王新鋒，劉正偉，劉新菊，劉曉鋒，張 龍，曹 麗

(1.西安石油大學(xué) 油氣資源學(xué)院，陜西 西安 710065；2.長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠，陜西 延安 716009)

0 引 言

隨著對(duì)低滲透儲(chǔ)層油氣勘探的不斷深入，在普遍高低孔低滲儲(chǔ)層背景下常?？梢哉业较鄬?duì)優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集層段[1,2].鄂爾多斯盆地在已探明的石油儲(chǔ)量中，油層滲透率在1×10-3μm2左右的約占70%以上，可以看出相對(duì)高滲優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的重要性.安塞地區(qū)長(zhǎng)101砂體及儲(chǔ)層物性變化大，高滲帶高產(chǎn)，低滲帶不出油，勘探評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)極大.因此，開(kāi)展安塞地區(qū)長(zhǎng)101相對(duì)高滲儲(chǔ)層特征研究有非常重要的理論意義和實(shí)際意義.

1 相對(duì)高滲儲(chǔ)層的界定

相對(duì)高滲儲(chǔ)層是指在普遍低孔隙度、低滲透率背景下的相對(duì)較好的有效儲(chǔ)層，又稱優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層或“甜點(diǎn)”[3].根據(jù)對(duì)安塞地區(qū)長(zhǎng)101層115口試油井共190個(gè)試油點(diǎn)，其中油層63個(gè)試油點(diǎn)，油水層98個(gè)試油點(diǎn)，水層29個(gè)試油點(diǎn)，進(jìn)行聲波時(shí)差-電阻率交會(huì)(圖1)，得出油層判別的電性下限Δt>230μs/m，Rt≥30 Ω·m；油水層判別的電性下限212μs/m≤Δt≤230μs/m，Rt≥-0.783 9Δt+214.21.

圖1 安塞油田長(zhǎng)101段聲波時(shí)差-電阻率交匯圖 圖2 安塞油田長(zhǎng)101油層組巖石類型三角圖

2 相對(duì)高滲儲(chǔ)層的特征

2.1 巖石學(xué)特征

通過(guò)對(duì)安塞地區(qū)55口取芯井長(zhǎng)101段110塊鑄體薄片觀察，發(fā)現(xiàn)安塞地區(qū)長(zhǎng)101主要為長(zhǎng)石砂巖，巖屑長(zhǎng)石砂巖少量(圖2)，其中碎屑組分中石英含量介于13.7%～49%之間，平均約23.91%，長(zhǎng)石含量介于28%～64%之間，平均約46.98%，巖屑含量介于4%～29.2%之間，平均約10%[4].

統(tǒng)計(jì)相對(duì)高滲儲(chǔ)層鑄體薄片分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，安塞地區(qū)長(zhǎng)101相對(duì)高滲儲(chǔ)層石英平均含量31.53%，長(zhǎng)石平均含量43.93%，巖屑平均含量12.06%，而相對(duì)低滲儲(chǔ)層石英平均含量21%，長(zhǎng)石平均含量52%，巖屑平均含量8.5%，由此可見(jiàn)相對(duì)高滲儲(chǔ)集層石英含量大于22%，普遍較高，巖屑含量大于等于10%.

安塞地區(qū)長(zhǎng)101填隙物組分類型多樣，總體含量不高，介于6%～35%之間，但平面上變化較大.濁沸石普遍發(fā)育，含量最高，平均7.12%，其次為綠泥石膜、方解石和鐵方解石，其中綠泥石膜平均2.76%，方解石平均1.68%，鐵方解石平均1.34%.除此之外，還有石英加大邊、自生石英顆粒等硅質(zhì)和水云母假雜基化，重晶石、長(zhǎng)石質(zhì)和黃鐵礦等.統(tǒng)計(jì)相對(duì)高滲儲(chǔ)層鑄體薄片分析結(jié)果，安塞地區(qū)長(zhǎng)101相對(duì)高滲儲(chǔ)層濁沸石平均含量6.8%，綠泥石膜平均含量1.4%，方解石的平均含量1.06%，而相對(duì)低滲儲(chǔ)層或者濁沸石平均含量高或者方解石平均含量高，由此可見(jiàn)安塞地區(qū)長(zhǎng)101相對(duì)高滲儲(chǔ)層膠結(jié)物中濁沸石普遍高于其他膠結(jié)物，綠泥石膜普遍發(fā)育，硅質(zhì)膠結(jié)較為發(fā)育.

