周　翔，何　生，陳召佑，王芙蓉，周思賓，劉萍

[1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖北 武漢 430074；2.中國(guó)石化 華北油氣分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院， 河南 鄭州 450006]

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鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)延長(zhǎng)組8段低孔滲砂巖成巖作用及成巖相

周翔1，何生1，陳召佑2，王芙蓉1，周思賓2，劉萍1

[1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖北 武漢 430074；2.中國(guó)石化 華北油氣分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院， 河南 鄭州 450006]

上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8段砂巖是鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)重要的勘探目的層，以長(zhǎng)石巖屑細(xì)砂巖和巖屑長(zhǎng)石細(xì)砂巖為主，目前處于中成巖A期，屬典型低孔特低滲儲(chǔ)層。強(qiáng)烈的成巖作用是儲(chǔ)層致密化的主要原因，其中壓實(shí)作用和碳酸鹽巖膠結(jié)作用造成儲(chǔ)層原生孔隙大量喪失，綠泥石膠結(jié)和長(zhǎng)石溶蝕對(duì)儲(chǔ)層物性改善起到了積極作用，堿-酸-堿交替的成巖介質(zhì)環(huán)境變化控制了粘土礦物形成、碳酸鹽膠結(jié)物沉淀以及長(zhǎng)石溶蝕作用。綜合多項(xiàng)定性和定量參數(shù)，將長(zhǎng)8段砂巖劃分為5種成巖相類型，定量計(jì)算不同成巖相埋藏過(guò)程中孔隙演化表明，由沉積作用形成的不同成巖相中砂巖原始組分差異是導(dǎo)致膠結(jié)類型和溶蝕程度差異的物質(zhì)基礎(chǔ)，不同成巖相中成巖作用類型及強(qiáng)度是造成砂巖孔隙演化及物性差異的主要原因。優(yōu)質(zhì)砂巖儲(chǔ)層分布與成巖相密切相關(guān)，其中分布于水下分流河道砂體中的弱壓實(shí)綠泥石膠結(jié)相和中壓實(shí)次生溶蝕相砂巖物性最好，是研究區(qū)長(zhǎng)8段砂巖儲(chǔ)層中最有利的成巖相帶。

成巖作用；成巖相；致密砂巖；延長(zhǎng)組；鄂爾多斯盆地

鄂爾多斯盆地位于華北地臺(tái)西部，是一個(gè)穩(wěn)定沉降、凹陷遷移的多旋回沉積盆地，上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組是盆地中生界重要含油氣層位之一。受沉積環(huán)境、砂巖物質(zhì)成分及成巖作用等因素的影響，盆地內(nèi)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層普遍致密化，以低孔低滲儲(chǔ)層為主，僅局部發(fā)育少量相對(duì)高孔滲儲(chǔ)層。研究表明成巖作用類型及強(qiáng)度是影響儲(chǔ)層物性演化的重要因素，平面上優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布受成巖相控制[1-3]。本文在大量巖心樣品測(cè)試分析的基礎(chǔ)上，對(duì)長(zhǎng)8段砂巖成巖作用類型及其與儲(chǔ)層物性關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)研究，依據(jù)巖石類型、成巖作用特征及視壓實(shí)率、視膠結(jié)率對(duì)成巖相進(jìn)行定量劃分，通過(guò)埋藏過(guò)程中不同成巖相帶中儲(chǔ)層孔隙演化過(guò)程的定量計(jì)算，分析影響成巖相物性的主要控制因素，為延長(zhǎng)組有利儲(chǔ)集相帶的預(yù)測(cè)提供地質(zhì)依據(jù)。

研究區(qū)為鄂爾多斯盆地西南部代家坪地區(qū)，位于渭北隆起以北，天環(huán)坳陷南端(圖1a，b)，主要含油層位長(zhǎng)8油層組發(fā)育一套淺灰色細(xì)砂巖、粉砂巖、暗色泥巖夾薄層煤巖，屬典型淺水三角洲前緣沉積(圖1c)，具有砂體粒度細(xì)、厚度變化大、沉積相變快的特點(diǎn)[4-5]，受沉積相和成巖作用影響，儲(chǔ)層物性在垂向和橫向上均表現(xiàn)出很強(qiáng)的非均質(zhì)性。

1　儲(chǔ)層基本特征

薄片觀察表明長(zhǎng)8段砂巖巖性為長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖，砂巖成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度均較低，顆粒以次棱角、次圓狀為主，分選中等。細(xì)砂巖含量占

全部砂巖的82%，同時(shí)含少量灰白色中砂巖、淺灰色粉砂巖。碎屑顆粒以長(zhǎng)石、石英為主，分別為47.83%和30.74%。巖屑以淺變質(zhì)片巖、千枚巖、板巖及火成巖巖屑為主。填隙物中綠泥石體積分?jǐn)?shù)最高(4.22%)，其次為方解石(4.01%)，高嶺石(3.91%)、混層粘土(3.51%)、石英加大(2.6%)、伊利石(1.33%)、白云石(1.2%)、自生長(zhǎng)石(0.3%)。

