楊翼波，董 瑞，方 斌，李彥萱，龐 娟，艾孜買提·肉孜

(1.中國(guó)大陸動(dòng)力重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069;2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069;3.新疆油田公司風(fēng)城作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000)

克拉瑪依油田七中——東區(qū)位于克拉瑪依市白堿灘地區(qū)，距克拉瑪依市以東約40 km。研究區(qū)分布在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地區(qū)克拉瑪依逆掩斷裂帶上，地表平坦，為較松軟堿土層覆蓋。該油藏于20世紀(jì)50年代末期被發(fā)現(xiàn)，60年代陸續(xù)投入開發(fā)，70年代中期采用注水開發(fā)進(jìn)入高速穩(wěn)產(chǎn)開采階段，80年代末開始遞減，但從2000年起油藏進(jìn)入加速遞減階段。因此，明確油藏水驅(qū)后的儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性和其影響因素對(duì)解決油田后續(xù)開發(fā)及提高采收率均具有十分重要的意義。

1 沉積作用對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響

克拉瑪依油田七中——東區(qū)克下組油藏屬于碎屑巖儲(chǔ)層，其沉積作用不僅控制著儲(chǔ)層的宏觀分布形態(tài)，而且控制微觀結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性特征。進(jìn)而形成儲(chǔ)層巖性、物性上的非均質(zhì)性，儲(chǔ)層后期的沉積改造作用是在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步增強(qiáng)某一方面的非均質(zhì)性。因此，對(duì)克拉瑪依油田七中——東區(qū)碎屑巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性認(rèn)識(shí)的根本應(yīng)首先立足于沉積作用對(duì)非均質(zhì)性影響的研究。

1.1 成分成熟度

成分成熟度是指用碎屑巖中最穩(wěn)定組分的相對(duì)含量來標(biāo)志碎屑巖的成分的成熟度。在輕礦物中，最穩(wěn)定的是單晶非波狀消光石英，其相對(duì)含量的多少是碎屑巖成熟度的重要標(biāo)志。在重礦物中，鋯石，電氣石，金紅石是最穩(wěn)定的，這3種礦物在透明礦物質(zhì)所占的比例“ZTR”指數(shù)，也是判別成分成熟度的標(biāo)志，其值越大，表明成分成熟度越高，其值越小，表明成分成熟度越低。碎屑巖的成分成熟度反映了碎屑組分所經(jīng)歷的地質(zhì)作用的時(shí)間、距離和強(qiáng)度。

通過統(tǒng)計(jì)研究區(qū)內(nèi)90個(gè)樣品碎屑巖成分中石英、長(zhǎng)石和巖屑的含量，分析后作出碎屑成分三端元含量圖(圖1)。由圖可知該區(qū)儲(chǔ)層中大多數(shù)樣品中的巖屑含量都很高，巖屑含量最高為99%，其中54個(gè)樣品的巖屑含量大于80%。石英的含量則低的多，90個(gè)樣品中，石英的最高含量為42%，74個(gè)樣品中石英含量小于20%，還可以看出有82%的樣品中的石英含量小于20%。長(zhǎng)石在研究區(qū)的這90個(gè)樣品中的含量最高為82%，有56個(gè)樣品中的長(zhǎng)石含量小于10%，即有62%的樣品中的長(zhǎng)石含量小于10%。

圖1 碎屑成分三角圖

碎屑顆粒成分在碎屑巖中主要分為三種類型:雜基、石英和長(zhǎng)石，石英屬于最穩(wěn)定的成分，而雜基則屬最不穩(wěn)定成分，雜基含量過高的巖石通常屆搬運(yùn)距離近，因而其不穩(wěn)定成分高，把石英與長(zhǎng)石含量總和，聯(lián)系雜基含量綜合考慮，可知碎屑巖樣品中大多數(shù)屬于不成熟非均質(zhì)和中等成熟(圖2)。由此表明，碎屑巖顆粒成分成熟度低，非均質(zhì)性較為嚴(yán)重。

1.2 碎屑顆粒粒徑

碎屑顆粒的粒度(即大小)是碎屑顆粒的最主要特征。巖石中顆粒直徑大于2 mm的巖石碎屑定義為礫石或角礫石;礫石或角礫石含量大于或等于50%的巖石定是礫巖或角礫巖。巖石碎屑中顆粒圓度的差異是區(qū)別礫巖和角礫巖的關(guān)鍵。而當(dāng)50%以上的礫巖呈次棱角和棱角狀時(shí)為角礫巖。巖石中礫石含量在25%～50%之間為砂礫巖，而礫石含量在5% ～25%之間為含礫巖，如含礫細(xì)砂巖，含礫中砂巖等等。

