葛云錦，馬芳俠

（陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075）

0 引言

隨著常規(guī)石油勘探開(kāi)發(fā)難度的增加，致密油逐漸成為我國(guó)石油勘探最現(xiàn)實(shí)的接替領(lǐng)域。致密油是指以吸附或游離狀態(tài)賦存于生油巖中，或與生油巖互層、緊鄰的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲(chǔ)集巖中，未經(jīng)過(guò)大規(guī)模長(zhǎng)距離運(yùn)移的石油聚集［1-3］。鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)8段上覆長(zhǎng)7烴源巖、下伏長(zhǎng)9烴源巖，具有形成致密油藏的良好地質(zhì)條件。前人從巖石學(xué)、物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征等對(duì)富縣地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層進(jìn)行過(guò)研究［4-10］，但大多集中在孔隙結(jié)構(gòu)、成巖作用等方面，沒(méi)有對(duì)儲(chǔ)層致密化及其與原油充注的關(guān)系進(jìn)行研究，開(kāi)展的測(cè)試相對(duì)傳統(tǒng)。

本文在鑄體薄片、高壓壓汞等常規(guī)分析基礎(chǔ)上，增加場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、納米CT掃描、核磁共振等手段，詳細(xì)分析致密儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)特征和成巖作用，明晰長(zhǎng)8致密儲(chǔ)層致密化主控因素，厘清儲(chǔ)層致密化與成藏的關(guān)系，為該區(qū)勘探提供理論基礎(chǔ)。

富縣地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部，構(gòu)造上整體為一平緩的近南北向展布由東向西傾斜的大型單斜，局部鼻隆構(gòu)造發(fā)育，傾角一般小于1°。長(zhǎng)8油層組主要發(fā)育三角洲前緣亞相沉積，發(fā)育多期次水下分流河道砂體，砂體垂向疊置，整體厚度較大；但粒度細(xì)，物性較差，平均孔隙度小于10%。

1 儲(chǔ)層微觀孔隙特征

前人研究表明，長(zhǎng)8儲(chǔ)層致密，孔隙喉道結(jié)構(gòu)特征十分復(fù)雜，常規(guī)測(cè)試無(wú)法滿足微米至納米級(jí)孔喉的分析［11-16］。本文采集15口井的60余塊巖心樣品，測(cè)試了場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡60余塊、常規(guī)及高壓壓汞10塊、CT掃描2塊、核磁共振2塊，以及鑄體薄片、掃描電鏡等常規(guī)分析測(cè)試200余塊次；分析致密儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型、微觀孔隙喉道分布及其內(nèi)部的可動(dòng)流體情況。

1.1 孔隙類(lèi)型

根據(jù)薄片鑒定（見(jiàn)圖1），長(zhǎng)8砂巖主要孔隙類(lèi)型為殘余粒間孔（66%），其次為長(zhǎng)石溶孔（16%）、巖屑溶孔（3.5%）、填隙物內(nèi)溶孔（9%）及微裂縫（5.5%）。

圖1 長(zhǎng)8儲(chǔ)層主要孔隙類(lèi)型

1.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

孔隙結(jié)構(gòu)指巖石孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布特征以及孔隙之間的連通性，是儲(chǔ)層的研究重點(diǎn)［17］。

1）常規(guī)壓汞分析。長(zhǎng)8典型儲(chǔ)層樣品平均門(mén)檻壓力達(dá)到2.10 MPa，毛細(xì)管壓力中值平均為18.06 MPa，平均孔隙度為7.53%，平均滲透率為0.79×10-3μm2，喉道直徑分布在 0.06～0.32 μm，均值為 0.21 μm，平均分選系數(shù)為0.40，孔隙結(jié)構(gòu)系數(shù)平均值為0.18，均質(zhì)系數(shù)平均為0.35，平均退汞效率為28.19%（見(jiàn)表1）。數(shù)據(jù)表明，長(zhǎng)8儲(chǔ)層為致密儲(chǔ)層，喉道直徑小，滲流能力差；孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，均值系數(shù)低，孔喉分布不均勻。儲(chǔ)層主要為高排驅(qū)壓力-微喉道型和高排驅(qū)壓力-微細(xì)喉道型2種類(lèi)型。

