尚有戰(zhàn)，吳小斌，崔智林，張朋輝，左斌，高凱，李哲，李曉峰

（1.延長油田黃陵勘探開發(fā)項(xiàng)目指揮部，陜西 黃陵 727300；2.延安大學(xué)石油與環(huán)境工程學(xué)院，陜西 延安 716000）

鄂爾多斯盆地黃陵探區(qū)細(xì)粒濁積砂體低滲致密機(jī)理

尚有戰(zhàn)1，吳小斌2，崔智林2，張朋輝1，左斌1，高凱1，李哲1，李曉峰1

（1.延長油田黃陵勘探開發(fā)項(xiàng)目指揮部，陜西 黃陵 727300；2.延安大學(xué)石油與環(huán)境工程學(xué)院，陜西 延安 716000）

濁積砂體是鄂爾多斯盆地三疊系延長組黃陵探區(qū)內(nèi)重要的油氣儲層類型，受沉積及成巖的影響，物性差，屬低滲致密砂體儲層。為了進(jìn)一步揭示研究區(qū)濁流沉積特征，分析其致密機(jī)理，文中首先從露頭調(diào)查、巖心觀察及物源分析入手，總結(jié)了細(xì)粒濁流沉積典型的識別標(biāo)志和沉積特征；其次運(yùn)用掃描電鏡、薄片分析、陰極發(fā)光、恒速壓汞等測試手段，從沉積、成巖及微觀孔喉結(jié)構(gòu)3個方面，探討了物性變差儲層致密的原因。研究表明：原始沉積環(huán)境及其物質(zhì)條件，是研究區(qū)儲層致密的基礎(chǔ)原因；在成巖過程中，溶蝕作用欠發(fā)育，方解石、白云石等碳酸鹽膠結(jié)，是儲層進(jìn)一步致密的關(guān)鍵因素；而孔隙發(fā)育程度及孔喉配位關(guān)系差，特別是主流喉道偏細(xì)（0.38～0.76 μm），是儲層致密的微觀因素。

細(xì)粒濁積砂體；致密機(jī)理；黃陵探區(qū)；鄂爾多斯盆地

0 引言

濁積砂體是深海及湖盆沉積體系內(nèi)重要的油氣儲層類型。近年來，由深水濁積成因形成的隱蔽型油氣藏受到了國內(nèi)外眾多專家和學(xué)者的關(guān)注，如已被報(bào)道的我國東營凹陷沙河街組［1-2］、鄂爾多斯盆地三疊系延長組等多個地區(qū)［3-5］。但之前的研究多集中在沉積、成巖及其分布規(guī)律等方面［6-7］，針對致密機(jī)理研究較少，缺乏對濁積砂體致密儲層特征的認(rèn)識。

黃陵探區(qū)從20世紀(jì)50年代以來，多家石油公司（部門）歷經(jīng)百余口鉆井鉆探，揭示出深湖相濁流沉積砂體具有良好的勘探前景，然而，其勘探風(fēng)險(xiǎn)及開采難度也極大。

據(jù)統(tǒng)計(jì)：長慶、中石化在該區(qū)累計(jì)鉆井27口，獲工業(yè)油流的7口；延長在該區(qū)累計(jì)鉆探井30口，試油13口，獲工業(yè)油流的9口。

對本地區(qū)長6濁積砂體41個樣品分析表明，樣品平均孔隙度為7.65%，平均滲透率為0.037×10-3μm2，儲層巖性致密。從試油試采情況來看，黃陵探區(qū)有33口井獲得工業(yè)油流，采油井26口，平均單井產(chǎn)油0.46 t/d，產(chǎn)能較低。