以碎屑巖三級(jí)命名法則為依據(jù)，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)碎屑巖進(jìn)行粒度的劃分命名，得到樣品粒級(jí)更為詳細(xì)的命名信息(圖3)。由圖可知，巖石類型分布廣泛，從砂質(zhì)礫巖到含粘土粉砂質(zhì)砂巖均有分布，其中砂質(zhì)礫巖含量最多，占總量的34.6%;其次是礫質(zhì)砂巖和含礫不等粒砂巖，分別占總量的16.9%和8.9%。再者就是含砂礫巖，占總量的比例為6%。巖石顆粒粒徑分布較廣，大的顆粒之間充填較小的顆粒，小顆粒間又充填更小的顆粒和雜基，形成復(fù)模態(tài)結(jié)構(gòu)，造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層非均質(zhì)性。

圖2 顆粒成分非均質(zhì)性特征圖

圖3 粒度分布特征圖

2 成巖作用

克拉瑪依油田七中——東區(qū)克下組砂礫巖儲(chǔ)集層是典型的低孔低滲儲(chǔ)集巖層，其成巖作用類型非常復(fù)雜，在埋藏成巖過程中各種成巖作用對(duì)碎屑巖的原生孔隙或保存或破壞以及次生孔隙的發(fā)育都產(chǎn)生一定影響，儲(chǔ)層成巖作用的復(fù)雜性和多樣性，造成了儲(chǔ)層孔隙分布的非均質(zhì)性，進(jìn)而影響儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。

2.1 壓實(shí)作用

在壓實(shí)作用改造下，碎屑巖的原生粒間孔隙大幅度縮小甚至消失，碎屑巖物性變差導(dǎo)致原生粒間孔隙縮小后形成縮小粒間孔隙或縫狀粒間孔隙。在該碎屑巖的碎屑組分中，巖屑的含量較高，顆粒接觸關(guān)系以點(diǎn)——線狀為主，碎屑組分中半塑性——塑性巖屑的含量變化很大，導(dǎo)致碎屑巖壓實(shí)作用的強(qiáng)度不均一。半塑性——塑性巖屑含量較高的碎屑巖中壓實(shí)作用較強(qiáng)，原生孔隙結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞。因此，壓實(shí)作用的不均一性，進(jìn)一步加劇了碎屑沉積物中原生孔隙分布的非均質(zhì)性。

T72110井的滲透率和孔隙度隨深度的變化趨勢(shì)如(圖4和圖5)所示，由圖可知，滲透率和孔隙度隨地層埋深增加大致呈減小的趨勢(shì)，這與壓實(shí)作用使孔隙度和滲透率減小的原理相符。孔隙度的值主要為15%，滲透率的值集中在 0.1 md，較大孔隙度與小的滲透率說明了這是壓實(shí)作用造成儲(chǔ)層非均質(zhì)性。

圖4 孔隙度與地層埋深的關(guān)系

圖5 滲透率與地層埋深的關(guān)系

2.2 溶蝕作用

溶蝕作用的結(jié)果形成了碎屑巖儲(chǔ)層中的次生孔隙，溶蝕孔隙對(duì)改善砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能起到了建設(shè)性的作用。根據(jù)顯微鏡及掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)溶蝕作用主要發(fā)生在長(zhǎng)石顆粒表面及內(nèi)部，其次為巖屑發(fā)生溶蝕。顆粒的溶解有兩種情況:一種是長(zhǎng)石、巖屑等不穩(wěn)定顆粒直接溶解形成溶蝕粒內(nèi)孔;另一種是長(zhǎng)石及巖屑等顆粒先為碳酸鹽礦物交代，后來交代物發(fā)生溶解而使顆粒間接被溶，常形成溶蝕粒內(nèi)孔及溶蝕粒間孔。

據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡觀察，本區(qū)砂礫巖發(fā)生了強(qiáng)烈的溶蝕作用，形成了大量的溶蝕型次生孔隙(圖6、圖7)。部分綠泥石膜也發(fā)生溶解作用。

圖6 ES7012井長(zhǎng)石溶蝕

圖7 T72110井長(zhǎng)石溶蝕

由于本區(qū)溶蝕作用強(qiáng)烈，填隙物內(nèi)溶孔也較發(fā)育，占孔隙總面孔率的11.17%，鑄體薄片下經(jīng)?？梢姟Ｍㄟ^統(tǒng)計(jì)鑄體面孔率數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)(圖8)，在以填隙物內(nèi)溶孔為主的巖石樣品中，面孔率最小值為0.01%，最大值為 0.62%，平均為 0.31%。膠結(jié)類型以孔隙型為主，少量基底型，孔隙發(fā)育程度中等—差。

