黃陵地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6 段深水砂巖儲(chǔ)層特征分析

楊莎莎 ，黃旭日，賈繼生，武志學(xué)，李偉華

1.西京學(xué)院土木工程學(xué)院，陜西 西安 710123；2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500；3.咸陽(yáng)川慶鑫源工程技術(shù)有限公司，陜西 西安 710018；4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西 西安 710018

引言

隨著全球油氣勘探的促進(jìn)及沉積學(xué)研究的深入，深水沉積已成為國(guó)際沉積學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一[1]。多年來(lái)的深水油氣勘探表明，重力流水道沉積是極其重要的油氣富集單元[2]，重力流沉積中存在多種類型的砂體[3-6]。近十年來(lái)，針對(duì)深水沉積特征及砂體類型研究較多[7-13]，但其形成機(jī)理、主控因素及儲(chǔ)集層分布規(guī)律研究較為薄弱，特別是缺乏深水沉積中不同類型砂巖儲(chǔ)層特征的對(duì)比研究。結(jié)合深水重力流已有研究成果，上述工作的開(kāi)展不僅可以完善深水沉積特征的理論研究，還可揭示深水優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層分布規(guī)律及其形成機(jī)理，為油氣勘探提供理論依據(jù)。

鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組長(zhǎng)6段發(fā)育大面積深水重力流沉積[14-17]，黃陵地區(qū)位于盆地南部深湖生烴中心，長(zhǎng)6段是該區(qū)勘探開(kāi)發(fā)的主要含油層系，油氣聚集成藏條件十分有利。但自20 世紀(jì)50 年代以來(lái)，該區(qū)域單井產(chǎn)能較低，未獲得大的突破。究其原因，是對(duì)黃陵地區(qū)的深水沉積砂巖特征、儲(chǔ)層特征及差異性研究較為薄弱，制約了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集砂體的預(yù)測(cè)和成藏組合分析，嚴(yán)重阻礙了研究區(qū)進(jìn)一步的油氣勘探。綜合利用黃陵地區(qū)的鉆井、測(cè)井及錄井資料，較為系統(tǒng)地研究了黃陵地區(qū)深水重力流沉積特征，并在此基礎(chǔ)上分析不同類型砂巖的儲(chǔ)層特征及其差異性，優(yōu)選出優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層并揭示其成因機(jī)理，為鄂爾多斯盆地南部深水油氣勘探提供了地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地位于中國(guó)東西構(gòu)造單元的結(jié)合部位，可劃分為伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、陜北斜坡、天環(huán)拗陷及西緣逆沖帶6 個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元（圖1）[18]。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地南部，陜北斜坡和渭北隆起兩大構(gòu)造單元交接處，是沉降明顯的凹陷區(qū)，地勢(shì)南高北低、東高西低。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元及研究區(qū)位置圖Fig.1 Tectonic unit of Ordos Basin and location of the study area

晚三疊世延長(zhǎng)期，鄂爾多斯盆地經(jīng)歷了大型內(nèi)陸凹陷盆地形成、發(fā)展和消亡的全過(guò)程[19-20]。沉積了一套陸源碎屑巖系，自下而上可分為長(zhǎng)10—長(zhǎng)1共10 段[21-22]。長(zhǎng)10—長(zhǎng)8期，盆地由河流沉積體系逐漸演化為大型三角洲沉積體系，長(zhǎng)7期湖盆達(dá)到鼎盛，發(fā)育大面積半深湖—深湖沉積，長(zhǎng)6期湖盆繼續(xù)萎縮，三角洲建設(shè)作用加強(qiáng)，但仍發(fā)育深水重力流沉積。長(zhǎng)6期是延長(zhǎng)組重力流發(fā)育的主要時(shí)期，也是深水坡折發(fā)育的主要時(shí)期。

2 深水重力流砂巖特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)36 口取芯井共計(jì)432.16 m 巖芯的觀察和描述、粒度分析及野外剖面觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)在長(zhǎng)6期的深湖區(qū)廣泛發(fā)育重力流沉積，重力流沉積物常夾于黑色、灰黑色泥巖中。不同的重力流沉積物具有不同的沉積構(gòu)造特征，在取芯井研究的基礎(chǔ)上，再結(jié)合106 口井的測(cè)井、錄井資料，本次共識(shí)別出砂質(zhì)碎屑流砂體、砂質(zhì)滑塌砂體及濁流砂體3 種類型的砂體。

