鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)三疊系延長組長9油層組成巖作用*

沈 默 朱筱敏 李程善 張文選 程逸凡 江夢雅

1中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249 2中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249 3中國石油長慶油田勘探事業(yè)部，陜西西安 710018

鄂爾多斯盆地是中國重要的含油氣盆地，三疊系延長組是主要的含油層系(楊華等，2010；趙靖舟等，2012)。傳統(tǒng)重點目的層系為延長組長8及以上的上組合油層組。隨著對長9、長10下組合研究和勘探的深入，2015年在正寧地區(qū)延長組長9油層組發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)油流，顯示了良好的勘探潛力。目前延長組長9油層組已成為正寧地區(qū)重要的接替層系。前人對正寧地區(qū)延長組長9油層組的地層、沉積方面開展了系列研究(完顏容等，2014；王欣欣等，2014a；余威等，2017；任海姣等，2018)，但是儲集層質(zhì)量差異性及其形成機制影響了油氣精細勘探效益和后期開發(fā)時的產(chǎn)量。研究表明，正寧地區(qū)延長組長9油層組儲集層主要形成于三角洲沉積環(huán)境，受控于南部物源沉積體系，沉積環(huán)境在縱向和橫向的變化較快，導(dǎo)致了儲集層的非均質(zhì)性強。造成現(xiàn)今儲集層物性差異的主要原因是多變的沉積亞微相類型和復(fù)雜的成巖作用，因此研究儲集層的成巖作用及其差異的控制因素，對預(yù)測優(yōu)勢儲集層分布和指導(dǎo)油氣精細勘探具有重要意義。

圖 1 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)構(gòu)造位置圖和長9油層組砂體分布及樣品井位分布圖Fig.1 Tectonic location and sand-body distribution and sample well distribution of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation in Zhengning area，Ordos Basin

多數(shù)學(xué)者認為鄂爾多斯盆地延長組長9油層組的沉積物主要經(jīng)歷了壓實作用、膠結(jié)作用、交代和溶蝕作用。其中，使得儲集層物性變差的主要機制是機械壓實作用(羅靜蘭等，2006；鐘大康等，2012；辛紅剛等，2013；陳威振等，2019)。鄭榮才等(2014)對隴東地區(qū)延長組長9油層組儲集層成巖作用進行精細研究認為，早期的綠泥石薄膜和伊蒙混層礦物膠結(jié)雖然使得砂巖的物性變差，但是抑制了二氧化硅的次生加大，也增強了砂巖的抗壓實能力。王欣欣等(2012)認為砂體的展布規(guī)律和規(guī)?？梢宰鳛閮瘜宇A(yù)測的主要依據(jù)，成巖作用對儲集層的破壞作用并不明顯。

針對鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)延長組長9油層組砂巖儲集層的成巖作用和儲集層形成機制等問題，筆者根據(jù)22口井共36個巖石普通薄片、鑄體薄片和掃描電鏡分析，系統(tǒng)研究了鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)長9油層組儲集層的巖石類型、礦物組成和成巖作用及其演化過程，為正寧地區(qū)長9油層組的勘探開發(fā)提供了科學(xué)的地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

鄂爾多斯盆地是一個在古生代地臺之上發(fā)育的中新生代臺內(nèi)拗陷疊合克拉通盆地，具有拗陷遷移、整體沉降的特點(楊俊杰等，1992)，是中國重要的含油氣盆地，中生界三疊系延長組是油氣重要的烴源巖和儲集層位。正寧地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，南抵渭北隆起，北起固城，西到寧縣，東至槐樹莊林場，面積約1700ikm2(圖 1)。

延長組沉積時期，鄂爾多斯盆地為大型拗陷湖盆，形成了一套水體較淺的河流—三角洲—湖泊沉積體系，自下而上可以劃分為長10—長1共10個油層組，包含5個三級層序，反應(yīng)了湖盆形成(長10)、發(fā)展(長9—長8)、鼎盛(長7)、萎縮(長6—長3)和消亡(長2—長1)的過程(李文厚等，2009；劉自亮等，2013；朱筱敏等，2013)。

正寧地區(qū)目的層段為延長組長9油層組，物源來自南部的北秦嶺物源體系(牛小兵等，2012)，主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積。整體厚度約100im，自下而上可以分為長92和長91共2個小層。以“李家畔頁巖”頂面作為長9油層組頂界面，主要巖性為一套互層的深灰色泥巖、粉砂巖與細—粗粒砂巖，局部夾薄層煤(王昌勇等，2011)，上部長91小層以“泥多砂少”、向上變細為特征，而下部長92小層則呈現(xiàn)出“砂多泥少”、以砂巖為主的特征。長9油層組儲集層平均埋深約1690im，平均孔隙度為10.5%，平均滲透率為0.2×10-3μm2，為典型的低孔特低滲砂巖儲集層。