長(zhǎng)8段砂巖儲(chǔ)集空間以殘余粒間孔、長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔為主，次為巖屑溶孔、晶間孔，平均面孔率為8.62%。實(shí)測(cè)孔隙度為4.82%～15.90%，平均為10.42%，滲透率為0.02×10-3～1.30×10-3μm2，平均為0.26×10-3μm2(圖2)，為典型低孔特低滲儲(chǔ)層。

2　成巖作用類型及特征

2.1壓實(shí)作用

長(zhǎng)8段砂巖碎屑顆粒間以線接觸、點(diǎn)-線接觸為主，表明儲(chǔ)層壓實(shí)強(qiáng)度中等。鏡下常見(jiàn)的壓實(shí)現(xiàn)象有石英、長(zhǎng)石等剛性顆粒表面擠壓破裂和碎屑顆粒之間的位移、重排(圖3a),泥巖巖屑、火山巖屑等塑性顆粒扭曲、塑性變形,黑云母假雜基化等壓實(shí)構(gòu)造(圖3b)。

圖1　鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)構(gòu)造位置及地層綜合柱狀圖Fig.1　Location and stratigraphic column of Daijiaping area,Ordos Basina.鄂爾多斯盆地南部構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨把芯繀^(qū)位置；b.研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層頂面構(gòu)造及取樣井井位； c.鄂爾多斯盆地南部中生界綜合柱狀圖)

圖2　鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)長(zhǎng)8段砂巖物性分布直方圖Fig.2　Histogram of the Member 8 sandstone of the Yanchang Formation in Daijiaping area, Ordos Basin

2.2膠結(jié)作用

2.2.1硅質(zhì)膠結(jié)

硅質(zhì)膠結(jié)主要有石英次生加大和自生石英兩種表現(xiàn)形式，平均含量為5.32%。石英次生加大多產(chǎn)出于碎屑石英表面或充填粒間孔隙，寬度一般為8～11 μm，最寬為15μm(圖3c)，呈等厚環(huán)邊狀包裹碎屑石英顆粒，加大邊中鹽水包裹體均一溫度分布在70～110 ℃，主要形成于埋藏深度小于2 000 km的淺埋藏階段，是早成巖B期產(chǎn)物。自生石英晶形良好，晶體呈六方雙錐狀，是埋藏深度大于2 000 km的中成巖A期產(chǎn)物，多見(jiàn)于長(zhǎng)石溶蝕孔隙中(圖3d)，是長(zhǎng)石溶蝕形成的SiO2過(guò)飽和沉淀的產(chǎn)物。

2.2.2粘土礦物膠結(jié)

綠泥石是長(zhǎng)8段砂巖中最重要的粘土礦物，形成于富鐵的堿性環(huán)境，搬運(yùn)過(guò)程中黑云母等暗色礦物水解，在河口處發(fā)生絮凝形成含鐵沉積物，為綠泥石的形成提供豐富的鐵來(lái)源[6-8]。研究區(qū)綠泥石以孔隙襯里較為常見(jiàn)，呈近似等厚環(huán)邊狀包裹碎屑顆粒，厚度約3～7 μm，最大可達(dá)10 μm。顆粒接觸處自生綠泥石不發(fā)育，表明綠泥石沉淀開(kāi)始于沉積作用后、壓實(shí)作用已進(jìn)行至顆粒目前接觸階段的成巖早期。電鏡下常見(jiàn)綠泥石圍繞自生石英生長(zhǎng)，并逐漸包裹自生石英(圖3e)，表明綠泥石生長(zhǎng)持續(xù)到自生石英沉淀開(kāi)始以后的成巖階段。綠泥石在碎屑顆粒表面持續(xù)生長(zhǎng)所增加的機(jī)械強(qiáng)度，抵消了一部分埋藏過(guò)程中上覆地層機(jī)械壓實(shí)作用，同時(shí)綠泥石占據(jù)碎屑顆粒表面體積阻止石英成核，在一定程度上抑制了石英次生加大，有利于原生孔隙的保存(圖4)。不同時(shí)期形成的綠泥石具有不同的元素構(gòu)成(表1;圖3f)，沉積早期富鐵、鎂的孔隙水中由顆粒表面粘土礦物轉(zhuǎn)化形成的顆粒環(huán)邊綠泥石相對(duì)富Fe，而相對(duì)晚期形成的孔隙襯里綠泥石Fe含量有所降低，不同時(shí)期形成的綠泥石元素構(gòu)成上的差異，是綠泥石從沉淀到繼續(xù)生長(zhǎng)的各成巖階段，成巖介質(zhì)中鐵離子消耗、Fe/Mg比值降低的反映[9]。

粘土礦物中高嶺石含量為11%～68%，僅次于綠泥石，集合體呈書頁(yè)狀、蠕蟲狀(圖3g)，堆積松散，具有較強(qiáng)的晶間孔隙，主要以孔隙充填形式產(chǎn)出，高嶺石可指示成巖介質(zhì)的酸堿條件，常見(jiàn)于長(zhǎng)石溶蝕孔中，是儲(chǔ)層強(qiáng)烈溶蝕的標(biāo)志。酸性介質(zhì)環(huán)境中硅鋁酸鹽礦物溶蝕是自生高嶺石的主要來(lái)源[10]，長(zhǎng)8段砂巖長(zhǎng)石含量最高達(dá)55%，為自生高嶺石形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

