鄂爾多斯盆地東部奧陶系馬五5灰?guī)r段儲層主控因素分析

柏 楊，馬宏宇，龍鵬宇，侯施睿

(河北地質大學 地球科學學院，河北 石家莊 050031)

1 沉積作用對儲層的影響

現(xiàn)有資料表明，沉積相對儲層的影響主要是通過沉積微相對碳酸鹽巖的類型來控制的，該研究區(qū)馬五5段儲層是相控型儲層，分別是泥晶云坪微相、泥粉晶云坪微相、泥粉晶云質洼地微相。

1.1 泥晶云坪微相對泥晶白云巖儲層形成的影響

泥晶白云巖儲層主要分布在臺坪區(qū)。鄂爾多斯盆地是一個陸表海的淺海區(qū)域，在早奧陶世馬五5期為海退期，海平面的下降使研究區(qū)呈半局限——蒸發(fā)的環(huán)境(楊西燕，2018)。從水動力條件上看，研究區(qū)處在浪基面以下基本不受到潮汐水動力強烈沖刷作用，水環(huán)境的復雜性導致水化學條件復雜且不穩(wěn)定，鹽度較高。

在局限海域，由于在臺坪上低洼帶富集著高鎂高鹽度的海水，加上蒸發(fā)作用，在這種條件下利于白云巖化過程的進行。由于濃縮后海水密度加大，受重力作用下沉到海底，與海底的灰泥類碳酸鹽礦物發(fā)生交代形成泥晶白云巖。

1.2 泥粉晶云坪微相對白云巖儲層形成的影響

云坪外側與潮坪均受到來自蒸發(fā)潮坪的富鎂濃鹽水的控制，先期生成的泥晶白云石甚至灰泥等都會被交代成為細粉晶白云石，最終形成泥晶-細粉晶白云巖。由于泥粉晶白云巖受準同生后白云化作用，白云石晶間孔發(fā)育較好，以自形為主。

1.3 泥粉晶云質洼地微相對白云巖儲層形成的影響

與泥粉晶云坪類似的東部洼地內泥粉晶云質洼地也是由于地勢低洼富鎂鹽水匯聚以及來自上覆層的重鹽水下滲等使得先期沉積的碳酸鹽沉積物發(fā)生白云化形成泥粉晶白云巖。主要在洼地區(qū)內呈“窩狀”分布，縱向上明顯具有繼承性。

2 成巖作用對儲層的影響

成巖作用對儲層孔隙發(fā)育的影響最大，其中本研究區(qū)馬五5白云巖儲層受到多種復雜的成巖作用，其中包括溶蝕作用、白云巖化作用、填充作用等。

2.1 白云化作用對儲層的影響

2.1.1 同生期白云石化及準同生期白云石化

白云化作用是本區(qū)白云巖儲層形成的重要因素，不同時期的白云化作用產生不同的儲層孔隙。白云石晶間孔明顯受制于不同的白云化成因機制。

同生期白云巖化作用形成的泥晶白云石僅發(fā)育少量晶間微孔。在高Mg環(huán)境下，白云石較快與灰泥質沉積物發(fā)生組構交代，形成白云石晶間孔隙，不利于儲層的發(fā)育；準同生期白云化作用較復雜，可能是對前期形成的灰泥質沉積物發(fā)生交代，也可能是在同生期白云巖之上繼續(xù)疊加。

流體中這些酸性氧化產物后勢必打破原來的平衡，使得早前的灰泥質沉積物發(fā)生溶蝕，形成不同程度的溶蝕孔縫隙或擴大溶蝕原有的微晶間孔縫，提供白云化流體通道。再則準同生后白云化作用較為緩慢，有利于形成自形程度較高的細粉晶白云石，或者在原來的云泥基礎上發(fā)生白云石增生(圖1)，這時往往會有擴大的晶間孔縫或殘余的溶蝕孔發(fā)育(圖2)。