2.1 沉積環(huán)境分析

凝灰?guī)r因其分布的穩(wěn)定性和廣泛性成為鄂爾多斯盆地三疊系最主要的地層對(duì)比標(biāo)志。它的存在代表了火山噴發(fā)作用。研究證實(shí)，火山活動(dòng)在形成廣泛分布的凝灰?guī)r的同時(shí)，也引起了劇烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[19]。長(zhǎng)6期，研究區(qū)正處于秦嶺造山帶構(gòu)造活動(dòng)活躍階段，且在研究區(qū)巖芯中識(shí)別出腸狀液化砂巖脈等反映古地震的構(gòu)造特征。還有研究證實(shí)，在研究區(qū)西南部附近存在一定坡降角的坡折帶[23-24]。

以上火山、地震及坡折帶的存在，說(shuō)明研究區(qū)具備重力流沉積發(fā)育的良好外部條件。同時(shí)，本文也采用巖性及粒度資料確定研究區(qū)的沉積環(huán)境。巖芯觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)存在廣泛分布的黑色泥巖，偶有煤線，發(fā)育水平層理，頂界面為突變接觸，厚度較大（圖2）。厚層的黑色泥巖、泥頁(yè)巖反映了極弱的水動(dòng)力條件，代表了深水沉積環(huán)境。巖芯中厚層塊狀砂巖（圖2）的發(fā)育更是深水重力流沉積的典型表現(xiàn)。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)6段砂巖粒度特征的分析可見(jiàn)，樣品點(diǎn)形成一個(gè)大致平行于C=M基線的長(zhǎng)條形輪廓，樣品的粒級(jí)組成集中、狹窄且接近C=M基線，進(jìn)一步反映出重力流沉積特征（圖3）。

圖2 N56 井長(zhǎng)6 段巖芯（1 474～1 480 m）Fig.2 The core of Chang 6 Member of the Well N56（1 474～1 480 m）

圖3 長(zhǎng)6 段砂巖C-M 圖Fig.3 C-M map of Chang 6 Member sandstone

綜合凝灰?guī)r、沉積構(gòu)造特征及前人研究成果，利用巖性、粒度C-M圖驗(yàn)證，再結(jié)合前人對(duì)于鄂爾多斯盆地南部長(zhǎng)6段湖泊半深水—深水環(huán)境的認(rèn)識(shí)[12，14-17，23]，認(rèn)為黃陵地區(qū)長(zhǎng)6段為深湖重力流沉積。進(jìn)一步考慮巖性、沉積構(gòu)造及測(cè)井曲線特征，將研究區(qū)主要的砂體劃分為砂質(zhì)碎屑流、濁流和砂質(zhì)滑塌3 種類型。

2.2 砂質(zhì)碎屑流砂體特征

砂質(zhì)碎屑流是以層流為特征的塑性沉積物流，由于其顆粒間有一定含量的黏土形成的黏結(jié)力和剪切力，使得沉積物呈整體“凍結(jié)”形式搬運(yùn)，體現(xiàn)了塊體搬運(yùn)過(guò)程。且砂質(zhì)碎屑流內(nèi)部存在基質(zhì)強(qiáng)度、分散壓力和浮力等多種支撐機(jī)制，使塊狀沉積物中常出現(xiàn)漂浮碎屑和反粒序等特征[25]。黃陵地區(qū)長(zhǎng)6段廣泛發(fā)育砂質(zhì)碎屑流砂體，其巖石類型主要包括：具漂浮碎屑的塊狀細(xì)砂巖和反粒序細(xì)砂巖。

