁共振、壓汞、掃描電鏡、鑄體薄片等方法對長81儲層進行研究。結(jié)果表明，彭陽—涇川地區(qū)主要發(fā)育三角洲前緣亞相，僅在西南緣發(fā)育三角洲平原亞相，發(fā)育4支北東—南西向展布的水下分流河道，水下分流河道砂體為主要儲集砂體。砂巖類型以灰色—灰綠色、細—粉細巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，儲集空間以粒間孔和溶蝕孔為主，孔隙類型主要是中—大孔隙，喉道主要為細喉和微細喉。長81儲層處于晚成巖A期，壓實-壓溶作用導(dǎo)致原生孔隙減少23.8％，膠結(jié)作用使孔隙度減少27.35％，溶蝕作用增加的孔隙面孔率為1.23％。研究后認為，沉積相、成巖作用是控制研究區(qū)儲層物性的重要因素。

關(guān)鍵詞：彭陽—涇川地區(qū)；長81小層;沉積相;儲層特征

中圖分類號：TE122

DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2020－02－002

The characteristics ofsedimentary facies and reservoir of the Chang 81

member in Pengyang－Jingchuan Area， Ordos Basin

BAI JinliLI WenhouLIU Jiangbin1， ZHANG QianWU Yue2

Abstract： Using the sedimentary structures and paleo－biotic features obtained from the drilling core to analyze the characteristics of sedimentary facies and reservoir of Chang 81 member in study area; using nuclear magnetic resonance， high pressure Hg injection， scan electron microscope，? casting lamella and other methods to analyze the characteristics of chang 81 reservoir. The investigation finds the chang 81 member of the Pengyang－Jingchuan Area mainly developed the braided river delta frontal subfacies， and the delta plain facies only developed in the southwest of study area， and the four underwater distributary channels are almost distributed from NE to SW， the channel sand dominated the advantage space. The Chang 81 member sandstone are mainly gray， green－grayish lithic feldspathic sandstone and feldspar lithic sandstone， the intergranular pore and? dissolved hole are main pore space of Chang 81 reservoir， and the pore type are mainly meso－and macroporosities， intergranular pore throat types are mainly micro throat and micro fine throa pore throat. The reservoir rocks are now in stage A of late diagenesis. Due to the compaction and presolution， cementation， the decrease of the primary sandstone porosity of each diagenesis are 23.8% and 27.35%; because of dissolution， the rate of face porosity slightly increased is 1.23%. After the research， it is believed that deposition and diagenesis are the main factors influencing physical properties in study area.

Key words： Pengyang－Jingchuan Area; Chang 81 member; sedimentary facies; characteristics of reservoir

彭陽—涇川地區(qū)位于鄂爾多斯盆地天環(huán)拗陷及渭北隆起構(gòu)造帶，北起彭陽，南達隴縣，西至華亭，東至靈臺（見圖1）。彭陽—涇川地區(qū)在長8油層組有較好的試油顯示，近年來展現(xiàn)出良好的勘探開發(fā)潛力［1-2］。三疊系延長組長8油層組是鄂爾多斯盆地主力產(chǎn)油層系之一，前人在物源、沉積成巖作用、成藏特征等方面做了相應(yīng)研究［3-6］，但針對研究區(qū)長81小層沉積相的儲層特征研究較少。李文厚［4，7］，郭艷琴［8-9］，陳全紅［10］，楊仁超［11］等人研究認為，研究區(qū)主要發(fā)育三角洲沉積。本文通過野外露頭觀察、測井取心、薄片鑒定、砂厚統(tǒng)計、沉積構(gòu)造以及生物標志化合物等數(shù)據(jù)的整理發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)主要發(fā)育三角洲前緣亞相，僅在西南緣發(fā)育三角洲平原亞相，砂巖儲集體為水下分流河道砂。本文在“相控論”［12］理論的指導(dǎo)下，對彭陽—涇川地區(qū)長81儲層特征進行研究，其對指導(dǎo)涇川地區(qū)后續(xù)的勘探開發(fā)有著重要實際意義。