圖1 S18井馬五52段細粉晶白云巖 圖2 Y17井馬五51段亮晶粒白云巖顆

2.1.2 埋藏期白云石化

潮間、潮下帶的沉積環(huán)境特點使溫度高、壓力大、流體運移速度慢，在此條件下灰?guī)r形成粉晶白云巖，特點為發(fā)育白云石晶間孔、晶間溶孔，并受到一定的壓實作用，發(fā)生壓溶作用(季明明，2014)。實際上這些自形程度較高的粉晶白云石表明在埋藏條件下白云化流體恰好交代，對晶間溶孔或溶蝕孔的生成是有利的(圖3)。本區(qū)的晚成巖階段可能是在埋藏時期才達到，此時的埋藏環(huán)境中，烴類化合物受到溫度高壓力大的條件下分解產生的CO2、H2S、有機酸，這必然會對先成的碳酸鹽巖產生溶蝕，形成溶蝕孔洞縫以及構造作用產生的裂縫。伴隨溶蝕作用出溶的Mg2+離子進入到成巖熱液中，改變了熱液的組分結構、打破了原有的平衡，導致在溶蝕孔洞縫及構造縫中晶出畸形白云石，從而減少孔隙空間，不利于儲層發(fā)育。

圖3 F4井馬五51段粉細晶白云巖

2.2 溶蝕作用對儲層的影響

溶蝕作用是形成優(yōu)質儲層的關鍵性的成巖作用類型(馬永生等，2011)。一般來說溶蝕作用的分布范圍較廣泛，經(jīng)溶蝕作用后會使碳酸鹽巖儲層產生次生孔隙或擴大殘余原生孔隙，同時起到了連通孔隙的作用，是影響儲層質量的重要因素，為油氣的儲藏與運移提供大部分儲集空間。

研究區(qū)馬五5段白云巖儲層的溶蝕作用具有多期性：裸露期巖溶孔隙和埋藏期溶蝕孔隙。但前者容易識別，后者不易辨別。

2.2.1 裸露期巖溶孔縫隙

通過巖心宏觀觀察和掃描電鏡微觀觀察可知，研究區(qū)內馬五5段白云巖發(fā)育巖溶孔洞隙，主要發(fā)育在臺坪地區(qū)，如G34-021、蘇203、蘇21井等，少量在東部洼地地區(qū)可見，裸露期巖溶能形成較大的孔縫隙，甚至巨大的洞穴，如G39-022井馬五5亞段發(fā)育的兩層砂礫巖就是裸露期巖溶洞穴被充填的結果。下圖為臺坪區(qū)的部分巖溶孔縫隙被滲流粉砂或滲流泥半充填，殘留部分孔隙(圖4和圖5)。

圖4 S203井3921.25m發(fā)育的粉晶白云巖 圖5 S345井3983.08m處發(fā)育的粉-細晶白云巖

2.2.2 裸露期選擇性溶蝕孔縫隙

西部云坪的桃10井馬五1段中的泥粉晶白云巖存在選擇性溶蝕現(xiàn)象，由于該區(qū)域的鹽度環(huán)境，使部分泥晶白云石結晶速度快、以自形-半自形為主，晶間為泥晶白云石，并可見部分泥晶白云石被溶蝕后在細粉晶白云石間形成“晶間孔”(圖6)，形成了有利的儲集空間。

圖6 T10井馬五51段泥粉晶白云巖

2.2.3 埋藏期巖溶孔縫隙

埋藏期巖溶孔縫隙是在裸露期孔縫隙的基礎上進一步溶蝕作用的，表現(xiàn)在先期淡水方解石被溶蝕后有一些鐵方解石和少量的黃鐵礦、瀝青填充，其上覆煤系地層及烴類產生有機酸溶蝕的條件，但儲集空間表現(xiàn)是原儲集系統(tǒng)的擴溶，其溶蝕程度如何較難考量。

2.3 填充作用對儲層的影響

研究發(fā)現(xiàn)，填充作用對研究區(qū)馬五5段白云巖儲層的發(fā)育是起到破壞作用的，分為機械填充作用和化學填充作用，其中機械填充作用主要以發(fā)生在裸露期的臺坪外側和近地表區(qū)為主，化學填充作用在裸露期和埋藏期都有發(fā)生。