目前，在鄂爾多斯盆地關(guān)于深湖區(qū)沉積相及重力流的研究工作基礎(chǔ)相對薄弱，對水下濁積砂體這類隱蔽性油藏認(rèn)識程度低，特別是針對濁積砂體沉積特征及其砂巖致密低滲機(jī)理研究較少。本文在露頭調(diào)查、巖心觀察及物源分析的基礎(chǔ)上，首先論證了黃陵探區(qū)延長組長6濁積成因、物源方向及識別特征，并采集了14口井的260件樣品進(jìn)行大量的測試分析，最后從沉積、成巖及微觀孔喉特征3個方面探討了濁積砂體的致密機(jī)理。

1 黃陵濁流沉積特征

鄂爾多斯盆地晚三疊世延長期為三角洲建設(shè)階段。北東方向的曲流河三角洲及西南辮狀河三角洲向湖盆中心推進(jìn)過程中，三角洲前緣大量碎屑物質(zhì)沉積，并不斷向前加積，為2個三角洲夾持之間半深湖—深湖濁流沉積提供了豐富的物源。

調(diào)研表明，鄂爾多斯盆地三疊系延長組黃陵探區(qū)存在西南和北東方向2套濁積砂體。其中：北東方向砂體粒度偏細(xì)，屬吳起—富縣三角洲前緣滑塌成因，分支水道發(fā)育，砂體厚度偏??；而西南方向距離物源區(qū)近、坡度大，易發(fā)育形成粗粒濁流沉積，具有單層厚度大、濁積水道橫向連片性好的特點(diǎn)，在成因上與火山、地震等因素具有耦合性，屬于陣發(fā)性漫溢型快速濁流沉積事件。

研究區(qū)長6層砂體展布范圍廣，連片帶狀分布，呈北東—南西向，并有向中間砂體斷續(xù)分布、“斷根”等現(xiàn)象（見圖1）。鉆井揭示，濁積水道主體微相單井累積砂厚超過35 m。

另外，本次研究的24個重礦物資料表明，研究區(qū)內(nèi)重礦物組合為鋯石+電氣石+石榴石+硬綠泥石類型，說明物源以北東方向物源為主［8］，兼有南西、南東方向的混源沉積。

圖1 黃陵探區(qū)長6砂體厚度及物源分析

在露頭調(diào)查中，鄰區(qū)的柳林、瑤曲等延長組剖面中均不同程度發(fā)現(xiàn)能指示深水濁積沉積的特征構(gòu)造——槽模構(gòu)造（見圖2a，2b）。粒度曲線C-M圖，也顯示為平行于基線的一條平行線，反映了不同粒級的顆?？焖賾腋“徇\(yùn)、快速沉積的特征。通過14口取心井長6巖心觀察，也能見到與濁流成因有關(guān)的底面鑄模、印模、巖性突變面、滑塌變形等沉積構(gòu)造（見圖2c—2f），進(jìn)一步佐證了濁積成因。

2 低滲致密機(jī)理分析

2.1 沉積環(huán)境

原始沉積環(huán)境及其物質(zhì)條件，是研究區(qū)儲層致密的基礎(chǔ)原因［9-10］。濁流屬深水事件性快速沉積，沉積顆粒缺乏分選的過程，因而大小不同的棱角—次棱角狀顆?；祀s堆積，物性較差。130余塊薄片鑒定結(jié)果表明，研究區(qū)砂巖巖性以細(xì)粒巖屑長石砂巖為主。黃陵探區(qū)砂巖碎屑主要成分長石平均體積分?jǐn)?shù)40%，石英平均42%，巖屑平均12%，黏土平均7%，碳酸鹽巖平均3%，硅質(zhì)平均1%。鏡下鑒定表明，巖石致密，風(fēng)化蝕變程度深，顆粒以次棱狀為主，分選相對較差，膠結(jié)類型以孔隙薄膜式和基底式膠結(jié)類型為主（見圖2g，2h）。