具漂浮碎屑的塊狀細(xì)砂巖在研究區(qū)最為常見(jiàn)，其巖性為灰色、褐灰色細(xì)砂巖和粉—細(xì)砂巖?；緹o(wú)粒序變化，呈現(xiàn)出塊狀沉積構(gòu)造（圖4a），上部可見(jiàn)長(zhǎng)條狀的泥質(zhì)撕裂屑（圖4b）、泥球（圖4b，圖4c）和石英礫（圖4b），底部多為突變接觸，見(jiàn)沖刷面。頂部既有突變接觸，也有漸變接觸。其厚度較大，均大于0.5 m，最厚可達(dá)9.0 m 以上。長(zhǎng)條狀的泥質(zhì)撕裂屑、漂浮的泥球、石英礫和突變接觸的存在，都是砂質(zhì)碎屑流“整體凍結(jié)”的塑性搬運(yùn)機(jī)制形成的。從測(cè)井曲線上看，此類砂巖自然伽馬曲線幅度較高，多呈現(xiàn)箱型和微齒化箱型，部分測(cè)井曲線在頂部齒化較明顯，且幅度逐漸變低（表1）。

圖4 長(zhǎng)6 段沉積構(gòu)造的巖芯照片F(xiàn)ig.4 Core photos of sedimentary structures of Chang 6 Member

由于顆粒的碰撞，砂質(zhì)碎屑流中大顆粒被向上推擠到水流的自由頂面，呈現(xiàn)出砂巖基質(zhì)的反遞變，形成反粒序細(xì)砂巖。黃陵地區(qū)反粒序細(xì)砂巖表現(xiàn)為灰色、深灰色粉砂巖向上逐漸過(guò)渡為細(xì)砂巖，上部見(jiàn)塊狀構(gòu)造，偶見(jiàn)平行紋層，底部為突變接觸，頂部為漸變接觸，厚度一般大于0.5 m，自然伽馬曲線為微齒狀漏斗形（表1）。

表1 長(zhǎng)6 段砂質(zhì)碎屑流的巖石類型及其特征Tab.1 Rock types and characteristics of Chang 6 Member sandy debris flow sand body

2.3 砂質(zhì)滑塌砂體特征

砂質(zhì)滑塌指三角洲前緣沉積物受火山、地震等外力觸發(fā)，在坡折帶處滑動(dòng)、滑塌，并就近堆積形成的沉積物。在滑塌過(guò)程中，砂體常發(fā)生卷曲，形成包卷層理、砂球和砂枕等構(gòu)造。上覆砂層的不均勻壓力使得下伏泥質(zhì)發(fā)生流動(dòng)，形成火焰構(gòu)造。腸狀液化砂巖脈為古地震等強(qiáng)烈的觸發(fā)機(jī)制引起。與長(zhǎng)距離搬運(yùn)的砂質(zhì)碎屑流沉積物不同的是，此類巖石中的變形層理多呈砂泥巖互層，且泥巖呈連續(xù)的狀態(tài)，未被撕裂成泥質(zhì)碎屑。上述典型的砂質(zhì)滑塌砂體構(gòu)造特征在黃陵地區(qū)長(zhǎng)6段中均存在，作者將其總結(jié)為具變形層理的塊狀粉砂巖。

具變形層理的塊狀粉砂巖的巖性以灰色塊狀粉砂巖及細(xì)砂巖為主，整體呈現(xiàn)出塊狀結(jié)構(gòu)，但與具漂浮碎屑的塊狀細(xì)砂巖有所不同的是，此種巖石中，砂體常發(fā)生卷曲變形，在粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖中形成包卷層理（圖4d）、砂球構(gòu)造（圖4e）、砂枕構(gòu)造（圖4f）和火焰狀構(gòu)造（圖4g）等變形層理，在泥巖中形成腸狀液化砂巖脈（圖4h）。除此之外，具變形層理的塊狀粉砂巖的頂?shù)捉缑嫔舷聨r性差異大，均為突變接觸。砂巖厚度變化大。自然伽馬曲線主要表現(xiàn)為中幅箱型和齒化箱型（表2）。

表2 長(zhǎng)6 段砂質(zhì)滑塌砂體巖石類型及其特征Tab.2 Rock types and characteristics of the Chang 6 Member sandy slumping sand body