自生伊利石集合體呈毛發(fā)狀、纖維狀充填粒間孔隙(圖3h)，形成于中成巖A期，封閉的流體系統(tǒng)中由溶蝕作用產(chǎn)生的K、Na等堿性離子富集，使孔隙流體酸性降低，在較高溫度條件下K離子過(guò)飽和促進(jìn)高嶺石向伊利石轉(zhuǎn)化，是自生伊利石的重要來(lái)源。自生伊利石通過(guò)堵塞一部分孔隙吼道，使有效孔隙變成無(wú)效的微孔而降低儲(chǔ)層的滲流能力。

2.2.3碳酸鹽礦物膠結(jié)

根據(jù)長(zhǎng)8段砂巖中方解石膠結(jié)物的產(chǎn)狀與碎屑顆粒間接觸關(guān)系可將方解石分為Ⅰ型方解石和Ⅱ型方解石兩種類型。Ⅰ型方解石呈微晶狀集合體，粒徑10～20 μm，充填原生粒間孔隙(圖3i，j)，呈孔隙式膠結(jié)。Ⅰ型方解石中Mn含量較低，不含或含極少量Fe，陰極發(fā)光以橘黃色為主，發(fā)光強(qiáng)度較強(qiáng)(圖3k)。方解石中的δ13C(PDB)相對(duì)較重，為-0.31‰～-3.3‰，δ18O(PDB)相對(duì)較輕，為-19.5‰～-22.1‰，反映其形成與有機(jī)質(zhì)脫羧基作用關(guān)系不大，是早成巖A期孔隙水中CaCO3過(guò)飽和沉淀的產(chǎn)物[11]。

Ⅱ型方解石以含鐵方解石、鐵方解石主，晶形粗大，集合體呈斑塊狀，充填粒間孔隙并包裹Ⅰ型方解石(圖3k)，部分或完全交代碎屑顆粒、微晶石英(圖3l)。鏡下可觀察到長(zhǎng)石溶蝕孔隙被Ⅱ型方解石膠結(jié)(圖3m)，表明Ⅱ型方解石沉淀晚于長(zhǎng)石溶蝕，Ⅱ型方解石沉淀同時(shí)不斷交代長(zhǎng)石，加速了長(zhǎng)石溶蝕。Ⅱ型方解石中Fe、Mg含量較高，其中FeO含量為0.42%～0.75%，MnO含量為1.45%～2.16%(表2)，陰極發(fā)光以橘紅色為主，發(fā)光強(qiáng)度中等。Ⅱ型方解石中δ13C(PDB)為-6.9‰～-4.4‰，相對(duì)較輕，δ18O(PDB)為-19.72‰～-22.60‰，表明有機(jī)質(zhì)成熟脫羧基產(chǎn)生的CO2部分進(jìn)入Ⅱ型方解石，是中成巖A期產(chǎn)物。

圖4　鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)長(zhǎng)8段砂巖粘土礦物、碳酸鹽含量及孔隙度與埋深關(guān)系Fig.4　Depth vs. clay content,carbonate content and porosity of Member 8 sandstone of the Yanchang Formation in Daijiaping area,the Ordos Basin表1　代家坪地區(qū)不同世代自生綠泥石化學(xué)組成電子探針?lè)治鼋Y(jié)果Table 1　Chemical compositions of authigenic chlorite of different generations based on electron probe analysis in Daijiaping area

樣品序號(hào)綠泥石組成含量/%FeOMgOCaOMnOAl2O3SiO2134.913.821.011.4221.7938.00232.009.090.260.1421.7531.07323.8213.110.050.4023.1726.7242.762.040.050.0130.8552.1951.120.560.080.0737.0751.16

2.3交代作用

常見(jiàn)交代現(xiàn)象有方解石對(duì)石英、長(zhǎng)石的交代，主要是沿顆粒邊緣和解理縫進(jìn)行的，與碎屑顆粒呈鑲嵌狀接觸，可見(jiàn)部分石英次生加大后被碳酸鹽礦物交代，說(shuō)明石英次生加大形成于碳酸鹽交代之前(圖3n)。

2.4溶蝕作用

晚侏羅世末期長(zhǎng)8段砂巖埋藏達(dá)到2 200～2 400 m，進(jìn)入生烴門限，有機(jī)質(zhì)脫羧基形成的酸性流體沿構(gòu)造裂縫進(jìn)入儲(chǔ)層，改變了早期堿性的成巖介質(zhì)環(huán)境，造