A—巖屑成分含量柱狀圖；B—膠結(jié)物成分含量柱狀圖圖 3 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)長9油層組砂巖巖屑與膠結(jié)物成分含量柱狀圖Fig.3 Sandstone debris and cement component contents columns of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation in Zhengning area，Ordos Basin

2 儲集層巖石特征與物性特征

2.1 儲集層巖石特征

圖 2 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)長9油層組砂巖成分三角圖Fig.2 Triangular diagram showing sandstone composition of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation in Zhengning area，Ordos Basin

通過統(tǒng)計19口井的37張薄片數(shù)據(jù)，延長組長91和長92小層巖石類型類似，為巖屑質(zhì)長石砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖(圖 2)。長91小層石英含量在16.3%～38.0%之間，平均為26.7%；長石含量在19.3%～51.5%之間，平均為36.7%；巖屑含量在19.5%～59.7%之間，平均為36.7%。長92小層石英含量在16.5%～33.0%之間，平均為23.6%；長石含量在29.0%～58.0%之間，平均為46.6%；巖屑含量在17.0%～51.0%之間，平均為29.8%。北秦嶺的母巖類型為花崗巖、花崗片麻巖等火成巖及變質(zhì)巖，因此研究區(qū)巖石巖屑類型主要為變質(zhì)巖和火成巖，其中火成巖巖屑含量最高，平均體積分數(shù)10.6%，主要類型為噴出巖及云母礦物，平均體積分數(shù)9.5%，其他為少部分花崗巖和隱晶巖巖屑。變質(zhì)巖巖屑平均體積分數(shù)9.4%，主要類型為千枚巖、石英巖和板巖。沉積巖巖屑含量最少，偶見粉砂巖和泥巖，體積分數(shù)為0.4%(圖 3-A)。長91小層巖石中噴出巖和隱晶巖含量較長92小層高4.1%。鏡下未見雜基，膠結(jié)物平均體積分數(shù)10.5%，主要有自生綠泥石膜和方解石膠結(jié)，平均體積分數(shù)9.0%，石英微晶和長石加大較少，平均體積分數(shù)1.4%(圖 3-B)。碎屑顆粒結(jié)構(gòu)組分以細砂巖—中砂巖為主，分選中等—好，磨圓度主要為次棱角狀，成分成熟度中等—差、分選性較好。

A—孔滲交會圖；B—孔隙度分布直方圖；C—滲透率分布直方圖；D—埋藏深度與孔隙度分布圖圖 4 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)長9油層組儲集層物性特征Fig.4 Characteristics of reservoir physical properties of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation in Zhengning area of Ordos Basin

A—黑云母蝕變膨脹，正80井，1743.55im，長92，單偏光；B—長石破裂，樂72井，1819.45im，長91，正交光；C—綠泥石膠結(jié)與原生孔隙，樂72井，1819.45im，長91，單偏光；D—綠泥石向蒙脫石轉(zhuǎn)化，正80井，1743.55im，長92，單偏光；E—方解石順層膠結(jié)，樂89井，1798.5im，長92；F—方解石膠結(jié)，樂44井，1497.5im，長91，茜素紅染色片，單偏光；G—綠泥石膜與石英微晶不完全充填孔隙，正80井，1743.55im，長92，掃描電鏡；H—綠泥石膜與石英微晶不完全充填孔隙，樂72井，1819.45im，長91，單偏光；I—石英加大邊，正27井，1217.4im，長91，單偏光；J—方解石交代顆粒，樂44井，1497.5im，長91，單偏光；K—方解石交代黑云母，樂44井，1497.5im，長91；L—長石溶蝕，正80井，1743.55im，長92，藍色鑄體，單偏光。紅色箭頭指示所呈現(xiàn)的現(xiàn)象圖 5 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)長9油層組儲集層成巖作用Fig.5 Diagenesis of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation in Zhengning area，Ordos Basin

2.2 儲集層物性特征

正寧地區(qū)延長組長9油層組21口井720個孔滲數(shù)據(jù)分析表明，儲集層孔隙度與滲透率之間具有正相關(guān)關(guān)系(圖 4-A)。長9油層組儲集層平均孔隙度為10.5%，平均滲透率0.2×10-3μm2。孔隙度大部分集中在8%～14%之間，占全部孔隙度的66%(圖 4-B)，大多數(shù)滲透率集中在0～1×10-3μm2之間，占全部滲透率的97%(圖 4-C)，屬于典型的低孔特低滲儲集層，其中粉砂巖物性最差，中—細砂巖的物性相對最好。孔隙度在儲集層埋藏深度1700～1900im范圍內(nèi)較高(圖 4-D)。

