隴東地區(qū)盒8段致密砂巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)

崔改霞，盧帆雨，王 松，胡 榕，王翀峘

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

致密砂巖氣藏作為非常規(guī)氣藏的典型代表，油氣資源豐富，成為當(dāng)前重要的勘探開發(fā)目標(biāo)[1-4]。作為我國(guó)大型含油氣盆地之一、發(fā)育在華北克拉通西南部的鄂爾多斯盆地（圖1），含有多套含油氣層系，生儲(chǔ)蓋組合特征明顯[5-7]。該盆地西南部的隴東地區(qū)，在沉積環(huán)境和構(gòu)造因素的影響下，連續(xù)沉積了一套較為完整的致密厚砂巖，多層系普遍富集油氣。本次研究層位為上古生界二疊系石盒子組盒8段，該時(shí)期多套辮狀河道頻繁交互，辮狀河道和水下分流河道較為發(fā)育。隨著對(duì)致密砂巖油氣勘探程度的加深，該區(qū)逐漸成為新的油氣開發(fā)接替區(qū)[8-9]，作為致密砂巖油氣勘探開發(fā)的新區(qū)塊。目前，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層的研究多集中在沉積體系、物源及母巖特征[10-17]、孔隙結(jié)構(gòu)特征[18-19]、成藏特征[20]等方面，然而，針對(duì)該區(qū)盒8段儲(chǔ)層特征以及致密砂巖分類評(píng)價(jià)的研究還相對(duì)比較薄弱。因此，合理地選取儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)、優(yōu)選適合研究區(qū)的評(píng)價(jià)方法，最終實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)勢(shì)在必行。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，根據(jù)研究區(qū)儲(chǔ)層成巖作用特征，參照各項(xiàng)成巖指數(shù)，建立一套適用于本區(qū)致密砂巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，以期為致密砂巖儲(chǔ)層有利區(qū)的優(yōu)選提供可借鑒的依據(jù)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置

1 儲(chǔ)層基本特征

1.1 巖石學(xué)特征

隴東地區(qū)盒8段主要巖石類型為巖屑石英砂巖、巖屑砂巖；其次為石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖，極少量的巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石砂巖。其中，盒8上亞段以巖屑石英砂巖、巖屑砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，含少量的巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖及長(zhǎng)石砂巖。盒8下亞段以巖屑石英砂巖、巖屑砂巖為主，含少量的石英砂巖及長(zhǎng)石巖屑砂巖（表1）。盒8段泥巖顏色以深灰色、雜色為主（圖2a），表明水體較淺，反映其處于氧化-還原環(huán)境頻繁交替的沉積環(huán)境。砂巖以粗砂巖居多（圖2b），其次為中砂巖和細(xì)砂巖，表現(xiàn)出較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境[21]。盒8段整體上以中等分選為主（圖2c），分選較差，整體磨圓度以次棱角狀為主，其次為次棱-次圓狀和次圓狀，膠結(jié)類型有加大-孔隙型、孔隙型、薄膜-孔隙膠結(jié)型等。

表1 隴東地區(qū)盒 8段砂巖儲(chǔ)層碎屑組分 %

1.2 物性特征

隴東地區(qū)盒8段儲(chǔ)層孔隙度為0.98%～15.30%，平均6.56 %；滲透率0.03×10-3～43.28×10-3μm2，平均值為0.51×10-3μm2，1 489塊巖石樣品中，有92.96 %的巖石樣品滲透率值都小于0.10×10-3μm2，故本區(qū)盒8段儲(chǔ)層為典型的低孔、低滲儲(chǔ)層。盒 8上亞段平均孔隙度（6.26%）小于盒 8下亞段（6.60%），盒 8上亞段滲透性（1.08×10-3μm2）大于盒 8下亞段（0.43×10-3μm2），盒 8下亞段孔隙度大于6%的樣品和滲透率大于0.10×10-3μm2的樣品所占比例分別為39.48%和42.55%，均高于盒8上亞段。為進(jìn)一步分析盒8段儲(chǔ)層物性數(shù)據(jù)，將盒8上亞段和盒8下亞段砂巖孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)作相關(guān)圖[22]。根據(jù)孔-滲相關(guān)曲線可知（圖3），盒8上盒8上亞段和盒8亞下段的孔隙度與滲透率呈指數(shù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0. 570 1和0. 541 2。滲透率值隨著孔隙度值的增加而增加，二者的大致相關(guān)性表明，砂巖的儲(chǔ)滲能力一定程度上仍主要依賴于砂巖基質(zhì)孔隙與喉道，孔隙度和滲透率的低值反映出研究區(qū)儲(chǔ)層喉道細(xì)小、孔隙度偏小的特征。