據(jù)鑄體薄片鑒定資料分析，安塞地區(qū)長(zhǎng)101砂巖粒度分選較好，磨圓度多為次棱角狀，膠結(jié)類型主要為孔隙式，次為薄膜-孔隙式和加大孔隙式.砂巖結(jié)構(gòu)成熟度中等.砂巖粒徑主要居于0.05～0.5 mm范圍內(nèi)，其中以0.25～0.5 mm中砂為主，部分達(dá)到粗砂級(jí)[5].統(tǒng)計(jì)相對(duì)高滲儲(chǔ)層鑄體薄片及粒度分析結(jié)果，長(zhǎng)101相對(duì)高滲儲(chǔ)層粒度均較粗，主要為中粗粒、粗中粒、細(xì)中粒等.

2.2 成巖作用類型及特征

對(duì)安塞油田長(zhǎng)101鑄體薄片、掃描電鏡、X-衍射和電子探針等資料的綜合研究，認(rèn)為長(zhǎng)101砂巖儲(chǔ)集層在埋藏成巖過(guò)程中發(fā)生的成巖作用主要為致密成巖和改善成巖作用，前者包括機(jī)械壓實(shí)和壓溶作用、膠結(jié)作用和交代作用，后者主要為溶蝕作用和裂縫作用[6].

安塞地區(qū)長(zhǎng)101各段砂巖在埋藏成巖過(guò)程中經(jīng)歷了不同程度的壓實(shí)作用.在安塞長(zhǎng)101砂巖中石英礦物成分含量較低，碎屑顆粒呈拉長(zhǎng)延伸狀定向排列，貼面接觸，石英顆粒多呈凹凸接觸，甚至鑲嵌接觸.位于剛性顆粒之間的軟組分由松軟狀變?yōu)橹旅軤睿紫犊臻g極大縮小，顆粒長(zhǎng)軸定向、半定向性排列，云母受擠壓彎曲等.壓溶作用在研究區(qū)表現(xiàn)為石英、長(zhǎng)石的次生加大，并使得顆粒間的接觸關(guān)系由最初的點(diǎn)接觸、點(diǎn)+線或線接觸變成凹凸接觸甚至縫合線接觸.這一過(guò)程造成孔隙空間進(jìn)一步壓縮，喉道變窄，配位數(shù)減少，孔隙的連通性變差.

安塞地區(qū)長(zhǎng)101儲(chǔ)層的膠結(jié)物類型多樣，主要包括粘土礦物、濁沸石膠結(jié)物、碳酸鹽膠結(jié)物、石英加大硅質(zhì)膠結(jié)物.除此之外，還有極少量的重晶石、長(zhǎng)石質(zhì)和黃鐵礦等.

安塞地區(qū)長(zhǎng)101鏡下主要見(jiàn)到濁沸石和方解石交代碎屑長(zhǎng)石、巖屑顆粒，程度由較弱至強(qiáng)烈.濁沸石和方解石大部分充填于粒間孔隙中，沿著碎屑顆粒邊緣進(jìn)行交代，被交代的碎屑顆粒邊緣多為鋸齒狀，蠶食狀、港灣狀，部分顆粒甚至孤立地漂浮在膠結(jié)物之中.

安塞地區(qū)長(zhǎng)101儲(chǔ)層中溶解作用十分強(qiáng)烈，溶蝕孔隙在0.5%～9.5%之間，平均達(dá)3.95%，對(duì)孔隙度的貢獻(xiàn)率平均達(dá)57.43%，超過(guò)了一半，是第一大孔隙類型，可見(jiàn)其對(duì)儲(chǔ)層物性的改善起到了至關(guān)重要的作用.主要發(fā)育長(zhǎng)石溶蝕、濁沸石溶蝕和巖屑溶蝕.

