蘇里格西部致密砂巖氣藏儲(chǔ)層成巖作用特征及孔隙度定量演化

魏千盛，魏克穎，李楨祿，陽(yáng)生國(guó)，郝軍慧，龐 強(qiáng)，董鑫旭，朱玉雙

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017300；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院，甘肅蘭州 730020；3.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西西安 710069)

0 引言

蘇里格氣田是迄今為止國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最大的氣田，“三低”的特性使其難以用常規(guī)開(kāi)采技術(shù)開(kāi)采，嚴(yán)重阻礙了氣田的高效開(kāi)發(fā)(王晶晶，2014；張安達(dá)等，2014；馮小龍等，2016)。因而，明確其致密特征以及成因?qū)M(jìn)一步高效開(kāi)發(fā)生產(chǎn)具有指導(dǎo)意見(jiàn)。

大量研究表明，蘇里格氣田受構(gòu)造、沉積以及多種地質(zhì)作用影響，使得該地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，其中成巖作用是蘇里格氣田儲(chǔ)層致密的主要原因，多因素共同作用形成了砂體展布多樣、非均質(zhì)性強(qiáng)的致密儲(chǔ)層，嚴(yán)重制約了產(chǎn)能的提升。但不同地區(qū)、不同層位在物源沉積基礎(chǔ)有所區(qū)別，使得不同地區(qū)的不同儲(chǔ)層致密主控因素有所不同(陳鳳喜等，2007；路中奇等，2015；趙元元，2016；李馳，2017；雒斌等，2019)。王鳳嬌等(2017)對(duì)蘇里格東區(qū)儲(chǔ)層特征進(jìn)行分析認(rèn)為，埋深大造成強(qiáng)烈的壓實(shí)作用是儲(chǔ)層致密的主要因素。唐穎等(2015)將沉積與成巖因素相結(jié)合分析得出，辮狀河沉積下的盒8段儲(chǔ)層物性較好，相比較埋深大、塑性物質(zhì)較多的山1儲(chǔ)層的抗擠壓能力較弱，物性較差。侯明才等(2009)對(duì)成巖特征進(jìn)行深入分析，認(rèn)為蘇北地區(qū)主要受建設(shè)性、抑制性以及保持性成巖作用三類(lèi)作用，并指出保持性成巖作用對(duì)抗壓實(shí)、溶蝕具有重要意義。高星等(2009)從成巖作用及其演化的角度出發(fā)，認(rèn)為位于河道沉積微相上經(jīng)溶蝕作用形成的次生孔隙儲(chǔ)層是蘇西地區(qū)的有利儲(chǔ)層。

前人對(duì)蘇里格地區(qū)的沉積相、成巖作用、儲(chǔ)層特征做了大量研究，均表明不同區(qū)域在致密控制因素上差別較大(高星等，2009；侯明才等，2009；趙丁丁等，2019)，并且儲(chǔ)層致密控制因素是制約氣田合理開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵因素。因此，本文在成巖序列研究的基礎(chǔ)上，借助鑄體薄片、掃描電鏡、高壓壓汞等實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析手段，綜合多種因素分析儲(chǔ)層致密成因，進(jìn)一步明確主控因素，為下一步儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)以及有利區(qū)篩選提供理論基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

本次研究選取蘇里格西部蘇48區(qū)作為研究對(duì)象，該區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地蘇西地區(qū)的中部(圖1)，區(qū)塊面積1135 km2。研究區(qū)盒8段頂部構(gòu)造形態(tài)為寬緩西傾的單斜，與區(qū)域斜坡傾向一致，每千米平均坡降為3～5 m，傾角較小，普遍小于1°，在寬緩的坡帶上分布較多的較為平緩的鼻隆。研究區(qū)在二疊紀(jì)盒8下沉積期受北部物源區(qū)抬升影響，水體能量不斷增強(qiáng)供給較多的陸源物質(zhì)，沉積相類(lèi)型為辮狀河三角洲平原亞相，演變?yōu)楹?上時(shí)水體能量逐漸減弱，沉積相過(guò)渡為辮狀河三角洲平原亞相、辮狀河三角洲前緣亞相(董越和石堅(jiān)，2013；龐振宇等，2013，2014；劉毅等，2014)。