圖 2 隴東地區(qū)盒8段巖石類型

圖3 隴東地區(qū)盒8段儲(chǔ)層孔隙度和滲透率關(guān)系

2 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

2.1 孔隙類型

根據(jù)薄片觀察與掃描電鏡分析結(jié)果，結(jié)合各層位孔隙與巖石比率的分布情況，將盒 8 段孔隙類型組合歸納如下：

①盒 8 上亞段砂巖中的組合類型為：粒間孔（0.10%）+雜基溶孔（0.02%）+晶間孔（0.02%）+微裂隙（0.01%）+巖屑溶孔（0.01%）+收縮孔（0.01%）型。

②盒 8 下亞段砂巖中的組合類型為：巖屑溶孔（0.49%）+粒間孔（0.46%）+晶間孔（0.06%）+雜基溶孔（0.05%）+粒間溶孔（0.04%）+長(zhǎng)石溶孔（0.02%）型。

研究區(qū)盒8上亞段面孔率為0.17%，盒8下亞段面孔率為1.13%，主要集中在0～11.00%，平均為0.80%。其中，粒間孔進(jìn)一步區(qū)分為石英加大后的粒間孔隙和粒間溶蝕孔隙，石英加大后的粒間孔隙可使原有粒間孔隙減少，在石英砂巖及巖屑石英砂巖中較發(fā)育（圖4a）。粒間溶蝕孔隙主要以次生為主，常和粒內(nèi)溶孔混生（圖4b）。長(zhǎng)石礦物主體甚至整體被溶蝕，可形成較大的粒內(nèi)溶孔（圖4c）或鑄?？祝▓D4d）。其中，伊利石晶間微孔由長(zhǎng)石及巖屑發(fā)生不同程度蝕變和水化作用，泥質(zhì)雜基重結(jié)晶，充填于粒間形成（圖4 e）。常見裂縫發(fā)育，縫面彎曲，裂縫寬度細(xì)小且狹窄（圖4 f），體積僅占巖石總孔隙度的0.01%，但在一定程度上改善了儲(chǔ)層的滲透性。

圖4 隴東地區(qū)盒8段儲(chǔ)層微觀孔隙特征

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

隴東地區(qū)盒8段儲(chǔ)層砂巖壓汞參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，排驅(qū)壓力為0.01～13.11 MPa，平均為6.82 MPa；中值壓力為0.91～58.54 MPa，平均為15.41 MPa；中值喉道半徑0.010～0.810 μm，平均為0.185 μm；主要偏向于孔喉半徑較小的一側(cè)，喉道分選系數(shù)為0.09～5.72，平均為2.07，喉道歪度為-6.01～2.93，平均為0.06；最大進(jìn)汞飽和度為99.31%?？傮w反映出儲(chǔ)層孔隙度相對(duì)較低，滲透性相對(duì)較差，喉道半徑相對(duì)小，分布不均勻而且分選較差。通過(guò)分析毛管壓力曲線形態(tài)和參數(shù)特征，根據(jù)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將盒8段儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分為4種類型（圖5）。

Ⅰ類孔隙結(jié)構(gòu)：壓汞曲線形態(tài)具有明顯的平臺(tái)，孔喉連通性好，分選較好，粗歪度，排驅(qū)壓力一般小于0.5 MPa，中值半徑大于 0.20 μm，退汞效率高于35%，孔隙度一般大于8%，滲透率一般大于0.5×10-3μm2（圖5a）。

Ⅱ類孔隙結(jié)構(gòu)：壓汞曲線形態(tài)具有較明顯的平臺(tái)，孔喉連通性相對(duì)較差，分選中等-差，偏粗歪度，排驅(qū)壓力中等（0.50～1.00 MPa），中值半徑大于0.10 μm，退汞效率高于30%，孔隙度一般為6%～8%，滲透率為0.2×10-3～0.5×10-3μm2（圖5a）。

Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)：壓汞曲線平臺(tái)不明顯，孔喉連通性和分選差，偏細(xì)歪度，排驅(qū)壓力偏高，一般大于1.00 MPa。中值半徑小于0.10 μm，退汞效率高于30%，孔隙度為4%～6%，滲透率大于0.2×10-3μm2（圖5b）。

Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)：壓汞曲線無(wú)平臺(tái)，物性很差，排驅(qū)壓力相對(duì)較高，一般大于2.00 MPa，孔隙度一般小于4%，滲透率小于0.1×10-3μm2（圖5b）。

圖5 隴東地區(qū)盒8段儲(chǔ)層砂巖孔隙結(jié)構(gòu)類型

3 儲(chǔ)層分類及評(píng)價(jià)

通過(guò)分析隴東地區(qū)儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率、巖性等參數(shù)，依據(jù)儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合孔隙度和滲透率分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表[23]，對(duì)隴東地區(qū)盒8段儲(chǔ)層進(jìn)行了分類評(píng)價(jià)，如表2所示。

表2 隴東地區(qū)盒 8段儲(chǔ)層綜合分類評(píng)價(jià)表

盒8上亞段沉積期：中部發(fā)育三角洲前緣亞相及濱淺湖亞相，西南部發(fā)育三角洲平原亞相，東北部為淺湖亞相和三角洲前緣亞相。平均砂體厚度為8 m，孔隙度大于4%，滲透率大于0.1×10-3μm2，以 III 類儲(chǔ)層為主。河道側(cè)翼及淺湖亞相的遠(yuǎn)砂壩、席狀砂區(qū)域主要發(fā)育 IV 類儲(chǔ)層；個(gè)別砂體比較厚、物性比較好的井區(qū)成巖相類型為高嶺石充填-晶間孔相、水云母充填相，為 II 類儲(chǔ)層，如L10-QT2井、L56井、L44井、CT1井及L123井附近（圖6a）。

盒8下亞段沉積期：東北部吳起及旦八鎮(zhèn)地區(qū)為三角洲前緣亞相，東北部華池及慶城地區(qū)為濱淺湖亞相，西南部為三角洲前緣亞相。西南部的三角洲平原分流河道砂體儲(chǔ)層基本以 III 類儲(chǔ)層為主，平均砂體厚度為8 m，孔隙度大于4%， 滲透率大于0.1×10-3μm2。東北部三角洲前緣水下分流河道和河口壩砂體，平均砂體厚度大于10 m，孔隙度大于6%，滲透率大于0.3×10-3μm2，以I+II類儲(chǔ)層為主。西南部為三角洲前緣亞相儲(chǔ)層基本以III類儲(chǔ)層為主，河道側(cè)翼一般為IV類儲(chǔ)層，砂體薄、物性差，以壓實(shí)膠結(jié)成巖相為主。濱淺湖砂壩主要以III+IV類儲(chǔ)層為主，局部為II類儲(chǔ)層（圖6b）。

圖6 隴東地區(qū)盒8段儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

4 結(jié)論

（1）隴東地區(qū)盒8段儲(chǔ)層孔隙類型以巖屑溶孔、粒間溶孔為主，其次為晶間孔；儲(chǔ)層較為致密，屬于低孔低滲儲(chǔ)層；鐵方解石充填普遍存在，可見少量鐵白云石、菱鐵礦等碳酸鹽膠結(jié)物。盒8段儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分為Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ類4種類型；儲(chǔ)集空間主要為微孔-中孔，微裂縫和粒內(nèi)破裂縫在巖樣中所占比例較小。

（2）盒8段儲(chǔ)層整體上以Ⅲ類儲(chǔ)層為主，其次為Ⅱ類儲(chǔ)層。盒8上亞段Ⅲ類儲(chǔ)層分布在中部三角洲前緣亞相及濱淺湖亞相，西南部三角洲平原亞相，東北部淺湖亞相和三角洲前緣亞相。Ⅳ類儲(chǔ)層主要分布在河道側(cè)翼及淺湖亞相的遠(yuǎn)砂壩、席狀砂區(qū)域。

（3）盒8下亞段Ⅲ類儲(chǔ)層主要分布在西南部三角洲平原分流河道砂體，I+Ⅱ類儲(chǔ)層主要分布在東北部三角洲前緣水下分流河道和河口壩砂體，西南部三角洲前緣亞相儲(chǔ)層基本以Ⅲ類儲(chǔ)層為主；河道側(cè)翼一般為Ⅳ類儲(chǔ)層，其砂體薄，物性差。濱淺湖砂壩主要以Ⅲ+Ⅳ類儲(chǔ)層為主，局部為Ⅱ類儲(chǔ)層。