屈偉東 符超峰 安山 王濤 朱謹(jǐn)謹(jǐn) 杜晨

摘 要：辮狀河儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力是由儲(chǔ)集層的巖石性質(zhì)所決定，包括孔隙度和滲透率，其中孔隙度決定儲(chǔ)層的儲(chǔ)存能力，滲透性決定儲(chǔ)層的滲流能力。應(yīng)用沉積學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)及儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)等學(xué)科，結(jié)合測井、巖心觀察及分析化驗(yàn)等資料，系統(tǒng)的研究了定邊地區(qū)辮狀河儲(chǔ)層沉積特征及主控因素。研究表明：定邊地區(qū)延10油層組的巖石類型主要為巖屑石英砂巖、長石石英砂巖以及少量的石英砂巖;孔隙度主要分布于13.9%～17.5%，滲透率多集中于10～16×10-3 μm2，屬中孔低滲儲(chǔ)層;孔隙類型主要為粒間孔;儲(chǔ)層類型屬中孔、細(xì)喉型，排驅(qū)壓力和中值壓力相對(duì)較低;定邊地區(qū)辮狀河儲(chǔ)層明顯受控于沉積作用和成巖作用，其中，儲(chǔ)層的砂體類型、厚度及展布和巖石學(xué)特征主要受沉積作用的影響，儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力主要受成巖作用的影響，壓實(shí)作用和膠結(jié)作用會(huì)使儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力變差，而溶蝕作用會(huì)使儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力變好。

關(guān)鍵詞：辮狀河儲(chǔ)層;定邊地區(qū);沉積作用;成巖作用

中圖分類號(hào)：P 618.13?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0110文章編號(hào)：1672-9315（2019）01-0063-08

Main controlling factors of braided river sedimentary

reservoir in Dingbian Area

QU Wei?dong1，F(xiàn)U Chao?feng1，AN Shan2，WANG Tao1，ZHU Jin?jin1，DU Chen1

（1.College of Earth Science and Resources，Chang’an University，Xi’an 710054 China;

2.Dingbian Oilfield，Yanchang petroleum Co.，Ltd.，Dingbian 718600，China）

Abstract：The capacity of braided river reservoirs is determined by the rock physics of the reservoir，including its porosity and permeability; porosity determines the reservoir storage capacity，and permeability determines the reservoir seepage capacity.Based on the sedimentology，petroleum and reservoir geology，combined with logging，core observations，and core analysis，the sedimentary characteristics and main controlling factors of braided river reservoirs were studied.The results show that the rock types are mainly lithic quartz sandstone，followed by feldspar quartz sandstone and a small amount of quartz sandstone.The porosity is mainly distributed at 13.9%～17.5%，permeability is mostly concentrated in10～16 ×10-3 μm2，belonging to middle

pore with low permeability;pore type is mainly intergranular pores;reservoir type is a middle pore，fine throat type.Expulsion and median pressure is relatively low; the physical properties of the braided river reservoir are obviously controlled by the sedimentary and diagenesis.The sand body type，thickness，distribution and petrological characteristics of the reservoir are mainly affected by sedimentation，and the reservoir capacity is mainly affected by the diagenesis.But the compaction

and cementation will make the reservoir capacity worse，and the dissolution will make the reservoir better.

Key words：braided river reservoir;Dingbian area;sedimentation;diagenesis

0?引?言

A.D.Miall等人按照河流在平面上的形態(tài)將其劃分為辮狀河、曲流河、網(wǎng)狀河等。J.G Mcpherson 提出辮狀河三角洲定義為辮狀河前積體到停滯水體中所形成的富含砂礫的三角洲，其沉積物質(zhì)由單條或多條底負(fù)載辮狀河提供，是一種具獨(dú)特屬性的三角洲[1]。辮狀河砂體具有河道短、快速遷移、垂向加積等特點(diǎn)，其沉積環(huán)境一般遠(yuǎn)離斷裂帶，基底沉降穩(wěn)定，水淺、坡度不大，泥巖垂向頻繁間互，具備巖性油氣藏的成藏條件，砂體儲(chǔ)集性和含油氣性均好。早侏羅世時(shí)期，定邊地區(qū)的陸源碎屑物由北部進(jìn)入，形成辮狀河三角洲，沉積地層為延安組，而延7～延10油層組為其主力的油層組。