成儲(chǔ)層大范圍的溶蝕。鏡下常見(jiàn)鉀長(zhǎng)石沿節(jié)理縫溶蝕形成粒內(nèi)溶孔、沿顆粒邊緣溶蝕呈港灣狀、階梯狀(圖3o)；溶蝕作用較強(qiáng)時(shí)整個(gè)顆粒被溶蝕僅殘存少量晶骸(圖3l)，但殘留長(zhǎng)石殘晶的光性方位仍保持一致；方解石邊緣溶蝕呈鋸齒狀，局部見(jiàn)方解石膠結(jié)物與顆粒一起溶蝕，形成長(zhǎng)條狀孔隙。

2.5成巖階段及成巖演化序列

研究區(qū)長(zhǎng)8段砂巖地史時(shí)期最大埋藏深度達(dá)到3 000 m，利用巖石聲發(fā)射測(cè)定長(zhǎng)8儲(chǔ)層埋藏時(shí)經(jīng)歷的最高古溫度為110～135 ℃，根據(jù)SY/T 5577-2003成巖階段劃分方案，研究區(qū)長(zhǎng)8砂巖處于中成巖A期，這與鏡質(zhì)體反射率Ro(0.79%～1.09%)和混層粘土含量S%(15%～25%)所指示的成巖階段是一致的。根據(jù)自生礦物或成巖事件首次出現(xiàn)的相對(duì)順序，將長(zhǎng)8砂巖儲(chǔ)層主要成巖事件順序歸納為機(jī)械壓實(shí)—早期綠泥石膜沉淀—Ⅰ型方解石膠結(jié)—石英次生加大—酸性流體侵入—長(zhǎng)石、巖屑溶蝕—自生高嶺石、自生石英析出—自生伊利石沉淀—Ⅱ型方解石膠結(jié)(圖5)。

表2　鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)長(zhǎng)8段砂巖碳酸鹽礦物電子探針?lè)治鼋Y(jié)果Table 2　Carbonate minerals of the Member 8 sandstone of the Yanchang Formation in Daijiaping area,Ordos Basin based on electron probe analysis

圖5　鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)長(zhǎng)8段砂巖成巖序列Fig.5　Diagenetic sequences of the Member 8 sandstone of the Yanchang Formation in Daijiaping area,Ordos Basin

3　成巖相劃分及物性特征

3.1成巖相劃分

成巖相是沉積物經(jīng)歷一定成巖作用和演化階段的產(chǎn)物，是成巖環(huán)境的巖石學(xué)特征、地球化學(xué)特征、巖石物理特征和成巖產(chǎn)物在縱向與平面分布特征的綜合反映[12]?；阼T體薄片和掃描電鏡資料揭示的巖石類型、主要成巖作用類型結(jié)合視壓實(shí)率、視膠結(jié)率等定性和定量參數(shù)[13-14]，將長(zhǎng)8段砂巖劃分為強(qiáng)壓實(shí)泥質(zhì)雜基充填相、中壓實(shí)長(zhǎng)石次生溶蝕相、中壓實(shí)高嶺石膠結(jié)相、弱壓實(shí)綠泥石膠結(jié)相、弱壓實(shí)碳酸鹽膠結(jié)相等5種類型成巖相(圖6)。

3.2成巖相孔隙演化分析

砂巖成巖演化是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程，原生孔隙的破壞、保存及次生孔隙的形成均受到各種成巖作用的影響[15-16]。通過(guò)現(xiàn)今孔隙結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物含量及不同成因類型孔隙相對(duì)含量分析，定量計(jì)算各種成巖作用過(guò)程中孔隙度演化，對(duì)儲(chǔ)層成巖歷史研究、儲(chǔ)層物性影響因素分析及儲(chǔ)層質(zhì)量預(yù)測(cè)具有重要意義。

3.2.1孔隙度演化定量分析方法

初始孔隙度可根據(jù)Scherer和Beard提出的不同分選狀況下未固結(jié)砂巖的實(shí)測(cè)孔隙度關(guān)系式計(jì)算[17-18]：

POR0=20.91+22.90/SO

(1)

式中：POR0為原始孔隙度，%；SO為特拉斯克分選系數(shù)。

假定壓實(shí)過(guò)程骨架顆粒體積不變，在壓實(shí)過(guò)程造成的孔隙度損失為[19-20]：

圖6　鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)長(zhǎng)8段砂巖成巖相劃分Fig.6　Diagenetic facies division of the Member 8 sandstone of the Yanchang Formation in Daijiaping area,Ordos Basin

(2)

式中：COPL為由壓實(shí)作用造成的孔隙度損失，%；IGV為粒間體積，是粒間孔隙度、膠結(jié)物含量和膠結(jié)物溶孔的總和，%。

儲(chǔ)層壓實(shí)后孔隙度為：

(3)

式中：POR1為儲(chǔ)層壓實(shí)后的孔隙度，%。

儲(chǔ)層在膠結(jié)過(guò)程中損失的孔隙度為：

(4)

式中：CEPL為儲(chǔ)層在膠結(jié)過(guò)程中損失的孔隙度，%；CEM為膠結(jié)物含量，%。

儲(chǔ)層膠結(jié)后的孔隙度為：

(5)

式中：POR2為儲(chǔ)層膠結(jié)后的孔隙度，%。

溶蝕增加孔隙度為：

CRPI=CRP×(1-COPL)

