姬塬油田G19井區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)層成巖作用及其對(duì)物性的影響

＊馮軒 吳少波,2

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院 陜西 710065 2.西安石油大學(xué)陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 陜西 710065）

成巖作用是影響儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力和滲流能力的關(guān)鍵和決定性要素之一。目前鄂爾多斯姬塬油田長(zhǎng)2油層組已經(jīng)發(fā)展成為該地區(qū)的主力油層，但盆地強(qiáng)烈的抬升和嚴(yán)重侵蝕，使盆地西南部和東部地層出現(xiàn)剝蝕，導(dǎo)致地層劃分和對(duì)比工作不準(zhǔn)確，對(duì)研究區(qū)的認(rèn)識(shí)不清。本文對(duì)長(zhǎng)2儲(chǔ)層的成巖作用進(jìn)行研究，為該區(qū)下一個(gè)有利區(qū)的地質(zhì)勘探提供了基礎(chǔ)性地質(zhì)資料和一定的科學(xué)理論依據(jù)。

1.儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征

(1)碎屑成分

鑄體薄片鏡下鑒定結(jié)果顯示該區(qū)長(zhǎng)2砂巖碎屑顆粒中長(zhǎng)石含量最多，石英含量次之，還有碎屑、云母和些許重礦物（圖1）。長(zhǎng)石砂巖在研究區(qū)長(zhǎng)2儲(chǔ)集層中所占比例較大，巖屑砂巖的含量較小。

圖1 砂巖三角圖

(2)膠結(jié)物成分

該區(qū)長(zhǎng)2砂巖的膠結(jié)物含量范圍為5.5%～27.5%，11.7%是其平均值。膠結(jié)物成分包含高嶺石、碳酸鹽、綠泥石、硅、云母等多種膠結(jié)物。

(3)巖石結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)2油層組儲(chǔ)集層巖性主要是細(xì)砂巖。砂巖的平均粒徑在0.12～0.20mm之間，呈次圓—次棱角狀。

2.儲(chǔ)層砂巖的成巖作用類型

（a）細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，云母、泥巖巖屑?jí)簩?shí)變形，呈假雜基。殘余粒間孔隙主要為自生高嶺石和方解石充填。耿130井，5-6/70；（b）長(zhǎng)石溶解及孔隙中充填的自生高嶺石。耿109井，1987.8m，長(zhǎng)221；（c）綠泥石孔隙襯邊及孔隙中的自生高嶺石沉淀。耿104井，2029.2m，長(zhǎng)222；（d）方解石呈嵌晶式膠結(jié)，并強(qiáng)烈交代長(zhǎng)石、巖屑及早期膠結(jié)物。耿27井，2086.5m，長(zhǎng)222；（e）石英加大及孔喉壁上的綠泥石膠結(jié)。耿31井，2047.8m，長(zhǎng)221；（f）顆粒表面的葉片狀綠泥石及粒間充填的自生高嶺石膠結(jié)，長(zhǎng)石幾乎溶蝕殆盡，綠泥石薄膜的存在使長(zhǎng)石次生溶孔得以保存。耿15井，2022.9m，長(zhǎng)221。

(1)壓實(shí)與壓溶作用

①壓實(shí)作用

壓實(shí)作用使顆粒重新排列形成更致密的儲(chǔ)層，砂巖孔隙度降低（圖2-a）。在中－細(xì)長(zhǎng)石砂巖中，綠泥石薄膜的發(fā)育導(dǎo)致出現(xiàn)較低的機(jī)械強(qiáng)度，殘余粒間孔更為發(fā)育。在泥質(zhì)含量高、綠泥石薄膜發(fā)育程度低的砂巖中，機(jī)械壓實(shí)力強(qiáng)，碎屑顆粒間緊密接觸，塑性碎屑和黑云母發(fā)生強(qiáng)烈的假雜基化會(huì)消除砂巖原生孔隙，從而使孔隙組合更加致密。這說(shuō)明壓實(shí)強(qiáng)度與綠泥石薄膜的發(fā)育有著一定的關(guān)系。

圖2

②壓溶作用

顆粒由于壓力和時(shí)間的不斷增加，其受壓溶處的形態(tài)主要是線接觸轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒間凹凸接觸，并且由于壓溶作用的存在，硅質(zhì)膠結(jié)物獲得大量氧化硅，長(zhǎng)石和石英次生增長(zhǎng)。早期綠泥石薄膜的發(fā)育導(dǎo)致研究區(qū)長(zhǎng)2油層的砂巖壓溶作用不明顯，顆粒間的凹凸接觸并不常見(jiàn)，石英和長(zhǎng)石的二次生長(zhǎng)加大也不強(qiáng)。

(2)膠結(jié)作用

①粘土膠結(jié)作用

A.高嶺石膠結(jié)

研究區(qū)長(zhǎng)2段砂巖高嶺石膠結(jié)物含量高且廣泛分布。研究區(qū)長(zhǎng)1油層組剩余的厚度只有20～30m，甚至完全遭到剝蝕（東北部）。由于長(zhǎng)2層長(zhǎng)期遭受到大氣淡水的淋濾作用，長(zhǎng)石碎屑在砂巖中溶解形成高嶺石沉淀。