近年來，許多學(xué)者對(duì)辮狀河的發(fā)育、沉積特征、成因和砂體構(gòu)型等都進(jìn)行過深入研究。李文厚，于興河等對(duì)吐哈盆地和內(nèi)蒙古貸岱海湖現(xiàn)代三角洲沉積考察，認(rèn)為辮狀河三角洲主要發(fā)育于中國西部陸相盆地中，氣候潮濕、地形高差較大和存在辮狀河平原的盆地邊緣，比扇三角洲有更好的儲(chǔ)集性能和含油氣性[2-3]。王彥等對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣辮狀河沉積模式探討，認(rèn)為辮狀河的沉積鑒別標(biāo)志為巖石類型比較單一，沉積構(gòu)造具有“二元結(jié)構(gòu)”，砂體具有“泛連通體”的結(jié)構(gòu)特征等[4]。伍濤等對(duì)張家口地區(qū)辮狀河砂體的成因探討，認(rèn)為沉積作用是影響砂體的物性的的主要因素，粒度中值和泥質(zhì)含量與物性密切相關(guān)，膠結(jié)物對(duì)孔隙度的影響大于滲透率，根據(jù)辮狀河砂體成因劃分了3級(jí)層次界面和6種巖石學(xué)相[5-6]。金振奎等對(duì)不同地區(qū)辮狀河河道砂體構(gòu)型研究，劃分為疊拼式（完全疊拼型、不完全疊拼型和交錯(cuò)疊拼型）、側(cè)拼式（側(cè)切型和似側(cè)切型）和孤立式三種類型，辮狀河相帶和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是控制辮狀河砂體構(gòu)型的主要因素[7]。李鳳杰等對(duì)鄂爾多斯盆地華池地區(qū)延安組延9油層組沉積演化研究，認(rèn)為延9油層組發(fā)育有辮狀河、辮狀型曲流河和網(wǎng)狀河3種類型的河流，是延10油層組的繼承與發(fā)展[8-9]。時(shí)志強(qiáng)等對(duì)鄂爾多斯中南部地區(qū)中侏羅世延安期沉積研究，認(rèn)為中侏羅世延安期發(fā)育沖積扇-河流、河湖三角洲和網(wǎng)狀河-殘余湖泊沉積體系。延10期發(fā)育沖積扇-河流沉積體系，低彎度礫砂質(zhì)河道發(fā)育[10]。但是，針對(duì)辮狀河的主控因素研究相對(duì)較少。因此本文以鄂爾多斯盆地定邊地區(qū)辮狀河為例，通過多口井的巖心觀察、孔隙度和滲透率測試、壓汞分析和巖石薄片鑒定等方法，分析定邊地區(qū)延10儲(chǔ)層巖石類型、物性和孔隙結(jié)構(gòu)特征，以及研究儲(chǔ)層物性主要控制因素，為本區(qū)油氣勘探和開發(fā)提供重要依據(jù)。

1?區(qū)域地質(zhì)特征

鄂爾多斯盆地富含多種能源，是重要的勘探開發(fā)區(qū)域，盆內(nèi)構(gòu)造簡單，盆地邊緣斷裂褶皺較發(fā)育，面積約25×104 km2，進(jìn)一步將其劃分為伊盟隆起、晉西撓褶帶、渭北隆起、伊陜斜坡、天環(huán)拗陷和西緣逆沖構(gòu)造帶等6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元[11-13]。

在晚三疊世末受印支運(yùn)動(dòng)的影響，盆地整體抬升，使三疊系延長組頂部遭受風(fēng)化、剝蝕等，形成一系列溝壑起伏的古地貌特征。在早侏羅世盆地下沉，富縣組與延安組依次沉積，與上三疊統(tǒng)延長組呈不整合接觸。到中侏羅世延安組早期富縣組河谷下切充填沉積，到延安期末特別是在延10期，侵蝕河谷開始填平補(bǔ)齊，古地形差異減小，最終演化為沼澤平原環(huán)境。定邊地區(qū)延10地層厚度和巖性差異形成的壓實(shí)構(gòu)造繼承了延長頂面的高地形[14-16]。

