劉峁塬地區(qū)C9 儲(chǔ)層成巖相分類定量評(píng)價(jià)研究

莊騰騰，姚 征，曹培旺，于向前，李 樂

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第九采油廠，寧夏銀川 750006）

鄂爾多斯盆地油氣勘探已進(jìn)入新的階段，儲(chǔ)集層從常規(guī)碎屑巖向低孔超低滲致密砂巖、非常規(guī)儲(chǔ)層擴(kuò)展，勘探研究需要從沉積向成巖方向延伸[1]。沉積作用控制砂體的空間展布和巖石特征，而成巖作用類型和強(qiáng)度、演化過程直接影響著儲(chǔ)層的物性演化規(guī)律，最終決定儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的優(yōu)劣[2]。成巖相是在一定沉積和成巖環(huán)境下經(jīng)歷了一定成巖演化階段的產(chǎn)物，包括巖石顆粒、膠結(jié)物、組構(gòu)和孔洞縫特征及其演化的綜合面貌。成巖相是儲(chǔ)層特征的直觀反映，能夠有效地指導(dǎo)油氣勘探開發(fā)。鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組在盆地范圍內(nèi)儲(chǔ)層特征差異比較明顯，前人多是定性分析儲(chǔ)層成巖作用及成巖相分類。本文在成巖相與儲(chǔ)層物性、填隙物特征綜合分析基礎(chǔ)上，根據(jù)儲(chǔ)集體巖石的填隙物組分特征、次生成巖特征（包括膠結(jié)物成分與膠結(jié)類型、壓實(shí)和溶蝕組構(gòu)、孔隙類型及分布等）的差異對(duì)成巖相進(jìn)行定量劃分評(píng)價(jià)，明確不同成巖過程中儲(chǔ)層的變化特征，為下一步油氣勘探優(yōu)選有利目標(biāo)區(qū)指明了方向[3，4]。

1 區(qū)域概況

劉峁塬區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西南部，北起姬塬，南至黃米莊科、西起耿灣、東至高崾峴。上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組是在鄂爾多斯盆地持續(xù)拗陷和穩(wěn)定沉降過程中堆積的河流—三角洲—湖泊相陸源碎屑巖體系，從下至上分為C10～C1 等10 個(gè)油層組，C9 沉積時(shí)期由于盆地湖水?dāng)U展、氣候改善，區(qū)域氣候明顯由早期的干旱氧化環(huán)境變?yōu)槌睗駳夂颦h(huán)境，在巖心觀察中LMY 區(qū)井下巖心中炭化的植物莖桿和葉片非常豐富，并存在大顆粒泥礫砂巖粒度較粗，以中砂巖、細(xì)砂巖為主，反映C9 沉積時(shí)期為典型的三角洲平原沉積環(huán)境[5，9]。

2 儲(chǔ)集層特征及成巖作用

2.1 儲(chǔ)層基本特征

劉峁塬地區(qū)巖心、巖屑及薄片觀察表明，C9 儲(chǔ)層以一套灰白色、灰色中-細(xì)砂巖為主，巖石類型以巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，碎屑組分中石英含量23.7 %～42 %，平均30.39 %；巖屑含量20 %～50.2 %，平均33.1 %，以沉積巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑為主，主要見石英巖巖屑、千枚巖、變質(zhì)砂巖、高變巖、云母。長(zhǎng)石含量22.8 %～54 %，平均36.53 %，磨圓度以次棱為主，表明研究區(qū)C9 儲(chǔ)層成分成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度較差。

儲(chǔ)層孔隙度主要分布在6 %～18 %，最大20.56 %，孔隙度主峰10 %～16 %，孔隙度平均為11.1 %；滲透率主要分布范圍0.1 mD～500 mD，最大1 246 mD，滲透率主峰1 mD～50 mD，滲透率平均20.8 mD，屬于低孔低滲儲(chǔ)層。

劉峁塬區(qū)C9 段儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)相對(duì)較好，偏于粗歪度，中值半徑為1.06，中值壓力4.78 MPa，排驅(qū)壓力0.78 MPa，但儲(chǔ)層分選較差（見圖1）。

圖1 劉峁塬地區(qū)C9 儲(chǔ)層毛管壓力曲線

2.2 成巖作用類型

根據(jù)對(duì)研究區(qū)鉆井巖心觀察及鑄體薄片鑒定，結(jié)合掃描電鏡及黏土礦物X 衍射分析，對(duì)該區(qū)成巖作用進(jìn)行了分析，認(rèn)為影響研究目的層段的主要成巖作用有壓實(shí)作用、膠結(jié)（交代）作用和溶蝕作用[10-13]。