圖8 七中、東區(qū)克下組礫巖儲(chǔ)層孔隙類型發(fā)育特征

如圖9所示溶蝕粒間孔多于剩余粒間孔，此階段溶蝕作用是主要的成巖作用。溶蝕粒間孔的存在使得儲(chǔ)層滲透率和孔隙度較高，溶蝕粒內(nèi)孔含量不少，但對(duì)改善滲透率作用不大，這導(dǎo)致儲(chǔ)層非均質(zhì)變化。

3 構(gòu)造作用對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響

構(gòu)造改造作用是影響儲(chǔ)集性能的重要條件:構(gòu)造作用從大的方面控制著沉積環(huán)境和成巖作用，從這個(gè)意義上講，構(gòu)造作用從宏觀上控制著巖石的儲(chǔ)集性能，后期構(gòu)造作用對(duì)巖石物性的影響主要表現(xiàn)在使巖石破碎而形成裂縫。裂縫的存在不僅提供了石油運(yùn)移通道，改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能，而且為大氣淡水、酸性水進(jìn)入砂體提供了運(yùn)移通道，往往形成良好的次生孔隙，改善了儲(chǔ)層的物性、孔隙。因此其在局部地區(qū)對(duì)儲(chǔ)層改善起了很大的作用。

圖9 孔隙與物性的關(guān)系

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的斷層和裂縫對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性有一定影響。垂直和較大角度的斷層由于其封閉性，不但可使原來的地層錯(cuò)開，變成不連通，也可以由于其開啟性使不同年代的地層串通起來，增加了儲(chǔ)層的嚴(yán)重性和復(fù)雜性。一些延伸很遠(yuǎn)的裂縫若不閉合，可能使水沿裂縫串流，造成嚴(yán)重的平面矛盾。

微裂縫是在構(gòu)造應(yīng)力或者地靜壓力作用下巖石發(fā)生破裂而形成的次生孔隙。從顯微鏡下觀察，顆粒間或顆粒內(nèi)發(fā)育的微裂縫均比較常見，微裂縫的寬度通常受殘余構(gòu)造水平應(yīng)力場(chǎng)的控制。七中區(qū)和七東區(qū)克下組碎屑巖儲(chǔ)層中均有微裂縫發(fā)育，但數(shù)量較少，約占總孔隙面孔率的0.19%，從本區(qū)巖石樣品的鑄體薄片資料上看，微裂縫多發(fā)育于孔隙發(fā)育情況較差的樣品中(圖10、圖11)，最小面孔率為0.02%，最大面孔率為0.16%，平均面孔率為0.074%。

根據(jù)鑄體薄片研究發(fā)現(xiàn)構(gòu)造作用產(chǎn)生的微裂縫對(duì)儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性有影響。T72247井中發(fā)育的微裂縫，但是被填隙物充填，對(duì)微觀非均質(zhì)性影響不大。與，ES7012井中的儲(chǔ)層巖石較致密，發(fā)育明顯的微裂縫，但是未填隙物充填，導(dǎo)致儲(chǔ)層的滲透性得到改善，可見微裂縫對(duì)微觀非均質(zhì)性影響較大。

4 結(jié)語

1)克拉瑪依油田七中——東區(qū)碎屑巖儲(chǔ)層中碎屑巖顆粒成分成熟度低，非均質(zhì)性較為嚴(yán)重。儲(chǔ)層中巖石類型分布廣泛，形成復(fù)模態(tài)結(jié)構(gòu)，造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層非均質(zhì)性。

圖10 ES7012井微裂縫

圖11 ES7012井微裂

2)儲(chǔ)層成巖作用的復(fù)雜性和多樣性，造成了儲(chǔ)層孔隙分布的非均質(zhì)性，進(jìn)而影響儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。在壓實(shí)作用改造下造成儲(chǔ)層較大孔隙度卻是較小的滲透率，造成儲(chǔ)層非均質(zhì)性。溶蝕粒間孔的存在使得儲(chǔ)層滲透率和孔隙度較高，溶蝕粒內(nèi)孔含量不少，但對(duì)改善滲透率作用不大，這導(dǎo)致儲(chǔ)層非均質(zhì)變化。

3)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的微裂縫使得儲(chǔ)層區(qū)域性的孔隙度差異較大，對(duì)微觀非均質(zhì)性影響較大。

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