此外，顆粒間填隙物所占比例大，礦物類型多樣。多以綠泥石等自生黏土礦物和碳酸鹽巖、沸石類為主，另可見莓球狀黃鐵礦充填（見圖2i），表明為深水還原條件下的沉積。

圖2 黃陵探區(qū)長6細(xì)粒濁積砂體沉積及致密儲層圖片

本次統(tǒng)計(jì)了儲層孔隙度、滲透率與填隙物體積分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，填隙物體積分?jǐn)?shù)越高，物性就越差，二者存在負(fù)相關(guān)關(guān)系（見圖3）。

圖3 儲層孔隙度、滲透率與填隙物體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系

沉積顆粒粒度偏細(xì)是砂體致密的另一因素。由24口井63個樣品粒度分析可知，沉積物顆粒φ值總體分布區(qū)間為2.00～5.30 mm，主體區(qū)間為3.00～4.80 mm，平均粒徑為4.07 mm，平均偏度0.04，尖度2.83，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.36。統(tǒng)計(jì)表明，該區(qū)80%的儲層為細(xì)砂巖（包括粉砂質(zhì)細(xì)砂巖、含粉砂細(xì)砂巖和細(xì)砂巖），其次為粉砂巖（包括砂質(zhì)粉砂巖和含砂粉砂巖）。

綜上所述，黃陵地區(qū)致密儲層的沉積原因主要是，砂體來源于南西、北東等多個方向的混源沉積，濁流快速沉積，分選差，顆粒大小混雜，多為基底式膠結(jié)（見圖2g，2h），且顆粒間填隙物類型豐富、所占比例大。

2.2 成巖作用

黃陵地區(qū)延長組長6濁積砂體，整體表現(xiàn)出儲層致密、孔隙發(fā)育差的特征（見圖2j）。顆粒之間以線接觸為主，并可見少量壓裂縫（見圖2k）。壓實(shí)作用中等—強(qiáng)，致使原生孔隙大量減少。

在成巖過程中，溶蝕作用相對欠發(fā)育，而硅質(zhì)、泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)作用使得物性更差，特別是晚期方解石、菱鍶礦、白云石等碳酸鹽膠結(jié)，是儲層進(jìn)一步致密的關(guān)鍵因素。研究表明，碳酸鹽巖體積分?jǐn)?shù)對儲層物性好壞有很大的影響。一般講，碳酸鹽巖體積分?jǐn)?shù)大于3%以上，就能導(dǎo)致物性明顯變差［11-12］。研究區(qū)碳酸鹽巖平均體積分?jǐn)?shù)為3%，故易致鈣質(zhì)膠結(jié)，使物性變差。通過陰極發(fā)光及能譜分析，均可見方解石（橙紅色）膠結(jié)（見圖2l），菱鍶礦交代長石作用強(qiáng)烈（見圖2n），形成致密結(jié)構(gòu)。由此可見，中等—強(qiáng)的壓實(shí)作用、溶蝕作用欠發(fā)育、充填交代作用發(fā)育廣泛，以及強(qiáng)烈的鈣質(zhì)膠結(jié)作用，是濁流沉積砂體進(jìn)一步致密成巖的因素。

2.3 儲集條件

2.3.1 孔隙發(fā)育程度差、無效孔隙及死孔隙比例大

研究區(qū)儲層孔隙類型有粒間孔、長石溶孔、巖屑溶孔、粒間溶孔等多種類型，但總體上看，孔隙面孔率較低，孔隙發(fā)育程度差。此外，除了粒間孔、溶蝕孔等有效孔隙，還有大量孤立狀的死孔隙及黏土礦物中發(fā)育的晶間孔，這些都是無效孔隙。據(jù)統(tǒng)計(jì)，不連通的死孔隙及高嶺石晶間孔隙，占總面孔率的5%。

