鄂爾多斯盆地臨興中區(qū)塊上古生界盒8段儲(chǔ)層發(fā)育控制因素*

劉 暢 王 琪 王應(yīng)斌

(1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 甘肅蘭州 730000； 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049；3.中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司 北京 100011； 4.中海石油(中國(guó))有限公司非常規(guī)油氣分公司 北京 100011)

鄂爾多斯盆地上古生界致密砂巖氣藏為典型的巖性氣藏[1-3]，通過(guò)近幾年勘探，中國(guó)海油在鄂爾多斯盆地東緣臨興地區(qū)探明致密氣儲(chǔ)量超過(guò)1 500×108m3。鄂爾多斯盆地是多旋回大型疊合克拉通盆地，原屬華北地臺(tái)的一部分[4-5]，面積約37×104km2，可分為晉西撓褶帶、西緣沖斷帶、伊陜斜坡、天環(huán)坳陷、渭北隆起和伊盟隆起等6個(gè)構(gòu)造單元[6]。臨興中區(qū)塊是鄂爾多斯盆地天然氣主要產(chǎn)區(qū)，面積為746.293 km2，構(gòu)造位置位于鄂爾多斯盆地東北部伊陜斜坡東北段至?xí)x西撓褶帶西北緣交會(huì)處(圖1)，沉積地層平緩，為向西傾斜的平緩單斜，傾角不到1°，主要發(fā)育鼻狀構(gòu)造；上古生界上石炭統(tǒng)—二疊系砂巖儲(chǔ)層為主要油氣勘探層系，其中盒8段位于中二疊統(tǒng)下石盒子組，分為上、下兩段[7-8];上古生界本溪組—山西組發(fā)育一套海陸過(guò)渡相煤系地層[9]，為主力烴源巖，烴源巖廣覆式分布，持續(xù)生烴為致密氣藏的形成提供了豐富的氣源[10];盒7段泥巖為直接蓋層，上石盒子組發(fā)育厚層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，且普遍存在較高的過(guò)剩壓力，在區(qū)域上對(duì)下石盒子組氣藏形成良好封閉。

鉆井揭示臨興中區(qū)塊致密氣勘探前景良好[11]，LX-4井盒8段試氣自然產(chǎn)能折算無(wú)阻流量61 800 m3/d，但該區(qū)塊盒8段不同井試氣效果差異較大，測(cè)井解釋氣層分布位置差異明顯，水平井砂體鉆遇率較低，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度很大。研究表明，提高對(duì)沉積微相類型與砂體展布規(guī)律、儲(chǔ)層微觀特征及主控因素的認(rèn)識(shí)，在儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)的背景下尋找相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是該區(qū)塊盒8段氣層組提高勘探開發(fā)效率的關(guān)鍵因素[12-14]。本文在對(duì)臨興中區(qū)塊盒8段巖心觀察、鉆測(cè)井資料分析及薄片鑒定的基礎(chǔ)上，結(jié)合地球化學(xué)測(cè)試資料，確定沉積微相類型及砂體展布規(guī)模，明確儲(chǔ)集空間類型、物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征，探討儲(chǔ)層物性主控因素，以期為該地區(qū)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及增儲(chǔ)上產(chǎn)提供依據(jù)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造及地理位置(據(jù)馬東旭 等[3]修改)Fig .1 Tectonic and geographic location of the study area (adapted from MA Dongxu,et al[3])

1 沉積體系及沉積微相特征

在本次沉積體系分析過(guò)程中，對(duì)研究區(qū)盒8段16口井74個(gè)樣品開展V/(V+Ni)及Sr/Ba比值地球化學(xué)分析(圖2)，結(jié)果表明：Sr含量為42.91～427.67 μg/g，平均為152.28 μg/g；Sr/Ba值為0.14～0.46，平均為0.29；V/(V+Ni)值為0.14～0.90，平均為0.76。參考不同沉積環(huán)境中的微量元素比值[15]，認(rèn)為研究區(qū)盒8段沉積環(huán)境以陸相淡水三角洲沉積體系為主。

圖2 研究區(qū)盒8段V/(V+Ni)及Sr/Ba比值Fig .2 Ratio of V/(V + Ni) and Sr/Ba of He 8 Member in the study area

在區(qū)域沉積環(huán)境分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖心觀察及測(cè)井響應(yīng)特征分析，依據(jù)沉積物顏色、巖石類型、粒度、沉積構(gòu)造、生物化石等沉積標(biāo)志及沉積旋回，確定研究區(qū)盒8段發(fā)育辮狀河三角洲平原沉積體系，主要包括分流河道及分流間灣等微相類型。1.1 分流河道

研究區(qū)盒8段分流河道以心灘沉積為主，為研究區(qū)的骨架砂體,巖性主要為淺灰色含礫粗砂巖、灰白色中—粗粒砂巖，其次為深灰色粗—中細(xì)砂巖；砂巖粒度普遍較粗(0.13～4.8 mm)，說(shuō)明其沉積環(huán)境水動(dòng)力條件較強(qiáng)，沉積物運(yùn)移距離較短，沉積物為近源陸相沉積。粒度分析資料可以看出，研究區(qū)盒8段砂巖碎屑顆粒粒度概率曲線全部為標(biāo)準(zhǔn)的兩段式(圖3)，懸浮總體比較發(fā)育，跳躍總體含量很高，分選較好，斜率相對(duì)較大，一般不存在滾動(dòng)組分，僅在砂巖底部存在少量沖刷成因的礫石，代表了河道沉積的特點(diǎn)。

