鄂爾多斯盆地甘泉地區(qū)山2段儲(chǔ)層特征及其控制因素研究

張家騛，武 渝，趙 航，任星民

(陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))研究院，陜西 西安 710065)

甘泉地區(qū)構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的東南部，屬于平緩的西傾單斜，在其局部可見(jiàn)小型鼻狀隆起。甘泉地區(qū)二疊統(tǒng)山2段以辮狀河三角洲沉積為主[1-2]，砂體延伸受北部物源控制[3]。山2氣層組是甘泉地區(qū)的主力層位之一。甘泉地區(qū)氣田動(dòng)態(tài)資料顯示，受儲(chǔ)層質(zhì)量、橫縱向砂體展布以及儲(chǔ)層微觀特征影響，氣田開(kāi)發(fā)效果與開(kāi)發(fā)方案出現(xiàn)差異。本次研究利用巖心描述、物性分析、薄片鑒定、掃描電鏡及壓汞分析等資料系統(tǒng)研究了山2段儲(chǔ)層特征，并從沉積作用、成巖作用方面對(duì)其控制因素進(jìn)深入剖析，對(duì)于該區(qū)氣田開(kāi)發(fā)方案的精細(xì)制定以及氣田開(kāi)發(fā)效果改善有著一定的指導(dǎo)作用。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 巖石學(xué)特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)山2氣層段 185.0 m 巖心的觀察和121塊巖石薄片的鑒定，山2儲(chǔ)層主要發(fā)育巖屑砂巖及巖屑石英砂巖，而石英砂巖相對(duì)較少(見(jiàn)圖1)。

圖1 山2段砂巖儲(chǔ)層分類(lèi)圖

顆粒成分以石英為主，平均含量72.13%，其次為巖屑，平均含量27.27%。山2段巖屑組分中變質(zhì)巖含量平均為16.74%，其次為鈣化碎屑(平均為3.44%)，少量巖漿巖、云母，綠泥石含量最少(1.66%)。山2儲(chǔ)層膠結(jié)物含量平均為12.0%，普遍發(fā)育的填隙物有高嶺石、水云母、綠泥石、硅質(zhì)和鐵白云石，含量分別為2.4%、4.9%、2.3%、3.1%、3.8%；凝灰質(zhì)、磁鐵礦，白鈦礦不發(fā)育。山2儲(chǔ)層的主要粒徑區(qū)間為0.1～1.2 mm 范圍內(nèi)，中-粗粒結(jié)構(gòu)為主。分選中等至好；磨圓度主要為次棱，其次為次圓、圓狀和棱角狀；顆粒支撐，顆粒間主要接觸類(lèi)型為凹凸接觸與線接觸，少數(shù)呈點(diǎn)接觸、點(diǎn)-線接觸和線-凹凸接觸；膠結(jié)類(lèi)型主要為孔隙式膠結(jié)，而孔隙式-再生式膠結(jié)相對(duì)較少，極少量壓嵌式膠結(jié)和基底式膠結(jié)，未見(jiàn)薄膜式膠結(jié)。石英次生加大比較常見(jiàn)。

因此，山2段儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征主要表現(xiàn)為成分成熟度中等、結(jié)構(gòu)成熟度中等的特征。

1.2 儲(chǔ)層物性

根據(jù)甘泉地區(qū)370塊巖心分析樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，山2段儲(chǔ)層的孔隙度最大值為12.3%，最小值為0.8%，平均值為5.8%；滲透率最大值為 3.890 mD，最小值為 0.003 mD，平值為 0.067 mD。從孔、滲頻率分布直方圖來(lái)看，山2段儲(chǔ)層孔隙度集中分布在3.0%～9.0%之間，占樣品總數(shù)的81.3%，滲透率集中分布在0.050～0.400 mD 之間，占樣品總數(shù)的85.5%(見(jiàn)圖2)。因此山2儲(chǔ)層為特低孔、致密砂巖儲(chǔ)層。

