王匯智, 趙衛(wèi)衛(wèi), 楊水勝, 王如意

(1. 延長(zhǎng)油田股份有限公司 勘探開發(fā)技術(shù)研究中心, 陜西 延安716000；2. 西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院, 西安710065)

0 引言

前人對(duì)儲(chǔ)層已經(jīng)做過(guò)大量的研究，認(rèn)為儲(chǔ)層特征是油氣分布和聚集的重要影響因素，在油氣勘探過(guò)程中明確了儲(chǔ)層儲(chǔ)集性是重中之重。根據(jù)前人研究成果，影響儲(chǔ)層儲(chǔ)集性的控制因素主要分為2類：沉積相帶和成巖作用[1-4]。儲(chǔ)層物性一般與埋藏深度的變化成反比關(guān)系，受壓實(shí)壓溶等作用導(dǎo)致物性總體變差，但在某些層段受溶蝕作用、黏土礦物轉(zhuǎn)化等因素影響，使物性相對(duì)變好，成為高孔高滲帶[5-6]。

鄂爾多斯盆地有聚寶盆之稱，其面積大，資源種類多，分布廣，勘探潛力大，油氣資源極為豐富[7-8]。研究區(qū)位于正寧東北部，富縣的西南部，處于陜北斜坡南部，其地貌特征高差相對(duì)較大，地形復(fù)雜，山地與斷谷、盆地相間分布，整體呈支離破碎的特點(diǎn)。研究區(qū)總體構(gòu)造特征為發(fā)育一系列鼻狀構(gòu)造，無(wú)大型褶皺和斷裂，由于研究區(qū)無(wú)大型構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，缺乏形成構(gòu)造油氣藏的條件，區(qū)域沉積相類型較少，因此普遍認(rèn)為油藏聚集受巖性變化的影響。由于目前對(duì)三疊系延長(zhǎng)組的勘探集中在西部探區(qū)，而南部探區(qū)的儲(chǔ)層特征研究較少，就研究區(qū)而言，普遍存在儲(chǔ)層埋藏較深，隱蔽性較高，非均質(zhì)強(qiáng)，縱向上巖性、含油性變化結(jié)構(gòu)、成巖作用多個(gè)方面對(duì)研究區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層特征進(jìn)行綜合分析，多角度細(xì)化分析物性控制因素，明確研究區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能，旨在為研究區(qū)難采儲(chǔ)量的有效動(dòng)用及有利區(qū)的預(yù)測(cè)提供可靠依據(jù)。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 巖石學(xué)特征

通過(guò)研究區(qū)鑄體薄片觀察分析，統(tǒng)計(jì)各組分含量，利于巖石類型三角圖分析儲(chǔ)層巖性，結(jié)果表明長(zhǎng)石含量較高，石英含量低，巖性主要以長(zhǎng)石命名為主，為長(zhǎng)石巖屑砂巖和長(zhǎng)石砂巖，如圖1所示。研究區(qū)儲(chǔ)層砂巖粒徑為0.20～0.45 mm，平均0.33 mm，顆粒主要為細(xì)-中粒，粗砂含量極少，分選較好，受水動(dòng)力與搬運(yùn)距離的影響，結(jié)構(gòu)成熟度低。長(zhǎng)8段在結(jié)構(gòu)上主要為極細(xì)砂巖，粒徑變化主要為0.03～0.06 mm, 與長(zhǎng)7段相比細(xì)砂含量降低[9]。以王坪道鎮(zhèn)地區(qū)為例，長(zhǎng)石含量較高，占碎屑含量30%以上，其次為石英和巖屑，含量近20%，云母含量低，在5%以下，樣品總計(jì)34個(gè)，碎屑含量見表1。

圖1 研究區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層巖石類型三角圖Fig.1 Triangular map of reservoir rock type ofYanchang Formation in the study area

表1 研究區(qū)延長(zhǎng)組砂巖碎屑成分鑒定表Table 1 Detrital composition identification table of sandstone of Yanchang Formation in the study area