2.2.1 壓實(shí)作用 劉峁塬區(qū)碎屑顆粒以線接觸為主，部分凹凸接觸，表明壓實(shí)較強(qiáng)烈。機(jī)械壓實(shí)作用導(dǎo)致巖石體積及其孔隙體積縮小，在薄片中主要表現(xiàn)為碎屑顆粒之間的接觸更加緊密、塑性顆粒（如千枚巖、板巖及同沉積的泥晶碳酸鹽顆粒）壓扁變形或變成假雜基；碎屑顆粒長(zhǎng)軸甚至表現(xiàn)出壓實(shí)定向的傾向。

2.2.2 膠結(jié)作用 劉峁塬區(qū)C9 碎屑巖常見的膠結(jié)物類型包括硅質(zhì)、濁沸石、碳酸鹽巖和黏土礦物等，其中黏土礦物和碳酸鹽巖膠結(jié)相含量相對(duì)較小，濁沸石及硅質(zhì)膠結(jié)在本區(qū)所占比例相對(duì)較高。

硅質(zhì)膠結(jié)：在本區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)普遍發(fā)育占3.27 %，其發(fā)育程度與碎屑組分、雜基含量有關(guān)，石英次生加大邊往往呈等厚環(huán)邊包裹碎屑石英顆粒，大部分為連續(xù)生長(zhǎng)或生長(zhǎng)于粒間及溶蝕孔內(nèi)，形成沿孔壁生長(zhǎng)的較細(xì)小的自形微晶。石英次生加大和自生石英的硅質(zhì)一部分來源于長(zhǎng)石的溶解和高嶺石向伊利石的轉(zhuǎn)化，另一部分可能是石英本身壓溶再沉淀的結(jié)果（見圖2）。

碳酸鹽巖膠結(jié):碳酸鹽巖膠結(jié)以鐵方解石為主占1.08 %，主要呈粒間膠結(jié)、交代或次生孔隙內(nèi)充填物等形式出現(xiàn)，常見微晶狀、晶粒狀或連晶狀，成分有方解石、鐵方解石、白云石、鐵白云石（見圖3）。碳酸鹽膠結(jié)物差異分布是由于早期泥巖中沉積水在壓實(shí)成巖過程中進(jìn)入相鄰砂巖以及泥巖中的有機(jī)質(zhì)演化和黏土礦物脫水轉(zhuǎn)化過程中，釋放大量Ca2+、Mg2+、Fe2+等金屬陽離子進(jìn)入鄰近的砂巖中，在砂體邊部膠結(jié)強(qiáng)烈，形成致密膠結(jié)殼所致[14，15]。

圖2 L96 井2 641.66 m 石英加大

圖3 L53 井2 485.00 m 鐵方解石膠結(jié)

黏土礦物膠結(jié):以綠泥石填隙為主占2.79 %。綠泥石多呈葉片狀沿碎屑顆粒呈環(huán)狀分布，形成薄膜式膠結(jié)，均勻環(huán)繞碎屑顆粒表面，阻礙碎屑顆粒與孔隙水的接觸，阻止石英、長(zhǎng)石等顆粒的共軸生長(zhǎng)。儲(chǔ)層綠泥石對(duì)原生粒間孔的保存起到了積極的作用；但綠泥石膜的存在也大大縮小了砂巖孔隙喉道（見圖4、圖5）。

圖4 L94 2 676.127 m 極薄綠泥石膜少量方解石和濁沸石充填孔隙

圖5 L103 2 810.8 m 極薄綠泥石膜濁沸石充填孔隙并溶蝕

濁沸石膠結(jié)：研究區(qū)濁沸石含量較高占2.16 %，有利于形成濁沸石的介質(zhì)條件是pH 值高，富含SiO2及鈣、鈉離子的高礦化度孔隙水及適當(dāng)?shù)腃O2分壓。濁沸石膠結(jié)既堵塞孔隙，又起支撐作用使骨架顆粒免遭強(qiáng)烈壓實(shí)，為后期次生溶蝕奠定了基礎(chǔ)。C9 儲(chǔ)層濁沸石含量與溶蝕孔發(fā)育程度呈正相關(guān)，表明濁沸石溶蝕對(duì)儲(chǔ)層后期改善作用較好。