定邊地區(qū)位于伊陜斜坡西部（圖1），該地區(qū)構(gòu)造形態(tài)簡單，地層傾角小于1°，表現(xiàn)為東高西低的西傾單斜構(gòu)造，只在局部地區(qū)發(fā)育小型的鼻狀隆起。研究區(qū)延10段在定邊地區(qū)廣泛沉積，厚度為29.5～44.5 m;發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，其沉積微相主要為辮狀河道和河道間;在巖性剖面上，表現(xiàn)為砂多泥少，砂層厚且粗的特點(diǎn)。沉積微相組合類型也主要為辮狀河道與河道間的交互，且辮狀河道沉積占有優(yōu)勢[17]。

2?儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

2.1?巖石類型

通過對(duì)定邊地區(qū)30多口探井資料的研究，以及延10油層組的鑄體薄片鏡下觀察和鑒定，認(rèn)為定邊地區(qū)延10油層組巖性主要為巖屑石英砂巖和

長石石英砂巖，其次為少量石英砂巖（圖2），平均石英含量67.69%，平均長石含量5.89%，平均巖屑含量26.42%.

2.2?結(jié)構(gòu)特征

研究區(qū)延10儲(chǔ)層巖石顆粒粒度以中-細(xì)粒為主，粒度主要0.1～0.4 mm;分選性中等;磨圓度較高，以次棱角狀-次圓狀為主;顆粒間接觸方式以線-凹凸接觸為主，次之為點(diǎn)-線接觸;顆粒以孔隙式膠結(jié)為主。

2.3?填隙物成分

填隙物的含量平均為26.16%，主要填隙物成分主要以云母、綠泥石、高嶺石、方解石、鐵白云石及石英質(zhì)，可見少量的菱鐵礦（表1）。

3?儲(chǔ)層物性特征

儲(chǔ)層物特征主要用孔隙度和滲透率2大參數(shù)來表達(dá)。研究儲(chǔ)層兩大參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層的沉積相、儲(chǔ)層非均質(zhì)性、儲(chǔ)量計(jì)算和儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)等有著重要意義，同時(shí)也是油藏分布規(guī)律及預(yù)測有利開發(fā)區(qū)塊研究的基礎(chǔ)[18-20]。

3.1?孔隙度和滲透率

通過對(duì)定邊地區(qū)延101，延102，延103儲(chǔ)層巖心分析化驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)（表2，圖3，圖4），延101儲(chǔ)層孔隙度分布范圍在13.9%～17.5%之間，頻率分布主體集中在17%，平均值15.4%;滲透率最大值為33×10-3 μm2，最小值為6.8×10-3 μm2，頻率分布主體集中在16×10-3 μm2，平均值17.75×10-3 μm2.延102儲(chǔ)層孔隙度分布范圍在13.4%～16.5%之間，頻率分布主體集中在15%～16%，平均值15.1%;滲透率最大值為27×10-3 μm2，最小值為5.5×10-3 μm2，頻率分布主體集中在14～16×10-3 μm2，平均值13.8×10-3 μm2.延103儲(chǔ)層孔隙度分布范圍在12.6%～15.8%之間，頻率分布主體集中在14%～15%，平均值14.4%;滲透率最大值為19.4×10-3 μm2，最小值為3.5×10-3 μm2，頻率分布主體集中在8～10×10-3 μm2，平均值9.9×10-3 μm2.

通過巖心分析化驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)的孔隙度和滲透率，認(rèn)為定邊地區(qū)儲(chǔ)層物性屬于中孔低滲儲(chǔ)層。孔隙度與滲透率有較好的正相關(guān)性，隨孔隙度增加滲透率也增加（圖5），反映為延10的砂體連通性較好，儲(chǔ)層類型為孔隙型儲(chǔ)層。

3.2?孔隙類型

延10儲(chǔ)層孔隙類型主要有4類（表3）：粒間孔、粒內(nèi)孔、鑄?？住㈤L石溶孔，最為發(fā)育為粒間孔，占到面孔率的73.5%，是延10油層主要的儲(chǔ)集空間類型，其次為長石溶孔，占面孔率的12.2%，溶孔以長石溶孔為主中心，微裂隙含量很少。面孔率一般在9.8%左右，孔隙組合主要為粒間孔-溶孔。

3.3?孔隙結(jié)構(gòu)