圖3 研究區(qū)盒8段砂巖概率累積曲線Fig .3 Sandstone cumulative probability curves of He 8 Member in the study area

在GR曲線上，研究區(qū)盒8段分流河道表現(xiàn)為鐘形或帶齒狀鐘形或箱形，具有中高幅值，曲線頂、底變化截然(圖4)。反映了水流強(qiáng)度由高流態(tài)向低流態(tài)的轉(zhuǎn)變，以及水流能量減弱和物源供給迅速減少的衰歇分流河道沉積特征。由于河道側(cè)向遷移、改道頻繁，砂體間相互沖刷、切割及疊置，垂向上許多砂巖透鏡體相互疊置，從而形成了20 m以上的巨厚砂體。

1.2 分流間灣

研究區(qū)盒8段分流間灣沉積物主要由粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及泥巖組成，厚度相對(duì)較小，其中泥巖顏色多變，有還原色也有氧化色，以雜色、褐色、灰色及灰綠色為主，深灰色及灰黑色次之[16]，說(shuō)明研究區(qū)沉積時(shí)，沉積物存在暴露氧化現(xiàn)象，沉積水體水位升降頻繁，間歇性氧化和還原環(huán)境交替出現(xiàn)。巖心觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)下石盒子組泥巖中見古植物化石及炭質(zhì)碎片，早期地層中所含化石稀少；發(fā)育水平層理、沙紋層理及波狀層理，常與水下分流河道疊置。

研究區(qū)盒8段分流間灣GR曲線呈中—低微齒形(圖4)。由于分流河道位置多變，同時(shí)對(duì)下伏沉積物有強(qiáng)烈的沖刷作用，分流間灣有時(shí)保存不完整或不太發(fā)育。

2 儲(chǔ)層發(fā)育特征

2.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)盒8段18口取心井的巖心觀察及90塊薄片的鑒定結(jié)果分析，巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖及巖屑砂巖是該區(qū)塊盒8氣層組砂巖的主要類型，還有極少量的巖屑石英砂巖(圖5)。碎屑組成為：石英26%～76%，含少量燧石1%～3%；長(zhǎng)石3%～46%，鉀長(zhǎng)石2%～41%，斜長(zhǎng)石1%～23%；巖屑含量17%～52%，以石英巖等變質(zhì)巖巖屑(8%～38%)最為常見，火成巖巖屑(2%～27%)次之，沉積巖巖屑(1%～10%)較為少見，云母含量1%～15%。填隙物含量變化較大，介于5%～40%之間，平均為16.6%，成分以泥質(zhì)和方解石為主，其次為菱鐵礦和高嶺石，此外還含有少量的石英次生加大。砂巖分選中等，磨圓多為次棱狀、次棱—次圓狀及次圓狀。鏡下觀察以顆粒支撐為主，顆粒間多為線接觸和點(diǎn)—線接觸，孔隙式膠結(jié)占優(yōu)勢(shì)。

注：Ⅰ—石英砂巖；Ⅱ—長(zhǎng)石石英砂巖；Ⅲ—巖屑石英砂巖；Ⅳ—長(zhǎng)石砂巖；Ⅴ—巖屑長(zhǎng)石砂巖；Ⅵ—長(zhǎng)石巖屑砂巖；Ⅶ—巖屑砂巖。

圖5 研究區(qū)盒8段砂巖分類三角

Fig .5 Triangular diagram of the sandstone types of He 8 Member in the study area

2.2 儲(chǔ)集空間類型

通過(guò)巖石薄片、鑄體薄片及掃描電鏡觀察分析，研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層面孔率為0～13%，平均為2.16%;致密砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型包括剩余原生粒間孔、次生溶孔(包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔及膠結(jié)物溶孔)、高嶺石晶間孔、云母晶間孔以及微裂縫等，以剩余原生粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔為主(圖6)。

2.2.1 剩余原生粒間孔

砂巖骨架顆粒經(jīng)壓實(shí)作用等成巖作用后殘余的原生顆粒間的孔隙空間通常形成于成巖階段的早期。研究區(qū)盒8段埋深相對(duì)較淺的井為中等壓實(shí)，鏡下常見石英顆粒發(fā)育綠泥石礦物襯邊抑制膠結(jié)作用，保留部分殘余原生孔(圖6a)，其儲(chǔ)層物性較好，孔隙度一般大于10%。

2.2.2 次生溶孔

研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層溶蝕作用十分發(fā)育，各種類型的次生溶孔是最主要的儲(chǔ)集空間類型，次生溶孔按結(jié)構(gòu)可細(xì)分為粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔。

1) 粒內(nèi)溶孔。由易溶性礦物(長(zhǎng)石、方解石)及部分巖屑顆粒、石英顆粒被孔隙流體溶蝕而形成，最常見長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔，通常沿長(zhǎng)石節(jié)理縫溶蝕(圖6b、c)；其次為不穩(wěn)定巖屑、溶蝕孔，若溶蝕作用強(qiáng)烈，長(zhǎng)石顆粒及巖屑常被完全溶蝕僅殘留礦物邊緣形成鑄?？?圖6d)；石英溶蝕主要發(fā)育在中晚成巖階段，鏡下可見石英顆粒內(nèi)產(chǎn)生細(xì)小孔隙，另外在石英及長(zhǎng)石顆粒周圍被溶蝕形成鋸齒狀、港灣狀不規(guī)則邊緣(圖6e)。