通過(guò)研究表明：填隙物含量為10%～30%，各成分含量差距較大，鐵方解石含量較多，高達(dá)8%，而高嶺石和凝灰質(zhì)含量極少，不足1%，水云母和綠泥石含量相差不大。研究區(qū)膠結(jié)物類型多樣，各組分含量差距較大，碳酸鹽膠結(jié)物占總膠結(jié)物含量50%以上，大幅度降低儲(chǔ)層滲透性。延長(zhǎng)組儲(chǔ)層雜基平均含量達(dá)8.47%，主要由泥鐵質(zhì)、綠泥石組成，平均含量分別為6.56%和2.60%。研究區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層膠結(jié)物平均含量3.82%，膠結(jié)物成分與含量隨層位變化較大，黏土類膠結(jié)物以水云母和綠泥石為主，約占填隙物含量7%，；硅質(zhì)膠結(jié)物含量較低，約占填隙物含量1.3%，主要為石英；碳酸鹽膠結(jié)物含量最高，約占填隙物含量13%，其中鐵白云石和菱鐵礦含量較少，分別為2.0%和2.1%，如圖2所示。研究區(qū)為顆粒支撐，顆粒之間多見線或點(diǎn)-線接觸，由于局部壓實(shí)作用強(qiáng)烈，顆粒接觸面部分發(fā)生溶解現(xiàn)象，壓實(shí)作用轉(zhuǎn)為壓溶作用，接觸方式變?yōu)榘纪菇佑|，膠結(jié)物分布在顆粒之間或呈薄膜狀分布在顆粒周圍，為孔隙-薄膜式膠結(jié)。

圖2 研究區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層填隙物成分及含量圖Fig.2 Composition and contents of reservoir interstitial of Yanchang Formation in the study area

1.2 儲(chǔ)層物性特征

統(tǒng)計(jì)分析研究區(qū)延長(zhǎng)組830塊樣品，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 研究區(qū)延長(zhǎng)組巖心物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 2 Core physical property statistics of Yanchang Formation in the study area

最高孔隙度為15.10%，最低孔隙度為0.840%，平均為7.03%；最高滲透率為22.700×10-3μm2，最低滲透率為0.001×10-3μm2，平均為0.285×10-3μm2，說(shuō)明研究區(qū)儲(chǔ)層物性變化范圍大。以長(zhǎng)7油層組孔滲性為例，其最高孔隙度為12.85%，最低孔隙度為0.840%，平均為6.20%；滲透率分布相對(duì)集中，最高滲透率為22.700×10-3μm2，最低滲透率為0.001×10-3μm2，平均為0.400×10-3μm2，變化范圍較大。圖3中可以看出兩者基本成正相關(guān)，屬低孔、低滲儲(chǔ)層。

圖3 研究區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7砂巖儲(chǔ)層孔隙度和滲透率關(guān)系Fig.3 Relationship between porosity and permeability of Chang7 sandstone reservoir of Yanchang Formation in the study area

1.3 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

低孔低滲儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜，孔隙多為小孔微孔，喉道為微細(xì)喉，具有分布不均勻、孔喉半徑小、孔喉比增大等特點(diǎn)。在延長(zhǎng)組儲(chǔ)層孔喉特征研究中，通過(guò)參數(shù)定量分析儲(chǔ)層的孔滲性，在明確研究區(qū)儲(chǔ)層孔喉類型的基礎(chǔ)上，結(jié)合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)孔隙和喉道大小進(jìn)行分級(jí)，再結(jié)合壓汞資料明確孔喉的分布情況及其連通性，對(duì)研究區(qū)延長(zhǎng)組低孔低滲儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征有一個(gè)全面認(rèn)識(shí)。

1.3.1 孔隙類型

對(duì)研究區(qū)內(nèi)新43和柳127兩口井的薄片分析中，粒間孔發(fā)育明顯，分布廣泛，占總孔隙類型的59%，溶孔以長(zhǎng)石溶孔為主，薄片上易于觀察，分布范圍廣，巖屑溶孔不明顯，占總孔隙類型約41%，晶間孔少見，在柳127井薄片中發(fā)現(xiàn)少量的微裂縫。由于溶蝕作用，在原有粒間孔基礎(chǔ)上進(jìn)一步溶蝕形成粒間溶孔，和之前粒間孔相比無(wú)法區(qū)別，因此把它和原生孔隙都叫粒間孔。由薄片看出研究區(qū)大規(guī)模發(fā)生溶蝕作用，在柳127井薄片中可以發(fā)現(xiàn)明顯的溶蝕現(xiàn)象，由于長(zhǎng)石顆粒易被溶蝕，其形成的溶孔易于發(fā)現(xiàn)，占總面孔率36%，巖屑溶孔較少，占總面孔率5%，一般情況下長(zhǎng)石溶孔的孔徑分布范圍大于巖屑溶孔，如圖4所示。