1 沉積特征

綜合前人研究成果可知，在晚三疊世延長期，鄂爾多斯盆地主體上為大型的內(nèi)陸湖盆；在長8期，水退迅速，水退使三角洲向盆地中心推進［13-16］。結(jié)合野外露頭、巖心觀察、薄片鑒定、沉積構(gòu)造及古生物標志化合物等，確定研究區(qū)主要以三角洲前緣亞相沉積為主，西南緣發(fā)育有三角洲平原亞相。

1.1 巖石特征

通過巖心觀察可知，彭陽—涇川地區(qū)長81小層的巖石類型主要以灰色—灰綠色細砂巖以及深灰色粉細砂巖為主，泥巖以灰色、灰黑色為主，局部存在灰綠色（見圖2，3）。巖石顏色主要以暗色為主，反映還原沉積條件。砂巖類型以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，還有少量長石砂巖。巖石成分成熟度低，結(jié)構(gòu)成熟度較高，顆粒以次棱角為主（見圖4）。膠結(jié)方式以孔隙式膠結(jié)為主，其次為加大孔隙式。膠結(jié)物主要為碳酸鹽礦物（方解石和鐵方解石為主，質(zhì)量分數(shù)約3.62％）和黏土礦物（綠泥石和高嶺石為主，質(zhì)量分數(shù)5.18％），含量最高的是綠泥石，質(zhì)量分數(shù)約為3.45％;其次是方解石（質(zhì)量分數(shù)為2.43％），高嶺石（質(zhì)量分數(shù)1.73％），膠結(jié)物質(zhì)量分數(shù)為10.94％。

1.2 沉積構(gòu)造及古生物標志

通過對研究區(qū)38口鉆井巖心的觀察，可見細粒砂巖發(fā)育有槽狀交錯層理、平行層理，底部發(fā)育有沖刷面及泥礫（見圖2A～D，F(xiàn)～I），反映相對高能的水動力條件。沙紋交錯層理（見圖2E）主要發(fā)育在粉細砂巖中，反映水動力相對較弱的沉積環(huán)境。

研究區(qū)目的層中常見的古生物標志有植物莖稈、碎片（見圖3A，F(xiàn)，G，H）、雙殼類化石（見圖3B）、炭化植物碎片（見圖3C，E）、蟲孔（見圖3D）、碳屑（見圖3I）等，說明研究區(qū)長81期整體上表現(xiàn)為較淺的水下沉積環(huán)境。

1.3 沉積相平面展布

單井相分析是研究沉積相特征的重要依據(jù)，通過對研究區(qū)野外露頭觀察、測井取心、薄片鑒定、砂厚統(tǒng)計、沉積構(gòu)造以及生物標志化合物等數(shù)據(jù)的整理，繪制出彭陽—涇川地區(qū)X53井和C21井長81沉積相圖（見圖5，6）。進一步繪制研究區(qū)沉積相平面展布圖發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)主要發(fā)育三角洲前緣亞相，僅在西南緣發(fā)育三角洲平原亞相；主要發(fā)育4支以南西—北東向展布的水下分流河道，4支分流河道向東北延伸匯聚后分為6支水下分流河道向東北流出，砂巖儲集體為水下分流河道砂（見圖7）。主河道區(qū)域物性值相對高，巖石類型主要為灰色細粒巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，分選較好，物性較高，并有較好的試油效果;在河道兩翼以及分流間灣處，砂體減薄，粒度較細，主要是一些粉砂、泥質(zhì)粉砂等粉細粒物質(zhì)，相對孔滲值都較低，這也確切地說明了，沉積相是控制儲層物性的重要因素之一。

2 儲層特征

21世紀，致密油儲層研究成為熱點［17］。鄂爾多斯盆地延長組為致密油主要的勘探開發(fā)對象，并取得了突破性進展［18］。鄂爾多斯盆地南部涇川地區(qū)延長組儲層致密，油藏類型為致密油藏［19-20］，在長8油層組有較好的油氣顯示。因此，研究區(qū)長8層段也成為致密油主要的研究層位，尤其在長81小層，顯示較好。研究區(qū)長81小層儲層精細研究較少，本研究通過鑄體薄片、常規(guī)薄片、核磁共振、常規(guī)壓汞、X衍射等分析測試手段，對目的層儲層特征進行研究。