2) 粒間溶孔。顆粒間填隙物被溶蝕形成粒間溶孔，若未完全溶蝕，可在雜基和膠結(jié)物內(nèi)形成雜基微孔(圖6f)及膠結(jié)物溶孔(圖6g)；若石英顆粒間填隙物基本被溶蝕干凈，且石英顆粒邊緣干凈，則形成完整的粒間溶孔(圖6a、h)，粒間溶孔孔隙間連通性較好，掃描電鏡下可見部分粒間溶孔被高嶺石、伊利石、綠泥石及石鹽晶體充填(圖6i)。

2.2.3 晶間孔

在研究區(qū)盒8段可見部分次生溶孔被高嶺石晶體充填粒間而形成高嶺石晶間孔(圖6j)。此外，片狀云母也可充填粒間溶孔，在云母晶體之間形成云母晶間微孔隙(圖6k)。

2.2.4 微裂縫

研究區(qū)盒8段發(fā)育部分溶蝕成因的溶蝕裂縫、黏土礦物失水形成的收縮縫以及構(gòu)造應(yīng)力作用下顆粒發(fā)生破裂形成的微裂縫，鏡下可見裂縫被黑色有機(jī)質(zhì)充填或半充填現(xiàn)象(圖6l)。

2.3 物性特征

對(duì)研究區(qū)盒8段24口井巖心覆壓孔滲數(shù)據(jù)分析表明，砂巖孔隙度為0.35%～21.91%，平均為6.35%；滲透率為0.001～4.06 mD，平均為0.161 mD。由物性分布頻率直方圖可知(圖7)，孔隙度主要集中在2%～10%之間，孔隙度小于10%的儲(chǔ)層占總體的94%；滲透率主要集中在0.01～0.5 mD，滲透率小于0.5 mD的儲(chǔ)層占總體的96%。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，盒8上段物性略好于盒8下段，盒8段為典型的致密砂巖儲(chǔ)層，具有低孔、特低滲儲(chǔ)層特征[17]。分析認(rèn)為，研究區(qū)大部分樣品滲透率小于0.5 mD，制約了盒8段天然氣的富集和高產(chǎn)，但是由于微裂縫的存在，使得存在相對(duì)富集高產(chǎn)的井區(qū)。

注：a—原生粒間孔、粒間溶孔，1 540.55 m；b—長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔，1 838.24 m；c—長(zhǎng)石溶蝕產(chǎn)生粒內(nèi)孔隙，1 678.31 m；d—長(zhǎng)石鑄模孔，1 811.06 m；e—石英粒內(nèi)孔隙，1 895.59 m;f—雜基微孔，1 809.49 m；g—膠結(jié)物內(nèi)溶孔，1 764.11 m；h—粒間溶孔，1 479.85 m；i—粒間孔隙充填伊利石，1 675.55 m；j—高嶺石晶間孔，1 804.48 m；k—云母晶間微孔隙，1 552.6 m;l—微裂縫，1 806.4 m。

圖6 研究區(qū)盒8段砂巖儲(chǔ)集空間顯微照片

Fig .6 Micrograph of sandstone reservoir of He 8 Member in the study area

圖7 研究區(qū)盒8段覆壓孔隙度、滲透率頻率分布直方圖Fig .7 Frequency histogram of overburden porosity and permeability distribution of He 8 Member in the study area

分析表明，研究區(qū)盒8段大部分孔隙度與滲透率具有正相關(guān)性(圖8)，反映孔滲性是決定儲(chǔ)層優(yōu)劣的主要因素，為典型孔隙型儲(chǔ)層。依據(jù)儲(chǔ)集空間類型及孔滲對(duì)比關(guān)系，可將研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層大致分為4類：A類為孤立微孔，孔隙度<4%，滲透率<0.01 mD；B類多為剩余原生粒間孔，包括少量粒間溶孔及晶間孔，孔隙度為3%～6%，滲透率為0.01～1 mD；C類為次生溶孔發(fā)育帶，孔隙度介于6%～15%，滲透率0.05～10 mD；D類發(fā)育微裂縫，孔隙度<4%，滲透率為0.5～10 mD?？梢?，研究區(qū)儲(chǔ)層物性特征與儲(chǔ)集空間類型有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖8 研究區(qū)盒8段覆壓孔隙度、覆壓滲透率關(guān)系Fig .8 Relationship of overburden porosity and overburden permeability of He 8 Member in the study area

2.4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)盒8段16口井54個(gè)高壓壓汞樣品數(shù)據(jù)的分析，最大孔喉半徑為0.086～2.244 μm，平均為0.703 μm，儲(chǔ)層最大孔隙半徑總體偏小；中值半徑主要分布在0.06～0.363 μm，平均為0.059 μm，中值半徑小于0.1 μm的樣品占統(tǒng)計(jì)樣品數(shù)的87.5%。毛管壓力曲線特征表明，排驅(qū)壓力分布在0.327～8.755 MPa，平均為1.637 MPa，排驅(qū)壓力較高；中值壓力為2.084～126.302 MPa，平均為28.348 MPa；最大進(jìn)汞飽和度為17.94%～93.254%，平均為61.142%；退汞效率為26.164%～56.432%，平均為37.924%。

