孔隙演化定量分析及在盆地模擬中的應(yīng)用
——以鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長8油層為例

尚 婷, 王 斌, 楊慶坤, 楚美娟 ,康 銳, 張曉磊, 白嫦娥

(1.咸陽師范學(xué)院 地理與環(huán)境學(xué)院,陜西 咸陽 712000;2.江西省數(shù)字國土重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330013;3.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710018;4.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院,陜西 西安 710018;5.東華理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,江西 南昌 330013)

鄂爾多斯盆地作為中國陸上第二大含油氣盆地,蘊(yùn)藏著大量的石油資源,截止2016年,油氣探明儲(chǔ)量為94.1×108t,遠(yuǎn)景資源量為184.3×108t[1],油氣主要集中在中生界三疊系延長組和侏羅系延安組,勘探潛力巨大[2-5]。其中,三疊系延長組長8油層組是盆地西南、西北地區(qū)的主力產(chǎn)層,進(jìn)入21世紀(jì)后,先后發(fā)現(xiàn)了西峰、華慶等億噸級(jí)大油田[6-7]。截止2021年,研究區(qū)長8段的剩余油資源量為21.5×108t[8]。

在實(shí)際勘探過程中,并不是所有的探井、評(píng)井或開發(fā)井都可以做到全層段、全覆蓋獲取儲(chǔ)層的孔、滲數(shù)據(jù),因此,如何有效地開展孔隙定量化研究以及模擬恢復(fù)是石油地質(zhì)工作者一直追求的目標(biāo),也是油氣勘探研究的重點(diǎn)。近年來,國內(nèi)學(xué)者對儲(chǔ)層物性預(yù)測的研究取得了長足的進(jìn)步,多數(shù)研究已從之前的定性描述階段提升到了定性-定量階段,還出現(xiàn)了以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的孔隙度定量模擬,并且取得了很多新的研究成果:孔隙演化與埋深、時(shí)間和溫度經(jīng)驗(yàn)公式的建立[9-11];Taylor等通過巖石特征與成巖屬性相結(jié)合的方法,建立了數(shù)值模擬孔隙度預(yù)測模型[12];有學(xué)者通過引入沉積相指數(shù)和成巖指數(shù),建立孔隙演化模型[13-14];利用數(shù)學(xué)回歸法構(gòu)建的孔隙演化模型[15];采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法與效應(yīng)模擬原理相結(jié)合的方法,構(gòu)建的孔隙演化定量模型[16]以及綜合多種地質(zhì)因素建立的一體化預(yù)測模型等[17]。

進(jìn)入20世紀(jì)以來, 盆地模擬和油藏建模已成為油氣成藏過程研究的重要手段,通過模擬實(shí)驗(yàn), 深化了成藏過程中油氣二次運(yùn)移和聚集的認(rèn)識(shí)[18-19]; 三大石油公司的油氣運(yùn)聚模型已經(jīng)從最早的流線模擬技術(shù)、 侵入逾滲模擬技術(shù)發(fā)展到三維三相達(dá)西流模擬技術(shù), 此技術(shù)可以解決復(fù)雜地質(zhì)條件下的滲流問題, 使模擬效果得到改進(jìn)[20-21]; Curry等認(rèn)為, 非常規(guī)油氣模擬和油氣運(yùn)聚模擬技術(shù)具有較大的應(yīng)用需求, 而改善地質(zhì)網(wǎng)格模型, 精確刻畫地質(zhì)參數(shù), 提高三維達(dá)西流模型實(shí)際應(yīng)用水平, 是今后盆地模擬重要的研究方向[22]。

