張 惠，孟祥振，郭艷琴，張曉泉，楊 華，劉 艷，馮 輝

(1.西北大學 地質學系，西安 710069； 2.西安石油大學 油氣資源學院，西安 710065；3.延長油田股份有限公司，陜西 延安 717111)

富縣地區(qū)位于鄂爾多斯盆地東南部，構造上屬于二級單元陜北斜坡，該斜坡為由東向西傾斜的大型單斜，近南北向展布，地層平緩，地層傾角一般小于1°，區(qū)內(nèi)構造簡單，無大的變形與褶皺，因差異壓實作用在局部地區(qū)形成幅度較小的鼻隆構造，對油氣富集具有一定的控制作用[1]。研究區(qū)位于延安市富縣境內(nèi)，南北約25～37 km，東西長約105 km，面積3 834.51 km2(圖1)。區(qū)內(nèi)勘探工作始于1995年，至2006年年底累計完鉆探井76口，其中獲工業(yè)油流井16口。該區(qū)具有多套含油層系，縱向上有下氣上油的分布規(guī)律，其中長6油層組是主要含油層位之一。

1 沉積特征

研究區(qū)長6為三角洲沉積[2]，其中主要為三角洲前緣和三角洲平原，主要發(fā)育分流河道、河漫灘、水下分流河道和分流間灣等沉積微相。其巖石學特征和沉積構造特征見表1。

圖1 鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)地理位置及長6頂構造

表1 鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)長6油層組三角洲平原、前緣主要微相及其特征

通過對眾多鉆井測井相巖性—電性特征轉換模型的分析，證實自然電位、自然伽馬和電阻率曲線能較好地反映地層泥質含量和碎屑顆粒粒度變化特征。以自然電位曲線為代表的測井相類型有如下幾種;

1)箱形;頂、底部呈略顯正韻律變化或突變特征, 內(nèi)部結構較均勻，反映沉積過程中能量一致、物源充足的供應條件，是河道砂壩、分流河道的曲線特征。

2)鐘形;反映水流能量向上減弱，它代表河道的側向遷移或逐漸廢棄，是由粗變細的分流河道和水下分流河道砂體的特征。在縱向上由多個沖刷疊置的河道砂體與薄泥巖夾層組合在一起,每個疊置砂體的粒度及含泥量呈韻律性變化,因此鐘形曲線多次疊加最終呈宏觀的圣誕樹形。

3)漏斗形;幅值向下減小，頂部呈突變而底部呈漸變的關系，主要為薄層砂巖、粉砂巖、泥巖互層，呈反韻律。反映砂體向上部建造時水流能量加強，顆粒變粗分選較好，代表砂體上部受波浪改造影響，此外也代表砂體前積的結果。在決口扇和決口河道中常見，連續(xù)發(fā)育多個決口扇可形成疊置漏斗狀曲線。砂巖主要發(fā)育在上部，反映突發(fā)性的洪水溢岸沉積。

4)菱形(對稱齒形);常見的一種曲線形態(tài)，它多以充刷、充填作用為主，具有正粒序。

研究區(qū)長6油層組測井曲線主要為齒狀箱型、齒狀鐘形以及二者的組合(圖2)，反映了分流河道、水下分流河道砂體和河漫灘、分流間灣粉砂質、泥質沉積在縱向上互相疊置以及河道在側向上遷移的特征。分流河道及水下分流河道是研究區(qū)主要的油氣儲集層。

2 巖石學特征

2.1 碎屑組成

富縣地區(qū)長6儲集層主要為巖屑長石砂巖，其次含少量長石砂巖(圖3)。碎屑總量65%～93.4%，平均85.6%，碎屑組成以長石為主(39.69%～58.11%，平均47.58%)，次為石英(19.52%～36.2%，平均為26.51%)，巖屑(20%～33.71%，平均25.91%)，主要為碎屑云母(6.43%～19.20%，平均為11.13%)和變質巖巖屑(6.11%～14.83%，平均為10.80%)，其次是巖漿巖巖屑(0.44%～5.18%，平均為2.23%)和沉積巖巖屑(0～6.56%，平均為1.07%)，此外還含有少量的碎屑綠泥石(0～1.57%，平均為0.56%)和燧石(0～0.62%，平均為0.13%)。

圖2 鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)中富13井水下分流河道、分流間灣巖電特征

圖3 鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)長6儲層砂巖組分

2.2 填隙物組分及其特征

富縣探區(qū)長6油層組填隙物含量變化大，最高為35%，最低為6.6%，平均14.43%。填隙物以膠結物為主，雜基含量極少(0～0.8%，平均為0.05%)，且分布不均勻。膠結物主要為方解石、自生粘土礦物和硅質，此外有少量鐵方解石及鐵白云石等膠結物。方解石膠結物含量較高(0～33%，平均含量4.69%)，分布不均勻。自生粘土礦物含量較高(0.6%～13.4%，平均含量為6.45%)，主要有綠泥石、水云母和網(wǎng)狀粘土，其中以綠泥石最高，為0～13.2%，平均5.1%；其次是水云母，含量為0～5%，平均為0.87%，分布不均；網(wǎng)狀粘土含量較少，為0～2.4%，平均為0.48%。硅質膠結物含量為0～11%，平均為2.6%。長6油層組長石質膠結物含量也相對較高，為0～1.8%，平均為0.24%。