選取典型毛管壓力曲線進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，中值半徑、最大進(jìn)汞飽和度、中值壓力這3個(gè)參數(shù)為研究區(qū)盒8段孔隙結(jié)構(gòu)特征的敏感參數(shù)，據(jù)此將盒8段砂巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)劃分為3類(圖9、表1):Ⅰ類儲(chǔ)層占比16.7%，排驅(qū)壓力最低，平均為0.984 MPa，孔隙發(fā)育，連通性好，分選系數(shù)平均為1.854;毛管壓力曲線為寬緩平臺(tái)型，歪度平均為-0.076，較細(xì)歪度，孔喉分選較好，對(duì)應(yīng)沉積微相多為心灘及河道中心區(qū)域。Ⅱ類儲(chǔ)層占比 42.6%，排驅(qū)壓力平均為1.227 MPa，分選系數(shù)平均為2.741;毛管壓力曲線為緩坡型，歪度平均為-0.248，細(xì)歪度，孔喉分選中等，對(duì)應(yīng)沉積微相為主河道發(fā)育區(qū)。Ⅲ類儲(chǔ)層占比40.7%，排驅(qū)壓力最高，平均為2.333 MPa，分選系數(shù)平均為2.333;毛管壓力曲線為斜坡型，歪度平均為-0.904，細(xì)歪度，孔喉分選中等，對(duì)應(yīng)沉積微相多為河道邊部。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著排驅(qū)壓力、中值壓力的增加，儲(chǔ)層的滲透率明顯減??；隨著孔喉半徑、喉道中值半徑的增大，儲(chǔ)層滲透率也相應(yīng)增大?？紫抖扰c孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)也存在明顯的相關(guān)性，但明顯低于滲透率與孔隙結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。

圖9 研究區(qū)盒8段典型井高壓壓汞曲線Fig .9 Typical high pressure mercury injection curves of He 8 Member in the study area表1 研究區(qū)盒8段孔隙結(jié)構(gòu)分類標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Pore structure classification of He 8 Member in the study area

儲(chǔ)層分類中值半徑/μm中值壓力/MPa最大進(jìn)汞飽和度/%Ⅰ類>0.09<10>80Ⅱ類0.02～0.0910～6055～80Ⅲ類<0.02>60<55

通過(guò)上述分析可以看出，研究區(qū)盒8段主要為Ⅱ類、Ⅲ類儲(chǔ)層，儲(chǔ)集空間以中小孔隙為主，排驅(qū)壓力較高，表現(xiàn)出低孔、特低滲儲(chǔ)層較致密的特征。

3 儲(chǔ)層物性主控因素

3.1 物源提供了儲(chǔ)層的物質(zhì)基礎(chǔ)

沉積物母巖類型不同導(dǎo)致砂巖巖性存在差異，進(jìn)而影響儲(chǔ)層物性[18]。根據(jù)構(gòu)造演化分析，研究區(qū)盒8段沉積時(shí)期物源主要來(lái)自盆地北部，巖性與陰山古陸中的變粒巖相、片麻巖相、麻粒巖相及花崗閃長(zhǎng)巖、混合花崗巖、火山巖存在繼承性，主體由變質(zhì)巖和火山巖構(gòu)成。前人研究結(jié)果揭示，鄂爾多斯盆地北部物源東西分帶，其中西部以富石英為主，抗壓實(shí)能力強(qiáng)，而東部塑性巖屑較為發(fā)育(巖屑砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖及巖屑長(zhǎng)石砂巖發(fā)育)，在成巖作用下導(dǎo)致儲(chǔ)層物性較差[19-22]。

3.2 沉積體系決定了砂體類型及發(fā)育規(guī)模

沉積體系是影響儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的地質(zhì)基礎(chǔ)，不同沉積微相類型的儲(chǔ)集性能差異很大。研究區(qū)盒8段主要為辮狀河三角洲平原沉積體系，主體發(fā)育分流河道和分流間灣，砂體類型以分流河道砂體為主，河道頻繁擺動(dòng)，多期疊置，垂向厚度較大，橫向連片性好。研究發(fā)現(xiàn)，砂巖粒徑大小與儲(chǔ)層物性具有明顯正相關(guān)性，砂巖粒度較粗，泥質(zhì)不易沉積，原始孔隙空間較大，且利于后期的成巖改造。此外，砂體厚度變大，所提供的儲(chǔ)集體多，有利于儲(chǔ)層發(fā)育。研究區(qū)盒8段分流河道主河道砂體和心灘沉積厚度大(>15 m)，粒度粗，分選好，儲(chǔ)層物性最好，其中心灘厚度大于20 m，為最有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)；分流河道邊部砂體厚度介于5～10 m，水動(dòng)力減弱，巖性較細(xì)，分選變差，孔滲性相應(yīng)減??；而分流間灣由于泥質(zhì)含量的增多導(dǎo)致巖性致密，物性很差，不是有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。

3.3 成巖作用決定了儲(chǔ)層致密程度與次生孔隙發(fā)育

包裹體均一溫度、鏡質(zhì)體反射率實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及孔隙類型研究表明，研究區(qū)盒8段成巖階段處于中成巖階段A期，成巖作用主要包括壓實(shí)壓溶、膠結(jié)、溶蝕及交代作用。壓實(shí)作用及各類膠結(jié)作用是本區(qū)儲(chǔ)層致密化的主要原因，溶蝕作用是本區(qū)最主要的建設(shè)性成巖作用，是改善儲(chǔ)層致密性的關(guān)鍵[23-26]。