安塞地區(qū)長(zhǎng)101儲(chǔ)層中裂縫發(fā)育程度較高，在巖芯觀察時(shí)見(jiàn)到明顯的裂縫發(fā)育.鏡下可觀察到微裂縫的薄片數(shù)量占11.25%含量較少，表明微裂縫分布不均勻，且微裂縫貢獻(xiàn)的面孔率均在0.2%～1.0%之間，微裂縫對(duì)研究區(qū)滲透率總體影響有限.

2.3 孔隙類型及孔隙結(jié)構(gòu)

安塞地區(qū)長(zhǎng)101儲(chǔ)層孔隙類型主要為溶蝕孔(占55%)和粒間孔(占44%)，其中溶蝕孔主要為長(zhǎng)石溶孔(最大6.9%，平均1.43%)和沸石溶孔(最大6%，平均1.04%)，其次為巖屑溶孔(最大1.2%，平均0.29%)，微裂縫(最大2%，平均0.1%，)和粒間溶孔(最大2%，平均0.03%，)極少(圖3).

圖3 安塞油田長(zhǎng)101孔隙類型 圖4 長(zhǎng)1012-2沉積相與孔隙度、滲透率疊加圖

統(tǒng)計(jì)相對(duì)高滲儲(chǔ)層鑄體薄片分析結(jié)果，安塞地區(qū)長(zhǎng)101相對(duì)高滲儲(chǔ)層粒間孔平均含量4.57%，濁沸石溶孔平均含量2.4%，長(zhǎng)石溶孔平均含量1.47%，裂隙平均含量0.17%，而相對(duì)低滲儲(chǔ)層粒間孔平均含量2.83%，濁沸石溶孔平均含量0.38%，長(zhǎng)石溶孔平均含量2.32%，無(wú)裂隙.由此可見(jiàn)相對(duì)高滲儲(chǔ)集層具有高粒間孔、高溶蝕孔，尤其是高濁沸石溶孔.

安塞地區(qū)長(zhǎng)101隨著中值半徑的增大(大喉道數(shù)目增多)，孔隙度、滲透率參數(shù)隨之增加；隨著中值壓力的增大(小喉道數(shù)目增多)，儲(chǔ)層巖石孔隙度、滲透率參數(shù)減??；最大連通孔喉半徑和孔隙度、滲透率呈現(xiàn)較好的正相關(guān)性，最大連通孔喉半徑與滲透率的相關(guān)性好于與孔隙度的相關(guān)性，這里也說(shuō)明了巖石滲透率主要由大孔喉決定；隨著排驅(qū)壓力的升高，孔隙度、滲透率變差；隨著分選系數(shù)的增大，孔隙度、滲透率增大，分選系數(shù)增大時(shí)，儲(chǔ)層巖石孔喉表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性，其滲透率只是某些大孔喉的表征；隨著均值系數(shù)的增大，孔隙度、滲透率減小；隨著變異系數(shù)的增大，孔隙度、滲透率增加[7].

3 相對(duì)高滲儲(chǔ)層的控制因素分析

3.1 三角洲分流河道是控制相對(duì)高滲儲(chǔ)層的主要因素

安塞地區(qū)長(zhǎng)101為三角洲平原亞相沉積，分流河道呈NE-SW向帶狀展布，儲(chǔ)集層的分布嚴(yán)格受三角洲平原亞相分流河道微相的控制[8,9].相對(duì)高滲儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率分布又受砂體的控制，因而沉積微相控制了相對(duì)高滲儲(chǔ)層的分布(圖4).分流河道砂體粒度粗、厚度大、在垂向上彼此疊置，平面上因側(cè)向加積形成復(fù)合砂體，而且河道砂體常被河道間泥質(zhì)巖包圍，側(cè)向封堵條件良好，是油氣聚集的有利部位[10].