2.4 濁流砂體特征

濁流是具牛頓流體性質(zhì)的沉積物流，呈紊流狀態(tài)，并且顆粒被紊流支撐以懸浮沉降方式沉積。眾多研究成果表明，只有具紊流特性的濁流才能使沉積物顆粒按相對(duì)密度依次下降，形成下粗上細(xì)的正遞變層理，從而認(rèn)為正遞變層理是鑒定濁流沉積物的最可靠標(biāo)志[4-5]。具有侵蝕性的紊流常使沉積物底部形成底模構(gòu)造和沖刷面。濁流常伴隨砂質(zhì)碎屑流形成或由砂質(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)換而成。

水槽實(shí)驗(yàn)中顯示，濁流在橫向上擴(kuò)散面積較大，但縱向上厚度較薄。多期次發(fā)育時(shí)，常與泥巖互層，形成薄層粉砂巖。以上正粒序粉砂巖和薄層粉砂巖（圖5，表3）等濁流砂體的標(biāo)志在研究區(qū)巖芯中均可見(jiàn)到。

圖5 長(zhǎng)6 段沉積構(gòu)造的巖芯照片F(xiàn)ig.5 Core photos of sedimentary structures of Chang 6 Member

正粒序粉砂巖的巖性主要為灰色、褐灰色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，粒度下粗上細(xì)，顯示出明顯正粒序（圖5a，圖5b），偶見(jiàn)小規(guī)模平行層理和交錯(cuò)層理。底部多見(jiàn)沖刷面（圖5c）和槽模（圖5d）、溝模（圖5e）和重荷模（圖5f）等底模構(gòu)造，頂部為漸變界面。砂巖厚度較小，一般小于2.0 m。自然伽馬曲線為中幅齒化鐘形（表3）。薄層粉砂巖為灰色、灰褐色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與黑灰色泥巖不等厚互層，互層的頂?shù)捉缑娑酁橥蛔兘佑|，厚度較小，一般小于0.5 m。自然伽馬曲線為指狀，無(wú)明顯韻律（表3）。

表3 長(zhǎng)6 段濁流砂體巖石類型及其特征Tab.3 Types and characteristics of turbidite sand body of Chang 6 Member

3 不同類型砂體儲(chǔ)層差異性分析

砂體類型不同，所形成的儲(chǔ)層必然有差異。通過(guò)對(duì)研究區(qū)230 個(gè)巖石薄片、80 個(gè)圖形粒度以及84 個(gè)掃描電鏡樣品的分析、統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為長(zhǎng)6段主要為巖屑長(zhǎng)石細(xì)—粉砂巖和長(zhǎng)石巖屑細(xì)砂巖。進(jìn)一步對(duì)不同類型砂體的碎屑成分、填隙物成分、碎屑結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)集空間類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到砂質(zhì)碎屑流、砂質(zhì)滑塌和濁流砂體的巖石學(xué)特征及儲(chǔ)集空間特征，并對(duì)其差異性進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 不同類型砂體巖石學(xué)特征對(duì)比

3.1.1 碎屑成分特征

由研究區(qū)不同類型砂體碎屑成分含量統(tǒng)計(jì)表可以看出，3 種類型砂體的石英、長(zhǎng)石和巖屑含量差異不大（表4）。但相比較而言，砂質(zhì)碎屑流砂體中石英、長(zhǎng)石的總含量達(dá)到了70.46%，高于其他兩類砂體，而其巖屑含量略低于其他兩類砂體（僅占10.00%）；濁流砂體的情況正好相反，石英、長(zhǎng)石含量低，巖屑含量高；砂質(zhì)滑塌砂體各碎屑成分的含量處于兩者之間。

表4 不同類型砂體碎屑成分含量統(tǒng)計(jì)表Tab.4 Statistics of the content of detrital components of different types of sand bodies

3.1.2 膠結(jié)物特征

研究區(qū)填隙物以膠結(jié)物為主，分析不同類型砂體膠結(jié)物的類型及含量（表5），可以看出，濁流砂體的膠結(jié)物總含量（15.46%）高于砂質(zhì)滑塌砂體（14.97%）和砂質(zhì)碎屑流砂體（14.71%）。