(6)

式中：CRPI為溶蝕孔孔隙度，%。

儲(chǔ)層溶蝕后孔隙度為：

(7)

3.2.2成巖相孔隙演化過(guò)程

研究區(qū)18口井163塊樣品分析表明，長(zhǎng)8段砂巖原始孔隙度為36.23%～37.63%，平均為36.87%，由沉積作用造成碎屑顆粒的分選、磨圓等沉積物結(jié)構(gòu)差異對(duì)不同成巖相初始孔隙度的影響較小，但沉積作用造成的成巖相間碎屑物質(zhì)成分差異，決定了埋藏后成巖作用類型和強(qiáng)度，是形成成巖相間孔隙演化及物性

差異的主要原因。其中同沉積時(shí)弱堿性還原環(huán)境中綠泥石膠結(jié)增強(qiáng)了顆粒的抗壓實(shí)能力，在一定程度上抑制了早期石英次生加大，有利于原生孔隙的保存，加之次生溶蝕改造形成了物性最好的弱壓實(shí)綠泥石膠結(jié)成巖相(圖7)。有機(jī)質(zhì)脫羧基作用形成的酸性流體溶蝕長(zhǎng)石、不穩(wěn)定巖屑及Ⅰ型方解石，極大的改善了儲(chǔ)層物性，形成了物性較好的中壓實(shí)長(zhǎng)石次生溶蝕成巖相；長(zhǎng)石溶蝕造成孔隙流體中Al3+和SiO2濃度增加，在流體排出受阻時(shí)沉淀為高嶺石、自生石英，形成物性較差的中壓實(shí)高嶺石膠結(jié)成巖相。高含量的泥質(zhì)雜基在強(qiáng)烈的壓實(shí)作用下擠壓變形進(jìn)入粒間體積，石英壓溶重結(jié)晶及后期粘土礦物、碳酸鹽膠結(jié)，形成了壓實(shí)強(qiáng)度最大的強(qiáng)壓實(shí)泥質(zhì)雜基充填成巖相。成巖早期孔隙水中CaCO3過(guò)飽和沉淀充填粒間孔隙，阻止了壓實(shí)作用的繼續(xù)進(jìn)行，形成了壓實(shí)強(qiáng)度最小但物性最差的碳酸鹽致密膠結(jié)成巖相。由成巖介質(zhì)環(huán)境變化所控制的粘土礦物形成、碳酸鹽膠結(jié)物沉淀以及長(zhǎng)石溶蝕，是造成孔隙演化差異的主要原因。不同的成巖相由于成巖作用類型和強(qiáng)度的差異經(jīng)歷不同的孔隙演化過(guò)程，是形成現(xiàn)今物性差異的關(guān)鍵因素。

圖7　鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)不同成巖相孔隙度(Φ)演化模式Fig.7　Porosity(Φ) evolution models of different diagenesis facies in Daijiaping area,Ordos Basin

4　成巖相特征及分布

4.1強(qiáng)壓實(shí)泥質(zhì)雜基充填成巖相

該成巖相主要發(fā)育在水下分流河道間(圖8)，以細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑砂巖為主，分選中等-較差，膠結(jié)物以硅質(zhì)、伊利石為主，含少量Ⅰ型方解石，填隙物中云母、千枚巖、板巖及沉積巖屑等塑性組分含量高。由于儲(chǔ)層中缺少石英等剛性顆粒支撐，在強(qiáng)烈擠壓作用下泥質(zhì)雜基塑性變形進(jìn)入粒間孔隙，造成原生粒間孔隙大量喪失(圖9a)，中成巖A期的石英壓溶、伊利石膠結(jié)進(jìn)一步降低儲(chǔ)層物性?？紫额愋鸵院苄〉臍堄嗔ｉg孔、填隙物內(nèi)微孔隙、溶孔為主，平均孔隙度為7.2%，滲透率平均為0.07×10-3μm2(圖9f)。

4.2中壓實(shí)長(zhǎng)石次生溶蝕成巖相

該成巖相主要分布在水下分流河道等水動(dòng)力較強(qiáng)沉積環(huán)境中，以中細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，分選中等-較好，膠結(jié)物以高嶺石、伊利石、自生石英為主，巖石中長(zhǎng)石、不穩(wěn)定火山巖屑含量較高，在酸性流體作用下形成長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔、填隙物內(nèi)溶孔、方解石粒間等次生溶孔(圖9b)，孔隙度平均為10.6%，滲透率平均為0.21×10-3μm2，是研究區(qū)有利儲(chǔ)集層類型之一，對(duì)油氣的聚集具有重要作用。

4.3中壓實(shí)高嶺石膠結(jié)成巖相

該成巖相主要分布在前緣席狀砂、分流間灣等沉積微相中，以中細(xì)粒、細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石砂巖為主，分選較好，膠結(jié)物以石英加大、高嶺石、伊利石為主，填隙物中泥質(zhì)雜基含量較高。由長(zhǎng)石次生溶蝕造成孔隙流體中Al3+、SiO2等過(guò)飽和沉淀形成自生高嶺石和自生石英，孔隙類型以高嶺石晶間孔、殘余粒間孔為主(圖9c)，含少量微孔，孔隙度平均為9.6%，滲透率平均為0.14×10-3μm2。