圖2 甘泉地區(qū)山2段砂巖儲(chǔ)層孔、滲分布特征

1.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

1.3.1 孔隙類(lèi)型及大小

甘泉地區(qū)鑄體薄片資料表明，山2段儲(chǔ)層主要孔隙類(lèi)型為晶間孔、次生溶孔，并見(jiàn)一定數(shù)量的粒間孔。

1)粒間孔隙：本區(qū)原生孔隙主要為剩余原生粒間孔隙，它是因綠泥石、伊利石薄膜包裹碎屑顆粒后剩余的孔隙。可見(jiàn)不規(guī)則形態(tài)，孔徑較大。有少量被次生石英加大、微晶方解石膠結(jié)物或者微晶石英集合體充填結(jié)束后剩余的粒間孔隙(見(jiàn)圖3a)，原始粒間孔僅本區(qū)山2段僅在河道中心個(gè)別井點(diǎn)發(fā)育。

c.高嶺石晶間孔，3628.23 m d.伊利石晶間孔，3784.33 m圖3 甘泉地區(qū)山2段儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型

2)次生溶孔：本區(qū)次生溶孔以長(zhǎng)石溶與巖屑溶孔為主(見(jiàn)圖3b)，顆粒內(nèi)部溶孔多呈孤立狀或者蜂窩狀，也可見(jiàn)不規(guī)則呈港灣狀的溶孔，孔徑大小、分布呈不均勻狀態(tài)。甘泉地區(qū)巖屑溶孔在山2段比較發(fā)育。

3)晶間孔

晶間孔是本區(qū)的主要孔隙類(lèi)型，它存在于本區(qū)的形式主要分為兩種，一種可見(jiàn)于巖屑、長(zhǎng)石被蝕變高嶺石內(nèi)，另外一種位于粘土礦物中，可見(jiàn)于溶蝕作用或者交代蝕變作用的巖石內(nèi)。甘泉地區(qū)晶間孔多見(jiàn)于山2段的巖屑砂巖或者巖屑石英砂巖內(nèi)，大多為高嶺石晶間孔(見(jiàn)圖3c)，部分為伊利石晶間孔，而綠泥石晶間孔非常少見(jiàn)(見(jiàn)圖3d)。

1.3.2 孔喉特征

甘泉地區(qū)山2段20塊樣品的壓汞資料顯示，山2儲(chǔ)層孔喉整體分布較廣，孔喉半徑均呈現(xiàn)較小的特點(diǎn)。

山2段儲(chǔ)層平均排驅(qū)壓力為 0.88 MPa，平均中值壓力 14.70 MPa，孔喉分布偏小孔喉；可見(jiàn)分選系數(shù)在1.11～1.45范圍內(nèi)，平均分選系數(shù)為1.21，分選中等至好；最大進(jìn)汞飽和度處于40.57%～79.01%范圍內(nèi)，平均為61.71%。山2段砂巖孔喉半徑整體偏小，分選中等，孔喉連通性差。

2 儲(chǔ)層主控因素

2.1 沉積環(huán)境

甘泉地區(qū)山2段地層為三角洲沉積體系，砂體多呈透鏡狀、條帶狀或者土豆?fàn)钚螒B(tài)，縱向上可見(jiàn)多期復(fù)合疊置砂體，砂體之間的接觸形態(tài)較為復(fù)雜，或連通，或被致密巖層封隔，砂體形態(tài)多樣。山2段儲(chǔ)層以水下分流河道主砂帶為主要發(fā)育處，與沉積相帶分布存在較強(qiáng)的一致性，明顯受相帶控制。因此，沉積微相控制了儲(chǔ)層的展布形態(tài)。同時(shí)孔隙度、滲透率高值區(qū)域與主砂體帶的分布也存在較強(qiáng)的一致性，表現(xiàn)為水下分流河道主體的孔隙度、滲透率值較高，而水下分流河道的側(cè)翼或者末端便顯出孔隙度與滲透率較低的特點(diǎn)。說(shuō)明沉積環(huán)境對(duì)本區(qū)儲(chǔ)層物性的控制作用很強(qiáng)。