表5 不同類型砂體膠結(jié)物含量統(tǒng)計(jì)表Tab.5 Statistics of cement content of different types of sand bodies

3 種類型砂體中膠結(jié)物主要包括伊利石膠結(jié)、綠泥石膜膠結(jié)、綠泥石填隙物膠結(jié)和方解石膠結(jié)等4 種類型。3種砂體的伊利石膠結(jié)物含量相當(dāng)；砂質(zhì)碎屑流砂體中的綠泥石膜膠結(jié)和綠泥石填隙物膠結(jié)含量明顯高于其他兩種砂體；濁流砂體的方解石膠結(jié)物含量高于砂質(zhì)滑塌砂體和砂質(zhì)碎屑流砂體。

3.1.3 碎屑結(jié)構(gòu)特征

對(duì)黃陵地區(qū)長(zhǎng)6段不同類型砂體的顆粒分選性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表6所示?？傮w看來(lái)，3 種類型砂體的分選性以好、中、中—差和差等4 種類型為主。總體來(lái)講，砂質(zhì)碎屑流砂體的分選性最好，砂質(zhì)滑塌砂體次之，濁流的分選性最差。其中，砂質(zhì)碎屑流砂體以中等及好分選性為主，部分分選性較差；砂質(zhì)滑塌砂體的分選性主要為中等、好、中—差及差等4 種；濁流砂體以差分選性為主，中、中差分選性次之，好的分選性極差。

表6 不同類型砂體分選性頻率統(tǒng)計(jì)表Tab.6 Frequency statistics of different types of sand bodies

3.2 不同類型砂體儲(chǔ)集空間對(duì)比

儲(chǔ)集空間是儲(chǔ)層好壞的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一，通過(guò)大量的鑄體薄片研究可知，黃陵地區(qū)長(zhǎng)6段存在8 種主要儲(chǔ)集空間（表7）。其中，長(zhǎng)石溶孔、殘余粒間孔和巖屑溶孔的總含量最高，粒間溶孔、晶間孔、微裂隙和沸石溶孔的含量次之，碳酸鹽溶孔含量較少。值得注意的是，長(zhǎng)石溶孔和殘余粒間孔在研究區(qū)的相對(duì)含量分別為45.4%和40.2%，其總含量約占長(zhǎng)6儲(chǔ)層中所有孔隙的85.6%，可見(jiàn)這兩種孔隙基本控制了研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育。

表7 長(zhǎng)6 段不同類型砂體的孔隙類型絕對(duì)含量統(tǒng)計(jì)表Tab.7 Statistics of absolute content of pore types of different types of sand bodies in Chang 6 Member

通過(guò)對(duì)黃陵地區(qū)砂質(zhì)碎屑流、砂質(zhì)滑塌和濁流砂體的孔隙類型絕對(duì)含量統(tǒng)計(jì)可知（表7），砂質(zhì)碎屑流砂體中包含除晶間孔外的所有7 種孔隙，而砂質(zhì)滑塌和濁流砂體包含的孔隙類型都只有5 種。其中，砂質(zhì)碎屑流砂體的殘余粒間孔最為發(fā)育，絕對(duì)含量高達(dá)0.91%，長(zhǎng)石溶孔含量次之，絕對(duì)含量為0.78%。殘余粒間孔的孔隙大、喉道較粗、連通性好、邊緣整齊且較平直（圖6a，圖6b）。掃描電鏡資料顯示，少量伊利石、高嶺石和綠泥石等黏土礦物充填殘余粒間孔。部分殘余粒間孔被孔隙襯墊式綠泥石膠結(jié)物包裹，此種綠泥石膠結(jié)物有效增加了巖石的機(jī)械強(qiáng)度并抑制石英次生加大，對(duì)殘余粒間孔的保存十分有利。長(zhǎng)石溶孔的孔隙呈蜂窩狀，大小不等，邊緣形態(tài)不規(guī)則（圖7a，圖7b），多為鋸齒狀或港灣狀，是酸性水介質(zhì)沿長(zhǎng)石解理和雙晶面選擇性溶蝕的結(jié)果。大量發(fā)育的殘余粒間孔和長(zhǎng)石溶孔，使得砂質(zhì)碎屑流砂體的物性最佳（平均孔隙度10.02%，平均滲透率0.18 mD）。砂質(zhì)滑塌砂體所包含的孔隙含量次之，主要發(fā)育長(zhǎng)石溶孔，相對(duì)較低的孔隙含量導(dǎo)致其物性相應(yīng)變差（平均孔隙度7.95%，平均滲透率0.05 mD）。濁流砂體中的孔隙含量最低，主要孔隙類型雖也是長(zhǎng)石溶孔和殘余粒間孔，但其含量是3 種砂體中最低，導(dǎo)致物性最差（平均孔隙度5.23%，平均滲透率0.01 mD）。