盡管前人從不同角度、 不同方面建立了孔隙度演化的數(shù)學(xué)模型, 使得盆地模擬技術(shù)有了長足的進(jìn)步, 但是有針對性、 細(xì)化目標(biāo)區(qū)與目的層的研究仍然有待提升。 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長8油層段定量化和盆地模擬研究鮮有報(bào)道[23]。 因此, 本研究在深入分析儲(chǔ)層特征、 成因作用類型、 成巖序列的基礎(chǔ)上, 定性、 定量分析了該區(qū)延長組長8段儲(chǔ)層的孔隙演化特征, 并以此為基礎(chǔ), 進(jìn)一步構(gòu)建該區(qū)的盆地模擬模型, 為研究區(qū)長8段孔隙度的預(yù)測提供定量計(jì)算方法, 并為深入認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層特征及成藏演化提供科學(xué)的依據(jù)和理論支撐。

1 地質(zhì)背景

合水地區(qū)位于鄂爾多斯盆地東南部,西起什社,東至塔兒灣,北起安置農(nóng)場,南至寧縣,面積約5 800 km2,區(qū)域構(gòu)造位于伊陜斜坡的西南部(見圖1),構(gòu)造相對穩(wěn)定[2-3]。三疊系延長組是該區(qū)的主力勘探層位,以湖泊、三角洲、重力流沉積為主[24-25];同時(shí),其又位于生烴拗陷內(nèi),油源充足。延長組地層自下往上可劃分為10個(gè)小層(見圖2),厚度1 000～1 400 m,長6到長8段是該區(qū)重要的含油層系,其中長7段是主力烴源巖發(fā)育層段,為石油的生成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[26]。研究區(qū)目的層長8段可細(xì)分為長81和長82兩個(gè)小層,巖性主要以灰色、淺灰色或灰綠色細(xì)砂巖為主,夾灰黑色、深灰色泥巖或泥質(zhì)粉砂巖,厚度70～80 m,在巖心觀察中可見古生物化石發(fā)育,尤其是代表淺水沉積的水平及垂直蟲孔、植物根系、植物碎屑等發(fā)育,儲(chǔ)集砂體主要為淺水三角洲前緣的水下分流河道砂、河口壩等(見圖3)。

圖2 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)三疊系延長組地層柱狀圖Fig.2 Generalized stratigraphic column of Yanchang Formation in Heshui Area, Ordos Basin

圖3 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)延長組長8段單井沉積相圖Fig.3 Single well sedimentary facies of Chang 8 member of Yanchang Formation in Heshui Area, Ordos Basin

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

合水地區(qū)50余口井、120個(gè)薄片樣品分析結(jié)果表明,研究區(qū)長8段儲(chǔ)層巖石類型主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖(見圖4),碎屑成分以長石為主(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30.3%～35.0%,平均32.2%),石英含量次之(質(zhì)量分?jǐn)?shù)26.4%～29.9%,平均28.4%),巖屑含量相對較低(質(zhì)量分?jǐn)?shù)19.6%～21.2%,平均20.5%),但成分較為復(fù)雜,以剛性的石英巖巖屑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.57%)、噴發(fā)巖巖屑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.19%)、千枚巖巖屑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.02%)和云母巖屑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.16%)為主,其中噴發(fā)巖巖屑含量最高。

圖4 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)延長組長8段砂巖分類三角圖Fig.4 Triangulation of sandstone classification of Chang 8 Member of Yanchang Formation in Heshui Area, Ordos Basin

粒度分析結(jié)果顯示, 研究區(qū)長8段儲(chǔ)層粒度整體偏細(xì),以細(xì)砂為主(質(zhì)量分?jǐn)?shù)61.15%),其次為中砂(質(zhì)量分?jǐn)?shù)14.96%)和粉砂(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.98%),粗砂含量極少(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.23%);砂巖顆粒分選中等,磨圓以次棱—次圓狀為主,顆粒之間以點(diǎn)-線狀接觸為主;孔隙類型以粒間孔為主(體積分?jǐn)?shù)1.86%),長石溶孔次之(體積分?jǐn)?shù)0.69%),其他類型孔隙很少;填隙物以鐵方解石為主(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.10%),綠泥石(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.61%)和伊利石(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.35%)次之,其中伊利石主要以片狀、絲縷狀充填于孔隙之中。