1) 壓實(shí)、壓溶作用。壓實(shí)作用是導(dǎo)致研究區(qū)上古生界儲(chǔ)層致密化的主要原因，埋深與塑性組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)是導(dǎo)致壓實(shí)作用強(qiáng)烈的直接因素。研究區(qū)盒8段砂巖粒度較粗，分選中等，石英含量平均為40.48%，變質(zhì)巖巖屑等塑性巖屑含量較高，抗壓實(shí)能力不強(qiáng)，鏡下觀察表現(xiàn)為巖石壓實(shí)致密，顆粒呈定向排列，剛性顆粒間表現(xiàn)為線—凹凸接觸為主(圖10a)，剛性和塑性顆粒相間分布易被緊密壓實(shí)；同時(shí)塑性云母被壓實(shí)變形、蝕變(圖10b)，長(zhǎng)石顆粒發(fā)生擠壓破碎(圖10c)，泥質(zhì)巖屑往往被壓實(shí)變形呈假雜基化。此外，隨埋藏深度增加，碎屑顆粒間會(huì)發(fā)生壓溶作用，發(fā)生黏土礦物轉(zhuǎn)變、長(zhǎng)石壓溶后形成新的膠結(jié)物等，可產(chǎn)生大量氧化硅等物質(zhì)，為石英次生加大提供物質(zhì)基礎(chǔ)[27]。研究區(qū)鏡下觀察發(fā)現(xiàn)顆粒間泥質(zhì)填隙物發(fā)生水云母化(圖10d)，掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)石發(fā)生溶蝕并向絲片狀伊利石發(fā)生轉(zhuǎn)化(圖10e)。

2)膠結(jié)作用。各類膠結(jié)作用同樣是研究區(qū)上古生界儲(chǔ)層致密化的主要原因，主要有硅質(zhì)膠結(jié)、鐵質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和黏土礦物膠結(jié)4種形式[28]。硅質(zhì)膠結(jié)多呈完整的自生石英晶體賦存在粒間孔中，主要以石英次生加大及硅質(zhì)充填粒間孔隙形式為主(圖10f、g)，形成期晚于綠泥石黏土膜沉淀作用，含量較低，平均3%～5%左右，常與各類次生溶孔伴生，對(duì)儲(chǔ)層物性影響較大，反映儲(chǔ)層處于酸性成巖環(huán)境。鐵質(zhì)膠結(jié)主要以菱鐵礦和黃鐵礦的形式存在，呈凝塊狀、散點(diǎn)狀分布于顆粒間(圖10b)。碳酸鹽膠結(jié)為本區(qū)主要膠結(jié)類型，方解石和白云石均可出現(xiàn)，早期主要是泥晶方解石和白云石，在成巖中期，早期的泥晶和微晶碳酸鹽巖將向粉晶和細(xì)晶碳酸鹽巖轉(zhuǎn)化，在成巖晚期，由于地層埋藏深度大，溫度和壓力增高，在高溫缺氧的還原環(huán)境下形成含鐵的晚期碳酸鹽礦物(圖10h)，導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙度減小，但碳酸鹽膠結(jié)物后期可發(fā)生溶蝕，產(chǎn)生次生孔隙，改善儲(chǔ)層物性。黏土膠結(jié)是本區(qū)另一重要的膠結(jié)類型，主要為伊利石和綠泥石膠結(jié)，髙嶺石膠結(jié)較少。充填于粒間孔的髙嶺石自形程度較好，呈書頁(yè)狀、鱗片狀等產(chǎn)狀產(chǎn)出，且內(nèi)部保存了較好的晶間孔隙，是研究區(qū)重要的儲(chǔ)集空間之一(圖10i)；伊利石呈絲片狀充填于孔隙中(圖10i)，堵塞孔隙喉道；綠泥石呈針葉狀、片狀在顆粒邊緣以綠泥石薄膜的形式存在(圖10j)。這些膠結(jié)物賦存在孔隙空間中，降低了孔喉連通性，同時(shí)本區(qū)塑性巖屑含量較高，孔隙更小，因此物性相對(duì)較差。但是，綠泥石薄膜膠結(jié)物可增強(qiáng)巖石的支撐及抗壓實(shí)能力，阻止石英次生加大，對(duì)儲(chǔ)層物性起積極的改善作用。分析表明，研究區(qū)上古生界含綠泥石黏土膜的砂巖物性較好，孔隙度一般大于6%，滲透率>0.1 mD，甚至數(shù)個(gè)毫達(dá)西。

注：a.壓實(shí)致密，顆粒定向排列，1 784 m；b.云母壓實(shí)變形，菱鐵礦，1 531.49 m；c.長(zhǎng)石顆粒變形，1 756.27 m；d.填隙物發(fā)生水云母化，1 844.42 m；e.長(zhǎng)石溶蝕向伊利石轉(zhuǎn)化，1 619.02 m；f.石英次生加大，1 839.04 m；g.粒間被硅質(zhì)所充填，1 727.39 m；h.鐵方解石膠結(jié)，1 532.84 m；i.高嶺石和伊利石充填，1 809.49 m；j.綠泥石薄膜，1 614.98 m；k.溶蝕，方解石交代長(zhǎng)石，1 811.06 m；l.斜長(zhǎng)石絹云母化，1 608.42 m。

圖10 研究區(qū)盒8段砂巖成巖作用顯微照片

Fig .10 Micrograph of sandstone diagenesis of He 8 Member in the study area

3) 溶蝕作用。溶蝕作用是研究區(qū)上古生界儲(chǔ)層最重要的建設(shè)性成巖作用，以產(chǎn)生大量次生孔隙為特征，主要表現(xiàn)為顆粒內(nèi)自身的溶蝕以及顆粒間雜基/膠結(jié)物的溶蝕。顆粒自身溶蝕包括不穩(wěn)定礦物(長(zhǎng)石、方解石和巖屑等)被溶蝕形成粒內(nèi)溶孔(圖10k)，處于酸性成巖環(huán)境改造下的儲(chǔ)層物性條件較好，有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成；堿性環(huán)境中可見石英被溶蝕現(xiàn)象[29]，顆粒完全被溶蝕可形成鑄?？?；填隙物溶蝕以各類碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕為典型，同時(shí)也包括黏土雜基/膠結(jié)物的溶蝕作用，形成次生的粒間溶孔。分析表明，溶蝕作用有效地改善了研究區(qū)上古生界儲(chǔ)層的孔滲性及儲(chǔ)集性能，儲(chǔ)層物性變好，孔隙度一般大于6%，滲透率>0.1 mD，甚至數(shù)個(gè)毫達(dá)西。