3 成巖作用特征

儲集層經(jīng)歷的一系列成巖作用的類型、強度、先后次序是影響儲集層孔隙演化和現(xiàn)今發(fā)育情況的重要因素。不同的巖石類型和原始巖礦組成在很大程度上均影響砂巖儲集層的成巖作用及演化，并且控制成巖演化過程中不同成巖礦物(膠結(jié)物)的形成(鐘大康等，2013a，2013b；朱世發(fā)等，2014)。本次研究通過39個巖石普通薄片和掃描電鏡分析，明確儲集層發(fā)生過的一系列成巖作用類型、強度和礦物之間的交會切割關(guān)系、各個類型成巖作用發(fā)生的次序和對儲集層物性的影響。研究認為長9油層組發(fā)育的成巖作用主要有： 壓實作用、膠結(jié)作用、交代作用和溶蝕作用。

3.1 壓實作用

正寧地區(qū)長9油層組儲集層砂巖經(jīng)歷了強烈的壓實作用。塑形巖屑/礦物如黑云母、板巖和千枚巖等含量較高，平均含量為10.38%，易被壓彎變形甚至呈假雜基的狀態(tài)產(chǎn)出，塑性顆粒變形損失的孔隙度要遠遠大于剛性顆粒在相同深度下經(jīng)歷的壓實作用而損失的孔隙度，這大大地堵塞了顆粒之間的原生孔隙和喉道，使得儲集層的滲透性大大降低。其中黑云母屬于易發(fā)生蝕變的礦物，在顆粒中間被擠壓處不發(fā)生蝕變，或者蝕變程度很低，而在開放的孔隙中蝕變后體積膨脹變形，堵塞原生孔隙(圖 5-A)。鏡下薄片觀察可以發(fā)現(xiàn)，砂巖顆粒接觸關(guān)系為線—線或為凹凸接觸，長條狀礦物呈弱定向排列，反映原始沉積物經(jīng)歷了強烈的壓實作用，石英、長石等剛性顆粒出現(xiàn)碎裂或裂縫(圖 5-B)。

3.2 膠結(jié)作用

正寧地區(qū)長9油層組主要可見綠泥石膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)。

3.2.1 綠泥石膠結(jié)作用

長9油層組綠泥石主要在成巖作用早期呈孔隙襯里式產(chǎn)出，在單偏光鏡下呈淺灰綠色或淺藍綠色。綠泥石膜在礦物顆粒與顆粒相互接觸處不發(fā)育，說明在綠泥石膜沉淀在礦物表面之前已經(jīng)歷微弱的壓實作用，顆粒接觸關(guān)系為點—點或點—線接觸，綠泥石膜形成時間處于微弱壓實作用后的早成巖階段(圖 5-C)。

關(guān)于早期綠泥石膠結(jié)的成因有眾多解釋(田建鋒等，2008，2014；周曉峰等，2017)，主要有同沉積泥質(zhì)轉(zhuǎn)化、滲濾黏土轉(zhuǎn)化、富鐵鎂物質(zhì)溶蝕再結(jié)晶和骨架顆粒溶蝕物質(zhì)參與等4種基本成因及其組合。研究區(qū)發(fā)育的沉積微相類型主要是三角洲前緣水下分流河道和河口壩，原始沉積物在水流作用的影響下為高孔高滲的開放型環(huán)境，而且火成巖巖屑、黑云母等富鎂鐵的礦物容易發(fā)生次生蝕變，這為綠泥石的形成提供了原始的元素組成。綠泥石的形成和物源供給有關(guān)，而且當(dāng)時水體的性質(zhì)為堿性的還原環(huán)境，長9油層組沉積時期的古鹽度為微咸水—半咸水環(huán)境，利于綠泥石的孔隙襯邊式沉淀(王欣欣等，2014b)。

眾多的勘探實踐表明，長9油層組綠泥石膜多發(fā)育于厚層河口壩與河道的復(fù)合砂體中。綠泥石襯邊可以提高巖石的抗壓能力，增強巖石的固結(jié)程度，尤其是能夠抑制硅質(zhì)次生加大膠結(jié)(Chenetal.， 2019)。觀察發(fā)現(xiàn)，綠泥石膜發(fā)育的位置上不發(fā)育石英次生加大，且經(jīng)常保留較好的原生孔隙(圖 5-C)，但綠泥石也會在成巖后期逐漸向蒙脫石轉(zhuǎn)化，呈卷曲搭橋狀(圖 5-D)。

3.2.2 方解石膠結(jié)作用

長9油層組主要發(fā)育普通方解石膠結(jié)物，含量在0～25%之間，平均為2.3%。在巖心觀察中發(fā)現(xiàn)，同一口井盡管取樣深度相隔不大，但是方解石膠結(jié)物的含量可完全不同。砂巖中時見灰白色斑塊，和周圍巖心顏色不同，滴酸起泡，表明是方解石膠結(jié)，而周圍巖石則有石油充注，同樣可見方解石膠結(jié)順紋層分布于砂巖中(圖 5-E)，油氣順層侵入到未被膠結(jié)的部分，而被鈣質(zhì)膠結(jié)的部分沒有油氣顯示。