實(shí)測孔、滲數(shù)據(jù)分析表明,研究區(qū)長8段儲(chǔ)層物性較差,孔隙度分布在4.5%～17.5%,以6%～10%為主體分布,平均值為8.6%;滲透率在(0.05～17.4)×10-3μm2,平均值為0.22×10-3μm2,具有典型的低孔、低滲特征(見圖5)。

(a)孔隙度分布 (b)滲透率分布圖5 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長8段儲(chǔ)層孔隙度、滲透率分布直方圖Fig.5 Distribution histogram of reservoir porosity and permeability of Chang 8 Member of Yanchang Formation in Heshui Area, Ordos Basin

3 成巖作用類型及成巖序列

成巖作用直接影響埋藏后儲(chǔ)層孔隙空間的演化,對低滲儲(chǔ)層孔隙度及巖石滲透率有較大的影響。隨著埋藏深度的增加,成巖條件(溫度、壓力、酸堿度、流體溶解度)也隨之發(fā)生變化,導(dǎo)致成巖特征在空間上表現(xiàn)出明顯的差異性,從而影響了儲(chǔ)層的孔隙演化與物性特征[24,27]。因此,儲(chǔ)層孔隙演化定量化研究首要任務(wù)就是搞清對孔隙演化有利或者有害的成巖作用。通過對鏡下薄片、掃描電鏡照片的觀察與分析,發(fā)現(xiàn)合水地區(qū)長8段儲(chǔ)層成巖作用類型豐富多樣,有壓實(shí)作用、壓溶作用、膠結(jié)作用、交代作用、溶蝕作用、重結(jié)晶作用和烴類侵位作用等,其中壓實(shí)、碳酸鹽及硅質(zhì)膠結(jié)表現(xiàn)為破壞性成巖作用,而溶蝕作用則為有利的成巖作用。

3.1 壓實(shí)作用

研究區(qū)長8段儲(chǔ)層在鏡下薄片觀察中可見顆粒多以點(diǎn)狀-線狀接觸或凸凹-縫合線狀接觸,可見云母假雜基化和條帶狀變形〔見圖6(a)〕。根據(jù)巖石薄片、鑄體薄片中碎屑顆粒間的接觸類型的初步統(tǒng)計(jì),以接觸強(qiáng)度(CI)為指標(biāo)計(jì)算,研究區(qū)壓實(shí)強(qiáng)度分布的范圍為1.5～3.5(見表1),說明儲(chǔ)層已進(jìn)入中等到強(qiáng)壓實(shí)成巖階段,因此,原生孔隙的大量損失與壓實(shí)作用有著最密接的關(guān)系,也是造成儲(chǔ)層致密的主要因素[28]。

表1 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)延長組長8段碎屑巖儲(chǔ)層壓實(shí)作用特征Tab.1 Compaction characteristics of reservoir clastic rocks of Chang 8 Member of Yanchang Formation in Heshui Area,Ordos Basin

注:(a)Z54,長82,顆粒定向排列,云母壓成長條狀;(b)Z54,長81,石英加大膠結(jié);(c)Z47,長81,方解石充填膠結(jié);(d)X125,長82,鐵方解石充填孔隙;(e)X231,長81,長石溶蝕顆粒外生長的綠泥石膜;(f) X231,長81,綠泥石膜膠結(jié);(g)Z98,長81,薄膜狀綠泥石;(h)N35,長81,片狀或絲縷狀伊利石;(i)Z161,長81,長石溶蝕圖6 鄂爾多斯盆地合水地區(qū)延長組長8段儲(chǔ)層微觀特征Fig.6 Microscopic characteristics of reservoir of Chang 8 Member of Yanchang Formation in Heshui Area, Ordos Basin

3.2 膠結(jié)作用

3.2.1 硅質(zhì)膠結(jié)