圖6 長(zhǎng)6 段砂巖殘余粒間孔顯微特征Fig.6 Microscopic characteristics of residual intergranular pores of Chang 6 Member

圖7 長(zhǎng)6 段砂巖長(zhǎng)石溶孔的顯微特征Fig.7 Microscopic characteristics of intragranular pores of Chang 6 Member

4 不同類型砂體成巖作用分析

成巖作用是控制孔隙結(jié)構(gòu)差異的關(guān)鍵因素。不同類型砂體的沉積作用決定了孔隙結(jié)構(gòu)的原始面貌，而其后期在成巖過(guò)程中經(jīng)受不同程度的壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕或破裂等成巖作用的改造后，最終形成了不同的儲(chǔ)集面貌[26-29]。

4.1 壓實(shí)作用及其差異性

壓實(shí)作用是儲(chǔ)層致密化的最主要原因。壓實(shí)作用最直觀的證據(jù)之一是砂巖中碎屑顆粒接觸類型的變化，如圖8 所示，砂巖中的碎屑顆粒之間主要為點(diǎn)—線接觸，反映砂巖經(jīng)歷了一定的機(jī)械壓實(shí)作用。在地質(zhì)情況相近的地層中壓實(shí)作用對(duì)物性的影響主要與碎屑巖儲(chǔ)集層的礦物成分和結(jié)構(gòu)有關(guān)。通常情況下，碎屑巖成分中剛性礦物石英的硬度較高，具有最強(qiáng)的抗壓能力，其次是長(zhǎng)石，巖屑硬度最差；在結(jié)構(gòu)上，粒度越大，分選性越好，抗壓實(shí)能力越強(qiáng)。

圖8 長(zhǎng)6 段砂巖機(jī)械壓實(shí)顯微特征Fig.8 Mechanical characteristics of mechanical compaction of Chang 6 Member

從不同類型砂體巖石學(xué)特征來(lái)看，砂質(zhì)碎屑流砂體的石英含量高、顆粒分選好，使得其抗壓實(shí)能力增強(qiáng)，因而殘余粒間孔最為發(fā)育，絕對(duì)含量達(dá)0.91%（表7），同時(shí)也具有良好連通性（圖8）。相反，濁流砂體塑性巖屑含量高、整體粒度較細(xì)、顆粒分選性較差，在壓實(shí)作用下更易損失原始孔隙，導(dǎo)致殘余粒間孔很不發(fā)育，只有0.17%（表7）。砂質(zhì)滑塌砂體的碎屑成分的含量介于上述兩種砂體之間，但結(jié)構(gòu)成熟度比砂質(zhì)碎屑流差很多，導(dǎo)致其殘余粒間孔絕對(duì)含量較低，僅0.28%。

4.2 膠結(jié)作用及其差異性

膠結(jié)作用是自生礦物沉淀堵塞孔隙的過(guò)程。膠結(jié)作用主要使孔隙度和滲透率降低，但在某些情況下又能為孔隙的保存和溶蝕作用提供物質(zhì)基礎(chǔ)。研究區(qū)膠結(jié)類型多樣，主要包括伊利石（圖9a）、高嶺石（圖9b）、綠泥石（圖9c，圖9d）和碳酸鹽膠結(jié)物。伊利石、高嶺石和晚期形成的碳酸鹽膠結(jié)物堵塞孔隙，直接對(duì)儲(chǔ)層物性產(chǎn)生不利影響；綠泥石膠結(jié)物以孔隙襯墊和孔隙充填形式產(chǎn)出（圖9c，圖9d），孔隙襯墊綠泥石是主要產(chǎn)出形式，其發(fā)育不僅能增加巖石的機(jī)械強(qiáng)度，還可以在一定程度上抑制石英的次生加大，有效降低后期壓實(shí)作用對(duì)原生孔隙的縮小影響，使得孔隙得以保存。因其為膜狀包裹在巖石表面，又名為綠泥石膜膠結(jié)物。