2.2 成巖作用

甘泉地區(qū)山2段儲(chǔ)集層經(jīng)歷的成巖作用類(lèi)型主要有對(duì)儲(chǔ)層具有破壞性的機(jī)械壓實(shí)作用、壓溶作用以及膠結(jié)作用，同時(shí)還有對(duì)儲(chǔ)層有利的溶蝕作用。

1)壓實(shí)作用

甘泉地區(qū)山2段儲(chǔ)層砂巖普遍受到強(qiáng)烈的機(jī)械壓實(shí)作用，表現(xiàn)為隨著上覆物質(zhì)的增加，受到上覆壓力與靜水壓力雙重作用，顆粒之間的孔隙水逐步排出，碎屑顆粒進(jìn)行重新組合排列，并且密度逐步增大，致使內(nèi)部孔隙變小，伴隨著云母或者其他軟組分填充孔隙(見(jiàn)圖4a)，孔隙體積進(jìn)一步被占據(jù)，滲透度隨之變差，這是造成儲(chǔ)層致密的最主要原因。

a.軟組分變形且定向性良好，3390.48 m b.硅質(zhì)加大鑲嵌狀結(jié)構(gòu)，3010.63 m

c.石英加大及粒表高嶺石粘土，3786.64 m d.巖屑溶孔，3547.93 m

2)壓溶作用

研究區(qū)山2段儲(chǔ)層壓溶作用也比較發(fā)育，表現(xiàn)為隨著上覆物質(zhì)的增加，受到較強(qiáng)的上覆壓力與較高的地層溫度的影響，顆粒間產(chǎn)生鑲嵌作用(見(jiàn)圖4b)，石英與長(zhǎng)石出現(xiàn)次生加大現(xiàn)象，使得孔隙進(jìn)一步被壓縮，吼道同時(shí)被擠壓，儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率變差。

3)膠結(jié)作用

研究區(qū)致密砂巖儲(chǔ)層中膠結(jié)作用比較發(fā)育，一般膠結(jié)物從孔隙溶液中沉淀出來(lái)，并固結(jié)松散的沉積物，這一系列過(guò)程和結(jié)果被稱(chēng)為膠結(jié)作用(見(jiàn)圖4c)。它是指將松散的沉積物質(zhì)轉(zhuǎn)換為沉積巖一種重要作用，同時(shí)也是對(duì)沉積層內(nèi)孔隙度、滲透率破壞的主要作用類(lèi)型[4-5]。

4)溶蝕作用

研究區(qū)內(nèi)對(duì)儲(chǔ)層具建設(shè)性的作用為溶蝕作用，在區(qū)內(nèi)發(fā)育普遍，常見(jiàn)長(zhǎng)石溶孔與巖屑溶孔(見(jiàn)圖4d)，并可見(jiàn)部分碳酸鹽膠結(jié)物以及凝灰質(zhì)溶蝕孔。溶蝕作用從成巖作用開(kāi)始至其結(jié)束一直存在，它對(duì)儲(chǔ)層具有良好的改善作用，一般按時(shí)間段將溶蝕作用分為早期與晚期，早期多受到酸性的沉積水與生化甲烷氣控制，而晚期隨著有機(jī)質(zhì)熱演化，由大量有機(jī)酸控制。

3 結(jié)論

1)研究區(qū)山2段儲(chǔ)層以中-粗巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主，成分成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度皆為中等；儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型以晶間孔和次生溶孔為主，孔喉半徑整體偏小，分選中等，孔喉連通性差，晶間孔和次生溶孔是基本油氣儲(chǔ)集空間，細(xì)喉則是基本滲流通道，屬于特低孔、致密儲(chǔ)集層。

2)儲(chǔ)層物性特征控制因素主要為沉積作用與成巖作用。從平面上分析，水下分流河道主砂帶內(nèi)是儲(chǔ)層發(fā)育較好部位，同時(shí)孔隙度和滲透率的高值也對(duì)應(yīng)于主砂帶，這些均表現(xiàn)為沉積相帶對(duì)其良好控制。從垂向上分析，壓實(shí)、壓溶以及膠結(jié)作用使得本區(qū)山2段儲(chǔ)層整體變差，而溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層起到良好的改善。