研究區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)含量較低,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～2%,主要以石英加大邊、自形石英晶體等形式賦存于石英顆粒表面、顆粒間孔隙壁上、顆粒內(nèi)溶蝕孔隙中〔見圖6(b)〕。在鏡下可見,薄片中很少見到石英顆粒間的壓溶現(xiàn)象,但可見碎屑骨架顆粒中的溶蝕現(xiàn)象,因此可推斷,研究區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)物主要來源于不穩(wěn)定礦物(長石類、巖屑類)的溶蝕。已有研究證實(shí),硅質(zhì)膠結(jié)對儲(chǔ)層為負(fù)面影響,整體上起減孔作用[29-30],但是,如果一定量的硅質(zhì)膠結(jié)物是形成于成巖階段早期,則可提高砂巖的抗壓實(shí)能力,起到保存原生粒間孔的作用,一定程度上降低了壓實(shí)作用對剩余原生粒間孔的影響[24,31]。

3.2.2 碳酸鹽膠結(jié)

碳酸鹽膠結(jié)在研究區(qū)發(fā)育較為普遍,以微晶狀、晶粒狀或連晶狀等形式出現(xiàn),成分主要以(鐵)方解石和(鐵)白云石為主,以粒間膠結(jié)物形式賦存的為早期,晚期為以交代或充填次生孔隙內(nèi)的賦存狀態(tài),具有明顯的多期次形成特征。

不同成巖階段所產(chǎn)出的碳酸鹽膠結(jié)物,不論在晶體大小還是在成分上均存在一定差異[32]。在鏡下觀察可見,形成于較晚成巖作用(中成巖A期、B期)的偏堿性環(huán)境下的、含鐵碳酸鹽膠結(jié)物致密膠結(jié)〔見圖6(c,d)〕,使得孔隙度大大降低,其對儲(chǔ)層的致密化起著決定性作用[12]。

3.2.3 黏土礦物膠結(jié)

本區(qū)黏土礦物膠結(jié)主要以綠泥石膜、伊利石和伊蒙混層等形式存在。綠泥石膠結(jié)在該區(qū)普遍發(fā)育,主要的賦存狀態(tài)是作為孔隙襯里或者溶孔內(nèi)產(chǎn)出的黏土膜〔見圖6(e,f,g)〕。其中,含鐵較高的早期綠泥石,更靠近碎屑顆粒,而呈針葉狀、片狀;含鐵較低的更靠近孔隙邊緣;前者自行程度較低,后者較高。由以上分析可知,研究區(qū)地層巖屑中含有較高的噴發(fā)巖巖屑,為綠泥石膜的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[5, 26]。

在堿性環(huán)境下,伊蒙混層向伊利石轉(zhuǎn)化[33],伊利石膠結(jié)同樣也較為發(fā)育,以片狀或絲縷狀〔見圖6(h)〕存在于礦物顆粒表面或充填在孔隙中,一般與自生石英、晚期碳酸鹽礦物(鐵白云石或鐵方解石)共生,通常認(rèn)為其多形成于較晚成巖階段[34]。

3.3 溶蝕作用

溶蝕作用是碎屑巖儲(chǔ)層中普遍發(fā)育的一種重要的成巖作用類型。合水地區(qū)的溶蝕作用主要表現(xiàn)為以各種長石、巖屑等易溶的砂巖組份發(fā)生的不同程度的溶解后所形成的次生孔隙〔見圖6(e,i)〕,起到增孔作用,極大地改善了儲(chǔ)層物性。

3.4 成巖序列

通過對成巖作用的分析,以及鏡下觀察到的成巖現(xiàn)象的相互疊置關(guān)系,結(jié)合前人的研究成果[23, 33],開展合水地區(qū)成巖序列分析,可知其成巖序列為:早期機(jī)械壓實(shí)→早期碳酸鹽膠結(jié)→早期有機(jī)酸流體進(jìn)入→長石、巖屑溶蝕→次生孔隙+自生石英→烴類侵入→ 伊利石→鐵方解石膠結(jié)→鐵白云石膠結(jié)。根據(jù)這些主要成巖現(xiàn)象及對各成巖現(xiàn)象的分析,本研究建立了合水地區(qū)長8段儲(chǔ)層典型成巖序列,并對成巖階段進(jìn)行劃分(見圖7)。