表1 長(zhǎng)8儲(chǔ)層壓汞數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2）高壓壓汞分析。結(jié)果顯示，長(zhǎng)8儲(chǔ)層平均門(mén)檻壓力為2.84 MPa，門(mén)檻壓力高?？紫栋霃椒植荚?～280 nm，孔徑小。喉道半徑主要分布在2.3～13.0 nm，屬于納米級(jí)。主要為微孔、微喉型儲(chǔ)層。進(jìn)汞量較大，但是退汞效率低，孔喉連通性差，孔喉比平均4.21。

3）場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析。結(jié)果顯示，粒內(nèi)溶蝕孔孔徑分布在 17.0 nm～3.6 μm，主要為 70.0～200.0 nm，既有納米級(jí)孔，又含亞微米級(jí)孔。粒間孔徑分布在45.0 nm～9.7 μm，主要為微米級(jí)孔隙，但數(shù)量較少。自生石英微晶的晶間孔、黏土礦物之間的微孔隙、巖石粒內(nèi)的微裂縫及有機(jī)質(zhì)間的微孔隙是納米級(jí)孔的主要孔隙類(lèi)型（見(jiàn)圖1f）。粒間孔與微裂縫的溝通對(duì)于油氣的滲流起到非常重要的作用。

4）CT測(cè)試。CT技術(shù)能夠?qū)χ旅軆?chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行定量分析［18-20］。根據(jù)CT掃描獲得的二維圖像，總體將儲(chǔ)層分為3種類(lèi)型：較為致密，發(fā)育粒間溶蝕孔，稱(chēng)為微觀孔喉型；顆粒的表面發(fā)育微裂縫，稱(chēng)為微裂縫型；基本不發(fā)育孔隙，稱(chēng)為致密型。微觀孔喉型占14.5%左右，微裂縫型占3.5%左右，致密型占82.0%?？紫扼w積測(cè)量結(jié)果表明，孔隙體積主要集中在1～200 μm3，占比為85.78%，小孔隙所占比例高，以微米級(jí)孔隙為主。喉道直徑主要分布在0.05～0.01 μm和0.30～0.35 μm兩個(gè)區(qū)間。

5）核磁共振測(cè)試。為進(jìn)一步表征長(zhǎng)8儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)，選擇典型樣品進(jìn)行了核磁共振測(cè)試。從飽和水流體分布曲線看（見(jiàn)圖2），T2譜的弛豫時(shí)間分布范圍較寬，為雙峰型，主峰位于10～100 ms，反映的孔隙半徑為 1～1 000 μm，屬于微米孔隙，側(cè)峰小于 10 ms，表明存在大量孔徑小于1 μm的納米級(jí)孔隙。整體信號(hào)強(qiáng)度包絡(luò)的面積較大，飽和流體所測(cè)的核磁孔隙度為10.94%。離心處理實(shí)驗(yàn)分析束縛水飽和度為79.19%，束縛水飽和度較高，計(jì)算束縛水孔隙度為8.64%。核磁共振結(jié)果表明長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙半徑分布范圍較寬，微米級(jí)—納米級(jí)均有分布，但是孔隙連通性較差，大部分流體為束縛流體，可動(dòng)流體較少。

長(zhǎng)8致密砂巖儲(chǔ)層同時(shí)發(fā)育微米級(jí)及納米級(jí)孔隙，孔隙半徑主要分布在0.003～60.000 μm，平均值為1.600 μm，主要為微米級(jí)孔隙。喉道直徑分布區(qū)間為0.01～0.35 μm，平均值為 0.21 μm，屬于微細(xì)喉型。