圖1 研究區(qū)地理位置圖Fig.1 Geographical location of the study area1-構(gòu)造單元分界線;2-研究區(qū);3-地名;4-省界線；5-盆地邊界構(gòu)造線；6-物探推測(cè)斷層1-tectonic unit boundary;2-study area;3-place name;4-provincial border;5-basin boundary structure line;6-fault inferred by geophysical prospecting

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

鏡下鑒定統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(圖2，表1)，研究區(qū)目的層段巖石種類(lèi)大多為石英砂巖和巖屑石英砂巖，部分樣品可見(jiàn)長(zhǎng)石組分存在，但其含量較少不足以構(gòu)成長(zhǎng)石石英砂巖。盒8段平均碎屑含量達(dá)85%，以石英、巖屑為主，具“高石英、低巖屑、極少見(jiàn)長(zhǎng)石”的特點(diǎn)，其中石英平均含量盒8上為78.2%(占碎屑顆粒的90.82%)，盒8下80.9%(占碎屑顆粒的94.95%)；巖屑含量盒8上高于盒8下，分別為7.9%(占碎屑顆粒的9.18%)和4.3%(占碎屑顆粒的5.05%，表1)。區(qū)內(nèi)結(jié)構(gòu)成熟度屬中等級(jí)別，分選中等或中-好，顆粒邊緣較不規(guī)則，磨圓程度一般。

圖2 研究區(qū)盒8段砂巖巖石成分三角圖Fig.2 Triangle diagram of sandstone composition of He 8 member in the study area

表1 研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層礦物組分相對(duì)含量統(tǒng)計(jì)表

研究區(qū)目的層填隙物皆占比14%左右，差別不大，種類(lèi)主要為粘土礦物(水云母、高嶺石、綠泥石)、硅質(zhì)和碳酸鹽膠結(jié)物(表2)。盒8段儲(chǔ)層粘土礦物主要是伊利石、高嶺石。硅質(zhì)膠結(jié)在鏡下清晰可見(jiàn)，其形態(tài)和產(chǎn)狀各式各樣，其理化性質(zhì)穩(wěn)定，難以溶解，對(duì)儲(chǔ)層的物性影響較大；碳酸鹽類(lèi)以鐵方解石為代表，盒8上、下兩段的平均含量分別為1.4%、1.8%，以交代顆粒并大面積充填孔隙的形式產(chǎn)出。

表2 研究區(qū)盒8儲(chǔ)層填隙物相對(duì)含量統(tǒng)計(jì)表

研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層受沉積、成巖等多因素控制，使得孔隙類(lèi)型復(fù)雜多樣，主要發(fā)育次生溶蝕孔，其次是粒間孔、晶間微孔。根據(jù)前人研究，局部地區(qū)存在裂縫，本次研究所采集的樣品中未見(jiàn)微裂縫。研究區(qū)目的層樣品孔隙組合類(lèi)型主要以溶孔為主要孔隙的復(fù)合孔隙類(lèi)型，整體面孔率較低，平均為1.03%。

3 成巖作用特征

區(qū)內(nèi)成巖種類(lèi)繁多，常見(jiàn)的主要有壓實(shí)、膠結(jié)、溶解以及交代作用。其中壓實(shí)、交代屬抑制性作用，溶解作用為建設(shè)性作用，膠結(jié)作用則質(zhì)兼具建設(shè)與破壞性質(zhì)(劉建清等，2006；宋子齊等，2006)。

3.1 壓實(shí)作用

壓實(shí)是沉積物密度變大、物性變差的主要原因。機(jī)械壓實(shí)的強(qiáng)度受沉積、碎屑顆粒組成、熱演化史、構(gòu)造主應(yīng)力方向等因素影響，其影響因素眾多造成壓實(shí)作用機(jī)理較為復(fù)雜多樣(朱春俊，2010；程衛(wèi)華和邸文，2005；劉成林，2005；吳育平等，2019)。在分流河道主砂體發(fā)育的部位或河口壩砂體發(fā)育的部位水動(dòng)力較強(qiáng)，云母等塑性組分含量較少，壓實(shí)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為顆粒呈緊密點(diǎn)、線接觸(圖3a)；在河道的邊緣或水下天然堤、漫灘區(qū)域等水動(dòng)力較弱的區(qū)域，塑性組分含量較多，顆粒間除呈現(xiàn)緊密接觸外伴隨著塑性軟組分的強(qiáng)烈變形(圖3b)，當(dāng)云母形變后擠入粒間孔中形成假雜基，致使原生孔隙大量消失，結(jié)構(gòu)更加致密。