在顯微鏡下觀察可見方解石膠結(jié)發(fā)育的時間在綠泥石膜式膠結(jié)之后，強烈壓實作用之前，發(fā)育于粒間孔隙中，晶型發(fā)育較好，晶粒較大(圖 5-F)，表明方解石膠結(jié)物多形成于早成巖階段。鐵方解石膠結(jié)交代形成于在砂巖頂部或邊部富黑云母段，或由早成巖期的方解石轉(zhuǎn)化成鐵方解石。

3.2.3 硅質(zhì)膠結(jié)作用

長9油層組偶見硅質(zhì)膠結(jié)，表現(xiàn)形式為自生石英微晶。延長組砂巖儲集層中成巖流體具有滯留效應(yīng)，同時二氧化硅較難溶解并長距離的運移，成巖流體滯留在原來的孔隙中，硅質(zhì)膠結(jié)的物質(zhì)基礎(chǔ)可能來源于封閉地球化學(xué)體系中的內(nèi)部礦物反應(yīng)。普遍認為存在3種硅質(zhì)膠結(jié)成因。第1種是強烈的壓實作用使石英顆粒發(fā)生壓溶，孔隙流體中二氧化硅的飽和度增加，在適宜條件下的鄰近孔隙中形成二氧化硅沉淀，形成硅質(zhì)膠結(jié)。第2種是蒙脫石向伊利石的轉(zhuǎn)化生成二氧化硅，這個過程主要發(fā)生在70～100i℃之間，比較符合長9石英顆粒包裹體均一溫度在80～100i℃的范圍。第3種是長石溶解提供二氧化硅?；瘜W(xué)方程式如下：

K++蒙脫石→伊利石+Na++Ca2++Fe2++Mg2++SiO2+H2O(James，1978)

K(Na)AlSi3O8(長石)+H++H2O→Al2SiO5(OH)4(高嶺石)+SiO2+K+(Na+)(據(jù)Xietal.， 2019，有改動)

正寧地區(qū)內(nèi)少見石英以次生加大邊的形式產(chǎn)出。原因是綠泥石膜非常發(fā)育，造成硅質(zhì)膠結(jié)物以石英微晶的形式不完全的充填在孔隙中(圖 5-G，5-H)，而且常常和其他顆粒表面的綠泥石膜相伴生。在沒有綠泥石膜的顆?？紫吨信家娨允⒋紊哟筮叴嬖诘墓栀|(zhì)膠結(jié)(圖 5-I)。

3.3 交代作用

正寧地區(qū)長9油層組主要發(fā)育方解石交代黑云母、綠泥石等不穩(wěn)定礦物，也偶見鐵方解石交代普通方解石。圖 5-J可以觀察到原始顆粒被方解石交代的幻影結(jié)構(gòu)，可以看到原始顆粒的模糊邊緣。圖 5-K中原始顆粒為黑云母，邊緣被鐵方解石交代。形成時間為晚于早期方解石的中成巖A期，其成因與深部排放的熱液體溶蝕作用有關(guān)。交代作用明顯的標志有： 礦物假象、幻影結(jié)構(gòu)、交叉切割現(xiàn)象和殘留的礦物包體。研究區(qū)內(nèi)方解石對多種原始顆粒都進行了不同程度的交代作用。

3.4 溶蝕作用

溶蝕作用可以將致密砂巖改造成有效儲集層，是形成有效儲集層最重要的建設(shè)性成巖作用之一(朱筱敏等，2018)。正寧地區(qū)長9油層組溶蝕作用并不強烈，砂巖中易溶組分主要是長石，薄片下長石顆?；颈３滞暾?，邊緣偶見少部分溶蝕，平均面孔率為0.7%(圖 5-L)。其他主要組分如石英和方解石膠結(jié)物則未被溶解。

在早成巖晚期和中成巖早期，大部分形成碳酸的CO2和有機酸與沉積物中有機質(zhì)熱成熟作用有關(guān)。正寧地區(qū)延長組是一套富含有機質(zhì)的泥質(zhì)巖與細砂巖和粉砂巖交互沉積的地層，長7油層組發(fā)育厚度大的富有機質(zhì)泥頁巖(Chenetal.， 2017)，但長9油層組距離延長組富有機質(zhì)的地層較遠且在其下，酸性流體難以向下運移，因此長石的溶蝕作用并不強烈。溶蝕作用發(fā)生之后又形成了石英自生膠結(jié)物沉淀。這也是導(dǎo)致儲集層膠結(jié)程度較強、儲集層含油非均質(zhì)明顯而且致密的原因(魏新善等，2018；Xietal.， 2019)。