結(jié)果表明,研究區(qū)主要成巖階段為中成巖A晚期—中成巖B早期,膠結(jié)物多呈晶粒狀充填在粒間孔和各類溶蝕孔中,成分主要為鐵方解石,部分為鐵白云石。

4 砂巖孔隙定量分析

成巖作用中壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用對孔隙演化有著重要影響,其中絕大多數(shù)壓實(shí)和膠結(jié)作用起到減孔作用,而增孔主要通過溶蝕作用來完成,因此,建立孔隙度定量演化模型必須恢復(fù)原始孔隙度及建立增孔、減孔計(jì)算模型。本研究選取了13口井的巖心數(shù)據(jù),結(jié)合薄片分析結(jié)果,進(jìn)行了孔隙演化定量模型計(jì)算分析。

4.1 原始孔隙度恢復(fù)

對儲(chǔ)層開展定量評(píng)價(jià)工作的首要任務(wù)是恢復(fù)其原始孔隙度,進(jìn)而來評(píng)價(jià)不同類型成巖作用對原始孔隙的改造程度。當(dāng)前恢復(fù)原始孔隙度多采用Beard and Weyl公式(1973)[35],即

Φ原=20.91+22.90/So

(1)

式中:Φ原為原始孔隙度;So為分選系數(shù),是恢復(fù)原始孔隙度的重要參數(shù),其數(shù)值可以通過分析測試和經(jīng)驗(yàn)公式來求得。本研究選取了應(yīng)用最為廣泛的Trask公式:So=(Q1/Q3)1/2,Q1和Q3為分別為粒度累積曲線上顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%和75%處所對應(yīng)的顆粒直徑[35-36]。

通過對Z29井區(qū)13個(gè)典型樣品的分析和計(jì)算,得出該區(qū)延長組長8段砂巖分選系數(shù)So分布在1.28～2.35,均值為1.84,通過Beard公式[22]得到原始孔隙度均值為34.4%。

4.2 增、減孔定量分析

孔隙度演化的定量分析實(shí)際上是確定減孔、增孔的過程,確定不同成巖階段的成巖作用對原始孔隙度的影響,并建立相應(yīng)的定量計(jì)算模型。前人研究指出,孔隙度與埋藏深度、埋藏時(shí)間密切相關(guān)[37],同時(shí),壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用在孔隙演化過程中扮演著極其重要的角色。研究表明,壓實(shí)和膠結(jié)作用起到減孔作用,而溶蝕作用為增孔作用[38-40]。

4.2.1 減孔定量計(jì)算

造成孔隙度減小的主要因素是壓實(shí)作用和膠結(jié)作用,需要分別進(jìn)行定量計(jì)算。定量計(jì)算恢復(fù)的另一個(gè)重要工作就是鏡下薄片觀察,要搞清巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征、膠結(jié)與溶蝕情況以及壓實(shí)作用的強(qiáng)弱等。

壓實(shí)作用是一個(gè)不可逆過程,壓實(shí)減孔率常用以下公式計(jì)算:

C減孔=P減/Φ原

(2)

式中:Φ原是原始孔隙度,可由Bread公式計(jì)算求出;P減是壓實(shí)減小的孔隙度。因此,求取壓實(shí)減孔率的關(guān)鍵問題是如何正確計(jì)算壓實(shí)減小孔隙度。

在成巖作用過程中,機(jī)械壓實(shí)作用是不可逆的,但是研究表明,早期的碳酸鹽膠結(jié)作用可以對原生孔隙起到保存作用[41]。因此P減應(yīng)當(dāng)由兩部分組成,一是壓實(shí)減少的,另一部分是膠結(jié)保存的,如公式:

P減=ω膠+(P殘孔×P實(shí)/P總)[40-41]

(3)

式中:ω膠為膠結(jié)物質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;P殘孔為殘余粒間孔面孔率,%;P實(shí)為實(shí)測孔隙度,%;P總為面孔率,%。