圖3 研究區(qū)成巖作用圖版Fig.3 Photos showing varied diagenesis the study areaa-S17井,3356m,縫合線；b-S37井,3742.8 m,強(qiáng)烈壓實(shí)及塑性顆粒變形；c-S361井,3695 m,毛發(fā)狀伊利石；d-S61井,3611.49 m,綠泥石膜抑制石英次生加大；e-S48井,3632 m,石英次生加大；f-S301井,3646 m,方解石和鐵方解石膠結(jié)；g-S49井,3651.52 m,鐵白云石膠結(jié)；h-S109井,3658.11 m,巖屑溶孔；i-S139井,3636.83 m,晶間孔-溶孔a-well S17, 3356m, suture line；b-well S37, 3742.8m, strong compaction and plastic grain deformation；c-well S361, 3695m, hairy illite；d-well S61, 3611.49m, chlorite film inhibits quartz, secondary enlargement；e-well S48, 3632m, quartz, secondary enlargement；f-well S301, 3646m, calcite and iron calcite, cementation；g-well S49, 3651.52m, iron dolomite, cementation；h-well S109, 3658.11m, debris, dissolved pore；i-well S139, 3636.83m, intercrystalline pore-dissolved pore

3.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用具有雙重性質(zhì)，既有建設(shè)作用也有抑制作用效果。研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層膠結(jié)物主要有伊利石、高嶺石、綠泥石等膠結(jié)物質(zhì)，硅質(zhì)膠結(jié)物以及鐵方解石和菱鐵礦等碳酸鹽膠結(jié)物。

3.2.1 自生粘土礦物的膠結(jié)作用

實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，自生粘土礦物中水云母含量最高，在研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層組中占比較高(圖3c)。自生粘土礦物對(duì)儲(chǔ)集層物性的影響機(jī)制較為復(fù)雜，上述成分首先使得儲(chǔ)層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，以孔隙式充填的自生粘土礦物以及碳酸鹽質(zhì)和硅質(zhì)通常會(huì)占據(jù)有效儲(chǔ)集空間破壞空隙間連通性。另一方面粘土膜可以抑制石英加大邊的生長(zhǎng)從而保留一定的殘余粒間孔(圖3d)，孔隙內(nèi)充填的高嶺石集合體為溶蝕作用的發(fā)生提供物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于次生孔隙的形成。

3.2.2 硅質(zhì)膠結(jié)

硅質(zhì)生長(zhǎng)是蘇里格地區(qū)普遍可見(jiàn)的膠結(jié)類(lèi)型，產(chǎn)出形態(tài)主要以次生加大邊以及自形晶體的形態(tài)存在于儲(chǔ)層的孔隙及其喉道中，平均含量在4%以上。硅質(zhì)膠結(jié)對(duì)孔隙的改造同樣具有兩面性，一是次生加大的石英與自生石英均可以在壓實(shí)致密的砂巖中起到堵塞孔隙的作用(圖3e)；另一方面，硅質(zhì)充填膠結(jié)后可承擔(dān)一部分骨架顆粒承擔(dān)的上覆地層荷載從而減輕了骨架顆粒上的有效應(yīng)力，不僅起到保護(hù)儲(chǔ)層原生粒間孔隙的作用，還改良了巖石骨架顆粒強(qiáng)度，增加了儲(chǔ)層抗壓實(shí)的能力。

3.2.3 碳酸鹽礦物的膠結(jié)作用

研究區(qū)盒8段儲(chǔ)集層碳酸鹽類(lèi)膠結(jié)物以方解石、白云石、菱鐵礦為主，且以鐵方解石含量為最高。通過(guò)薄片觀察碳酸鹽膠結(jié)物所存在的空間位置可以看出，方解石膠結(jié)物沿石英顆粒邊緣分布于石英加大邊外圍呈孔隙式膠結(jié)(圖3f)，鐵方解石的產(chǎn)出要晚于方解石，賦存形式為基底式和孔隙式，鐵白云石的出現(xiàn)應(yīng)在成巖作用的后期，鐵白云石一般是通過(guò)交代鐵方解石出現(xiàn)，由于形成的時(shí)間與環(huán)境所限制，后期難以溶蝕(圖3g)，因而碳酸鹽膠結(jié)物的廣泛出現(xiàn)極大增強(qiáng)了層內(nèi)的非均質(zhì)性。