從典型的毛管壓力曲線可見（圖6）：延10油層砂巖平均孔徑7.22 μm，中值壓力2.6 MPa，排驅(qū)壓力0.12 MPa，喉道中值半徑中等，孔喉分選較好，分選系數(shù)2.8，退汞效率48.50%，最大進(jìn)汞飽和度平均在7%（表4）。參考賈玉琴[21]儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，本區(qū)延安組儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)中孔、細(xì)喉為主。

4?儲(chǔ)層主控因素

辮狀河儲(chǔ)層物性是由沉積環(huán)境（相）、成巖作用和巖石學(xué)特征等因素所決定的[22-23]。通過對(duì)定邊地區(qū)延10油層組儲(chǔ)層的研究分析，認(rèn)為影響儲(chǔ)層物性主要由兩大因素。即沉積作用和成巖作用，成巖作用又包括壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用。

4.1?沉積作用對(duì)辮狀河儲(chǔ)層的控制

沉積作用對(duì)辮狀河儲(chǔ)層控制主要表現(xiàn)在砂體類型、厚度和展布特征，以及一些巖石學(xué)特征，如巖石粒度、結(jié)構(gòu)、成分成熟度和構(gòu)造等方面。沉積相帶決定了儲(chǔ)層的分布和物性，對(duì)于辮狀河砂

體，河道主砂體的物性較好，而邊緣較差。

根據(jù)沉積相劃分，認(rèn)為定邊地區(qū)延10油層組以辮狀河沉積為主，其中河漫灘、河道沙壩則相對(duì)發(fā)育。砂體厚度大部分分布在55～65 m.在定邊地區(qū)的中部砂體厚度普遍在57 m以上，并且砂體連片分布，研究認(rèn)為該帶處正是位于河道發(fā)生匯合與分叉，該區(qū)域砂體分布規(guī)模和沉積厚度比較理想，能形成油氣成藏的有利儲(chǔ)集體（圖7）。

4.2?成巖作用對(duì)辮狀河儲(chǔ)層的控制

4.2.1?壓實(shí)作用

壓實(shí)作用主要受巖石成分、結(jié)構(gòu)成熟度和埋藏深度等因素控制，表現(xiàn)在碎屑顆粒緊密排列使孔隙體積變小、孔滲變差，顆粒定向排列，緊密接觸，顆粒以點(diǎn)、線、凹凸接觸，剛性顆粒破裂;云母、泥巖碎屑等塑性組分受壓變形、扭曲，并被擠入剛性顆粒之間的原生孔隙，阻塞孔隙;壓實(shí)作用主要表現(xiàn)在石英顆粒次生加大及縫合線接觸等[24]。

定邊地區(qū)主要發(fā)育兩種壓實(shí)作用，一種以物理性質(zhì)為主，淺埋藏的機(jī)械壓實(shí)作用;另一種以化學(xué)作用為主，深埋藏的化學(xué)壓實(shí)作用為主，鏡下普遍可見云母、長石等礦物有明顯的定向排列特征，泥巖屑等塑性物質(zhì)發(fā)生塑性變形，碎屑顆粒間的接觸關(guān)系普遍為線接觸，則說明該區(qū)的壓實(shí)作用強(qiáng)度大，屬中強(qiáng)至強(qiáng)烈壓實(shí)。同時(shí)，鏡下觀察發(fā)現(xiàn)長石、石英等碎屑顆粒的相互鑲嵌，表明該地區(qū)砂巖埋藏深度較深，化學(xué)壓實(shí)作用較為強(qiáng)烈。部分石英顆粒及少量長石顆粒由于壓溶作用形成了次生加大邊，其占據(jù)了部分粒間孔，導(dǎo)致了儲(chǔ)層物性進(jìn)一步降低。因此，在機(jī)械壓實(shí)和化學(xué)壓實(shí)雙重作用，使儲(chǔ)層物性變差（圖8（a）（b）（c）（d）（e））。

4.2.2?膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是另一種破壞成巖作用，對(duì)儲(chǔ)層物性影響較大。砂巖多數(shù)為中等至弱膠結(jié)，膠結(jié)物的成分主要為粘土礦物、硅質(zhì)膠結(jié)物和碳酸鹽膠結(jié)物等，其次，發(fā)育少量黃鐵礦、長石質(zhì)膠結(jié)物和凝灰質(zhì)膠結(jié)物等。