根據(jù)公式(1)～(3),結(jié)合鏡下薄片觀察和實(shí)測數(shù)據(jù)可知,研究區(qū)長8儲(chǔ)層實(shí)測孔隙度(P實(shí))最大為14.8%,最小為6.9%,平均值為10.26%。壓實(shí)過程損失孔隙度(P減)最大為18.25%,最小為13.85%;壓實(shí)后剩余孔隙度最大為24.09%,最小為15.11%;壓實(shí)作用減孔率(C減孔)平均值為50.89%。

研究表明,研究區(qū)長8砂巖儲(chǔ)層的成巖階段處在中成巖A晚期—B早期階段,膠結(jié)物中硅質(zhì)膠結(jié)含量極少,主要為鐵方解石和黏土礦物膠結(jié)。而在其膠結(jié)過程中,粒間孔和早期溶蝕孔被這些硅質(zhì)和碳酸巖礦物充填,因此膠結(jié)作用減少的孔隙度約等于膠結(jié)物的含量,即鏡下殘余粒間孔所占的孔隙,可用公式Φ膠=P殘孔×P實(shí)/P總[22]計(jì)算,而減孔率可用公式P膠=ω膠/Φ原[22]求出。

根據(jù)實(shí)測物性數(shù)據(jù)計(jì)算得到研究區(qū)膠結(jié)后減少孔隙度Φ膠最大為16.28%,最小為13.31%,平均膠結(jié)減孔率P膠達(dá)42.73%。

4.2.2 增孔定量計(jì)算

溶蝕作用是典型的增孔過程,可以增加砂巖孔隙度、改善儲(chǔ)層物性,增加的孔隙度就是現(xiàn)今保留的次生孔隙度[40, 42]。因此,溶蝕增孔率可用公式C增孔=P溶/Φ原計(jì)算,其中P溶由公式P溶=P殘孔/P實(shí)×P總[42]求出。

在酸性環(huán)境下,長石、巖屑和碳酸鹽容易發(fā)生溶蝕[43]。鏡下薄片觀察表明,研究區(qū)普遍發(fā)育長石的溶蝕,按照公式得出,經(jīng)溶蝕作用后,長8儲(chǔ)層增加的孔隙度最大為9.46%,最小為4.85%,平均增孔率13.33%。

以Z29井區(qū)長8為例,通過該井區(qū)13口典型井實(shí)測物性及薄片鑒定分析,以求取增、減孔定量計(jì)算結(jié)果的可靠性,計(jì)算結(jié)果見表2。由表2可知,該區(qū)在早期壓實(shí)作用下,損失了平均16.19%的孔隙度,其后的膠結(jié)作用導(dǎo)致孔隙度損失了15.22%;成巖晚期的溶蝕作用極大地改善了儲(chǔ)層物性,貢獻(xiàn)了6.66%的孔隙度。計(jì)算平均孔隙度為10.14%,實(shí)測平均孔隙度10.26%,誤差1.1%,說明定量恢復(fù)結(jié)果較為可靠。

5 盆地模擬實(shí)例驗(yàn)證

運(yùn)用PetroMod軟件對鄂爾多斯盆地合水地區(qū)進(jìn)行了盆地模擬恢復(fù),使用的算法是三維侵入逾滲模型,其核心的思路是在三維地質(zhì)體中尋找油氣運(yùn)移最有利的通道,并根據(jù)油氣源供給量來進(jìn)行模擬計(jì)算[44],因此孔隙度模型參數(shù)的精確程度可影響盆地模擬的結(jié)果。該軟件在盆地含油氣系統(tǒng)模擬過程中有一個(gè)核心模塊——儲(chǔ)層模擬,而孔隙度的定量標(biāo)定又是其中重要的計(jì)算環(huán)節(jié)?？紫抖鹊亩繕?biāo)定由兩部分組成,一個(gè)是需要得到研究區(qū)的原始孔隙度分布,另外一個(gè)就是需要現(xiàn)今孔隙度分布。以往的圖件都是根據(jù)有實(shí)測數(shù)據(jù)的井位來手工繪制平面分布圖,人為因素較大,不同的人可以繪制出不同的平面分布特征。而利用前述定量化的總孔隙度模型就可以最大程度地消除人為因素的干擾,可以做到全區(qū)塊、全覆蓋的孔隙度定量計(jì)算恢復(fù),再利用軟件模擬生成全區(qū)塊平面分布圖,這樣就能最大化模擬出與實(shí)際地質(zhì)情況相吻合的應(yīng)用效果。