3.3 溶蝕作用

溶蝕作用對(duì)研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層較大孔隙空間的發(fā)育起建設(shè)性作用，溶蝕作用產(chǎn)生的次生溶孔是研究區(qū)儲(chǔ)層的主要孔隙類(lèi)型，是天然氣的主要儲(chǔ)集空間。根據(jù)之前統(tǒng)計(jì)分析，研究區(qū)目的層未見(jiàn)或少見(jiàn)長(zhǎng)石，因而溶蝕作用主要溶蝕的是巖屑組分(圖3h)。其中溶蝕過(guò)程又可以分為兩種：一是易溶成分直接溶蝕形成粒內(nèi)孔隙；另一種則是巖石成分先被碳酸鹽礦物交代后溶解，常形成粒內(nèi)孔及溶蝕粒間孔(圖3i)。

4 孔隙演化的定量分析

受沉積供給的碎屑顆粒組成以及后期地質(zhì)歷史時(shí)期所受的成巖作用，使得孔隙結(jié)構(gòu)處于一種動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程中，通過(guò)定量表征各種成巖作用對(duì)孔隙空間大小的改變，并與埋藏史結(jié)合分析孔隙演變過(guò)程，可為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的篩選提供理論基礎(chǔ)。

本次對(duì)于成巖作用序列的研究是基于前人研究成果基礎(chǔ)之上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析觀察孔隙類(lèi)型、膠結(jié)物種類(lèi)、產(chǎn)出狀態(tài)、自生黏土礦物所處的空間位置及其相互關(guān)系，建立孔隙演化歷史并對(duì)其進(jìn)行定量化分析。

4.1 成巖序列

研究區(qū)影響砂巖儲(chǔ)層孔隙演變的主要成巖方式是壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕溶解作用。地層下降接受沉積時(shí)，最初所受的作用類(lèi)型為壓實(shí)作用，隨著埋深逐漸增大、載荷增加，顆粒間間距縮小。顆粒接觸部位可以觀察到石英、高嶺石、水云母等自生礦物的加大作用。緊鄰顆粒的周?chē)紫瘸霈F(xiàn)石英次生加大，部分加大邊外圍可見(jiàn)綠泥石膜抑制加大的擴(kuò)展，向綠泥石外延伸在顆粒間孔隙中可見(jiàn)早期碳酸鹽及粘土礦物沉淀。之后隨著埋深逐漸增大，生氣母質(zhì)熱演化程度不斷提高，達(dá)成熟階段并伴隨著有機(jī)酸的析出，產(chǎn)出的有機(jī)酸進(jìn)入孔隙將儲(chǔ)層中的不穩(wěn)定組分溶蝕形成次生溶孔，與此同時(shí)，部分次生溶孔中充填有鐵方解石和鐵白云石，證明溶蝕過(guò)程中伴隨著碳酸鹽的膠結(jié)(圖4)。

4.2 孔隙度演化定量表征

根據(jù)常規(guī)薄片數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和鏡下物質(zhì)產(chǎn)出先后順序鑒定，研究區(qū)膠結(jié)物與自生礦物共生序列為：綠泥石/次生加大石英/高嶺石/自生石英/伊利石/鐵方解石/鐵白云石。在成巖作用類(lèi)型、膠結(jié)物與自生礦物共生序列研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為研究區(qū)所處的成巖階段位于中成巖A期、B期，部分達(dá)到晚成巖期。根據(jù)主成巖期成巖事件的先后順序，可依次劃分為：壓實(shí)作用-硅質(zhì)膠結(jié)-綠泥石膠結(jié)-黏土礦物膠結(jié)-溶蝕溶解作用-碳酸鹽膠結(jié)作用。明確成巖序列之后，在對(duì)原始孔隙度進(jìn)行恢復(fù)的基礎(chǔ)之上考慮不同成巖作用對(duì)孔隙度影響，從而對(duì)孔隙度演化進(jìn)行定量表征(穆曙光和張以明，1994；畢明威等，2015；樊愛(ài)萍等，2016；尤麗等，2019)。

4.2.1 原始孔隙度恢復(fù)