3.5 成巖階段劃分

正寧地區(qū)長9油層組砂巖顆粒接觸類型為線—線接觸或凹凸接觸，鏡質(zhì)體反射率約為0.75%，混層黏土礦物混層比在15%～20%之間。根據(jù)以上指標，結(jié)合鏡下鑒定的自生礦物分布和形成順序，參照《中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T 5477-2003碎屑巖成巖階段劃分》，確定長9油層組儲集層現(xiàn)今處于中成巖階段A期。

4 成巖差異及控制因素

由于巖石的原始礦物類型、原始沉積環(huán)境、砂體結(jié)構(gòu)、不同巖性的配置關(guān)系和經(jīng)歷的成巖環(huán)境等方面存在差異，所以導(dǎo)致成巖作用的類型、強度、期次有所不同，成巖作用具有差異，形成不同的成巖相類型以及不同質(zhì)量的儲集層(Zhangetal.， 2007；Kunt，2014)。研究認為，正寧地區(qū)成巖作用控制因素主要為沉積微相砂體結(jié)構(gòu)類型與塑性顆粒含量。

4.1 沉積體系展布特征

4.1.1 層理頻率對成巖作用的影響

沉積巖在沉積過程中形成層理，從露頭到巖心甚至巖石薄片都能識別巖石發(fā)育的不同尺度層理類型。形成層理的組分主要是不同粒級和不同顏色的礦物或巖屑間互變化，比如通過鏡下觀察可以識別出黑云母或泥質(zhì)碎屑呈層狀分布。

在紋層厚度薄的高頻層理砂巖中，除壓實成巖作用異常顯著以外，很難觀察到膠結(jié)作用、溶蝕作用等成巖作用(圖 6)。筆者將這類紋層厚度薄的巖石歸為高頻層理富片狀塑性顆粒粉—細砂巖巖石相。這類巖石的巖性為粉—細砂巖，富含巖屑。巖心分析和對應(yīng)深度的測井曲線形態(tài)、巖屑錄井表明其為三角洲前緣席狀砂、水下分流河道的邊部砂體以及重力流砂體，上下巖石類型為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖等細粒沉積。對于該類巖石相的砂體，砂體厚度相對較薄，通常小于1im，歸類為薄層單砂體。其成巖作用簡單，由于粒度較細和易塑性變形顆粒含量相對較高，壓實作用強烈，鏡下基本不發(fā)育剩余粒間孔隙。同時壓實作用導(dǎo)致巖石異常致密，后期各類成巖流體難以進入，導(dǎo)致膠結(jié)與溶蝕作用微弱。

筆者將巖心尺度中層理不發(fā)育或者發(fā)育間隔較大(大于2icm)的巖石歸為低頻層理富剛性顆粒細—中砂巖巖石相，較粗的粒度是巖石抗壓性的直接控制因素，進而對成巖流體與碎屑的作用強度及成巖產(chǎn)物的輸排程度造成影響(李咪等，2018)，形成豐富的成巖現(xiàn)象(圖 6)。根據(jù)砂體結(jié)構(gòu)劃分為厚層單砂體和厚層多砂體2類。這2類砂體的形成機制和相應(yīng)的成巖作用有所差異，接下來對這2類砂體結(jié)構(gòu)的成巖作用及其差異進行分析。

圖 6 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)樂44井延長組長9油層組砂體結(jié)構(gòu)及成巖作用Fig.6 Sand-body structure and diagenesis of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation of Well Le 44 in Zhengning area，Ordos Basin

圖 7 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)樂72井延長組長9油層組砂體結(jié)構(gòu)及成巖作用Fig.7 Sand-body structure and diagenesis of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation of Well Le 72 in Zhengning area，Ordos Basin

4.1.2 厚層單砂體成巖作用

單砂體的中上部沉積水動力減弱，巖石塑性顆粒的含量增高，孔隙水的流通條件變差，主要發(fā)育綠泥石不均勻襯邊式膠結(jié)，同時分流間灣泥巖在埋藏過程中蒙脫石向混層黏土轉(zhuǎn)化，排出富鈣離子的孔隙水，在砂泥巖界面附近發(fā)生沉淀(鐘大康，2004；曾濺輝等，2006)，形成方解石膠結(jié)物或交代礦物顆粒，石英以少量的加大邊形式產(chǎn)出，偶見鐵方解石?？紫恫话l(fā)育，原生孔隙基本都被方解石充填(圖 7)。