2.3.1 巖溶孔洞縫的機械填充

一般來說，巖溶孔洞縫機械填充主要有三類，分別是巖塊類填充、碳泥質-粉砂填充和滲流白云質粉砂/白云質泥填充。巖塊類填充是一種單純以崩落式的填充，這種填充方式對儲集空間破壞最大的，通常沒有多少剩余孔隙；碳泥質-粉砂填充一般較密，同樣嚴重破壞儲集空間，可見沿溶蝕孔洞縫、礫間充填，還可見發(fā)育水平紋層理、交錯層理等，常有黃鐵礦伴生；滲透白云質粉砂/白云質泥充填部分破壞儲集空間，較前兩種填充破壞程度小，常見膏模孔或溶孔被滲流白云質粉砂充填或部分充填，不過這類充填往往不會完全破壞已有的孔縫隙。

2.3.2 巖溶孔洞縫的化學填充

通過巖心和鏡下觀察發(fā)現(xiàn)化學填充普遍存在，化學填充也分為兩類。分別是裸露期淡水方解石填充和埋藏期方解石填充。

裸露期淡水方解石中最明顯的特征是紅色粗亮晶方解石填充，反映了其在氧化條件中析出的，還有較多的無色或白色的亮晶方解石填充溶蝕孔縫隙。裸露期淡水方解石填充是破壞儲層的重要因素之一。

還有一些其他的填充方式如白云石和畸形白云石填充溶蝕孔洞縫、自生石英填充溶蝕孔洞縫和粘土礦物填充晶間孔和晶間溶孔。

3 構造作用對儲層的影響

構造作用是構建儲層的條件，對儲層產生影響較大的構造作用包括鼻狀構造、古巖溶地貌構造和裂隙作用。

3.1 古巖溶地貌因素

蘇里格東區(qū)馬五5段在燕山晚期-喜山運動的改造作用下，該區(qū)碳酸鹽臺地受到南北兩方向的擠壓抬升致地層出露，易受到水的溶蝕作用，使得該區(qū)古地貌發(fā)生巖溶作用。巖溶盆地由于受剝蝕較弱故不能形成良好儲層，故二者不能構成良好的儲集空間。但巖溶斜坡的受剝蝕程度和殘余地層厚度在巖溶高地與巖溶盆地之間，具有發(fā)育良好儲層的條件，巖溶斜地是氣藏的主要聚集區(qū)，主要分布在巖溶斜坡的殘丘上。

3.2 鼻狀構造的影響

鼻狀構造是低幅構造基本的構成單元(黃進臘,2011;王建民等,2013;楊俊杰,2002)。在鼻隆構造產生的張力影響下其頂部發(fā)育有部分裂縫;這些裂縫對研究區(qū)馬五5亞段儲層的發(fā)育起到推動發(fā)展作用。

3.3 后期構造裂縫的因素

構造作用使盆地產生的裂隙越來越多，其中背斜部位多為碳酸鹽巖，壓力增加到一定程度導致破裂，所以背斜構造軸受擠壓作用最為強烈，儲集空間也越發(fā)育。構造縫隙是天然氣富集的條件之一。

4 結語

綜上所述，控制儲層發(fā)育的主控因素主要有沉積作用、成巖作用和構造作用，而填充作用則是破壞白云巖儲層發(fā)育。沉積作用下的沉積相對儲層的影響主要是通過沉積微相對碳酸鹽巖的類型來控制的；成巖作用對儲層孔隙發(fā)育的影響是直接的，同生期白云石化及準同生期白云石化、溶蝕作用等成巖作用為儲層提供有效儲集空間，晚成巖期白云石化則減少孔隙空間，不利于儲層發(fā)育；構造作用是儲層發(fā)育的補充，構造作用產生的裂隙提高有效儲層，并為儲層發(fā)生巖溶作用提供地貌條件。