郝關(guān)清，楊 超 (西安石油大學(xué)地球與科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710065)

安塞油田東部長(zhǎng)6儲(chǔ)層成巖作用分析

郝關(guān)清，楊 超 (西安石油大學(xué)地球與科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710065)

根據(jù)物性、高壓壓汞、鑄體薄片、電鏡掃描、X衍射等資料等對(duì)安塞油田東部長(zhǎng)6儲(chǔ)層的成巖作用進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，安塞油田長(zhǎng)6儲(chǔ)層物性較差，孔喉整體細(xì)小，巖性以細(xì)、粉粒長(zhǎng)石砂巖為主，碎屑成分復(fù)雜，成分成熟度低，結(jié)構(gòu)成熟度低到中等。壓實(shí)作用使儲(chǔ)集層的原始孔隙空間損失；膠結(jié)作用不僅破壞了部分原生孔隙，而且使部分次生溶孔遭到破壞；交代作用使巖石結(jié)構(gòu)和孔隙度發(fā)生變化；溶解作用使儲(chǔ)層物性得到了改善；有機(jī)質(zhì)充填作用抑制了巖石生長(zhǎng)，對(duì)儲(chǔ)層物性改善有一定建設(shè)性作用。

安塞油田；成巖作用；孔隙演化；長(zhǎng)6儲(chǔ)層

安塞油田東部地區(qū)位于陜北地區(qū)安塞、志丹縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造為一平緩的西傾單斜，傾角不足1°。由于該研究區(qū)成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性、孔隙結(jié)構(gòu)等影響復(fù)雜，筆者根據(jù)物性、高壓壓汞、鑄體薄片、電鏡掃描、X衍射等資料，對(duì)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的成巖作用、物性變化特征進(jìn)行研究，揭示成巖作用與物性變化關(guān)系，為篩選有利建產(chǎn)區(qū)塊提供參考。

1 巖石學(xué)特征

安塞油田東部長(zhǎng)6儲(chǔ)層沉積物物源具有繼承性，物源區(qū)相對(duì)比較穩(wěn)定，源區(qū)母巖以結(jié)晶片巖和巖漿巖為主。沉積相以三角洲前緣相為主[1]。長(zhǎng)6儲(chǔ)層砂巖類型主要為長(zhǎng)石砂巖，次為巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖。碎屑成分以石英、長(zhǎng)石為主，其次為巖屑、云母等，含量分別為34.74%、50.75%、12.34%和4.33%。

通過(guò)普通薄片、鑄體薄片和掃描電鏡資料觀察分析，研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層膠結(jié)物含量一般在1.2%～45.5%之間，平均為17.4%。碎屑顆粒以細(xì)砂(2<φ≤4)和粉砂(4<φ≤8)為主，百分含量分別為38%和41.51%，分選好～中等，粒度較為均一；磨圓度較好，以次圓-次棱角狀為主。

2 物性及孔喉結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)薄片分析，長(zhǎng)6平均面孔率為3.8%，以粒間孔為主，平均為2.45%，次為長(zhǎng)石溶孔、巖屑溶孔、粒間溶孔、晶間孔、濁沸石溶孔和微裂縫，平均百分?jǐn)?shù)分別為0.66%、0.18%、0.04%、0.13%、0.26%和0.04%。

據(jù)樣品測(cè)試數(shù)據(jù)可知，長(zhǎng)6儲(chǔ)層平均孔隙度為11.01%，最小為5.9%，最大為21.83%；平均滲透率為1.44×10-3μm2。

據(jù)壓汞試驗(yàn)，排驅(qū)壓力介于0.012～12.581MPa，平均為1.076MPa；中值壓力介于0.62～127.79MPa，平均為9.27MPa；中值半徑介于0.006～1.15μm之間，平均值為0.188μm；均值系數(shù)介于8.594～14.879之間，平均為11.59；歪度介于-1.262～0.994之間，平均為0.025；分選系數(shù)介于0.028～4.834之間，平均為2.221；變異系數(shù)0.034～0.543之間，平均為0.197；最大進(jìn)汞飽和度介于21.62%～98.36%，平均為83.58%；退汞效率平均為30.83%，變化于7.95%～58.34%之間?？傮w來(lái)講，長(zhǎng)6儲(chǔ)層的排驅(qū)壓力為較差-中等級(jí)別，孔隙結(jié)構(gòu)變化較大，分選較差。

3 成巖作用及其特征

通過(guò)對(duì)普通薄片、鑄體薄片和掃描電鏡等資料的研究，確定該研究區(qū)長(zhǎng)6油層組砂巖儲(chǔ)集層經(jīng)歷的成巖作用包括壓實(shí)壓溶、膠結(jié)、交代溶解和有機(jī)質(zhì)填充等類型。