4) 交代作用。研究區(qū)上古生界儲(chǔ)層主要發(fā)育碳酸鹽交代長(zhǎng)石現(xiàn)象(圖10k)，表現(xiàn)為方解石、鐵方解石、白云石、鐵白云石以不同程度部分或全部交代長(zhǎng)石。長(zhǎng)石在埋藏地層水作用下容易發(fā)生絹云母化(圖10l)，多為低溫?zé)嵋何g變產(chǎn)物，對(duì)砂巖儲(chǔ)層的孔隙喉道具有一定的破壞作用。此外，還可觀察到長(zhǎng)石及巖屑黏土化和晚期碳酸鹽交代作用。研究表明，交代作用對(duì)研究區(qū)上古生界儲(chǔ)層的孔滲條件影響不大[30]。

4 結(jié)論

1) 研究區(qū)盒8段發(fā)育辮狀河三角洲平原沉積體系，主要包括分流河道及分流間灣微相。分流河道以心灘沉積為主，為研究區(qū)的骨架砂體,河道側(cè)向遷移、改道頻繁，砂體間相互沖刷、切割及疊置，垂向上可形成20 m以上的巨厚砂體。分流間灣是分流河道間的低洼地區(qū)，由于分流河道位置多變，同時(shí)對(duì)下伏沉積物有強(qiáng)烈沖刷作用，分流間灣有時(shí)保存不完整或不太發(fā)育。

2) 研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層砂巖類型多為長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖，巖屑砂巖次之;儲(chǔ)集空間類型以剩余原生粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔為主;儲(chǔ)層物性表現(xiàn)為低孔、特低滲特征;儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)可劃分為3類，主要為Ⅱ類、Ⅲ類儲(chǔ)層，儲(chǔ)集空間以中小孔隙為主，排驅(qū)壓力較高。

3) 研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層物性主控因素表現(xiàn)為：物源提供了儲(chǔ)層的物質(zhì)基礎(chǔ)，沉積時(shí)期物源主要來(lái)自盆地北部，具有東西分帶的特征。沉積體系決定了砂體類型及發(fā)育規(guī)模，分流河道主河道砂體和心灘沉積厚度大于15 m，為最有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。成巖階段處于中成巖階段A期，壓實(shí)作用及各類膠結(jié)作用是本區(qū)儲(chǔ)層致密化的主要原因，溶蝕作用是本區(qū)最主要的建設(shè)性成巖作用，是改善儲(chǔ)層致密性的關(guān)鍵。

[1] 李熙喆，張滿郎，謝武仁.鄂爾多斯盆地上古生界巖性氣藏形成的主控因素與分布規(guī)律[J].石油學(xué)報(bào)，2009，30(2)：168-175.LI Xizhe，ZHANG Manlang，XIE Wuren.Controlling factors for lithologic gas reservoir and regularity of gas distribution in the Upper Paleozoic of Ordos Basin[J].Acta Petrolei Sinica，2009，30(2)：168-175.

[2] 趙忠英，柳廣弟，孫明亮，等.鄂爾多斯盆地上古生界天然氣藏類型辨析[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2010，24(4)：703-708.ZHAO Zhongying，LIU Guangdi，SUN Mingliang，et al.Discussion on types of Upper Paleozoic gas reservoirs in Ordos Basin[J].Geoscience，2010，24(4)：703-708.

[3] 馬東旭，許勇，呂劍文，等.鄂爾多斯盆地臨興地區(qū)下石盒子組物源特征及其與儲(chǔ)層關(guān)系[J].天然氣地球科學(xué)，2016，27(7)：1215-1224.MA Dongxu，XU Yong，LV Jianwen，et al.Relationship between provenance and formation of Lower Shihezi Formation in Linxing area，Ordos Basin，China[J].Natural Gas Geoscience，2016，27(7)：1215-1224.

[4] 王峰，田景春，陳蓉，等.鄂爾多斯盆地北部上古生界盒8儲(chǔ)層特征及控制因素分析[J].沉積學(xué)報(bào)，2009，27(2)：238-245.WANG Feng，TIAN Jingchun，CHEN Rong，et al.Analysis on controlling factors and characteristics of sandstone reservoir of He 8(Upper Paleozoic)in the Northern Ordos Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica，2009，27(2)：238-245.

[5] 朱博文，金文玉.鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)上古生界致密砂巖儲(chǔ)層特征[J].地下水，2016，38(2)：192-193.ZHU Bowen，JIN Wenyu.Reservoir characteristics of tight sandstone of Upper Paleozoic in Fuxian area，Ordos Basin[J].Ground Water，2016，38(2)：192-193.

[6] 趙振宇，郭彥如，王艷，等.鄂爾多斯盆地構(gòu)造演化及古地理特征研究進(jìn)展[J].特種油氣藏，2012，19(5)：15-20.ZHAO Zhenyu，GUO Yanru，WANG Yan，et al.Study progress in tectonic evolution and paleogeography of Ordos Basin[J].Special Oil and Gas Reservoirs，2012，19(5)：15-20.

[7] 尚婷.鄂爾多斯盆地子長(zhǎng)地區(qū)上古生界盒8段儲(chǔ)層特征[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35(5)：623-629.SHANG Ting.Characteristics of He 8 member reservoir of Upper Paleozoic in Zichang area，Ordos Basin[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2015，35(5)：623-629.

