鄂尔多斯盆地姬塬与黄陵地区长8段储层主控因素研究

齐亚林，赵彦德，王 克，黄锦绣，吕剑文，张雪峰

(1.中国石油 长庆油田分公司 勘探开发研究院， 西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018)

鄂尔多斯盆地姬塬与黄陵地区长8段储层主控因素研究

齐亚林1,2，赵彦德1,2，王 克1,2，黄锦绣1,2，吕剑文1,2，张雪峰1,2

(1.中国石油 长庆油田分公司 勘探开发研究院， 西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018)

鄂尔多斯盆地西北部姬塬地区与东南部黄陵地区延长组长8段储层物性存在较大的差异，利用粒度、铸体薄片、扫描电镜等储层岩石学分析手段和对比的研究方法，围绕面孔率，通过分析粒间孔、次生溶孔的影响因素，明确储层主控因素，揭示储层致密机理。结果表明，沉积体系控制了储层的岩石学组成及不同物理、化学稳定性碎屑的含量，控制了引起次生溶孔发育的长石等易溶组分含量，控制了刚性、半塑性、塑性等不同力学性质的碎屑含量；沉积环境控制了储层碎屑颗粒的粒度和分选；泥级碎屑组分含量制约和影响着部分黏土类自生矿物的含量；沉积体系和沉积环境的差异是两区粒间孔和次生溶孔发育存在差异的决定因素，也是导致储层物性较大差异的主要原因。

致密储层；主控因素;延长组；黄陵地区；姬塬地区；鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地是中国重要的油气资源勘探和开发基地，其低渗透油气藏普遍具有物性差、非均质性强、成藏因素复杂的特点[1-2]。姬塬地区与黄陵地区均为近年来鄂尔多斯盆地石油勘探的重点地区(图1)，作为两区主力勘探层系的延长组长8段油层组，勘探效果存在明显差别。处于盆地西北部的姬塬地区延长组长8段普遍具有储层物性相对较好[3-4]，产液量高的特点，勘探接连取得重大突破。姬塬油田是近年来长庆油田提交规模储量最多、开发效果最好油田之一。而位于盆地东南部的黄陵地区，近年来石油勘探取得突破，在延长组长8段有多口井获得工业油流，展现了一定的勘探潜力。但该区普遍存在储层岩矿成份复杂、物性较差、产液量低的特点，制约了勘探部署[5-9]。成藏条件特别是储集空间构成和物性的差异是导致上述两区勘探效果存在差异的主要原因之一(表1)。通过开展两区储层特征对比研究，分析储层主控因素，揭示致密机理，在普遍低渗的背景下寻找相对高渗的储层在后续勘探中显得尤为迫切。

图1 鄂尔多斯盆地构造区划及研究区位置

储层物性取决于面孔率，而面孔率取决于粒间孔和溶孔含量。本文以岩石学分析为基础，利用粒度、铸体薄片、扫描电镜等储层岩石学分析手段和对比的研究方法，围绕面孔率，通过分析粒间孔、次生溶孔的影响因素，明确储层主控因素，揭示储层致密原因。

1 粒间孔

粒间孔是机械压实强度的反映，是研究区储层主要的储集空间(表1)，延长组储层机械压实损失的孔隙可占原始孔隙的35%～45%，是储层致密的重要因素[10-11]。机械压实强度主要受岩石的碎屑组成和粒度的影响[12]，可由压实作用后胶结作用前残余粒间孔(现今粒间孔与填隙物)的大小来表征。

1.1 碎屑组分

砂岩不同的碎屑组成具有不同的力学性质及抗压实强度，对孔隙度演化具有重要的影响[12]。研究区延长组长8段砂岩的岩石类型均以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩为主，见少量的长石砂岩。按岩石颗粒的力学性质，本区储层碎屑组成可以分为3类：石英、长石、石英岩、花岗岩等抗压实能力强的组分构成的刚性颗粒；喷发岩、隐晶岩、高变岩、白云岩等压实较为敏感的组分构成的半塑性颗粒；片岩、千枚岩、变质砂岩、板岩、绿泥石等对压实敏感的组分构成的塑性颗粒(表2)。不同力学性质颗粒压实表现不同，刚性颗粒，由于硬度大，抗压实能力强，不易发生变形碎裂，起支撑砂岩骨架的作用，使粒间孔容易保存(图2a，b)；半塑性及塑性颗粒，由于硬度低、塑性大，易压实变形而发生塑性流动，如泥质岩屑被压实变形呈假杂基化，长条状碎屑矿物定向排列，充填在粒间孔内造成孔隙度损失(图2c，d)，其较高的含量对粒间孔的保存极为不利[13]。进一步的分析表明，粒间孔含量总体与刚性颗粒的含量成正比，与塑性颗粒的含量成反比(图3a，b)。