2.3 結構特征

富縣探區(qū)長6砂巖以細砂為主，砂巖碎屑顆粒最大粒徑為0.50 mm，主要粒徑為0.05～0.25 mm。顆粒磨圓較差，以次棱角—次圓為主，分選中等—好。碎屑顆粒間以線和點—線接觸為主，局部見點接觸和凹凸接觸，膠結類型主要為孔隙和薄膜式。

3 儲集特征

3.1 儲集空間類型及特征

富縣地區(qū)長6 儲層砂巖面孔率為2.5%。 孔隙類型主要為粒間孔和長石溶孔，二者含量為1.55%和0.52%，分別占孔隙總量的62%和20.8%；其次是晶間孔和巖屑溶孔，二者含量為0.31%和0.11%，分別占總孔隙的12.4%和4.4%；此外，還有少量的微裂隙。這些孔隙以不同的形式疊加組合，構成多種孔隙組合類型。其中粒間孔—溶孔型是主要的孔隙組合類型，構成了研究區(qū)主要的儲集空間。 這些儲集類型受沉積和成巖作用的控制，在長6 油層組中分布不均。

3.2 儲層物性特征

研究區(qū)內(nèi)延長組長6 儲層孔喉結構較差,儲集層的平均中值壓力為30.54 MPa、排驅壓力5.12 MPa；最大孔喉半徑0.016～1.640 5 μm ，平均為0.49 μm；中值半徑0.006 5～0.270 8 μm，平均為0.06 μm；分選系數(shù)3.04；變異系數(shù)0.4。10 口井36個樣品的巖心分析資料統(tǒng)計結果表明，儲集層孔隙度為0.8%～13.5%，平均8.1% ，集中分布在3%～13%之間，孔隙以小孔和微孔為主。滲透率為(0.01～2.28) ×10-3μm2，平均值0.37 ×10-3μm2， 其中有87.7%的樣品小于1×10-3μm2，按前人對低滲透儲層的分類標準[3]，研究區(qū)主要為接近致密儲層，其次為特低滲儲層。

4 成巖作用對儲集巖物性的影響

富縣地區(qū)長6砂巖已普遍達到晚成巖A階段，少量甚至進入晚成巖B階段的早期[1]。在埋藏過程中主要經(jīng)歷了壓實壓溶作用、膠結交代作用和溶蝕作用等成巖事件，這些成巖作用對儲集層孔隙發(fā)育具有顯著的影響，其中壓實作用、膠結作用和溶蝕作用對儲層物性和孔隙結構影響最大。

4.1 壓實作用對孔隙的影響

壓實作用是造成研究區(qū)儲層低孔低滲的主要原因之一，也是研究區(qū)最普遍、最重要的一種成巖作用。在綠泥石膜發(fā)育的細粒巖屑長石砂巖和長石砂巖中，碎屑顆粒之間呈點—線接觸，機械壓實作用強度較弱，殘余粒間孔隙較發(fā)育(圖4a)。相反，在綠泥石膜不發(fā)育但泥質雜基含量較高的砂巖中，機械壓實作用強烈，表現(xiàn)為一方面碎屑顆粒間緊密接觸，以線狀接觸為主，局部為凹凸狀接觸；另一方面黑云母碎屑和塑性粘土礦物被擠壓變形，發(fā)生強烈的假雜基化，常吸附有機質(圖4b)，從而導致砂巖的原生孔隙大量消失，結構致密。據(jù)比爾德和韋爾[4-5]提出的原始孔隙度計算式;原始孔隙度=20.91% + 22.9/100S0，式中S0為分選系數(shù)，計算出研究區(qū)長6 砂巖原始孔隙度平均值約為35%。大量砂巖粒間孔隙度的埋藏改造作用研究[6-7]表明，壓實作用使砂巖的原始孔隙度減少近37%～45%。因此，研究區(qū)長6儲層經(jīng)過壓實作用孔隙度降低到22%～19%左右。

圖4 鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)長6儲層主要成巖特征

另外，值得指出的是，在砂巖埋藏過程中，成巖作用早期綠泥石薄膜的析出和初步固結，阻止了部分石英和長石次生加大以及碳酸鹽膠結物的沉淀，在一定程度上對部分原生孔隙起到了保護作用，且為成巖后期溶蝕次生孔隙形成提供了有效的空間和通道[8]。