2 儲(chǔ)層致密化過(guò)程與油氣成藏

2.1 儲(chǔ)層致密化控制因素

長(zhǎng)8砂巖在埋藏成巖過(guò)程中先后經(jīng)歷了壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、交代作用和溶蝕作用等成巖事件。首先恢復(fù)儲(chǔ)層原始孔隙度，再定量分析各種成巖作用對(duì)原始孔隙度的增加或損失程度［21-22］，從而分析儲(chǔ)層致密化的主要控制因素（見(jiàn)表2）。

圖2 長(zhǎng)8儲(chǔ)層核磁共振T2圖譜

數(shù)據(jù)顯示，壓實(shí)是造成孔隙度減小的主要原因，導(dǎo)致孔隙減小率分布在50.1%～73.4%，平均為62.4%；膠結(jié)作用導(dǎo)致孔隙減小率分布在13.9%～36.4%，平均為23.5%，溶蝕增孔率分布在4.2%～8.7%，平均為6.5%。說(shuō)明強(qiáng)烈的壓實(shí)改造后孔隙度急劇降低，膠結(jié)作用使儲(chǔ)層完全致密化，后期雖然部分礦物溶解增孔，但溶蝕孔隙數(shù)量有限，儲(chǔ)層仍非常致密。

1）壓實(shí)作用。整個(gè)延長(zhǎng)組地層在早白堊世前一直處于深埋階段［23］，到早白堊世末，長(zhǎng)8埋深達(dá)到了2.4～2.8km，壓實(shí)作用非常強(qiáng)，鏡下觀察可見(jiàn)碎屑顆粒的定向排列（見(jiàn)圖3a），以及長(zhǎng)石顆粒的線接觸甚至斷裂，表明機(jī)械壓實(shí)強(qiáng)度非常大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)巖石中存在大量黑云母等塑性礦物，塑性組分平均體積分?jǐn)?shù)為7.36%，抗壓實(shí)能力差，在外力作用下易撓曲變形、填充孔隙（見(jiàn)圖3b），降低孔隙度和滲透率，使儲(chǔ)層物性變差。

2）膠結(jié)作用。膠結(jié)作用是儲(chǔ)層致密的又一控制因素，長(zhǎng)8儲(chǔ)層填隙物體積分?jǐn)?shù)可達(dá)13.9%，主要有碳酸鹽礦物膠結(jié)、黏土礦物膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)等。碳酸鹽礦物包括方解石、鐵方解石與鐵白云石等，以方解石為主。成巖作用早期，方解石以連晶式膠結(jié)為主，由于缺少流體滲流通道，后期酸性流體也難以對(duì)其進(jìn)行溶蝕；其后，方解石、鐵方解石主要充填長(zhǎng)石溶孔（見(jiàn)圖3c），使儲(chǔ)層進(jìn)一步致密。

長(zhǎng)8儲(chǔ)層的主要黏土礦物為綠泥石和伊利石，早期形成綠泥石分布在顆粒表面（見(jiàn)圖3d），可以抵抗部分壓實(shí)作用，對(duì)孔隙起保護(hù)作用，后期形成的綠泥石充填孔隙，降低儲(chǔ)層質(zhì)量。而伊利石主要呈片狀、玫瑰花狀、搭橋狀分布于孔隙喉道間（見(jiàn)圖3e），既降低了孔隙度，又大大降低了孔喉連通性，嚴(yán)重傷害了儲(chǔ)層的滲流能力。硅質(zhì)膠結(jié)主要為石英次生加大，還有部分硅質(zhì)膠結(jié)沿著孔隙壁呈自形微晶狀生長(zhǎng)或呈孔隙充填（見(jiàn)圖3f）。硅質(zhì)膠結(jié)在晚成巖期較發(fā)育，SiO2的來(lái)源主要是長(zhǎng)石溶解，以及混層黏土礦物轉(zhuǎn)化。

2.2 儲(chǔ)層致密化與成藏

取致密儲(chǔ)層孔隙度上限為10%［1］，根據(jù)富縣地區(qū)孔隙度與埋深間的關(guān)系［4］，長(zhǎng)8儲(chǔ)層致密化深度為600～1 000 m。富縣地區(qū)在中生界三疊紀(jì)后發(fā)生過(guò)3次抬升剝蝕，平均剝蝕厚度為1 120 m，第四紀(jì)沉積物平均厚度23 m［24］，通過(guò)埋深恢復(fù)，剝蝕前長(zhǎng)8儲(chǔ)層致密化深度為1 697～2 097 m。對(duì)應(yīng)埋藏史時(shí)間約為140～125 Ma（見(jiàn)圖4），在早白堊世早期達(dá)到完全致密。