2.1 孔隙結(jié)構(gòu)特征

通過高壓壓汞、核磁共振等實驗對長81砂層的孔隙特征進行系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)長81儲層的孔隙形態(tài)較為復(fù)雜。從核磁共振T2譜分布圖（見圖8）可以看出，其大、中、小孔隙都有發(fā)育，主峰位于可動流體區(qū)，中孔、大孔更為發(fā)育;孔隙結(jié)構(gòu)配位較好且離心后曲線形態(tài)變化大，由此可以看出，其孔吼均勻且連通性好，易動儲量較高，物性較好。結(jié)合高壓壓汞技術(shù)，獲取孔喉特征參數(shù)，根據(jù)孔喉參數(shù)將研究區(qū)長81儲層的孔喉結(jié)構(gòu)劃分為4類（見圖9），而長81儲層主要發(fā)育Ⅱ類、Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)，即中排驅(qū)壓力-細喉型和中排驅(qū)壓力-微細喉型，表現(xiàn)為排驅(qū)壓力較高，與之對應(yīng)的喉道類型為細喉道和微細喉道。

2.2 儲層物性特征

通過對研究區(qū)取心井大量測井和實測的孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析可知，目的層長81的孔隙度平均值為8.39％，滲透率的平均值為0.7×10-3μm2。根據(jù)對目的層巖心的物性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析可知（見圖10），其孔隙度主要集中在6％～10％，占總樣品個數(shù)的48.23％，其中6％～8％占總數(shù)的26.33％，8％～10％占總數(shù)的21.9％，10％～12％樣品為12.51％;滲透率主要集中在（0.01～1）×10-3μm 其中區(qū)間在（0.01～0.1）×10-3μm2占總數(shù)的30.83％，（0.1～1）×10-3μm2占總數(shù)的48.07％，大于1×10-3μm2占總數(shù)的16.18％。 依據(jù)儲層分類標準可知， 長81儲層屬于特低孔-低滲致密油藏。

2.3 儲層成巖作用特征

利用伊蒙混層比（15%～20％）、鏡質(zhì)體反射率（0.75％）、掃面電鏡等方法判斷可知，彭陽—涇川地區(qū)長81儲層成巖階段處于晚成巖A期，成巖作用控制著儲層物性的演化規(guī)律［21］：成巖作用類型及強度的差異，是造成儲層孔隙發(fā)育垂向分帶性的主要原因［22］；溶蝕孔是長81儲層主要的儲集空間類型之一；成巖作用也是控制儲層物性的另一重要因素。

2.3.1 壓實壓溶作用 彭陽—涇川地區(qū)長81儲層較致密，壓實壓溶作用明顯，鏡下特征顯著（見圖11A，B）。通過Lundegard提出的計算公式［23］可以斷定，壓實作用造成的研究區(qū)平均孔隙度損失為19.8％～57.6％，平均為23.8％，是造成研究區(qū)儲層孔隙度減少的重要原因。

2.3.2 膠結(jié)作用 膠結(jié)物的存在致使孔隙度大幅減少，根據(jù)視膠結(jié)率計算公式［24］，長81儲層得出的視膠結(jié)率β介于5％～47.5％，平均值為26.1％。