圖9 長(zhǎng)6 段砂巖中的自生黏土礦物膠結(jié)的顯微特征Fig.9 Microscopic characteristics of cementation of authigenic clay minerals of Chang 6 Member

通過(guò)對(duì)不同類型砂體膠結(jié)物含量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，砂質(zhì)碎屑流砂體、砂質(zhì)滑塌砂體和濁流砂體中膠結(jié)物總含量分別為14.71%、14.97%和15.46%，含量較高的膠結(jié)物勢(shì)必導(dǎo)致濁流砂體中膠結(jié)作用最為強(qiáng)烈。值得注意的是，砂質(zhì)碎屑流砂體中綠泥石膜膠結(jié)物含量明顯高于其他兩類砂體，伊利石和方解石膠結(jié)物含量很低（表5），這為砂質(zhì)碎屑流砂體中殘余粒間孔的保存起到一定積極作用。

4.3 溶蝕作用及其差異性

研究區(qū)長(zhǎng)6段溶蝕孔隙占總面孔率的55.75%，是最重要的孔隙類型。因而溶蝕作用對(duì)本區(qū)儲(chǔ)層改造十分有利。溶蝕強(qiáng)度受巖石流體性質(zhì)、碎屑組分的穩(wěn)定性和滲透性的共同影響。研究區(qū)碎屑組分中含有大量不穩(wěn)定的長(zhǎng)石、巖屑及自生礦物，這為溶蝕作用的發(fā)生提供了一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。關(guān)于巖石流體中酸性物質(zhì)的來(lái)源，一般有早期大氣淡水和后期有機(jī)酸兩種途徑。早期大氣淡水溶蝕形成的孔隙，在壓實(shí)作用下消失或被膠結(jié)物充填，多半無(wú)法保存，且因大氣淡水從地層表面進(jìn)入長(zhǎng)6段，其溶蝕作用會(huì)隨著儲(chǔ)層埋深的增加而減弱。而后期長(zhǎng)7段烴源巖中有機(jī)質(zhì)向烴類轉(zhuǎn)化形成的有機(jī)酸等酸性物質(zhì)被排烴壓力擠壓進(jìn)入長(zhǎng)6段，使孔隙流體變?yōu)樗嵝裕龠M(jìn)長(zhǎng)石等易溶物質(zhì)的溶解，形成溶蝕孔隙。由于長(zhǎng)7段比長(zhǎng)6段埋深更大，有機(jī)酸進(jìn)入長(zhǎng)6段后，會(huì)隨著地層埋深變淺而逐漸減少?？傊髿獾陀袡C(jī)酸對(duì)長(zhǎng)6段儲(chǔ)層的溶蝕方向完全相反。統(tǒng)計(jì)顯示，自長(zhǎng)亞段，溶蝕孔的相對(duì)含量為42.88%57.34%58.29%，說(shuō)明本區(qū)溶蝕作用以有機(jī)酸溶蝕為主。

不同類型砂體的孔隙類型絕對(duì)含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表7，可以看出，研究區(qū)中砂質(zhì)碎屑流砂體長(zhǎng)石溶孔含量最高，為0.78%，砂質(zhì)滑塌砂體次之，為0.68%，濁流砂體中長(zhǎng)石溶孔含量最少，為0.53%。由此可見(jiàn)，砂質(zhì)碎屑流砂體中的溶蝕作用最為強(qiáng)烈，這也與砂質(zhì)碎屑流巖石學(xué)組分中更高的可溶物（長(zhǎng)石）含量及酸性物質(zhì)有關(guān)。