在研究區(qū)內(nèi)，薄片鑒定過程中見綠泥石垂直于碎屑顆粒表面分布，以葉片狀為主，呈櫛殼狀結(jié)構(gòu)（圖8（f））。研究認(rèn)為，綠泥石生長可持續(xù)到晚成巖早期或者更晚，它以充填粒間孔和交代巖屑等物質(zhì)，存在于砂巖中，當(dāng)它充填孔隙時(shí)，使儲(chǔ)層物性變差，同時(shí)也有骨架顆粒支撐作用，為次生溶蝕孔隙的形成提供了通道和空間。

碳酸鹽膠結(jié)物在定邊地區(qū)延10油層組較為發(fā)育，主要是鐵方解石和鐵白云石。區(qū)內(nèi)大量發(fā)育鐵方解石和鐵白云石在原生孔隙及次生孔隙中。碳酸鹽膠結(jié)物大部分不均勻充填在原生孔隙空間，使孔隙變差，降低了儲(chǔ)層的性能同時(shí)增加了儲(chǔ)層非均質(zhì)性。由于碳酸鹽具有較弱的溶蝕作用，可適當(dāng)?shù)母淖儍?chǔ)層物性，可形成中孔低滲或低孔低滲的致密儲(chǔ)集層。

4.2.3?溶蝕作用

溶蝕作用發(fā)生在成巖作用的各個(gè)階段，對(duì)儲(chǔ)集空間是一種重要的建設(shè)作用。巖石顆粒的溶蝕作用主要為直接溶蝕和間接溶蝕。

如長石和巖屑等不穩(wěn)定顆粒，在粒內(nèi)孔直接溶蝕;還有一些礦物顆粒發(fā)生交代作用，在粒內(nèi)孔和粒間孔被間接溶蝕[25]。

定邊地區(qū)延10油層組儲(chǔ)集巖中最普遍的是長石的溶蝕作用圖（8（g）（h）），其次濁沸石和方解石的溶蝕作用，但溶蝕較弱。在顯微鏡下可觀察到長石中部溶解而形成的內(nèi)溶孔和長石顆粒邊緣因溶蝕而形成的鋸齒狀。分析認(rèn)為，溶蝕作用開始于長石碎屑顆粒內(nèi)部的解理縫或雙晶面產(chǎn)生機(jī)械破裂，最先形成一些微裂縫;其次，粒間溶液并沿著破裂的解理面或微裂縫滲透，使溶解長石形成大量的粒間溶孔和粒內(nèi)微孔。中-晚期成巖過程中產(chǎn)生大量酸性流體及表生成巖階段的大氣降水是導(dǎo)致巖屑和易溶膠結(jié)物發(fā)生溶解的主要?jiǎng)恿徒橘|(zhì)。微裂縫對(duì)儲(chǔ)層的建設(shè)也起著不容忽視的作用。在定邊地區(qū)延10儲(chǔ)層砂巖中，面孔率一般在9.8%左右。由此可見，溶蝕作用使本區(qū)儲(chǔ)層物性變好的主要因素。

5?結(jié)?論

1）延10油層組巖石類型的主要成分為巖屑石英砂巖和長石石英砂巖及少量的石英砂巖，砂巖粒度以中-細(xì)顆粒為主，磨圓度次圓狀-次棱角狀為主，同時(shí)也反映了儲(chǔ)層中砂巖的結(jié)構(gòu)成熟度較高，成分成熟度較低的特點(diǎn);

2）延10儲(chǔ)層的孔隙度主要分布于13.9%～17.5%，滲透率多集中于10～16×10-3 μm2，屬于中孔低滲儲(chǔ)層?？紫抖扰c滲透率有較好的正相關(guān)性，隨孔隙度增加滲透率也增加;

3）延10儲(chǔ)層的發(fā)育受到沉積作用和成巖作用的共同控制和影響。其中沉積作用決定了儲(chǔ)層的分布，成巖作用對(duì)儲(chǔ)層起決定作用，壓實(shí)和膠結(jié)作用為破壞性成巖作用，使儲(chǔ)層物性變差，而溶蝕作用是建設(shè)性成巖作用，使儲(chǔ)層物性改善。

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