表2 研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙度變化

圖3 長(zhǎng)8儲(chǔ)層成巖作用照片

包裹體測(cè)溫顯示，長(zhǎng)8包裹體均一溫度有2期，分別為110～123℃和144～152℃。結(jié)合埋藏史-溫度研究成果，2期成藏對(duì)應(yīng)的地質(zhì)歷史時(shí)代分別為120～110 Ma、100～90 Ma，為早白堊世中期—末期成藏。成藏時(shí)間晚于儲(chǔ)層致密時(shí)間，長(zhǎng)8為先致密后成藏?？紫堆莼砻?，晚三疊世—早白堊世早期，儲(chǔ)層經(jīng)歷強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，孔隙度由35%降至15%左右，后期綠泥石襯墊、石英-長(zhǎng)石次生加大及膠結(jié)作用（方解石膠結(jié)）使孔隙度降至5%左右，此時(shí)尚未進(jìn)入主力生油期；早白堊世末期距今100 Ma左右，烴源巖開(kāi)始大量生油，致密油開(kāi)始成藏；有機(jī)酸流體對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行溶蝕作用，長(zhǎng)石和方解石等堿性礦物遭受溶蝕，孔隙度升高至8%左右，改善了儲(chǔ)層物性，但伴隨的熱異常作用同時(shí)形成一些具有熱液特征的自生礦物，如鈉長(zhǎng)石、伊利石和鐵綠泥石等，占據(jù)了儲(chǔ)層大量粒間孔隙，導(dǎo)致孔隙度改善效果有限。隨成藏的進(jìn)行，儲(chǔ)層持續(xù)致密化。

圖4 長(zhǎng)8儲(chǔ)層致密化和成藏事件關(guān)系

3 結(jié)論

1）研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型以粒間孔、粒內(nèi)溶孔和成巖微裂縫為主，整體上屬于細(xì)孔微細(xì)喉儲(chǔ)層。孔隙連通性較差，大部分流體為束縛流體，可動(dòng)流體較少。

2）長(zhǎng)8儲(chǔ)層致密化的主要控制因素為壓實(shí)作用和膠結(jié)作用。碎屑顆粒的定向排列和大量黑云母等塑性礦物充填降低孔隙度。碳酸鹽礦物、黏土礦物、硅質(zhì)膠結(jié)等使儲(chǔ)層進(jìn)一步致密。

3）晚三疊世—早白堊世早期，儲(chǔ)層經(jīng)歷強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，物性變差，孔隙度由35%降至15%；膠結(jié)作用使孔隙度降至5%，隨后生烴高峰伴生的有機(jī)酸溶蝕儲(chǔ)層，孔隙度升高至8%左右，促進(jìn)致密油成藏，為先致密后成藏。

［1］賈承造，鄭民，張永峰.中國(guó)非常規(guī)油氣資源與勘探開(kāi)發(fā)前景［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2012，39（2）：129-136.

［2］楊華，李士祥，劉顯陽(yáng).鄂爾多斯盆地致密油頁(yè)巖油特征及資源潛力［J］.石油學(xué)報(bào)，2013，34（1）：1-11.

［3］楊華，付金華，何海清，等.鄂爾多斯華慶地區(qū)低滲透巖性大油區(qū)形成與分布［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2012，39（6）：641-648.

［4］任戰(zhàn)利，李文厚，楊華，等.鄂爾多斯盆地東南部延長(zhǎng)組致密油成藏條件及主控因素［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2014，35（2）：190-197.

［5］鄒才能，張國(guó)生，楊智，等.非常規(guī)油氣概念、特征、潛力及技術(shù)：兼論非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2013，40（4）：385-399.