2.3.2 主流喉道細(xì)小、孔喉配位關(guān)系差

喉道是影響儲層物性好壞的重要參數(shù)之一［13-14］，喉道大小對儲層物性的好壞、后期開發(fā)的難易程度有很大影響。同一地區(qū)、同一類型的儲層，其孔隙類型及孔隙度大體相當(dāng)，但喉道及孔隙的連通情況可能差異很大。在技術(shù)方法上，一般常用喉道類型、喉道的迂回度、孔喉配位數(shù)、孔喉比或孔喉體積比等參數(shù)，來表征孔隙間的連通狀況。文獻(xiàn)［15］表明，孔喉比、配位數(shù)、最大進(jìn)汞飽和度及退汞效率，有較好的對應(yīng)關(guān)系。一般來講，孔喉比越大，配位數(shù)則越小，其進(jìn)汞飽和度和退汞效率越低。

據(jù)掃描電鏡觀察統(tǒng)計(jì)：區(qū)內(nèi)儲層喉道以片狀、彎片狀喉道為主，點(diǎn)狀及縮頸狀喉道相對不發(fā)育；毛發(fā)狀的伊利石及針葉狀綠泥石，呈搭橋狀、枳殼狀廣泛發(fā)育在喉道內(nèi)表面（見圖2m）。運(yùn)用常規(guī)壓汞分析得知，儲層喉道整體為細(xì)歪度，排驅(qū)壓力（0.5～6.0 MPa）及中值壓力（5.0～30.0 MPa）變化范圍較寬，難以表征儲層最主要的喉道大小及分布區(qū)間。為此，本次選取5塊代表性樣本進(jìn)行恒速壓汞測試，求取主流喉道參數(shù)。主流喉道參數(shù)定義為對滲透率累積貢獻(xiàn)達(dá)80%的喉道半徑值的加權(quán)平均，它直接反映儲層的致密程度及滲流能力。測試表明，該地區(qū)主流喉道半徑在0.38～0.76 μm，平均0.46 μm。如上177井長6濁積砂體致密儲層，其喉道半徑較小，孔喉比較大，主流喉道半徑小于0.30 μm，平均孔喉比大于350（見圖4）。由此可見，黃陵地區(qū)儲層致密的微觀因素是長6致密儲層的孔喉比較大，且分布范圍較寬，孔隙和喉道連通性差，主流喉道偏細(xì)。

圖4 長6濁積砂體典型儲層孔喉發(fā)育特征

2.4 油氣充注

儲層孔隙的演化、油氣充注時間和期次，都是關(guān)系到致密砂巖儲層油氣成藏機(jī)理的關(guān)鍵問題［15］。對于儲層的演化，國內(nèi)已有眾多學(xué)者運(yùn)用未固結(jié)砂巖原始孔隙度與砂巖分選系數(shù)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，結(jié)合孔隙演化定量計(jì)算方法［16-19］，定量分析技術(shù)孔隙度演化過程。結(jié)果表明：經(jīng)機(jī)械壓實(shí)作用和早期膠結(jié)作用后，未固結(jié)砂巖近一半的原生粒間孔被壓實(shí)損失，1/3的孔隙被膠結(jié)。特別是中成巖A期晚期方解石、鐵方解石膠結(jié)［20］，使得儲層平均孔隙度大大降低，一般在7%～12%，其滲透率一般低于1.0×10-3μm2。儲層具有先致密后成藏的特點(diǎn)。

黃陵地區(qū)長6油藏油源主要來自于下覆長7張家灘烴源巖和長9頂部的李家畔烴源巖，濁積砂體多呈透鏡狀，形成良好的巖性圈閉組合。然而，致密儲層孔隙發(fā)育程度差，無效孔隙及死孔隙比例大，發(fā)育眾多微孔，使得致密儲層具有較高的束縛水飽和度和較高的排驅(qū)壓力。延長組主成藏期動力學(xué)分析表明，生烴增壓形成的異常高壓，在油氣充注時阻力過大，使得油氣最終充注到整體致密背景下的優(yōu)質(zhì)儲層中，其后以沿近距離垂向和側(cè)向運(yùn)移為主［21］，最終形成成巖遮擋型準(zhǔn)連續(xù)型油氣聚集。