3.2 綠泥石膜的形成有利于原生粒間孔隙的保存

黃思靜等(2004)認(rèn)為，湖相砂巖中的自生綠泥石是深埋地層中砂巖孔隙得以保存的重要因素[11].顆粒表面綠泥石膜的存在有利于原生粒間孔的保存，該膜可以阻止骨架顆粒之間或者骨架顆粒與填隙物之間的成巖反應(yīng)，有利于原始孔隙的保留.同時(shí)，發(fā)育綠泥石膜的砂體有利于酸性水的進(jìn)入和長(zhǎng)石的溶蝕孔隙的形成，所以綠泥石膜對(duì)長(zhǎng)101次生孔隙的形成也起到了非常積極地作用.

自生綠泥石含量可以作為指示孔隙度大小的指標(biāo)，原因有兩個(gè)：

(1)粒間孔中的自生綠泥石作為一種從溶液中結(jié)晶的礦物， 其形成需要大量流體的活動(dòng)；而孔隙越發(fā)育，就越有利于流體的流動(dòng).所以，孔隙度高不一定自生綠泥石含量就高，但自生綠泥石含量高卻必然表明孔隙度高、孔隙的連通性好.

(2)另一個(gè)原因是由于自生綠泥石膜的形成，使碎屑石英失去了成核能力，有效地抑制了石英的自生加大，保留了較多的粒間孔.

3.3 濁沸石膠結(jié)是形成次生溶蝕的物質(zhì)基礎(chǔ)

據(jù)鄭俊茂等(2009)，陜北地區(qū)延長(zhǎng)組砂巖中濁沸石膠結(jié)物的成因主要與物源中的火山物質(zhì)有關(guān)，屬于低溫成巖產(chǎn)物[12].濁沸石的分布趨勢(shì)和溶蝕趨勢(shì)控制著優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的空間分布.濁沸石的形成、分布和溶蝕作用均受沉積相的控制.

通過(guò)對(duì)安塞地區(qū)長(zhǎng)101三角洲沉積微相和濁沸石膠結(jié)物分布特征研究發(fā)現(xiàn)，濁沸石主要分布在三角洲平原分流河道微相，特別是主要分布在縱向上多期疊置的水下分流河道厚砂層中，因?yàn)檫@些疊置水下分流河道中的原生孔隙發(fā)育，孔隙水易于流動(dòng)，孔隙水與火山巖碎屑和斜長(zhǎng)石碎屑的離子交換能力強(qiáng)，因此易于形成濁沸石膠結(jié).而縱向上孤立的、薄的水下分流河道砂巖中濁沸石含量較低，并主要以硅質(zhì)和方解石膠結(jié)物為主，后期溶蝕作用較弱[13].

3.4 次生溶蝕作用是形成相對(duì)高滲儲(chǔ)層的關(guān)鍵

安塞地區(qū)長(zhǎng)101成巖作用類型多，對(duì)相對(duì)高滲儲(chǔ)層的形成起主導(dǎo)作用的是次生溶蝕成巖作用，包括長(zhǎng)石溶蝕、濁沸石溶蝕和巖屑溶蝕，其中前兩者對(duì)巖石儲(chǔ)集性能的改善起主要的作用.

早在20世紀(jì)80年代Surdum 等人就提出：在中成巖的早期(R.0.5%～0．7%)，烴源巖中的有機(jī)質(zhì)脫羧形成大量有機(jī)酸，這些有機(jī)酸對(duì)碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽等礦物具有很強(qiáng)的溶蝕作用[14].巖心觀察及薄片觀察結(jié)果表明在相對(duì)高滲儲(chǔ)層砂巖中確實(shí)存在瀝青質(zhì)，說(shuō)明存在有機(jī)酸溶蝕的前提條件.