［6］白玉彬，羅靜蘭，王少飛，等.鄂爾多斯盆地吳堡地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8致密砂巖油藏成藏主控因素［J］.中國(guó)地質(zhì)，2013，40（4）：1159-1168.

［7］鄭中文、張漢生.鄂爾多斯盆地富縣探區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6—長(zhǎng)8段超低滲砂巖儲(chǔ)集層孔喉特征［J］.新疆石油地質(zhì)，2016，31（1）：13-17.

［8］羅曉容，張劉平，楊華，等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長(zhǎng)81段低滲油藏成藏過(guò)程［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2010，31（6）：770-778.

［9］郭蘭，丁超，門(mén)艷萍，等.富縣油田三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)82致密儲(chǔ)層評(píng)價(jià)［J］.油氣藏評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)，2017，7（5）：5-9.

［10］姚涇利，趙彥德，鄧秀芹，等.鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組致密油成藏控制因素［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2015，45（4）：983-992.

［11］張紀(jì)智，陳世加，肖艷，等.鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長(zhǎng)8致密砂巖儲(chǔ)層特征及其成因［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2013，34（5）：679-684.

［12］王猛，曾明，陳鴻傲，等.儲(chǔ)層致密化影響因素分析與有利成巖相帶預(yù)測(cè)：以馬嶺油田長(zhǎng)8油層組砂巖儲(chǔ)層為例［J］.巖性油氣藏，2017，29（1）：59-70.

［13］張馳，王峰，田景春，等.鄂爾多斯盆地馬嶺地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8段儲(chǔ)層特征及綜合評(píng)價(jià)［J］.石油地質(zhì)與工程，2015，29（1）：45-48.

［14］馬春林，王瑞杰，羅必林，等.鄂爾多斯盆地馬嶺油田長(zhǎng)8油層組儲(chǔ)層特征與油藏分布研究［J］.天然氣地球科學(xué)，2012，23（3）：514-519.

［15］陳朝兵，朱玉雙，陳新晶，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)82儲(chǔ)層沉積成巖作用［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2013，34（5）：685-693.

［16］陳大友，朱玉雙，張皎生，等.鄂爾多斯盆地馬嶺地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層成巖作用與有利成巖相帶［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2015，37（6）：721-728.

［17］牛小兵，馮勝斌，劉飛，等.滲透致密砂巖儲(chǔ)層中石油微觀賦存狀態(tài)與油源關(guān)系：以鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組為例［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2013，34（3）：288-293

［18］時(shí)建超，屈雪峰，雷啟鴻，等.致密油儲(chǔ)層可動(dòng)流體分布特征及主控因素分析：以鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7儲(chǔ)層為例［J］.天然氣地球科學(xué)，2016，27（5）：827-834.

［19］韓文學(xué)，高長(zhǎng)海，韓霞.核磁共振及微、納米CT技術(shù)在致密儲(chǔ)層研究中的應(yīng)用：以鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段為例［J］.斷塊油氣田，2015，22（1）：62-66.

［20］蔣裕強(qiáng)，陳林，蔣嬋，等.致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)表征技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)［J］.地質(zhì)科技與情報(bào)，2014，33（3）：63-70.

［21］BEARD D C，WEYL P K.Influence of texture on porosity and permeability of unconsolidated sand［J］.AAPG Bulletin，1973，7（2）：349-369.

［22］王瑞飛，陳明強(qiáng).儲(chǔ)層沉積成巖過(guò)程中孔隙度參數(shù)演化的定量分析：以鄂爾多斯盆地沿25區(qū)塊、莊40區(qū)塊為例［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2007，81（10）：1432-1437.

［23］任戰(zhàn)利，張盛，高勝利，等.鄂爾多斯盆地?zé)嵫莼潭犬惓７植紖^(qū)及形成時(shí)期［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006，80（5）：674-684.

［24］于強(qiáng)，任戰(zhàn)利，倪軍，等.鄂爾多斯盆地富縣地區(qū)中生界熱演化史探討［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，42（5）：801-805.