4.1.3 厚層多砂體成巖作用

正寧地區(qū)延長組長9油層組常見厚層多砂體的砂體結(jié)構(gòu)，主要為三角洲水下分流河道砂體多期疊合。由于水流流速增強沖刷下伏砂體，流速減弱時再在其上沉積新一期的砂體，所以在巖心上以不明顯的細砂巖正韻律和底部沖刷面為識別特征。單期砂體的厚度在0.3～2im之間，而多期疊合砂體的厚度一般小于8im。巖性為中細砂巖或細砂巖，發(fā)育中—大型楔狀交錯層理、槽狀交錯層理和沖刷面。在巖心上可以識別出多個不明顯的正韻律(如正80井)。這類巖石較為均質(zhì)，之間沒有明顯的隔夾層，整段砂體的成巖作用基本趨于相同。

正80井1743.5im井段巖石發(fā)育中等壓實作用，只保留了少部分原生孔隙和粒間的微孔隙，綠泥石膜初期不發(fā)育。黑云母等不穩(wěn)定礦物的蝕變較為明顯，黑云母在開闊的孔隙中膨脹，占據(jù)了絕大多數(shù)的原生孔隙，發(fā)生蝕變并綠泥石化，這為后期在微孔隙中以搭橋方式生長的綠泥石提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。由于沒有綠泥石襯邊式膠結(jié)抑制作用，石英的膠結(jié)以次生加大的形式體現(xiàn)。方解石的膠結(jié)、交代作用也比較明顯，仍然保留了一部分次生的粒間孔隙。但是由于黑云母的膨脹蝕變，導(dǎo)致原生孔隙體積減少，蝕變形成的綠泥石在孔隙中搭橋生長，降低了儲集層的孔滲性能，孔隙度降至10%～12%(圖 8)。

圖 8 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)正80井延長組長9油層組砂體結(jié)構(gòu)及成巖作用Fig.8 Sand-body structure and diagenesis of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation of Well Zheng 80 in Zhengning area，Ordos Basin

4.2 砂體結(jié)構(gòu)與成巖相劃分

成巖相的命名采用控制物性的主要膠結(jié)物類型、產(chǎn)狀和成巖作用聯(lián)合命要名。正寧地區(qū)長9油層組發(fā)育4類成巖相： 方解石充填膠結(jié)相、綠泥石襯邊膠結(jié)相、綠泥石方解石充填膠結(jié)相和壓實致密相。

不同砂體結(jié)構(gòu)發(fā)育不同成巖作用并影響儲集層質(zhì)量。厚層單砂體的中上部和中下部分別形成方解石充填膠結(jié)相、綠泥石襯邊膠結(jié)相。厚層多砂體形成綠泥石方解石充填膠結(jié)相。高頻層理富塑性片狀顆粒粉—細砂巖相的砂體結(jié)構(gòu)為薄層單砂體，形成壓實致密相。結(jié)合研究區(qū)多口井埋藏史分析，4類成巖相成巖序列和孔隙演化模式如 圖 9 所示。

圖 9 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)延長組長9油層組埋藏史、成巖演化模式和孔隙度演化圖Fig.9 Burial history，diagenetic evolution model and porosity evolution trend of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation in Zhengning area，Ordos Basin

1)方解石充填膠結(jié)成巖相： 與 圖 7 中樂72井1816.1～1819.6im井段砂體上部對應(yīng)，巖石類型為低頻層理富剛性顆粒細—中砂巖，分布于單期的厚層砂體頂部，成巖序列為綠泥石不均勻膠結(jié)以及較弱的壓實作用，孔隙度隨埋深增加逐漸降低；然后為強烈方解石膠結(jié)、交代和微弱石英的次生加大，導(dǎo)致孔隙度大幅降低；其次為長石、巖屑的溶蝕作用，孔隙度小幅增加；最后是鐵方解石膠結(jié)，孔隙度小幅降低。該類成巖相以方解石膠結(jié)物含量大于10%、儲集層致密、質(zhì)量較差，孔隙度小于6%為特征。垂向分布于單期河道砂體頂部，平面分布于河道砂體邊部。

2)綠泥石襯邊膠結(jié)相： 與 圖 7 中樂72井1816.1～1819.6im井段砂體下部對應(yīng)，巖石類型為低頻層理富剛性顆粒細—中砂巖，垂向分布于厚層砂體底部，平面單期河道的主砂體帶。成巖序列首先是較弱的壓實作用，其次綠泥石膜均勻膠結(jié)，孔隙度小幅度降低；然后為自生石英微晶生長和綠泥石孔隙搭橋膠結(jié)，最后為方解石弱膠結(jié)、交代，對孔隙度的破壞作用較小。形成了以綠泥石襯邊膠結(jié)為主的成巖作用特征，壓實與膠結(jié)作用均較弱，原生孔隙得到了較好的保存，儲集層質(zhì)量最好，孔隙度大于10%。