3.1壓實(shí)壓溶作用

壓實(shí)壓溶作用貫穿于埋藏成巖階段的整個(gè)過(guò)程，是引起砂巖孔隙度降低的主要原因之一[2]。該研究區(qū)壓實(shí)壓溶作用的主要表現(xiàn)在以下幾方面：①持續(xù)強(qiáng)烈的壓實(shí)作用往往會(huì)導(dǎo)致剛性顆粒位移，柔性顆粒塑性變形(見(jiàn)圖1(a))，形成假雜基充填孔隙，甚至層狀礦物裂開(kāi)使原生孔喉縮小、變形或者部分孔喉堵塞，使孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)一步復(fù)雜化，因而壓實(shí)作用是形成低滲儲(chǔ)層的主要因素之一。②使得碎屑礦物如石英和長(zhǎng)石等發(fā)生位移和重排。③碎屑顆粒間接觸方式由點(diǎn)-線、線接觸部分過(guò)渡到凹凸縫合線接觸(見(jiàn)圖1(b))，石英和長(zhǎng)石由于壓溶作用出現(xiàn)次生加大現(xiàn)象。

3.2膠結(jié)作用

圖1 研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層鑄體薄片電鏡掃描照片

膠結(jié)作用是沉積物轉(zhuǎn)變成沉積巖的重要作用，也是使沉積層中孔隙度和滲透率降低的主要原因之一[2]。該研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層砂巖中常見(jiàn)的膠結(jié)作用類型有以下幾種：①硅質(zhì)膠結(jié)。該研究區(qū)多以石英自生加大產(chǎn)出，常見(jiàn)Ⅰ級(jí)-Ⅱ級(jí)自生加大，也可見(jiàn)石英碎屑顆粒表面、孔壁自形石英晶體析出(見(jiàn)圖1(c))。硅質(zhì)膠結(jié)物總體來(lái)說(shuō)起減小孔隙度的作用，②濁沸石膠結(jié)。濁沸石膠結(jié)物在該研究區(qū)長(zhǎng)6油層組砂巖中較為發(fā)育，其形成過(guò)程是砂泥巖中的蒙皂石向伊利石、綠泥石轉(zhuǎn)化過(guò)程中大量脫水，并析出鈣、鎂、鈉、鐵等陽(yáng)離子，其中鈉離子形成鈉長(zhǎng)石，鎂離子等參與綠泥石的沉淀，而鈣離子則隨后形成濁沸石填充于孔隙中。由于濁沸石的的膠結(jié)作用加劇了砂巖的致密化(見(jiàn)圖1(d))，導(dǎo)致孔隙度降低。③碳酸鹽膠結(jié)。碳酸鹽膠結(jié)物是導(dǎo)致該研究區(qū)儲(chǔ)層變差的重要因素之一。早期方解石等膠結(jié)沉淀，極易堵塞原生孔隙(見(jiàn)圖1(e))，降低了儲(chǔ)集層的孔隙度和滲透率，使物性變差。④粘土礦物膠結(jié)。該研究區(qū)主要的粘土礦物類型有綠泥石、伊利石以及I/S混層等，綠泥石含量居多。早先沉積的長(zhǎng)石砂巖，膠結(jié)物含量小于1%，沉積后不久，綠泥石粘土析出，沉淀在多數(shù)顆粒的邊緣，厚達(dá)5～10μm，并以薄膜形式覆蓋在碎屑顆粒表面，使巖石孔隙直徑縮小，顆粒表面增大，從而降低了原生孔隙度。其次為伊利石和伊/蒙混層，但是含量相對(duì)較低且分布局限，而另一方面，綠泥石膜也阻止了其他膠結(jié)作用的發(fā)生，部分性的保護(hù)了原生孔隙度(見(jiàn)圖1(f))。

3.3交代作用

隨著成巖作用的不斷進(jìn)行，成巖流體中有機(jī)酸不斷被消耗，而逐漸由酸性轉(zhuǎn)向偏堿性，在堿性介質(zhì)條件下，含鐵碳酸鹽礦物可以交代酸性條件下較穩(wěn)定的石英、長(zhǎng)石、花崗巖屑等骨架顆粒。另外，晚期含鐵碳酸鹽膠結(jié)物還可以在未被烴類占據(jù)的粒間孔隙以及長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔中形成具有較高自形程度的晶體，破壞酸性環(huán)境中形成的各種孔隙，從而改變了砂巖剩余孔隙結(jié)構(gòu)和面貌(見(jiàn)圖1(g))。