目前對(duì)于原始孔隙度的恢復(fù)主要是根據(jù)Beard和Weyl提出的未固結(jié)砂巖濕法填充實(shí)驗(yàn)來(lái)確定(Beard and Weyl，1973)，依據(jù)未固結(jié)砂巖濕法填充實(shí)驗(yàn)得出擬合后的經(jīng)驗(yàn)公式(1)：

φ0=20.91+22.9/S0

(1)

式(1)中φ0為砂巖的原始孔隙度；S0為T(mén)rask分選系數(shù)，該分選系數(shù)是粒度累計(jì)曲線上75%與25%處粒徑的開(kāi)根號(hào)之比，表征顆粒大小的均勻程度。利用區(qū)內(nèi)5口井50個(gè)樣品的粒度資料，對(duì)研究區(qū)沉積初始孔隙度進(jìn)行計(jì)算，研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層特拉斯克分選系數(shù)(S0)介于1.41～1.83，平均值為1.62，求得目的層段初始孔隙度在33.42%～37.15%，平均值為35.04%。

圖4 蘇里格西部盒8段儲(chǔ)層成巖作用與孔隙度演化模式圖Fig.4 Model of reservoir diagenesis and porosity evolution of He 8 member in western Sulige area

4.2.2 定量分析成巖作用對(duì)孔隙度演化

(1)壓實(shí)作用

壓實(shí)作用是致密砂巖氣致密化的主要因素。儲(chǔ)層下降接受壓實(shí)后，顆粒間緊密交接之外的區(qū)域一部分保留至今形成殘余粒間孔，另一部則被早期膠結(jié)形成的膠結(jié)物和膠結(jié)物之間的晶間孔充填。因而壓實(shí)作用的恢復(fù)是利用上述兩部分進(jìn)行反推，其中膠結(jié)物使用膠結(jié)物含量，殘留空隙則用粒間孔面孔率加上晶間孔面孔率與總的面孔率的比值表征，兩部分之和則為壓實(shí)后的孔隙空間，見(jiàn)式(2)；通過(guò)對(duì)壓實(shí)后孔隙度與原始孔隙度對(duì)比可以評(píng)價(jià)壓實(shí)作用對(duì)孔隙度演化的壓實(shí)率，見(jiàn)式(3)。

φ1=C+(P1+P2)×φave/Pt

(2)

Rcomp=(φ0-φ1)×100/φ0

(3)

其中，C為膠結(jié)物含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，φ1為壓實(shí)后孔隙度，φave實(shí)測(cè)孔隙度的平均值，P1為鑄體薄片所測(cè)得粒間孔面孔率，P2為鑄體薄片所測(cè)得晶間孔面孔率，Pt為鑄體薄片所測(cè)得總孔面孔率，Rcomp為壓實(shí)作用的壓實(shí)率。

結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層受壓實(shí)作用后殘余孔隙度分布在6.4%～15%，平均12.32%，壓實(shí)作用造成孔隙度下降22%左右，損失率達(dá)到55%，因而可以看出壓實(shí)作用是孔隙結(jié)構(gòu)致密化的最突出因素。

(2)膠結(jié)作用

膠結(jié)作用發(fā)生后儲(chǔ)集空間被膠結(jié)物所充填，儲(chǔ)集空間的孔隙類(lèi)型為殘余的粒間孔以及未被膠結(jié)形成的晶間微孔，膠結(jié)引起的孔隙度丟失主要用膠結(jié)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。因此膠結(jié)作用后的孔隙度(φ2)下降使用殘余孔隙類(lèi)型的面孔率之和與總的面孔率之比來(lái)計(jì)算，見(jiàn)式(4)，膠結(jié)產(chǎn)生的孔隙度下降可以用膠結(jié)率來(lái)表征，見(jiàn)式(5)即：

φ2=(P1-P2)×φave/Pt

(4)

Rc=C/(C+φ2)

(5)

其中，φ2為膠結(jié)作用減少的孔隙度，Rc為膠結(jié)作用的膠結(jié)率。經(jīng)計(jì)算，研究區(qū)膠結(jié)作用后的孔隙度分布在0.73%～3.25%，平均2.18%，通過(guò)減孔率計(jì)算公式可以得出膠結(jié)作用使得儲(chǔ)層孔隙減少了9.81%，與壓實(shí)作用產(chǎn)生的下降率相比，膠結(jié)作用造成的孔隙度下降程度較低。