3 結(jié)論

1）底面鑄模、巖性突變面、滑塌變形等構(gòu)造，進(jìn)一步佐證了黃陵地區(qū)長6砂體為濁流成因，并且具有北東、南西及東南3個方向物源混源沉積的特點(diǎn)。

2）砂體具有混源沉積的特點(diǎn)，其快速沉積、缺乏分選、大小混雜、粒度偏細(xì)、顆粒間填隙物類型豐富，是儲層致密的基礎(chǔ)原因。

3）在成巖過程中，溶蝕作用欠發(fā)育，硅質(zhì)、方解石、白云石等碳酸鹽膠結(jié)，是儲層進(jìn)一步致密的關(guān)鍵因素。

4）孔隙發(fā)育程度差、無效孔隙比例大、孔喉配位關(guān)系差，特別主流喉道偏細(xì)，喉道里表面發(fā)育豐富黏土礦物，是黃陵探區(qū)濁積致密儲層的微觀因素。

5）儲層致密、孔喉差、微孔發(fā)育，導(dǎo)致排驅(qū)—充注壓力高，油氣充注到整體致密背景下的優(yōu)質(zhì)儲層。

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（編輯 李宗華）

Low permeability and densification mechanism of fine-grained turbidite sandbody in Huangling exploration area of Ordos Basin

Shang Youzhan1,Wu Xiaobin2,Cui Zhilin2,Zhang Penghui1,Zuo Bin1,Gao Kai1,Li Zhe1,Li Xiaofeng1
(1.Huangling Exploration and Development Project Headquarters of Yanchang Oilfield Co.Ltd.,Huangling 727300,China; 2.College of Petroleum and Environment Engineering,Yan′an University,Yan′an 716000,China)

The fine-grained turbidite sand body is a major reservoir type of Triassic Yanchang Formation in Huangling exploration area of Ordos Basin.The reservoir is classified to be low permeability tight sand body as the influence of sedimentary and digenesis. In order to reveal further the turbidite sedimentary characteristics and the mechanism of densification,the typical identification mark and sedimentary characteristics of fine-grained turbidite sediments are concluded by outcrop investigation,core observation and provenance analysis.Using scanning electron microscope,thin section analysis,cathodoluminescence and rate-controlled mercury penetration,the densification reason of poor physical property reservoir is discussed from sedimentation,diagenesis and microcosmic pore structure.Study shows that the original sedimentary environment and material conditions are the fundamental reasons of dense reservoir.In the process of digenesis,the development of dissolution is relatively poor and the carbonate cementation such as calcite and dolomite is the key factor of dense reservoir forming.The poor matching relationship of pore development degree and pore-throat coordination,especially the thin mainstream throat(0.38-0.76 μm),is the micro-factors of dense reservoir forming.

fine-grained turbidite;densification mechanism;Huangling exploration area;Ordos Basin

國家科技重大專項(xiàng)課題“縫洞型碳酸鹽巖油藏三維地質(zhì)建模技術(shù)”（2011ZX05014-002）；陜西省高水平大學(xué)建設(shè)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（2013SXTS03）；延安大學(xué)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目（YDK2012-1）

TE122.2+21

：A

10.6056/dkyqt201501006

2014-07-09；改回日期：2014-11-20。

尚有戰(zhàn)，男，1977年生，工程師 ，碩士，2012畢業(yè)于西北大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)從事油田勘探開發(fā)技術(shù)研究工作。E-mai：7114388@sohu.com。

尚有戰(zhàn)，吳小斌，崔智林，等.鄂爾多斯盆地黃陵探區(qū)細(xì)粒濁積砂體低滲致密機(jī)理［J］.斷塊油氣田，2015，22（1）：26-30，57.

Shang Youzhan，Wu Xiaobin，Cui Zhilin，et al.Low permeability and densification mechanism of fine-grained turbidite sandbody in Huangling exploration area of Ordos Basin［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2015，22（1）：26-30，57.