高嶺石在顯微鏡下呈假六方片狀，集合體呈書(shū)頁(yè)狀或蠕蟲(chóng)狀（圖2-b），充填于粒間孔隙或粒內(nèi)孔隙中，并富含晶間孔隙。高嶺石常充滿長(zhǎng)石溶解形成的次生孔隙，這表明其沉淀與長(zhǎng)石溶解之間存在直接關(guān)系，是長(zhǎng)石溶解和次生孔隙形成的指示礦物。然而，根據(jù)統(tǒng)計(jì)交會(huì)得出高嶺石含量并不存在與砂巖面孔率明顯的關(guān)聯(lián)性（圖3）。

圖3 長(zhǎng)2砂巖高嶺石-面孔率交會(huì)圖

B.綠泥石膠結(jié)

綠泥石膠結(jié)物主要以綠泥石薄膜的形式存在（圖2-c），除此之外，還包括綠泥石膠結(jié)物充填孔隙，大多數(shù)充填殘余粒間孔，少數(shù)充填溶蝕孔隙。

雖然自生綠泥石和伊利石粘土膠結(jié)物分布廣泛，但總含量較低，對(duì)原生孔隙的破壞有限。綠泥石含量交會(huì)于砂巖面孔率，發(fā)現(xiàn)其存在相應(yīng)的正相關(guān)性（圖4）。這是因?yàn)樵缙诘木G泥石、伊利石包殼或孔隙內(nèi)襯的發(fā)育，能夠?qū)C(jī)械壓實(shí)和其他膠結(jié)物的產(chǎn)出起到抑制作用。

圖4 長(zhǎng)2砂巖綠泥石-面孔率交會(huì)圖

②碳酸鹽膠結(jié)作用

表現(xiàn)為大片的連晶分布，充填大部分或全部的粒間孔隙，交代長(zhǎng)石、巖屑等，原生粒間孔幾乎完全消失，并發(fā)展成致密的屏障（圖2-d）。碳酸鹽膠結(jié)物含量交會(huì)于面孔率，二者呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)（圖5）。

圖5 長(zhǎng)2砂巖碳酸鹽膠結(jié)物含量-面孔率交會(huì)圖

③硅質(zhì)膠結(jié)作用

該區(qū)長(zhǎng)2段砂巖中硅質(zhì)膠結(jié)物含量大約在1%～3%的范圍，1.6%為平均值，與我國(guó)陜北其他地區(qū)相比含量較高，并且變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出從下往上含量遞增。除了以石英次生擴(kuò)大邊的形式存在外，大部分呈石英微晶充填于殘余粒間孔隙中。但因其含量低，對(duì)砂巖孔隙影響小。

(3)交代作用

交代作用在研究區(qū)主要表現(xiàn)為碳酸鹽膠結(jié)物交代長(zhǎng)石、巖屑等，石英次生加大（圖2-d）。

(4)溶解作用

溶解作用是形成次生孔隙，改善本區(qū)儲(chǔ)層儲(chǔ)滲條件的主要成巖方式之一。溶解作用主要表現(xiàn)為碎屑顆粒（長(zhǎng)石、巖屑、云母）的溶解和填隙物（方解石、粘土）的溶解，以碎屑顆粒的溶解更為常見(jiàn)。溶解作用導(dǎo)致發(fā)生壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，形成致密儲(chǔ)層。但溶解程度有限，并不能從根本上改變儲(chǔ)層低孔低滲的整體面貌。

3.成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

當(dāng)40vol%為砂巖的原始孔隙度時(shí)，該區(qū)長(zhǎng)2砂巖因壓實(shí)造成的平均孔隙度損失的平均值為53%（圖6）。由鈣質(zhì)砂巖壓實(shí)引起的平均孔隙度損失很低，范圍介于15%至25%之間。長(zhǎng)2砂巖具有較多塑性碎屑，在成巖初期會(huì)產(chǎn)生變形、膨脹，擠入粒間孔隙，所以原生粒間孔隙會(huì)消失。

圖6 砂巖膠結(jié)物含量-粒間體積關(guān)系圖

由于膠結(jié)作用造成的平均孔隙度損失的平均值是47%，低于壓實(shí)作用造成的孔隙度損失。因此壓實(shí)和膠結(jié)作用是主要的破壞性成巖作用。

溶解作用是主要的建設(shè)性成巖作用，包括第一次抬升造成的大氣淡水溶解長(zhǎng)石，到中-晚期時(shí)，長(zhǎng)石、巖石碎屑和其他硅鋁酸鹽礦物被有機(jī)酸溶解。溶解形成的次生孔隙占總面孔率的范圍在10%～70%，平均32%。

4.結(jié)論

（1）研究區(qū)長(zhǎng)2油層組大部分為細(xì)粒巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖；膠結(jié)物的主要成分為高嶺石、綠泥石、方解石等。

（2）長(zhǎng)2儲(chǔ)層主要經(jīng)歷了4種成巖作用。壓實(shí)和膠結(jié)作用是主要的破壞性成巖作用。溶解作用是主要的建設(shè)性成巖作用。