研究區(qū)長(zhǎng)石溶孔較為發(fā)育，由于溶蝕作用的差異性和選擇性，其溶孔形狀多樣。從柳127井鑄體

薄片上可以看出，有些溶孔受顆粒形狀影響，在形成過(guò)程中均勻溶蝕，呈蜂窩狀；有的溶蝕作用不完全，可見溶蝕殘余物，主要分布在顆粒的外圍或貼著顆粒邊緣，表明溶蝕作用發(fā)生在顆粒邊緣，受顆粒邊緣形態(tài)影響呈港灣狀或條形狀；有些孔隙顯示了顆粒溶蝕前結(jié)構(gòu)的外形特征，表明顆粒發(fā)生溶蝕作用過(guò)程中，易溶解部分完全溶解，但顆粒外形輪廓、巖石結(jié)構(gòu)等可以識(shí)別，將此類孔隙稱為鑄?？住４送?，在砂巖局部也可見破裂縫，如圖5所示。

圖4 儲(chǔ)層孔隙類型分布圖Fig.4 Reservoir pore type distribution map

圖5 鄂爾多斯盆地下寺灣地區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層鑄體薄片F(xiàn)ig.5 Reservoir casting sheet of Yanchang Formation in Xiasiwan Area, Ordos Basin

1.3.2 孔隙結(jié)構(gòu)

通過(guò)鑄體薄片資料統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層平均孔徑29.3 μm，結(jié)合孔吼分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(見表3)，平均孔徑為10.0～50.0 μm，屬于小孔隙；儲(chǔ)層平均吼道直徑0.36 μm，平均喉道有徑為0.2～0.5 μm，屬于微細(xì)喉，因此研究區(qū)為小孔隙、微細(xì)喉。

表3 儲(chǔ)層砂巖孔隙、喉道分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(謝慶邦，1994)Table 3 Reservoir sandstone porosity and throat grading standards (XIE Qingbang, 1994)

排驅(qū)壓力受孔隙吼道大小的影響，對(duì)應(yīng)最大孔喉的毛管壓力，反映孔喉半徑的大小，壓力大小與半徑呈反比；中值壓力反應(yīng)儲(chǔ)層的致密性，壓力越大儲(chǔ)層致密性越好。門檻壓力(排驅(qū)壓力)變化范圍為0.18～4.65 MPa，平均值為1.75 MPa；中值壓力變化范圍為2.21～23.65 MPa，平均值為9.52 MPa。分選系數(shù)可以反應(yīng)孔隙的分布情況，據(jù)統(tǒng)計(jì)分選系數(shù)主要為0.02～2.48 MPa，變化較大，說(shuō)明分選程度較差，孔隙分布不均勻，平均值為1.81 MPa；中值半徑反應(yīng)孔喉平均半徑，主要分布在0.04～0.33 μm，反映了總的孔喉大小變化情況，平均值為0.18 μm。進(jìn)汞飽和度指壓汞壓力和對(duì)應(yīng)進(jìn)汞量，退汞效率指退出汞與壓入汞的體積比，測(cè)定期間壓力變化區(qū)間相同，兩者可定量反映孔喉大小和連通性情況，最大進(jìn)汞飽和度變化范圍為57.83%～89.15%，平均值為76.62%；退汞效率變化范圍為10.74%～33.16%，平均值為22.72%。具體參數(shù)見表4。

根據(jù)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分類表，長(zhǎng)7、長(zhǎng)8儲(chǔ)層排驅(qū)壓力、中值壓力以及平均孔喉半徑均屬于V類別，研究區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層孔喉組合主要屬于微孔微喉型(見表5)。依據(jù)表5對(duì)研究區(qū)延長(zhǎng)組各層進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

表4 下寺灣地區(qū)長(zhǎng)7、長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)表Table 4 Pore structure parameters table of Chang7 and Chang8 reservoirs in Xiasiwan Area

表5 三疊系延長(zhǎng)組低滲砂巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分類表(宋國(guó)初，1997)Table 5 Pore structure classification table of low permeability sandstone reservoir of Triassic Yanchang Formation (SONG Guochu, 1997)