3.4溶解作用

溶解作用對(duì)于儲(chǔ)層的形成非常有利，是形成次生孔隙，改善儲(chǔ)層物性的主要成巖方式之一[2]。可以發(fā)生于成巖的各個(gè)階段。隨著埋藏加深，有機(jī)質(zhì)演化釋放出來(lái)的酸性流體，對(duì)碎屑顆粒和填隙物進(jìn)行溶解形成部分粒內(nèi)次生溶孔(見(jiàn)圖1(h))。

3.5有機(jī)質(zhì)充填作用

成巖過(guò)程中，早期的烴源巖有機(jī)質(zhì)演化提供了充足的有機(jī)酸，是造成酸性成巖環(huán)境的主要因素之一[3]。在薄片下有時(shí)可以看到石油運(yùn)移過(guò)程留下的殘跡，主要呈孔隙充填殘留物和孔隙襯邊，它們既可以充填在粒間孔隙，也可充填粒內(nèi)溶孔中(見(jiàn)圖1(i))。由于油浸造成的孔隙襯邊保護(hù)了顆粒不易遭受溶解，所以如長(zhǎng)石和巖屑以及伊利石、石英和高嶺石生長(zhǎng)均受到抑制，因而油浸過(guò)程實(shí)際是一種特殊的有機(jī)成巖作用。

4 成巖階段劃分及其演化序列

圖2 安塞油田東部地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層組成巖演化序列

勘探表明，該研究區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層組砂巖埋藏深度一般為1200～1400m左右，結(jié)合上述儲(chǔ)集砂巖的成巖特征進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為儲(chǔ)集砂巖目前應(yīng)處于中成巖階段的A期，部分可達(dá)中成巖階段B期。砂巖的成巖演化序列具體包括如下幾個(gè)階段：①沉積開(kāi)始后，壓實(shí)壓溶作用便開(kāi)始進(jìn)行，壓實(shí)壓溶基本貫穿成巖作用的整個(gè)階段，但在早期由于沉積物比較松軟，顆粒之間空隙大，所以壓實(shí)壓溶作用在該階段表現(xiàn)的尤為強(qiáng)烈，導(dǎo)致孔隙大量消失；②沉積后不久，早期粘土膜(主要為綠泥石膜)便開(kāi)始形成，導(dǎo)致孔隙連通性變差；③早期濁沸石、方解石膠結(jié)事件發(fā)生，致使儲(chǔ)層進(jìn)一步致密化；④由于孔隙水酸化，濁沸石等膠結(jié)物以及長(zhǎng)石巖屑等發(fā)生溶蝕、溶解作用，產(chǎn)生次生孔隙，這在極大程度上影響了儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)；⑤隨著成巖作用的進(jìn)一步加劇，自生礦物開(kāi)始形成，最后發(fā)生鐵方解石膠結(jié)以及白云石膠結(jié)充填交代作用(見(jiàn)圖2)。

5 結(jié) 論

(1)該研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層物性較差，孔喉整體細(xì)小，屬細(xì)小孔、微細(xì)喉道類型。巖性以細(xì)、粉粒長(zhǎng)石砂巖為主，碎屑巖成分復(fù)雜，成分成熟度低，結(jié)構(gòu)成熟度低到中等。

(2)研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)6儲(chǔ)層主要經(jīng)歷的成巖作用類型有：壓實(shí)壓溶作用、膠結(jié)作用、交代作用、溶解作用和有機(jī)質(zhì)充填作用。壓實(shí)作用使儲(chǔ)集層的原始孔隙空間損失，膠結(jié)作用不僅破壞了部分原生孔隙，而且使部分次生溶孔遭到破壞，交代作用使巖石結(jié)構(gòu)和孔隙度發(fā)生了變化，溶解作用使儲(chǔ)層物性得到了改善，有機(jī)質(zhì)充填作用抑制了巖石生長(zhǎng)，對(duì)儲(chǔ)層物性改善有一定建設(shè)性作用。

[1]長(zhǎng)慶油田石油地質(zhì)志編寫(xiě)組.中國(guó)石油地質(zhì)志卷十二：長(zhǎng)慶油田[M].北京：石油工業(yè)出版社，1992.

[2]朱筱敏.沉積巖石學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

[3]況昊，王振奇，瞿建華，等.白家海凸起-阜北斜坡中下侏羅統(tǒng)成巖演化特征[J].新疆石油地質(zhì)，2012，33(2)：161-163.

2012-12-25

郝關(guān)清(1983-)，男，碩士生，現(xiàn)主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)方面的研究工作。

TE121.3

A

1673-1409(2013)10-0024-03

[編輯] 李啟棟