表1 姬塬与黄陵地区延长组长8段砂岩储集空间组成

表2 姬塬与黄陵地区延长组长8段砂岩碎屑组成

沉积体系控制了储层的碎屑组成，姬塬地区受控于西北沉积体系[14-16]，抗压实能力强的刚性颗粒含量高；黄陵地区受控于南部沉积体系[14,17-18]，压实敏感的塑性、半塑性组分含量高(表2)。上述差别导致姬塬地区较黄陵地区粒间孔更为发育，沉积体系控制了储层发育的物质基础[12]。

1.2 粒度组成

粒度组成和参数特征是控制原始孔隙度的重要参数，对机械压实作用具有重要的影响[19-20]。研究区储层碎屑以细砂为主，中砂次之，粗砂、粉砂和泥也有分布(表3)。岩石类型主要为细砂岩或含中砂细砂岩，反映储集性能的粒间孔受粒径平均值和分选程度的影响，平均粒径为0.22 mm或标准偏差为0.60 mm时，粒间孔最为发育(图3c，d)。强机械压实作用的背景下，粒度和分选适中的碎屑颗粒，抗压能力强，相对有利于粒间孔的保存，而粒度细、分选差则易于压实[21]。姬塬地区平均粒径0.19 mm，标准偏差0.59 mm，偏度1.56，峰态6.34；黄陵地区平均粒径0.15 mm，标准偏差0.62 mm，偏度1.50，峰态6.52；姬塬地区相对黄陵地区碎屑颗粒粒度偏粗，分选偏好(表3)，更有利于粒间孔的发育和保存。

沉积环境是影响储层储集性能的地质基础，不同沉积微相砂岩储集性能之间存在明显的差异。鄂尔多斯盆地延长组长8段沉积时期，水体较浅，分处其西北部和东南部的姬塬地区和黄陵地区沉积环境存在差异(图4)。姬塬地区整体位于三角洲平原，以平原分流河道砂体为主[14-16]，处于相对高能的沉积环境；碎屑颗粒普遍较粗，泥级组分含量较低，分选好；岩性以细砂岩为主，中砂岩也极为常见(表3)。黄陵地区整体位于三角洲前缘，以前缘河口坝和远砂坝砂体为主[17-18]，处于沉积体系末端，属较为低能的沉积环境；碎屑颗粒普遍较细，泥级组分含量较高，分选差；岩性以细砂岩和粉细砂岩为主(表3)。上述粒度、分选的差异可能是姬塬地区较黄陵地区粒间孔发育的重要原因，沉积环境是决定储层物性的决定性因素。

图2 姬塬与黄陵地区延长组长8段砂岩典型成岩特征

表3 姬塬与黄陵地区延长组长8段砂岩粒度参数特征

图3 姬塬与黄陵地区延长组长8段砂岩孔隙—碎屑组成及结构参数相关图

1.3 填隙物

填隙物占据了部分粒间孔和次生溶孔，是储层致密的重要因素[10-11]。姬塬地区和黄陵地区延长组长8段砂岩填隙物主要为方解石、铁方解石、铁白云石等碳酸盐矿物以及水云母、绿泥石、高岭石等黏土矿物和硅质、长石质(表4)，较高的铁方解石、铁白云石、水云母、硅质和绿泥石含量是储层致密的重要因素。黏土类填隙物的含量与砂岩碎屑的平均粒径成反比，平均粒径越小，细粒组分含量越高，黏土类填隙物的含量越高，部分黏土类自生矿物是由陆源碎屑黏土类矿物转化而来[22](图3e)。

图4 姬塬与黄陵地区延长组长8段沉积背景

表4 姬塬与黄陵地区延长组长8段砂岩填隙物组分含量

姬塬地区和黄陵地区填隙物总量接近，但与姬塬地区相比，黄陵地区具有较高的方解石和铁方解石含量(表4)，其对孔隙的破坏更为严重[21]；部分自生成因黏土矿物来源于陆源碎屑成因黏土矿物转化，泥级碎屑组分为陆源碎屑黏土矿物向自生黏土矿物转化提供了物质基础，影响了自生黏土矿物的类型和含量[22]，较高的泥级碎屑组成(表3)可能是导致黄陵地区填隙物总量高的重要原因。