研究區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層典型壓汞曲線顯示：孔隙度為6.2%、滲透率為0.4×10-3μm2，排驅(qū)壓力為0.46 MPa，孔隙類型綜合分析為細(xì)小孔微細(xì)喉型，L16井長(zhǎng)7儲(chǔ)層排驅(qū)壓力為1.0 MPa，綜合分析主要孔隙結(jié)構(gòu)為細(xì)小孔微細(xì)喉型(如圖6a和圖6b所示)。

研究區(qū)L16井長(zhǎng)8儲(chǔ)層壓汞曲線顯示：孔隙度為7.03%、滲透率為0.203×10-3μm2，排驅(qū)壓力為0.86 MPa，綜合分析主要孔隙結(jié)構(gòu)為細(xì)小孔微細(xì)喉型(如圖6c所示)。

研究區(qū)L16井長(zhǎng)9儲(chǔ)層壓汞曲線顯示：孔隙度為5.58%、滲透率為0.227×10-3μm2，排驅(qū)壓力為1.45 MPa，綜合分析主要孔隙結(jié)構(gòu)為細(xì)小孔微細(xì)喉型(如圖6d所示)。

圖6 下寺灣地區(qū)壓汞曲線圖Fig.6 Curve of mercury injection in Xiasiwan Area

1.3.3 孔喉特征與物性的關(guān)系

統(tǒng)計(jì)研究區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層部分樣品的孔隙度及滲透率對(duì)應(yīng)的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)果表明兩者之間存在一定關(guān)系，如圖7所示。

圖7 物性與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系圖Fig.7 Correlation diagram between physical properties and pore structure parameters

1)長(zhǎng)7儲(chǔ)層排驅(qū)壓力變化范圍大，排驅(qū)壓力較高，結(jié)果表明，隨著孔滲性增大，排驅(qū)壓力有降低趨勢(shì)，兩者呈反比關(guān)系(如圖7a和圖7b所示)。

2)中值壓力變化范圍較大，分布相對(duì)分散，隨著孔滲性的增大，中值壓力變小，兩者呈反比關(guān)系(如圖7c和圖7d所示)。

3)平均孔喉半徑分布相對(duì)集中，主要為0.0～0.3 μm，與孔隙度、滲透率關(guān)系呈正相關(guān)(如圖7e和圖7f所示)。

2 儲(chǔ)層主控有利因素分析

對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層物性分析發(fā)現(xiàn)，沉積環(huán)境首先決定儲(chǔ)層砂體發(fā)育的規(guī)模，對(duì)礦物的原始成分及顆粒大小、分選等有影響，直接影響儲(chǔ)層的原生孔隙度，沉積微相的發(fā)育決定砂體的分布情況；成巖作用對(duì)儲(chǔ)層具有改造作用，一方面成巖作用降低原生孔隙度使儲(chǔ)層性能變差，一方面增加了儲(chǔ)層孔隙度，就研究區(qū)而言破壞作用大于改善作用；由于研究區(qū)無(wú)大型構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，大型裂縫不發(fā)育，局部有微裂縫但數(shù)量較少，所以構(gòu)造因素對(duì)儲(chǔ)層物性影響很小。該文僅對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層有利因素進(jìn)行分析。

2.1 石英含量

沉積物源是沉積盆地中沉積物的來(lái)源，它決定著母巖的性質(zhì)，是后期成巖演化的物質(zhì)基礎(chǔ)，影響儲(chǔ)層中碎屑物的成分和含量，從而影響儲(chǔ)層的原始孔滲性[11-12]。在砂巖儲(chǔ)層中，若塑性成分(例如巖屑和填隙物)含量高，在后期成巖作用過(guò)程中其抗壓能力差，容易變形，原生孔隙度大幅降低，導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差，顆粒之間主要以縫合接觸為主；石英不同于塑性礦物，其在成巖作用過(guò)程中能形成支撐作用，不易被壓實(shí)變形[13]，此外，石英表面光滑，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，相比于長(zhǎng)石油氣容易通過(guò)。統(tǒng)計(jì)下寺灣地區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層孔隙度和石英含量的數(shù)據(jù)顯示，石英含量越大，孔隙度相對(duì)增大，兩者基本呈正相關(guān)，因此石英含量越高，對(duì)儲(chǔ)層孔隙空間的建設(shè)性越好。圖8所示為研究區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層石英含量與孔隙度關(guān)系。長(zhǎng)7儲(chǔ)層石英含量主要為25%～32%，其對(duì)應(yīng)孔隙度為2%～6%。