[8] 文華國(guó)，鄭榮才，高紅燦，等.蘇里格氣田蘇6井區(qū)下石盒子組盒8段沉積相特征[J].沉積學(xué)報(bào)，2007，25(1)：90-98.WEN Huaguo，ZHENG Rongcai，GAO Hongcan，et al.Sedimentary facies of the 8th member of Lower Shihezi Formation in Su6 area，Sulige gas field[J].Acta Sedimentologica Sinica，2007，25(1)：90-98.

[9] 王琪，馬東旭，余芳，等.鄂爾多斯盆地臨興地區(qū)下石盒子組不同粒級(jí)砂巖成巖演化及孔隙定量研究[J].沉積學(xué)報(bào)，2017，35(1)：163-172.WANG Qi，MA Dongxu，YU Fang，et al.The diagenetic evolution and quantitative research of porosity in different grain size sandstones of the Lower Shihezi Formation in Linxing area，Ordos Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica，2017，35(1)：163-172.

[10] 劉曉鵬，劉燕，陳娟萍，等.鄂爾多斯盆地盒8段致密砂巖氣藏微觀孔隙結(jié)構(gòu)及滲流特征[J].天然氣地球科學(xué)，2016，27(7)：1225-1234.LIU Xiaopeng，LIU Yan，CHEN Juanping，et al.Characteristics of micro pore structure and seepage in tight sandstone gas reservoir of the 8th section of Shihezi Formation in Ordos Basin，China[J].Natural Gas Geoscience，2016，27(7)：1225-1234.

[11] 周絲雨，王峰，張濤，等.鄂爾多斯盆地高橋地區(qū)盒8段沉積相及砂體發(fā)育特征[J].石油地質(zhì)與工程，2015，29(6)：48-52.ZHOU Siyu，WANG Feng，ZHANG Tao，et al.Characteristics of sedimentary facies and sandstone development of the 8th section of Shihezi Formation in Gaoqiao area，Ordos Basin[J].Petroleum Geology and Engineering，2015，29(6)：48-52.

[12] 王存武， 馬東旭，田兵，等.鄂爾多斯盆地LX地區(qū)山西組儲(chǔ)層成巖演化及成巖相研究[J].沉積學(xué)報(bào)，2016，34(3)：594-605.WANG Cunwu，MA Dongxu，TIAN Bing，et al.Diagenetic evolution and facies of Shanxi Formation in LX area of Ordos Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica，2016，34(3)：594-605.

[13] 張滿郎，李熙喆，謝武仁.鄂爾多斯盆地山2段砂巖儲(chǔ)層的孔隙類型與孔隙結(jié)構(gòu)[J].天然氣地球科學(xué)，2008，19(4)：480-486.ZHANG Manlang，LI Xizhe，XIE Wuren.Pore types and pore texture of sandstone reservoir of 2nd member of Shanxi Formation，Ordos Basin[J].Natural Gas Geoscience，2008，19(4)：480-486.

[14] 郝騫，張吉，路中奇，等.蘇里格氣田西區(qū)蘇48區(qū)塊儲(chǔ)層微觀特征及其對(duì)儲(chǔ)層的影響作用[J].天然氣地球科學(xué)，2012，23(6)：1011-1018.HAO Qian，ZHANG Ji，LU Zhongqi，et al.Microscopic characteristic and its influences on reservoirs from the Su48 block in the west Sulige gas field[J].Natural Gas Geoscience，2012，23(6)：1011-1018.

[15] 彭海艷，陳洪德，向芳，等.微量元素分析在沉積環(huán)境識(shí)別中的應(yīng)用：以鄂爾多斯盆地東部二疊系山西組為例[J].新疆地質(zhì)，2006，24(2)：202-205.PENG Haiyan，CHEN Hongde，XIANG Fang，et al.Application of trace elements analysis on sedimentary environment identification：an example from the Permian Shanxi Formation in eastern Ordos Basin[J].Xinjiang Geology，2006，24(2)：202-205.

[16] 南珺祥，劉博卿.鄂爾多斯盆地神木地區(qū)上古生界主力氣層碎屑巖儲(chǔ)層特征[J].天然氣地球科學(xué)，2013，24(1)：54-61.NAN Junxiang，LIU Boqing.Characteristics of Upper Paleozoic main clastic reservoir of Shenmu area in Ordos Basin[J].Natural Gas Geoscience，2013，24(1)：54-61.

[17] 孫六一，趙靖舟，李軍，等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)上古生界天然氣成藏模式[J].天然氣地球科學(xué)，2015，26(11)：2029-2038.SUN Liuyi，ZHAO Jingzhou，LI Jun，et al.Hydrocarbon accumulation patterns of the Upper Paleozoic gas in Longdong area，Ordos Basin[J].Natural Gas Geoscience，2015，26(11)：2029-2038.

[18] 羅靜蘭，劉新社，付曉燕，等.巖石學(xué)組成及其成巖演化過(guò)程對(duì)致密砂巖儲(chǔ)集質(zhì)量與產(chǎn)能的影響：以鄂爾多斯盆地上古生界盒8天然氣儲(chǔ)層為例[J].地球科學(xué)，2014，39(5)：537-545.LUO Jinglan，LIU Xinshe，F(xiàn)U Xiaoyan，et al.Impact of petrologic components and their diagenetic evolution on tight sandstone reservoir quality and gas yield：a case study from He 8 gas-bearing reservoir of Upper Paleozoic in northern Ordos Basin[J].Earth Science，2014，39(5)：537-545.