4.4 破裂作用及其差異性

破裂作用是碎屑巖地層在強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生裂縫的過(guò)程。由圖10 裂縫特征可以看出，研究區(qū)裂縫非常發(fā)育，既有巖芯中明顯可見(jiàn)的大縫，也有顯微鏡下顯現(xiàn)的微縫。研究表明，裂縫的發(fā)育對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響較大，且主要分布在砂質(zhì)碎屑流砂體中，尤其是規(guī)模較大的構(gòu)造縫，常作為油氣運(yùn)移的通道溝通長(zhǎng)7段烴源巖和長(zhǎng)6段儲(chǔ)集層，為油氣聚集創(chuàng)造有利條件。砂質(zhì)滑塌砂體和濁流砂體的破裂作用不強(qiáng)，較少見(jiàn)到裂縫發(fā)育其中。

圖10 長(zhǎng)6 段裂縫特征Fig.10 Crack characteristics of Chang 6 Member

通過(guò)一系列對(duì)比分析，總結(jié)不同類型砂體的沉積、儲(chǔ)層特征。砂質(zhì)碎屑流砂體主要發(fā)育大段厚層塊狀細(xì)砂巖，層流的特性使其保持了顆粒較大、分選性較好、泥質(zhì)含量較低的特征，剛性礦物石英含量高，結(jié)構(gòu)成熟度高；在同等埋深情況下，較高的石英含量和分選性對(duì)殘余粒間孔的保存起到了關(guān)鍵性作用；膠結(jié)物總含量較低（平均≤15.00%），且其中綠泥石膜膠結(jié)物含量較高，為孔隙的保存及喉道的發(fā)育都提供了有利條件。同時(shí)，由于溶蝕、破裂等建設(shè)性成巖作用較強(qiáng)，使得砂質(zhì)碎屑流砂體砂體中殘余粒間孔和長(zhǎng)石溶孔兩種主要孔隙含量較高，裂縫發(fā)育。以上優(yōu)勢(shì)，最終形成了砂質(zhì)碎屑流砂體較好的儲(chǔ)層物性。

濁流砂體，因其處于水動(dòng)力最弱的深湖平原，能量較低的沉積環(huán)境使其只能搬運(yùn)黏土雜基等質(zhì)量較輕的顆粒，成為研究區(qū)粒度最細(xì)的、常與泥質(zhì)互層發(fā)育的砂體，此類砂體的膠結(jié)物含量最高，顆粒分選最差，強(qiáng)烈的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用導(dǎo)致其長(zhǎng)石溶孔和殘余粒間孔的含量最低，物性最差。砂質(zhì)滑塌砂體在研究區(qū)發(fā)育規(guī)模較小，雖其整體粒度與砂質(zhì)碎屑流砂體差異不大，但在沉積過(guò)程中卷入大量泥質(zhì)，致使膠結(jié)物含量高，物性介于砂質(zhì)碎屑流砂體和濁流砂體之間。

5 結(jié)論

（1）黃陵地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6段為深湖重力流沉積，根據(jù)巖性、沉積構(gòu)造等特征，研究區(qū)砂體可進(jìn)一步分為砂質(zhì)碎屑流、濁流和砂質(zhì)滑塌3 種類型。

（2）長(zhǎng)6段儲(chǔ)層巖性為巖屑長(zhǎng)石細(xì)—粉砂巖和長(zhǎng)石巖屑細(xì)砂巖，儲(chǔ)集空間以長(zhǎng)石溶孔和殘余粒間孔為主，主要成巖作用包括壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用和構(gòu)造破裂作用。

（3）不同類型砂體儲(chǔ)層對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，砂質(zhì)碎屑流砂體主要發(fā)育大段厚層塊狀細(xì)砂巖，其剛性礦物石英含量高，結(jié)構(gòu)成熟度高，膠結(jié)物含量相對(duì)最低，同時(shí)由于溶蝕、破裂等建設(shè)性成巖作用較強(qiáng)，因而所形成的儲(chǔ)層質(zhì)量相對(duì)最好，是研究區(qū)內(nèi)最有利的勘探目標(biāo)。