利用掃描電鏡、X衍射黏土定量化分析可知，長81儲層膠結(jié)物平均質(zhì)量分數(shù)為10.94％，膠結(jié)物主要為黏土礦物、碳酸鹽礦物以及硅質(zhì)。碳酸鹽膠結(jié)物（見圖11C，D）是除黏土礦物外，研究區(qū)長81儲層含量最高的膠結(jié)物;硅質(zhì)膠結(jié)主要反映在石英的次生加大（見圖11E），與原生石英顆粒之間存在明顯界限，且主要沿著石英周緣生長;晚期的高嶺石主要來自長石等鋁硅酸鹽礦物的溶解再沉淀，自形程度高，形態(tài)多固定，掃描電鏡下多為書頁狀和蠕蟲狀（見圖11F）;綠泥石薄膜膠結(jié)在研究區(qū)出現(xiàn)普遍，主要在主河道區(qū)域發(fā)育，其平均質(zhì)量分數(shù)為3.45％。早期綠泥石呈孔隙襯邊膠結(jié)（見圖11G）;伊利石膠結(jié)在研究區(qū)少見，掃面電鏡下可見搭橋狀伊利石，卷片狀，其平均質(zhì)量分數(shù)為0.83％，致使研究區(qū)孔隙空間降低2％；晚成巖期，云母水化嚴重，發(fā)絲狀、卷片狀伊利石產(chǎn)出（見圖11H）。

2.3.3 溶蝕作用 研究區(qū)長81儲層溶蝕孔使得目的層孔隙體積的面孔率增加了1.23％，約占次生孔隙的29.5％。溶蝕孔隙（見圖11I，J）主要為巖屑溶孔（20.9％）、長石溶孔（8.85％）、粒間溶孔（7.67％），其他（雜基、石英、沸石等）溶蝕孔較少發(fā)育。溶蝕孔的發(fā)育改善了儲層物性，對研究區(qū)有利區(qū)優(yōu)選起到重要作用。

2.3.4 交代作用 研究區(qū)長81儲層的交代作用主要表現(xiàn)在方解石交代長石（見圖11K）、巖屑以及黏土類等，連晶式方解石充填孔隙，致使孔隙空間大幅度減少。

微裂縫（見圖11L）在研究區(qū)也有發(fā)育。微裂縫為較好的滲流通道，大大改善了儲層物性。雖然研究區(qū)內(nèi)的微裂縫僅使目的層面孔率增加了0.1％，但其占到總孔隙度的2.95％。

3 結(jié) 論

1）彭陽—涇川地區(qū)長81小層主要發(fā)育三角洲前緣亞相沉積，僅在西南緣發(fā)育三角洲平原亞相沉積；發(fā)育4支北東—南西向展布的水下分流河道，水下分流河道砂體為主要的儲集砂體。主河道區(qū)域的物性值相對高，巖石顆粒分選較好，物性較高。巖石類型主要是灰色—灰綠色細—粉細巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖。膠結(jié)物質(zhì)量分數(shù)10.94％，以孔隙式膠結(jié)充填孔隙，致使損失孔隙27.35％。

2）長81儲層的儲集空間以粒間孔和溶蝕孔為主，孔隙類型主要是中大孔隙，孔隙組合類型以粒間孔-溶蝕孔和粒間孔-微孔為主，喉道主要為細喉和微細喉，孔隙結(jié)構(gòu)主要為Ⅱ，Ⅲ類。砂體物性較好，孔隙度為8.39％，滲透率為0.7×10-3μm 屬于特低孔、低滲致密油藏。

3）研究區(qū)長81儲層處于為晚成巖A期，成巖相主要為弱膠結(jié)-粒間孔相。壓實-壓溶作用導(dǎo)致原生孔隙減少23.8％，膠結(jié)作用使孔隙度減少27.35％。其中，碳酸鹽連晶式膠結(jié)充填孔隙，致使孔隙減少7％。溶蝕作用增加的孔隙面孔率為1.23％。沉積相、成巖作用是控制研究區(qū)儲層物性的重要因素。

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（編 輯 雷雁林）

收稿日期：2019－11－25

基金項目：國家自然科學(xué)青年基金資助項目（41702117）；國家自然科學(xué)重點基金資助項目（41330315）；中國地質(zhì)調(diào)查局礦產(chǎn)資源調(diào)查評價項目（121201011000150014）

作者簡介：白金莉，女，陜西延安人，博士，從事儲層沉積學(xué)研究。

通信作者：李文厚，男，山東臨沂人，西北大學(xué)教授，從事儲層沉積學(xué)研究。