2 次生溶孔

次生溶孔主要由骨架颗粒溶解形成，是砂岩孔隙最为重要的组成部分，其形成对储层储渗条件的改善具有重要意义[10-11,23]。研究区砂岩次生溶孔重要程度仅次于粒间孔(表1)，其发育程度主要受矿物组成控制，不同的矿物组成具有不同的物理、化学稳定性。石英和长石是该区长8段砂岩的主要组成矿物，其溶蚀程度及表现形式也不尽相同。如石英等具有较高的物理、化学稳定性的矿物，在电镜下仅能观察到表面光滑且晶型完整的自形或次生加大状石英，难以观察到显著的溶蚀现象(图5a，b)；长石等物理、化学性质表现得较不稳定(图5c，d)，有学者认为延长组砂岩储层中长石次生溶孔的形成与印支暴露期大气水参与下的溶蚀作用有关，不是埋藏成岩过程中有机酸溶蚀作用的结果[23]。但现代沉积学研究表明，碎屑组分自源区及后续搬运、沉积过程中均不同程度经历物理风化和化学风化作用，长石等矿物常沿矿物表面和解理、裂隙等部位进行溶蚀[24-27]，碎屑组分的溶蚀作用不仅在晚三叠世延长期沉积及成岩阶段发生，此前地质历史时期均可能发生，沉积盆地的多旋回性导致长石等矿物溶孔的发育具有多旋回性，且不同物源区溶蚀程度存在差异[22]。长石等矿物是研究区最为常见的易溶骨架颗粒，储层中次生溶孔的形成主要是长石等矿物溶蚀的结果，长石溶孔是研究区主要的溶孔类型(表1)，其发育程度既受长石含量控制(长石溶孔的含量与长石含量成正比)(图3f)，也受物源控制。不同物源的长石由于经历不同的风化、搬运、溶蚀旋回[22]，其溶孔的发育程度也不尽相同，较高的长石含量和较强的溶蚀程度可能是姬塬地区储层中溶孔更为发育的重要原因。

图5 姬塬与黄陵地区延长组长8段砂岩典型成岩作用显微特征

3 结论

(1)沉积体系控制了储层的岩石学组成和长石、石英等不同物理、化学稳定性矿物的含量，长石等易溶组分含量是次生孔隙发育程度的决定因素；沉积体系控制了储层中刚性、半塑性、塑性等具有不同力学性质的矿物含量，决定了储层的抗压实能力，制约着粒间孔的发育。

(2)沉积环境控制了储层砂体的类型，控制了砂岩碎屑颗粒的粒度和分选，影响了岩石的机械压实强度，是影响粒间孔发育的重要因素。

(3)部分自生成因黏土矿物来源于陆源碎屑成因黏土矿物转化，泥级碎屑组分为陆源碎屑黏土矿物向自生黏土矿物转化提供了物质基础，制约和影响了部分黏土类填隙物的含量。

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(编辑 黄 娟)

Reservoir main controlling factors of Chang8 sandstones in Jiyuan and Huangling areas, Ordos Basin

Qi Yalin1,2, Zhao Yande1,2, Wang Ke1,2, Huang Jinxiu1,2, Lü Jianwen1,2, Zhang Xuefeng1,2

(1.ExplorationandDevelopmentInstituteofChangqingOilfield,PetroChina,Xi’an,Shaanxi710018,China; 2.NationalEngineeringLaboratoryofLow-permeabilityOilandGasFieldExplorationandDevelopment,Xi’an,Shaanxi710018,China)

There are obvious differences of reservoir physical properties of Chang8 sandstones between the Jiyuan area in the northwest and the Huangling area in the southeast of the Ordos Basin. The factors influencing intergranular and dissolution pores were discussed based on granularity, thin section and SEM analyses. In this way, the controlling factors for reservoir physical properties and the mechanism for reservoir compaction were determined. The deposition system controlled the petrologic composition of the sandstones, the content of minerals with different physical and chemical stabilities, the content of feldspar, which caused secondary porosity, and the content of minerals with different mechanical properties (rigid, semi-plastic or plastic). Depositional environment controlled the granularity and sorting of clastic compositions in reservoir. The content of detrital mud components controlled the content of authigenic clay minerals. The difference in deposition system and environment between the two areas led to the difference of intergranular and dissolution pores, and explain the obvious differences of reservoir property.

compact reservoir; main controlling factor;Yanchang Formation; Huangling area; Jiyuan area; Ordos Basin

1001-6112(2015)03-0334-07

10.11781/sysydz201503334

2014-03-07；

2015-03-26。

齐亚林(1974—)，男，工程师，从事石油地质综合研究和勘探现场生产支撑工作。E-mail：qiyl_cq@petrochina.com.cn。

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”(2011ZX05044，2011ZX05001-004)资助。

TE122.2

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