[19] 陳全紅，李文厚，劉昊偉，等.鄂爾多斯盆地上石炭統(tǒng)—中二疊統(tǒng)砂巖物源分析[J].古地理學(xué)報(bào)，2009，11(6)：629-640.CHEN Quanhong，LI Wenhou，LIU Haowei，et al.Provenance analysis of sandstone of the Upper Carboniferous to Middle Permian in Ordos Basin[J].Journal of Palaeogeography，2009，11(6)：629-640.

[20] 劉銳娥，黃月明，衛(wèi)孝鋒，等.鄂爾多斯盆地北部晚古生代物源區(qū)分析及其地質(zhì)意義[J].礦物巖石，2003，23(3)：82-86.LIU Ruie，HUANG Yueming，WEI Xiaofeng，et al.Analysis of provenance of Late Paleozoic in the northern Ordos Basin and its geological significance[J].J Mineral Petrol，2003，23(3)：82-86.

[21] 陳全紅，李文厚，胡孝林，等.鄂爾多斯盆地晚古生代沉積巖源區(qū)構(gòu)造背景及物源分析[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2012，86(7)：1150-1162.CHEN Quanhong，LI Wenhou，HU Xiaolin，et al.Tectonic setting and provenance analysis of Late Paleozoic sedimentary rocks in the Ordos Basin[J].Acta Geologica Sinica，2012，86(7)：1150-1162.

[22] 竇偉坦，侯明才，董桂玉.鄂爾多斯盆地北部山西組、下石盒子組物源分析[J].天然氣工業(yè)，2009，29(3)：25-28.DOU Weitan，HOU Mingcai，DONG Guiyu.Provenance analysis of the Upper Paleozoic Shanxi to Lower Shihezi Formations in north Ordos Basin[J].Natural Gas Industry，2009，29(3)：25-28.

[23] 廖朋，王琪，唐俊，等.鄂爾多斯盆地環(huán)縣—華池地區(qū)長(zhǎng)8砂巖儲(chǔ)層成巖作用及孔隙演化[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，45(9)：3200-3210.LIAO Peng，WANG Qi，TANG Jun，et al.Diagenesis and porosity evolution of sandstones reservoir from Chang8 of Yanchang Formation in Huanxian—Huachi region of Ordos Basin[J].Journal of Central South University(Science and Technology)，2014，45(9)：3200-3210.

[24] 廖朋，唐俊，龐國(guó)印，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)81段儲(chǔ)層特征及控制因素分析[J].礦物巖石，2012，32(2)：97-104.LIAO Peng，TANG Jun，PANG Guoyin，et al.Reservoir characteristics and control factors of Chang81of Yanchang Formaiton of Triassic in Juyuan region of Ordos Basin[J].J Mineral Petrol，2012，32(2)：97-104.

[25] 梁建設(shè)，王琪，郝樂偉，等.西湖凹陷漸新統(tǒng)花港組儲(chǔ)層砂巖成巖環(huán)境演化探討[J].天然氣地球科學(xué)，2012，23(4)：673-680.LIANG Jianshe，WANG Qi，HAO Lewei，et al.Evolution of diagenetic environments for Oligocene Huagang Formation sandstone in Xihu sag[J].Natural Gas Geoscience，2012，23(4)：673-680.

[26] 楊仁超，王秀平，樊愛萍，等.蘇里格氣田東二區(qū)砂巖成巖作用與致密儲(chǔ)層成因[J].沉積學(xué)報(bào)，2012，30(1)：111-119.YANG Renchao，WANG Xiuping，F(xiàn)AN Aiping，et al.Diagenesis of sandstone and genesis of compact reservoirs in the eastⅡ part of Sulige gas field，Ordos Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica，2012，30(1)：111-119.

[27] 寧寧，陳孟晉，劉銳娥，等.鄂爾多斯盆地東部上古生界石英砂巖儲(chǔ)層成巖及孔隙演化[J].天然氣地球科學(xué)，2007，18(3)：334-338.NING Ning，CHEN Mengjin，LIU Ruie，et al.Upper Paleozoic quartz-sandstone reservoir diagenesis and pore evolvement，eastern Ordos Baisn[J].Natural Gas Geoscience，2007，18(3)：334-338.

[28] 史基安，王金鵬，毛明陸，等.鄂爾多斯盆地西峰油田三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)6—8段儲(chǔ)層砂巖成巖作用研究[J].沉積學(xué)報(bào)，2003，21(3)：373-380.SHI Jian，WANG Jinpeng，MAO Minglu，et al.Reservoir sandstone diagenesis of member 6 to 8 in Yanchang Formation(Triassic)，Xifeng oilfield，Ordos Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica，2003，21(3)：373-380.

[29] 田夏荷，屈紅軍，劉新社，等.鄂爾多斯盆地東部上古生界致密氣儲(chǔ)層石英溶蝕及其機(jī)理探討[J].天然氣地球科學(xué)，2016，27(11)：2005-2012.TIAN Xiahe，QU Hongjun，LIU Xinshe，et al.Discussion on quartz dissolution and its mechanisms of the Upper Paleozoic tight gas reservoirs in the eastern Ordos Basin[J].Natural Gas Geoscience，2016，27(11)：2005-2012.

[30] 田夏荷，屈紅軍，魏新善，等.鄂爾多斯盆地東部上古生界儲(chǔ)層孔隙演化分析[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2014，11(31)：70-72.TIAN Xiahe，QU Hongjun，WEI Xinshan，et al.Pore evolution of the Upper Paleozoic reservoir in eastern Ordos Basin[J].Journal of Yangtze University(Nature Science Edition)，2014，11(31)：70-72.