(3)溶蝕作用

溶蝕作用對(duì)孔隙度演化具有建設(shè)作用，組成巖石的顆粒成分和填隙物皆可被溶蝕。研究區(qū)常見(jiàn)的溶蝕孔隙類(lèi)型有巖屑溶孔和雜基溶孔，可以用總?cè)芪g孔隙占總面孔率的比值代表溶蝕作用對(duì)孔隙度演化的貢獻(xiàn)值，見(jiàn)式(6)，溶蝕體積與總孔隙體積之比可以代表溶蝕率，見(jiàn)式(7)(馮旭等，2017)。

φ3=Ptd×φave/Pt

(6)

R3=φ3/φ0

(7)

其中φ3為溶蝕作用增加的孔隙度，Ptd為溶蝕孔隙(包括粒間溶孔、長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔和雜基溶孔)的面孔率之和，R3為溶蝕作用的溶蝕率。

使用上述公式對(duì)溶蝕現(xiàn)象進(jìn)行定量計(jì)算可以得出，溶蝕增加的孔隙空間占比介于2.12%～5.13%之間，平均3.88%。

5 孔隙度演化結(jié)果分析及應(yīng)用

綜合孔隙度成巖演化規(guī)律，儲(chǔ)層原始未固結(jié)孔隙度為35.4%，在壓實(shí)作用下降低22%，膠結(jié)作用又使得孔隙度下降9.81%，溶蝕作用使得儲(chǔ)集空間有所改善，增加了3.88%的空間，最終形成了平均孔隙度為7.47%的致密砂巖儲(chǔ)層(圖4)?；诔蓭r序列對(duì)各種成巖作用的孔隙度演化程度進(jìn)行了量化，將量化結(jié)果與所取樣品的實(shí)際物性分析測(cè)試相對(duì)比，相對(duì)誤差在3%以內(nèi)，由于鑄體薄片鑒定存在人為認(rèn)識(shí)上的差異性因而存在一定的誤差。綜合結(jié)果來(lái)看，理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)物性的差值在可接受范圍內(nèi)，可為蘇里格地區(qū)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)以及勘探開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

通過(guò)成巖作用程度與面孔率散點(diǎn)圖可以看出，研究區(qū)普遍接受壓實(shí)作用影響，面孔率隨壓實(shí)作用的增強(qiáng)有下降的趨勢(shì)，但下降幅度并不明顯，大面孔率的樣品同樣受高壓實(shí)率的影響(圖5)；由于膠結(jié)作用對(duì)孔隙發(fā)育具有雙重性，使得其相關(guān)關(guān)系并不明顯，但總體來(lái)看減孔作用程度大于抑制壓實(shí)的能力，面孔率隨膠結(jié)作用增強(qiáng)而減小(圖6)；溶蝕溶解作用則明顯增強(qiáng)了巖石的儲(chǔ)集空間，面孔率隨溶解率的增大而增加，相關(guān)程度較高(圖7)?；诙ㄐ杂^察判定成巖序列與定量計(jì)算各成巖類(lèi)型作用程度，以壓實(shí)率、膠結(jié)率和溶解率三種作用程度指標(biāo)的分布對(duì)各類(lèi)作用強(qiáng)度進(jìn)行區(qū)分(表3)。

圖5 面孔率-壓實(shí)率相關(guān)關(guān)系Fig.5 Correlation between porosity and compaction ratio

圖6 面孔率-膠結(jié)率相關(guān)關(guān)系Fig.6 Correlation between porosity and cementation ratio

圖7 面孔率-溶蝕率相關(guān)關(guān)系Fig.7 Correlation between porosity and dissolution ratio