4.4弱壓實(shí)綠泥石膠結(jié)成巖相

該成巖相主要發(fā)育在水下分流河道、水下分流河道交匯處沉積的中細(xì)粒石英砂巖中，膠結(jié)物以綠泥石、伊利石為主，含少量石英加大、方解石。該成巖相原始孔滲性較好，早期的強(qiáng)綠泥石膠結(jié)增強(qiáng)了顆粒間抗壓實(shí)強(qiáng)度、阻止石英次生加大，保存了大量原生粒間孔，孔隙類型以殘余粒間孔為主、含部分長(zhǎng)石溶蝕孔隙(圖9d)，儲(chǔ)層物性相對(duì)較高，孔隙度平均為13.62%，滲透率平均為0.26×10-3μm2，是研究區(qū)物性最好的一類儲(chǔ)層。

4.5弱壓實(shí)碳酸鹽膠結(jié)成巖相

該成巖相主要發(fā)育在三角洲平原分流河道、三角洲前緣水下分流河道，以中-細(xì)粒、細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，膠結(jié)物以碳酸鹽為主，含少量綠泥石。早期Ⅰ型方解石嵌晶狀膠結(jié)，充填并封閉粒間孔隙，極大的降低儲(chǔ)層滲流能力，使溶蝕期酸性介質(zhì)難以進(jìn)入，幾乎不形成次生溶蝕孔，Ⅱ型方解石呈連晶狀膠結(jié)并交代部分Ⅰ型方解石，造成儲(chǔ)層物性進(jìn)一步降低，砂巖中僅發(fā)育少量殘余粒間孔、填隙物內(nèi)微孔(圖9e)，砂巖孔隙度普遍小于5%，平均為3.8%，滲透率平均為0.04×10-3μm2，是研究區(qū)物性最差的一種成巖相類型，多為非儲(chǔ)層。

圖8　鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)長(zhǎng)8段儲(chǔ)層沉積相及成巖相分布Fig.8　Sedimentary and diagenetic facies distribution of the Member 8 of the Yanchang Formation reservoir in Daijiaping area,Ordos Basin

圖9　鄂爾多斯盆地代家坪地區(qū)不同成巖相孔隙類型和孔隙結(jié)構(gòu)特征Fig.9　Pore types and pore structure characteristics of different diagenesis facies in Daijiaping area,Ordos Basin

5　結(jié)論

1) 延長(zhǎng)組長(zhǎng)8儲(chǔ)層屬典型低孔特低滲油藏，在埋藏成巖過(guò)程中經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖演化，包括壓實(shí)、膠結(jié)、交代和溶解，其中壓實(shí)作用、碳酸鹽膠結(jié)、石英加大、自生高嶺石沉淀是造成儲(chǔ)層物性降低的重要原因，顆粒表面綠泥石膜、長(zhǎng)石及不穩(wěn)定巖屑溶蝕對(duì)儲(chǔ)層物性改善起到積極作用。

2) 長(zhǎng)8儲(chǔ)層處于中成巖A期，成巖序列為機(jī)械壓實(shí)—早期綠泥石膜沉淀—Ⅰ型方解石膠結(jié)—石英次生加大—酸性流體侵入—長(zhǎng)石、巖屑溶蝕—自生高嶺石、自生石英析出—自生伊利石沉淀—Ⅱ型方解石膠結(jié)。

3) 通過(guò)視壓實(shí)率、視膠結(jié)率結(jié)合主要成巖事件特征將長(zhǎng)8儲(chǔ)層劃分為5種成巖相類型，不同成巖相埋藏過(guò)程中孔隙演化定量計(jì)算表明由沉積作用造成巖石原始組分的差異是形成不同成巖相中成巖作用類型和強(qiáng)度差異的物質(zhì)基礎(chǔ)，成巖介質(zhì)環(huán)境變化所控制了粘土礦物形成和碳酸鹽巖膠結(jié)物沉淀以及長(zhǎng)石溶蝕，是造成孔隙演化差異的主要原因。

4) 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布與成巖相密切相關(guān)，分布于水下分流河道中的弱壓實(shí)綠泥石膠結(jié)相和中壓實(shí)次生溶蝕相砂巖物性最好，是研究區(qū)長(zhǎng)8段砂巖儲(chǔ)層中最有利的成巖相帶。

[1]高輝,李天太,解永剛,等.三角洲前緣亞相致密砂巖儲(chǔ)層的成巖作用與有利成巖相帶：以鄂爾多斯盆地子洲氣田山23段砂巖為例[J].現(xiàn)代地質(zhì),2013,27(2):373-388.

Gao Hui,Li Tiantai,Xie Yonggang,et al.Diagenesis and favorable diagenetic facies of tight sandstone reservoir in delta front subfacies:a case study on the shan22sandstone of Zizhuo gas field in Ordos Basin[J].Geoscience,2013,27(2):373-388.