選取2017年9月—2018年1月重慶醫(yī)科大學(xué)2015級臨床醫(yī)學(xué)系五年制二大班130名同學(xué)作為研究對象，以小班為單位，將其隨機分為實驗組和對照組。實驗組66人，采用以多維度案例圖庫為基礎(chǔ)并微信輔助的新型示教模式；對照組64人，采用傳統(tǒng)示教模式。兩組學(xué)生年齡及入學(xué)成績比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

3)綠泥石方解石充填膠結(jié)相： 對應(yīng) 圖 8 正80井1743.5～1745.2im井段砂體，巖石類型為低頻層理富剛性顆粒細—中砂巖，垂向分布于多期疊合砂體，平面分布于多期疊合主河道砂體帶。成巖序列首先是中等壓實作用和不均勻綠泥石襯邊膠結(jié)，形成顆粒線—線接觸，其次為石英微弱次生加大，綠泥石孔隙搭橋膠結(jié)，接下來發(fā)生了微弱的溶蝕作用和鐵方解石的膠結(jié)交代。這類成巖相綠泥石襯邊膠結(jié)抑制壓實程度弱于綠泥石襯邊膠結(jié)相，因此壓實作用強于綠泥石襯邊膠結(jié)相，而且這類成巖相中方解石膠結(jié)的含量低于方解石充填膠結(jié)相，因此膠結(jié)作用減孔量低于方解石充填膠結(jié)相。巖石原生孔隙被綠泥石或其他黏土礦物膠結(jié)和方解石膠結(jié)占據(jù)，次生孔隙總量較小，儲集層質(zhì)量一般，孔隙度6%～10%。

A—塑性顆粒含量與孔隙度具有負相關(guān)關(guān)系；B—塑性顆粒含量與滲透率具有負相關(guān)關(guān)系圖 10 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)延長組長9油層組塑性顆粒含量與物性關(guān)系Fig.10 Relationship between ductile grain content and reservoir quality of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation in Zhengning area，Ordos Basin

4)壓實致密相： 對應(yīng) 圖 6 樂44井1520.1～1521.6im井段砂體，巖石類型為富塑性顆粒的粉細砂巖。成巖序列先為強壓實作用、后為弱膠結(jié)作用顆粒之間凹凸接觸，形成壓實致密成巖相。膠結(jié)物類型主要為極薄的綠泥石膜膠結(jié)和極弱的方解石交代。由于強烈持續(xù)的壓實作用控制，孔隙度持續(xù)降低，形成致密儲集層，原生和次生孔隙基本都不發(fā)育，儲集層質(zhì)量最差，孔隙度小于4%。

5 成巖相與優(yōu)質(zhì)儲集層發(fā)育關(guān)系

強烈的壓實作用是儲集層物性變差的最主要的因素。研究區(qū)普遍發(fā)育強烈的壓實作用，礦物顆粒之間普遍呈線—線接觸。塑性顆粒如千枚巖巖屑、板巖巖屑、云母等在儲集層中含量高，容易發(fā)生壓實變形。隨著塑性顆粒含量的增加，孔隙度和滲透率呈現(xiàn)下降的趨勢(圖 10)，對應(yīng)的典型成巖相類型為壓實致密相。鏡下特征為無殘余粒間孔隙，顆粒排列緊密，顆粒長軸具有定向性特征(圖 11-A，11-B，11-C)。這類成巖相類型的儲集層致密，孔隙度小于4%。分布于分流間灣或分布于水下分流河道邊部砂體中。典型井有樂44井1520.1～1521.6im井段(圖 6)、正27井1485.0～1486.5im井段。

膠結(jié)作用同樣對儲集層物性有顯著的影響。綠泥石主要以孔隙襯邊形式產(chǎn)出，雖然減少了孔隙體積，但由于能在一定程度上抑制壓實作用的繼續(xù)發(fā)生，使得原生孔隙較好保存。方解石作為正寧地區(qū)長9油層組中廣泛發(fā)育的膠結(jié)物，其含量和孔滲呈負相關(guān)關(guān)系(圖 12)。膠結(jié)物占據(jù)孔隙體積，降低滲透率，對儲集層物性造成了不利的影響。如果方解石膠結(jié)物含量較低，對應(yīng)的成巖相類型是綠泥石襯邊膠結(jié)相，孔隙度約為12%，儲集層質(zhì)量最好，其次為方解石膠結(jié)物含量較高的綠泥石方解石充填膠結(jié)相，孔隙度6%～10%，儲集層質(zhì)量中等，當(dāng)方解石膠結(jié)含量進一步升高至大于10%時，對應(yīng)方解石充填膠結(jié)相，巖石孔隙度小于6%，儲集層質(zhì)量最差，形成致密儲集層，典型井位有樂72井(圖 7)和正80井(圖 8)。