2.2.3 溶蝕作用 溶蝕作用是改善儲(chǔ)層物性的重要因素之一，工區(qū)孔隙類型包括粒間孔、粒間溶孔、長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔及晶間孔。長(zhǎng)石溶解常常是從解理面、雙晶結(jié)合面、破裂縫或邊緣開始，研究區(qū)長(zhǎng)石溶蝕廣泛發(fā)育，長(zhǎng)石顆粒幾乎被溶蝕殆盡（見圖6、圖7）。酸性環(huán)境中的鉀長(zhǎng)石溶解形成SiO2和高嶺石，SiO2在原處或經(jīng)孔隙水帶到別處沉淀形成自生石英礦物。研究表明溶蝕產(chǎn)物Al2Si2O5（OH）4（高嶺石）中Al3+的濃度達(dá)到100 mg/L 時(shí)，可呈絡(luò)合物被孔隙水帶走，因而溶蝕作用在一定程度上增加了孔喉的連通性，改善了儲(chǔ)層。

圖6 G295 井2 612.00 m 粒間孔-溶孔

圖7 L6 井2 868.68 m 粒間孔-溶孔

3 成巖相分類評(píng)價(jià)及分布特征

依據(jù)儲(chǔ)層巖石的填隙物組分特征、次生成巖特征（包括膠結(jié)物成分與膠結(jié)類型、壓實(shí)和溶蝕組構(gòu)、孔隙類型及分布等）的差異，將C9 儲(chǔ)層的成巖相劃分為硅質(zhì)膠結(jié)相、綠泥石粒間孔相、濁沸石溶蝕相。

3.1 不同成巖相分類定量評(píng)價(jià)

由于研究區(qū)分析化驗(yàn)資料相對(duì)較少，特別是薄片鑒定資料，無法對(duì)成巖相進(jìn)行合理劃分。本次研究通過對(duì)儲(chǔ)層巖心面孔率與物性相關(guān)性分析，表明儲(chǔ)層物性與面孔率成指數(shù)的關(guān)系，在儲(chǔ)層面孔率預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)分析不同成巖相類型對(duì)應(yīng)成巖礦物含量、孔隙類型及面孔率，建立了不同成巖相分類定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

表1 劉峁塬區(qū)C9 儲(chǔ)層成巖相劃分表

劉峁塬區(qū)C9 儲(chǔ)層面孔率≤3%，綠泥石含量1.5%，碳酸鹽巖膠結(jié)物含量1.67 %，濁沸石含量0.5 %，硅質(zhì)含量8.4 %，孔隙類型主要是微孔，成巖相劃分為硅質(zhì)膠結(jié)相；儲(chǔ)層面孔率3 %～5 %，水云母含量0.5 %，綠泥石含量3.44 %，碳酸鹽巖膠結(jié)物含量1.21 %，濁沸石含量0.97 %，硅質(zhì)含量4.41 %，孔隙類型主要是粒間孔-溶孔，成巖相劃分為綠泥石粒間孔相；儲(chǔ)層面孔率≥5 %，水云母含量0.72 %，綠泥石含量3.42 %，碳酸鹽巖膠結(jié)物含量1.42 %，濁沸石含量2.7 %，硅質(zhì)含量2.87 %，孔隙類型主要是溶孔-粒間孔，成巖相劃分為濁沸石溶蝕相。

3.2 不同成巖相分布特征

劉峁塬C9 時(shí)期為三角洲平原沉積，儲(chǔ)層砂體主要是水上分流河道沉積，成巖相帶平面上呈條帶狀，有利成巖相帶濁沸石溶蝕相及綠泥石粒間孔相較為發(fā)育，在全區(qū)由西南向東北方向展布。濁沸石溶蝕相分布于G24-G88-G341、L99-L49、L68-G298、L8、L53、L66 等井區(qū)呈帶狀及小面積片狀分布。綠泥石粒間孔相沿多條分流河道分布范圍廣，集中分布于儲(chǔ)層物性較好區(qū)域。破壞性成巖相硅質(zhì)膠結(jié)相則位于河道側(cè)翼砂體較薄，儲(chǔ)層物性差的區(qū)域。

4 結(jié)論

（1）C9 儲(chǔ)層整體孔喉結(jié)構(gòu)偏于粗歪度，儲(chǔ)層分選較差，碎屑顆粒以次棱為主，成熟度較低，壓實(shí)作用強(qiáng)烈，顆粒接觸緊密、塑性顆粒壓扁或變形。

（2）儲(chǔ)層膠結(jié)致密，濁沸石及硅質(zhì)膠結(jié)強(qiáng)，黏土礦物和碳酸鹽巖含量相對(duì)較小，后期溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層改造明顯，長(zhǎng)石溶孔大量發(fā)育。

（3）成巖相劃分為硅質(zhì)膠結(jié)相、綠泥石粒間孔相、濁沸石溶蝕相，不同類型成巖相填隙物組分特征、次生成巖特征存在明顯定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。