安塞地區(qū)長(zhǎng)101砂巖中粒間孔、濁沸石溶孔和長(zhǎng)石溶孔平面分布，濁沸石溶蝕孔隙主要分布在高52井區(qū)，而長(zhǎng)石溶蝕孔則分布廣泛.因此，粒間孔、濁沸石溶孔和長(zhǎng)石溶孔的發(fā)育情況對(duì)于有利儲(chǔ)集層的預(yù)測(cè)具有重要的意義.

3.5 裂縫作用

微裂縫不僅改善儲(chǔ)集層的滲透率，而且控制次生孔隙的形成和分布.高滲透砂體與裂縫、微裂縫在空間的配置是油氣成藏的有利場(chǎng)所，也是勘探開(kāi)發(fā)的直接目標(biāo).

據(jù)趙文智等(2003)、汪澤成等(2005)， 盆地現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的最大水平主應(yīng)力為NE向，故NE向裂縫開(kāi)啟程度高，為高效導(dǎo)流縫.基底斷裂控制的沉積體系及砂體展布方向?yàn)镹E向，儲(chǔ)層在該方向具有相對(duì)較高的滲透率，與NE向裂縫共同作用也表現(xiàn)為NE向裂縫發(fā)育.微裂縫發(fā)育狀況是沉積微相帶及基底斷裂基礎(chǔ)上成巖過(guò)程中多期古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)共同作用的結(jié)果.

經(jīng)過(guò)細(xì)心觀察，安塞地區(qū)長(zhǎng)101裂縫較為發(fā)育，主要存在于砂巖中，多數(shù)以單條裂縫形式出現(xiàn)，產(chǎn)狀多為高角度或垂直裂縫，傾角大于70度的裂縫占裂縫總數(shù)的75%.縫面平直，裂縫間有時(shí)可見(jiàn)后期充填的方解石薄膜.巖芯上的裂縫長(zhǎng)度多數(shù)小于0.5 m，是規(guī)模較小的裂縫，裂縫多數(shù)在巖性自然狀態(tài)下能夠張開(kāi).

根據(jù)觀察到的裂縫井在平面的分布狀況，推測(cè)安塞地區(qū)長(zhǎng)101至少有6組NE-SW向的裂縫，該裂縫與砂體的延展方向近于一致.

3.6 構(gòu)造高點(diǎn)是高滲儲(chǔ)層聚集的有利位置

安塞地區(qū)處于鄂爾多斯盆地陜北斜坡帶西傾單斜構(gòu)造的構(gòu)造背景下，長(zhǎng)101油層組發(fā)育因差異壓實(shí)作用而形成鼻狀構(gòu)造，成為油氣聚集地帶.試油及開(kāi)發(fā)結(jié)果證明，在研究區(qū)長(zhǎng)101大部分含油層段都處在鼻狀構(gòu)造帶上.

4 結(jié)論

(1)巖石主要為中粗粒-中粒含濁沸石長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖，巖石石英含量相對(duì)較高、成分成熟度相對(duì)較高.膠結(jié)物主要以綠泥石膜和濁沸石為主.成巖作用主要表現(xiàn)為次生溶蝕.

(2)相對(duì)高滲儲(chǔ)層孔隙度大于等于8%，滲透率大于等于1.2×10-3μm2.

(3)相對(duì)高滲儲(chǔ)層以濁沸石溶蝕孔、長(zhǎng)石溶蝕孔和殘余粒間孔為主.

(4)相對(duì)高滲儲(chǔ)層具有高中值半徑、最大喉道半徑、變異系數(shù)、分選系數(shù)，低中值壓力、門(mén)檻壓力、均值系數(shù)等孔隙結(jié)構(gòu)特征.

三角洲分流河道是控制相對(duì)高滲儲(chǔ)層的主要因素，綠泥石膜的形成有利于原生粒間孔隙的保存，濁沸石膠結(jié)是形成次生溶蝕的物質(zhì)基礎(chǔ)，次生溶蝕作用是形成相對(duì)高滲儲(chǔ)層的關(guān)鍵，微裂縫改善了儲(chǔ)集層的滲透率，構(gòu)造高點(diǎn)為油氣聚集的有利地帶.

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