A—細砂巖，無粒間孔隙，顆粒排列緊密，顆粒長軸具有定向性特征，樂44井，1521.0im，長91，單偏光；B—粉細砂巖，巖石致密，無粒間孔隙，樂44井，1485.9im，長91，單偏光；C—細砂巖，富含片狀黑云母，無粒間孔隙，巖石致密，正27井，1220.8im，長91，單偏光圖 11 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)延長組長9油層組壓實作用鏡下特征Fig.11 Microscopic characteristics of compaction of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation in Zhengning area，Ordos Basin

A—方解石膠結(jié)物含量與孔隙度具有負相關(guān)關(guān)系；B—方解石膠結(jié)物含量與滲透率具有負相關(guān)關(guān)系圖 12 鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)延長組長9油層組方解石膠結(jié)物含量與儲集層物性關(guān)系Fig.12 Relationship between calcite cement content and reservoir quality of the Chang 9 oil-bearing interval of Yanchang Formation in Zhengning area，Ordos Basin

對研究區(qū)成巖作用和儲集層物性特征綜合研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)有利儲集層主要是水下分流河道主河道和河口壩形成的砂體(圖 1)，最有利的成巖相類型是綠泥石襯邊膠結(jié)相，這類成巖相的壓實作用較弱，綠泥石膜保存的原生孔隙比較發(fā)育，其他膠結(jié)物較少，發(fā)育于單河道砂體底部。其次是綠泥石方解石充填膠結(jié)相，方解石膠結(jié)物增加，也保存了一些原生孔隙和溶蝕孔隙，普遍發(fā)育于多期沖刷疊置的主河道、河口壩砂體。再次是方解石充填膠結(jié)相，形成于單期河道砂體頂部，水下分流河道邊部。儲集層質(zhì)量最差的是壓實致密相，形成于水下分流河道邊部、分流間灣等薄層砂體中。

6 結(jié)論

通過對鄂爾多斯盆地正寧地區(qū)延長組長9油層組儲集層研究，得出以下結(jié)論：

1)正寧地區(qū)延長組長9油層組物源來自北秦嶺地區(qū)，母巖類型為火成巖與變質(zhì)巖，為正寧地區(qū)延長組長9油層組儲集層提供了豐富的火成巖與變質(zhì)巖巖屑(平均含量33%)。儲集層發(fā)育的巖石類型為細—中粒巖屑質(zhì)長石砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖。

2)延長組長9油層組儲集層巖石主要經(jīng)歷了壓實作用、綠泥石孔隙襯邊膠結(jié)作用、碳酸鹽膠結(jié)、交代作用和少量的自生石英膠結(jié)和溶蝕作用，成巖階段處于中成巖A期。

3)位于三角洲前緣分流河道邊部、三角洲前緣席狀砂的高頻層理富片狀塑性顆粒粉—細砂巖巖石相發(fā)育壓實致密成巖相。低頻層理富剛性顆粒細—中砂巖巖石相厚層單砂體為單期形成的河道、河口壩砂體，上部砂泥界面處發(fā)育方解石充填膠結(jié)相、砂體下部在開放堿性還原孔隙水條件下發(fā)育綠泥石襯邊膠結(jié)相；厚層多個砂體發(fā)育在主河道水動力強處，砂體多期疊置，形成綠泥石方解石充填膠結(jié)成巖相。

4)正寧地區(qū)延長組長9油層組儲集層為典型的低孔特低滲儲集層，綠泥石膠結(jié)發(fā)育有利于保存原生孔隙，儲集層質(zhì)量較好，而壓實作用和方解石膠結(jié)是儲集層物性變差的主要因素。研究區(qū)發(fā)育4類成巖相，成巖相對應(yīng)的儲集層質(zhì)量由好到差依次為： 綠泥石襯邊膠結(jié)相、綠泥石方解石充填膠結(jié)相、方解石充填膠結(jié)相、壓實致密相。綠泥石襯邊膠結(jié)相分布于孔隙水流通條件較好的水下分流河道主河道砂體與河口壩砂體底部，方解石充填膠結(jié)相分布于河道與河口壩砂體頂部，綠泥石方解石充填膠結(jié)相分布于河道與河口壩砂體中部，壓實致密相分布于分流間灣砂體或水下分流河道砂體邊部。

致謝本研究得到中國石油大學(xué)(北京)與中石油長慶油田分公司科技合作項目“隴東地區(qū)長9、長10新層系石油富集規(guī)律及勘探潛力評價”(ZY18-XA405-TPFW835)和國家重大科技專項“陸相湖盆層序地層與巖性圈閉形成機制”(2017ZX05001-002-002)聯(lián)合資助。感謝審稿專家對本文提出的寶貴意見，為進一步提高稿件質(zhì)量提供了必不可少的幫助。