分析結(jié)果表明(見圖8),模擬地區(qū)的石油充注開始于晚侏羅世(J3)末期,聚集量為0.2億t;到了早白堊世(K1)末期,盆地長7生排烴達(dá)到最高峰,同時(shí)在該區(qū)的聚集量也達(dá)到了峰值,為14.8億t;在白堊世末期,盆地仍然保持了一個(gè)較高的聚集量,達(dá)到了14.4億t;最后,至現(xiàn)今,聚集量顯著減少,僅為1.73億t。

圖8 研究區(qū)不同生排烴期聚集量盆地模擬結(jié)果Fig.8 Simulation results of basins with different hydrocarbon generation and expulsion periods in the study area

模型與實(shí)際鉆探成果相疊加發(fā)現(xiàn),工業(yè)油井均分布于模擬出來的油藏中,或者在其運(yùn)移路徑上(見圖9),說明以上述孔隙度模型為基礎(chǔ)來進(jìn)行的盆?；謴?fù)的可信度較高,達(dá)到了一個(gè)合理的應(yīng)用效果,因此可以將其作為模板推廣應(yīng)用到同類型其他地區(qū)的儲(chǔ)層研究中,有效指導(dǎo)油田的勘探與生產(chǎn)開發(fā)工作。

圖9 工業(yè)油井與盆地模擬結(jié)果匹配關(guān)系圖Fig.9 Matching relationship between industrial oil well and basin simulation results

6 結(jié)論

1)鄂爾多斯盆地合水地區(qū)延長組長8段砂巖類型主要為長石砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖,成分成熟度較低,結(jié)構(gòu)成熟度中等,儲(chǔ)集空間以粒間孔為主,長石溶孔次之,具有典型的低孔、低滲特征。研究區(qū)壓實(shí)作用中等到強(qiáng),膠結(jié)作用復(fù)雜,溶蝕作用普遍發(fā)育,處于中成巖A晚期—中成巖B早期,儲(chǔ)層成巖序列為:早期機(jī)械壓實(shí)→早期碳酸鹽膠結(jié)→早期有機(jī)酸流體進(jìn)入→長石、巖屑溶蝕→次生孔隙+自生石英→烴類侵入→ 伊利石→鐵方解石膠結(jié)→鐵白云石膠結(jié)。

2)不同成巖作用對儲(chǔ)層的孔隙演化具有不同影響,各種成巖作用對研究區(qū)儲(chǔ)層砂巖孔隙演化定量恢復(fù)的確立具有關(guān)鍵作用。以現(xiàn)今孔隙度為約束條件,分別對各成巖作用階段增孔、減孔量進(jìn)行定量計(jì)算,得到原始孔隙度為34.4%。在早期壓實(shí)作用下,減孔率為50.89%;其后的膠結(jié)作用減孔率為42.73%。成巖晚期溶蝕作用極大地改善了儲(chǔ)層物性,增孔率為13.33%。計(jì)算孔隙度為10.14%,實(shí)測孔隙度為10.26%,誤差為1.1%,說明定量恢復(fù)結(jié)果較為可靠。

3)運(yùn)用PetroMod軟件,以孔隙演化定量分析所得的孔隙度為依據(jù),開展盆地模擬研究,模擬出了油氣的充注時(shí)間、聚集量、生排烴峰值等。同時(shí),研究區(qū)實(shí)際鉆探工業(yè)油井的分布與模擬油藏的吻合度高,證明了模型的可信度較高,可用于指導(dǎo)同類型其他油田的勘探開發(fā)。