[2]王峰,陳蓉,田景春,等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長(zhǎng)4+5油層組致密砂巖儲(chǔ)層成巖作用及成巖相[J].石油與天然氣地質(zhì),2014,35(2):199-206.

Wang Feng,Chen Rong,Tian Jingchun,et al.Diagenesis and diagenetic facies ofthe Chang 4+5 tight sandstone reservoirs in Longdong area,Ordos Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(2):199-206.

[3]張海濤,時(shí)卓,石玉江,等.低滲透致密砂巖儲(chǔ)層成巖相類型及測(cè)井識(shí)別方法——以鄂爾多斯盆地蘇里格氣田下石盒子組8段為例[J].石油與天然氣地質(zhì),2012,33(2):256-264.

Zhang Haitao,Shi Zhuo,Shi Yujiang,et al.Diagenetic facies types and logging identification methods for low-permeability tight sandstone reservoir:a case study on the 8thmember of Xiashihezi Formation in Sulige gasfield,Ordos Basin[J].Oil & Gas Geology,2012,33(2):256-264.

[4]張哨楠,胡江柰,沙文武,等.鄂爾多斯盆地南部鎮(zhèn)涇地區(qū)延長(zhǎng)組的沉積特征[J].礦物巖石,2000,20(4):25-30.

Zhang Shaonan,Hu Jiangnai,Sha Wenwu,et al.The sedimentary characteristics of Yanchang Formation in Zhenyuan and Jingchuan districts,southern part of Ordos Basin[J].Journal of Mineralogy and Petrology,2000,20(4):25-30.

[5]羅靜蘭,李忠興,史成恩,等.鄂爾多斯盆地西南部上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8、長(zhǎng)6油層組的沉積體系與物源方向[J].地質(zhì)通報(bào),2008,27(1):101-111.

Luo Jinglan,Li Zhongxing,Shi Chengen,et al.Depositional systems and provenance directions for the Chang 6 and Chang 8 reservoir groups of the Upper Triassic Yanchang Formation in the southwestern Ordos Basin,China[J].Geological Bulletin of China,2008,27(1):101-111.

[6]黃思靜,謝連文,張萌,等.中國(guó)三疊系陸相砂巖中自生綠泥石的形成機(jī)制及其與儲(chǔ)層孔隙保存的關(guān)系[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,31(3):273-281.

Huang Sijing,Xie Lianwen.Zhang Meng,et al.Formation mechanism of authigenic chlorite and relation to preservation of porosity in nonmarine Triassic reservoir sandstones,Ordos Basin and Sichuan Basin,China[J].Journal of Chengdu University of Technology(Science & Technology Edition),2004,31(3):273-281.

[7]Jeffry D G.Origin and growth mechanism of authigenic chlorite in sandstones of the lower Vicksburg formation,South Texas[J].Journal of Sedimentary Research,2001,71(1):27-36.

[8]劉春燕.致密碎屑巖儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”形成及保持機(jī)理——以鄂爾多斯盆地西南部鎮(zhèn)涇地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8油層組為例[J].石油與天然氣地質(zhì),2015,36(6):873-879.

Liu Chunyan.Formation and preservation mechanism of sweet spot in tight clastic reservoirs—A case study of Chang 8 oil layer of Yanchang Formation in Zhenjing area,southwest Ordos Basin[J].Oil & Gas Geology,2015,36(6):873-879.

[9]Baker J C,Havord P J,Martin K R,et al.Diagenesis and petrophysics of the Early Permian Moogooloo Sandstone,soutthern Carnarvon Basin,Weatern Australia[J].AAPG Bulletin,2000,84(2):250-265.

[10]張永旺,曾濺輝,曲正陽(yáng),等.東營(yíng)凹陷砂巖儲(chǔ)層自生高嶺石發(fā)育特征與成因機(jī)制[J].石油與天然氣地質(zhì),2015,36(1):73-79.

Zhang Yongwang,Zeng Jianhui,Qu Zhengyang,et al.Development characteristics and genetic mechanism of authigenic kaolinite in sandstone reservoir of the Dongying Sag,Bohai Bay Basin.[J].Oil & Gas Geology,2015,36(1):73-79.

[11]王琪,禚喜準(zhǔn),陳國(guó)俊,等.延長(zhǎng)組砂巖中碳酸鹽膠結(jié)物氧碳同位素組成特征[J].天然氣工業(yè)，2007,27(10):28-32.

Wang Qi,Zhou Xizhun,Chen Guojun,et al.Characterics of carbon and oxygen isotopic compositions of carbonate cements in Triassic Yanchang sandstone in Ordos Basin[J].Natural Gas Industry,2007,27(10):28-32.

[12]鄒才能,陶士振,周慧,等.成巖相的形成、分類與定量評(píng)價(jià)方法[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2008,35(5):526-540.

Zou Caineng,Tao Shizhen,Zhou Hui,et al.Genesis,classification and evaluation method of diagenetic facies[J].Petroleum Exploration and Development,2008,35(5):526-540.