表3 研究區(qū)盒8段不同類(lèi)型作用強(qiáng)度劃分表

根據(jù)以上劃分的作用強(qiáng)度，結(jié)合巖石特征分析可將研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層成巖相劃分出4種，即弱-中膠結(jié)強(qiáng)溶蝕相、中膠結(jié)中溶蝕相、中溶蝕強(qiáng)膠結(jié)相和強(qiáng)壓實(shí)致密相。其中，弱膠結(jié)-強(qiáng)溶蝕相(較優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層)：該成巖相以石英砂巖為主，巖石受壓實(shí)作用影響相對(duì)較小，顆粒表面粘土薄膜阻止了石英的次生加大，保留了部分粒間孔隙；巖石中的巖屑、基質(zhì)等易溶組分的溶解進(jìn)一步改善了儲(chǔ)層的物性。中膠結(jié)-中溶蝕相：該成巖相以含巖屑石英砂巖為主，受壓實(shí)作用、自生粘土、石英次生加大的影響，粒間孔隙消失；但易溶的巖屑、基質(zhì)溶解形成的孔隙為天然氣存儲(chǔ)提供了可能。中壓實(shí)-強(qiáng)膠結(jié)相：該成巖相以巖屑質(zhì)石英砂巖為主，受壓實(shí)作用的影響大，粒間孔隙消失；但部分巖屑蝕變，形成高嶺石晶間孔。強(qiáng)壓實(shí)致密成巖相：該成巖相巖石泥質(zhì)含量高，受壓實(shí)作用影響儲(chǔ)層致密。在沉積相研究基礎(chǔ)上，依據(jù)成強(qiáng)度劃分的成巖相類(lèi)型，采用“優(yōu)勢(shì)相”分析法繪制區(qū)內(nèi)成巖相分布圖(圖8)。從圖8可以看出中部和中南部成巖相類(lèi)型較好，以弱-中膠結(jié)強(qiáng)溶蝕相為主，北部區(qū)域則以中溶蝕強(qiáng)膠結(jié)相和強(qiáng)壓實(shí)致密相為主要成巖相類(lèi)型。結(jié)合試氣成果可以看出，弱-中膠結(jié)強(qiáng)溶蝕相區(qū)域試氣結(jié)果較為可觀(圖8)，后續(xù)生產(chǎn)有較為穩(wěn)定的工業(yè)油氣流，因此可將弱-中膠結(jié)強(qiáng)溶蝕相區(qū)域作為天然氣持續(xù)上產(chǎn)的主要研究對(duì)象。

圖8 蘇里格西部蘇48區(qū)盒8段成巖相分布圖Fig.8 Distribution of diagenetic facies of He 8 member in Su 48 area,western Sulige1-井位；2-強(qiáng)壓實(shí)致密相；3-中溶蝕強(qiáng)膠結(jié)相；4-中膠結(jié)中溶蝕相；5-弱-中膠結(jié)強(qiáng)溶蝕相；6-產(chǎn)氣量；7-產(chǎn)水量1-well;2-strong compaction tight facies;3-medium dissolution strong cementation facies;4-medium cementation medium dissolution facies;5-weak-medium cementation strong dissolution facies;6-gas production;7-water production

6 結(jié)論

(1)蘇里格西部盒8段巖石成分具“高石英、低巖屑、極少見(jiàn)長(zhǎng)石”的特點(diǎn)，巖石類(lèi)型多為石英砂巖，含有部分的巖屑石英砂巖。受沉積、成巖等多因素控制,其孔隙類(lèi)型復(fù)雜多樣，整體面孔率較低。

(2)區(qū)內(nèi)成巖階段屬中成巖A期、B期，部分達(dá)到晚成巖期。壓實(shí)、膠結(jié)是儲(chǔ)層孔隙度下降的主要成巖作用，其中壓實(shí)使得原始孔隙度下降22%，膠結(jié)作用使孔隙度下降9.81%，加重了致密化。溶蝕作用下儲(chǔ)集空間有所改善，增加了3.88%的孔隙，最終形成了現(xiàn)今平均孔隙度為7.47%的致密砂巖儲(chǔ)層。

(3)根據(jù)理論計(jì)算模型與實(shí)測(cè)物性數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合，存在人為因素造成的誤差，誤差程度在3%以內(nèi)，表明該方法具有一定的實(shí)用性。

(4)根據(jù)成巖作用的作用強(qiáng)度，結(jié)合巖石特征分析可將研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層成巖相劃分出4種，即弱-中膠結(jié)強(qiáng)溶蝕相、中膠結(jié)中溶蝕相、中溶蝕強(qiáng)膠結(jié)相和強(qiáng)壓實(shí)致密相。綜合試氣成果可知弱-中膠結(jié)強(qiáng)溶蝕相區(qū)域氣產(chǎn)量較為可觀，可將弱-中膠結(jié)強(qiáng)溶蝕相區(qū)域作為天然氣持續(xù)上產(chǎn)的主要研究區(qū)域。