4.2 膠結作用對儲層物性的破壞

膠結作用也是使儲層物性變差的重要原因之一，也是研究區(qū)長6儲集層普遍發(fā)生的一種成巖作用。 膠結物的類型較多，主要有碳酸鹽礦物、自生粘土礦物、長英質等；碳酸鹽膠結物主要是方解石、鐵方解石(圖4b)和少量白云石、鐵白云石。方解石常呈基底式膠結；而鐵方解石主要為基底式膠結和孔隙式膠結，析出比方解石晚，還有一部分以交代長石的形式析出；鐵白云石析出時間最晚，常通過交代鐵方解石而析出。從碳酸鹽含量與孔隙度和滲透率的關系圖(圖5) 可看出，當碳酸鹽含量小于5%時，孔隙度和滲透率變化較大，一旦含量大于5%時，孔隙度和滲透率均隨碳酸鹽含量的增高而明顯降低。這種現(xiàn)象可能反映含鐵碳酸鹽膠結物晚于粘土膠結物和硅質膠結物，充填在成巖晚期僅存的殘余粒間孔和溶蝕粒間孔內(nèi)。

長英質膠結最常見的是石英的次生加大邊、自生石英晶體充填孔隙(圖4c,d)和次生鈉長石充填孔喉(圖4e)。研究區(qū)長6石英次生加大為Ⅱ級，在薄片下觀察，大部分石英具次生加大邊，加大邊與碎屑石英間以很薄的粘土膜分開，自形晶面比較發(fā)育，有的見單個石英小晶體。在掃描電鏡下表現(xiàn)為多數(shù)顆粒表面被較完整的自形晶面所包裹，部分自生晶體向孔隙空間生長，交錯鑲嵌，堵塞孔隙。碳酸鹽膠結物分布于石英次生加大邊之外，抑制了石英次生加大的進一步形成，表明次生加大形成早于碳酸鹽膠結物的形成。

圖5 鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)長6碳酸鹽含量與物性的關系

自生粘土礦物膠結物主要為綠泥石，此外還有少量伊利石、伊蒙混層及網(wǎng)狀粘土。雖然綠泥石膜可以起到抗壓實作用，一定程度保護了部分殘余粒間孔，但是充填在孔隙內(nèi)的自生粘土礦物常常擠占有效孔隙空間或者使粒間孔變成晶間孔，降低儲集層的物性。

4.3 溶解作用對儲層物性的改善

富縣探區(qū)長6砂巖在晚成巖A期發(fā)生了強烈的溶解作用，形成了大量的溶蝕型次生孔隙，有效的改善了儲層的孔隙度和滲透率。在晚成巖期的A亞期，烴源巖中有機質向烴類轉化過程中釋放出大量CO2，使孔隙流體介質呈酸性[9-11]；富含有機和無機酸的酸性孔隙流體是導致儲層碎屑組分發(fā)生溶解的主要介質和動力。隨著埋藏深度增加，溫度不斷升高，泥巖中的干酪根在80～120 ℃時含氧官能團熱裂解形成羧酸等有機酸，使鋁硅酸鹽和碳酸鹽礦物發(fā)生溶蝕作用。以上各種途徑形成的酸性孔隙流體造成骨架顆粒(斜長石為主和少量鉀長石)和早期成巖膠結物方解石發(fā)生溶解(圖4c,f)，由溶解作用產(chǎn)生的次生溶孔是研究區(qū)主要的儲集空間之一，溶蝕孔的出現(xiàn)也使孔喉間的連通性得到進一步改善。

5 結論

1)富縣地區(qū)長6油層組主要發(fā)育三角洲沉積，其中三角洲平原分流河道和三角洲前緣水下分流河道是主要的油氣儲集層。

2) 富縣地區(qū)延長組長6 油層組儲集層巖石類型為巖屑長石細砂巖和長石細砂巖，顆粒間接觸類型以線和點—線為主，填隙物主要以膠結物為主，雜基含量極少，總體表現(xiàn)為結構成熟度高、成分成熟度低的特征。

3) 長6 儲層孔隙類型主要為粒間孔和長石溶孔，其中以小孔和微孔為主，滲透率小于3×10-3μm2，主要為接近致密儲層，其次為特低滲儲層。

4) 成巖作用是影響儲層物性的主要因素，壓實作用是孔滲降低、儲層物性變差的主要原因之一，長6 儲集層的原始孔隙度平均值由原來的35%降低到20%左右。各種膠結作用使砂巖物性進一步變差，尤其碳酸鹽膠結物是研究區(qū)長6物性變差的又一主要因素。溶蝕作用是長6 儲集層最重要的一種使儲層增孔、物性變好的成巖作用。經(jīng)歷各種成巖作用后，研究區(qū)長6 儲層平均孔隙度最終約為8.1%。

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