[13]王昌勇,王成玉,梁曉偉,等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8油層組成巖相[J].石油學(xué)報(bào),2011,32(4):596-604.

Wang Changyong,Wang Chengyu,Liang Xiaowei,et al.Diagenetic facies ofthe Chang8 oil-bearing layer of the Upper Triassic Yanchang Formation in the Jiyuan area,Ordos Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2011,32(4):596-604.

[14]付晶,吳勝和,付金華,等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層定量成巖相研究[J].地學(xué)前緣,2013,20(2):86-97.

Fu Jing,Wu Shenghe,Fu Jinhua,et al.Research on quantitative diagenetic facies of the Yanchang Formation in Longdong area,Ordos Basin[J].Earch Scinence Frontiers,2013,20(2):86-97.

[15]羅靜蘭,張成立,閆世可,等.盆地埋藏史及其對(duì)砂巖儲(chǔ)層物性演化的影響—以陜北延長(zhǎng)油區(qū)砂巖儲(chǔ)層為例[J].石油與天然氣地質(zhì),2001,22(2):123-123.

Luo Jinglan,Zhang Chengli,Yan Shike,et al.Effect of burial history on physical property of sandstone reservoir:take Yanchang oil region in north Shaanxi as an example.[J].Oil & Gas Geology,2001,22(2):123-123.

[16]吳小斌,侯加根,孫衛(wèi).特低滲砂巖儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)及孔隙演化定量分析[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2011,42(11):3438-3445.

Wu Xiaobin,Hou Jiagen,Sun Wei.icrostructure characteristics and quantitative analysis on porosity evolution of ultra-low sandstone reservoir[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2011,42(11):3438-3445.

[17]Scherer,M.Parameters influencing porosity in sandstones:a model for sandstone porosity prediction[J].AAPG Bulletin,1987,71(5):485-491.

[18]Beard D C,Weyl P K.Influence of texture on porosity and permeability of unconsolidated sand [J].AAPG Bulletin,1973,57(2):349-369.

[19]Ehrenbeg S N.Measuring sandstone compaction from modal analyses of thin section:how to do it and what the result mean [J].Journal of Sediment Research,1995,65(2a):369-379.

[20]Nguyen B T T,Jones S J,Goulty N R,et al.The role of fluid pressure and diagenetic cements for porosity preservation in Triassic fluvial reservoir of the Central Craben,North Sea [J].AAPG Bulletin,2013,97(8):1273-1302.

(編輯董立)

Diagenesis and diagenetic facies of low porosity and permeability sandstone in Member 8 of the Yanchang Formation in Daijiaping area, Ordos Basin

Zhou Xiang1,He Sheng1,Chen Zhaoyou2,Wang Furong1,Zhou Sibin2,Liu Ping1

[1.KeyLaboratoryofTectonicsandPetroleumResources,MinistryofEducation,ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan),Wuhan,Hubei430074,China；2.ExplorationandProductionResearchInstitute,SINOPECNorthChinaCompany,Zhengzhou,Henan450006,China]

Member 8 sandstone of the Upper Triassic Yanchang Formation is the major exploration target in Daijiaping area,Ordos Basin.Member 8 sandstone of the Yanchang Formation mainly consists of feldspathic litharenite and lithic arkose,currently is at the A phase of middle diagenesis stage,and is categorized into low-porosity and extremely low-permeability reservoir.The intensive diagenesis is main cause of reservoir densification.Compaction and carbonate cementation largely reduce the primary porosity,while chlorite cementation and feldspar dissolution improve the reservoir quality,and the alkaline-acidic-alkaline change of digenetic environment control the formation of clay mineral,the precipitation of carbonate cements,and the dissolution of feldspar.Five types of diagenetic facies are identified in the Member 8 sandstone of the Yanchang Formation according to multiple qualitative and quantitative parameters.Quantitative calculation of porosity evolution in different digenesis facies shows that the differences of primitive compositions among different diagenetic facies as a result of sedimentation is the material basis of the cementation types and the dissolution strength,while the differences of diagenesis types and intensity is the main cause of the differences in porosity evolution and reservoir quality.The distribution of high quality reservoirs is closely related to the diagenesis facies.The weakly-compacted chlorite cement facies and modera-tely-compacted secondary dissolution facies in subaqueous distributary channel sandstone show the best reservoir quality,thus are the most favorable diagenesis facies in the Member 8 sandstone of the Yanchang Formation reservoir.

diagenesis,diagenetic facies,tight sandstone,Yanchang Formation,Ordos Basin

2015-06-08;

2015-12-10。

周翔(1988—)，男，博士研究生，儲(chǔ)層地質(zhì)與有機(jī)地球化學(xué)。E-mail:zhouxiang2206@163.com。

簡(jiǎn)介：何生(1956—)，男，教授、博士生導(dǎo)師，油氣地質(zhì)。E-mail:shenghe@cug.edu.cn。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2016ZX05005-001)；高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃資助項(xiàng)目(B14031)。

0253-9985(2016)02-0155-10

10.11743/ogg20160202

TE122.2

A