圖8 鄂爾多斯盆地下寺灣地區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層石英含量與孔隙度關(guān)系圖Fig.8 Relationship between quartz content and porosity in Chang7 reservoir in the Yanchang Formation in the study area

2.2 碎屑顆粒粒度的影響

儲(chǔ)層物性的好壞也受碎屑顆粒粒度的影響，不同砂巖類型對(duì)應(yīng)的孔隙分布不同，一般而言顆粒粒徑越大，孔隙度相對(duì)較高。這是因?yàn)轭w粒越大其沉積水動(dòng)力越強(qiáng)，較粗的顆粒在水流沖洗下結(jié)構(gòu)成熟度變高，分選較好，顆粒沖洗干凈，利于原始孔隙度的保存；此外，顆粒粒度越大，孔喉越大，流體易于流動(dòng)，而砂巖粒度越細(xì)，孔喉越小，連通性差，雜基含量相對(duì)較高，滲流性差。在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中，中砂巖的儲(chǔ)層物性略高于粗砂巖，這說(shuō)明粗砂巖孔隙易被充填導(dǎo)致其物性變差[14]。較粗的石英砂巖相比較細(xì)的石英砂巖，孔喉較大，滲透性較好，總比表面積小，能接受二氧化硅的沉淀，滲流排替較快，即淀出量較少，其次生加大程度較弱，儲(chǔ)層物性較好。研究區(qū)砂巖類型與孔隙度就存在這樣的關(guān)系，如圖9所示。長(zhǎng)7儲(chǔ)層中砂巖(1<φ≤2)占24.12%、細(xì)砂巖(2<φ≤4)占60.47%、粉砂巖(φ>4)占7.30%；中砂巖對(duì)應(yīng)的孔隙度最高，為9.8%，粉砂巖最低，為6.3%，粗砂巖孔隙度較中砂巖小，是由于顆粒較大容易被填隙物充填。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明顆粒粒度影響孔隙度的大小，是控制儲(chǔ)層物性的因素之一。

圖9 砂巖類型與孔隙度柱狀分布圖Fig.9 Sandstone type and porosity columnar distribution

2.3 溶蝕作用

溶蝕作用在成巖演化中隨時(shí)發(fā)生，它利于儲(chǔ)層空隙的增大，是改善儲(chǔ)層滲流條件的一種有效的建設(shè)性成巖作用。溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層的改造來(lái)源于流體對(duì)巖石礦物的破壞作用。研究區(qū)延長(zhǎng)組溶蝕現(xiàn)象明顯，溶蝕孔較為發(fā)育，多見長(zhǎng)石溶孔，其余類型溶孔較為少見。通過(guò)溶蝕形成的溶孔增大了儲(chǔ)層孔隙度，但其改善作用不及壓實(shí)作用對(duì)孔隙度的損害(如圖10所示)。

圖10 鄂爾多斯盆地下寺灣地區(qū)延長(zhǎng)組溶蝕作用Fig.10 Dissolution of Yanchang Formation in Xiasiwan Area, Ords Basin

3 結(jié)語(yǔ)

1)研究區(qū)河道砂體發(fā)育，沉積物粒度相對(duì)較粗，泥質(zhì)極少，水動(dòng)力強(qiáng)，使砂體顆粒干凈，利于原生孔隙發(fā)育。研究區(qū)礦物含量中長(zhǎng)石較高，主要為長(zhǎng)石巖屑砂巖。研究區(qū)為顆粒支撐，多見線或點(diǎn)-線接觸，膠結(jié)物分布在顆粒之間或呈薄膜狀分布在顆粒周圍，為孔隙-薄膜式膠結(jié)。

2)研究區(qū)儲(chǔ)層為典型的低孔低滲儲(chǔ)層?？紫吨饕獮榱ｉg孔，溶孔發(fā)育。受不同成巖作用的影響，研究區(qū)喉道類型也較為多樣，孔隙結(jié)構(gòu)類型主要為細(xì)小孔微細(xì)喉型。

3)影響研究區(qū)儲(chǔ)層物性的有利因素主要有石英含量、顆粒粒度及溶蝕作用3類，其中溶蝕作用對(duì)物性改造作用較大。

致謝:感謝國(guó)家自然基金項(xiàng)目“鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組連續(xù)型巖性油藏成藏和地質(zhì)特征”提供資助，感謝趙衛(wèi)衛(wèi)老師為本研究提供支持。