荀小全

（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）

0 引言

鄂爾多斯盆地天然氣資源豐富，勘探領(lǐng)域廣闊，含氣層系多、面積大，特別是二疊系下石盒子組盒1段砂巖全盆地廣覆式分布，砂體縱向相互疊置，橫向復(fù)合連片，最大厚度可超過(guò)50 m，形成了“大面積富砂”的沉積特征［1］。新召東地區(qū)是東勝氣田繼錦58井區(qū)后最具潛力的天然氣開(kāi)發(fā)目標(biāo)區(qū)，目前已經(jīng)成為主要的天然氣上產(chǎn)陣地。其下石盒子組盒1段儲(chǔ)層較厚，含氣性好，氣井測(cè)試產(chǎn)能較高，是主要的建產(chǎn)層位。根據(jù)已有的研究顯示，該區(qū)盒1段氣藏類型以巖性氣藏為主，但前人對(duì)研究區(qū)盒1段氣藏儲(chǔ)層尚無(wú)詳細(xì)的論述，且該氣藏儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)致密、非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)層特征復(fù)雜。因此，分析儲(chǔ)層特征及其發(fā)育的控制因素是認(rèn)識(shí)氣藏的關(guān)鍵因素之一，可以為該氣藏儲(chǔ)層精細(xì)描述與評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)，也是進(jìn)一步有效開(kāi)發(fā)氣藏的關(guān)鍵。為此筆者通過(guò)鉆井取心薄片、物性、壓汞等分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析開(kāi)展沉積和儲(chǔ)層特征研究，明確盒1段砂巖儲(chǔ)層特征和儲(chǔ)層物性影響因素，以期為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和氣藏分析提供地質(zhì)依據(jù)，進(jìn)一步支撐東勝氣田新召東盒1段氣藏有效開(kāi)發(fā)。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造與沉積特征

東勝氣田新召東區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地的伊陜斜坡與天環(huán)向斜結(jié)合部，（西）北部公卡漢凸起具有長(zhǎng)期性、繼承性隆升發(fā)育的特點(diǎn)，奠定了新召東中元古代—古生代的區(qū)域構(gòu)造格局，使該地區(qū)整體表現(xiàn)為北高南低、東高西低的特征，區(qū)域沉積狀況受區(qū)域構(gòu)造格局的控制和影響，上古生界主要為自北而南具充填性質(zhì)的沖積平原—辮狀河沉積［2-4］。因此，上古生界地層厚度呈東厚西薄、南厚北薄的特點(diǎn)，厚度介于300～700 m。受構(gòu)造活動(dòng)性較強(qiáng)的影響，新召東斷裂構(gòu)造相對(duì)較發(fā)育，發(fā)育呈近東西向南傾的三眼井?dāng)嗔褞?，平面上東西延伸近50 km，斷距變化大，縱向上呈上大下小，橫向上呈中段大，向東、向西逐漸減小的特征，縱向上斷開(kāi)層位較多，為一條多期活動(dòng)的斷層。

鄂爾多斯盆地是一個(gè)多旋回演化、多沉積類型的大型沉積盆地，東勝氣田新召東位于盆地北部，在早二疊世下石盒子期，氣候由溫暖潮濕變?yōu)楦珊笛谉?，北部陰山物源區(qū)快速隆升，陸源碎屑物質(zhì)供給極為充足，從而形成一套灰白—黃綠色的陸源碎屑沉積［5-6］。研究表明盒1段為沖積平原辮狀河沉積，沉積物源主要來(lái)自北部的陰山古陸，主要發(fā)育辮流水道、心灘、河漫等沉積微相，巖石類型主體為一套砂礫巖、含礫粗砂巖夾細(xì)砂巖、粉砂巖所組成，形成的砂體具有縱向厚度大、分布廣的特征。其中心灘發(fā)育含礫粗砂巖，物性及含氣性好，為有利儲(chǔ)層。其縱向辮狀河道砂體較發(fā)育，連續(xù)性較好，砂體厚度介于14～29 m。平面上自西向東主要發(fā)育5條辮狀河道，疊置河道寬度介于2.6～4.5 km（圖1）。

圖1 新召東盒1段沉積相圖

2 儲(chǔ)層特征

依據(jù)巖石薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、物性測(cè)試、壓汞曲線等化驗(yàn)分析資料，從巖石學(xué)、物性特征、儲(chǔ)集空間類型與孔隙結(jié)構(gòu)特征等方面分析，明確新召東盒1段儲(chǔ)層特征。

2.1 巖石學(xué)與物性特征

根據(jù)巖心及薄片資料鑒定結(jié)果，盒1段砂巖以含礫粗砂巖、粗砂巖、中砂巖為主。顆粒組分主要為石英類，其次為巖屑，長(zhǎng)石含量較少，巖性以巖屑石英砂巖為主（圖2），占比達(dá)64.8%，其次為石英砂巖，占比為22.2%，含少量巖屑砂巖。碎屑中石英類含量介于61%～94%，平均含量為82%，石英類以石英為主，含少量燧石；巖屑含量介于5.0%～36.0%，平均含量為14.5%，巖屑成分主要為沉積巖和變質(zhì)巖，火成巖巖屑相對(duì)較少；長(zhǎng)石含量相對(duì)較低，介于0～19.8%，平均含量為3.3%。

圖2 巖石類型三角圖

盒1段儲(chǔ)層砂巖填隙物中雜基主要為黏土礦物，膠結(jié)物主要為方解石、硅質(zhì)和黏土質(zhì)。砂巖顆粒分選以中等為主；磨圓度以次圓狀—次棱角狀為主；碎屑間以線狀接觸為主，少量呈凹凸?fàn)詈忘c(diǎn)狀接觸；膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)為主，少量基底式和鑲嵌式膠結(jié)。

巖心物性測(cè)試化驗(yàn)分析資料表明，新召東儲(chǔ)層砂巖孔隙度介于5.0%～16.9%，平均孔隙度為8.6%，主要集中在6.0%～12.0%；滲透率介于0.15～2.35 mD，平均滲透率為0.69 mD，主要集中在0.30～0.90 mD，整體儲(chǔ)層物性較差。根據(jù)碎屑巖儲(chǔ)層類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，新召東盒1段砂巖儲(chǔ)層屬于低孔隙度—特低孔隙度、特低滲透率—超低滲透率型儲(chǔ)層［7-8］。

2.2 儲(chǔ)集空間類型與孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)鑄體薄片、掃描電鏡等資料，盒1段主要孔隙類型有粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、粒間孔、晶間微孔，發(fā)育少量微裂縫（圖3）。其中粒間孔為原生孔隙，是在沉積作用時(shí)碎屑顆粒之間經(jīng)機(jī)械壓實(shí)和膠結(jié)作用后剩余的原生粒間孔隙；粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間微孔、微裂縫為次生孔隙，粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔受溶蝕作用產(chǎn)生，晶間微孔主要為自生黏土礦物，如高嶺石晶體間形成的晶間微孔隙，微裂縫主要受構(gòu)造作用形成，可能與三眼井?dāng)嗔训男纬珊脱莼嚓P(guān)。

圖3 新召東盒1段主要孔隙類型鑄體薄片圖

砂巖儲(chǔ)層面孔率介于3.0%～14.0%，平均面孔率為6.9%。粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔的面孔率平均值為2.88%，粒間孔的面孔率平均值為2.39%，黏土礦物晶間微孔的面孔率為1.20%，微裂縫的面孔率為0.66%。

通過(guò)最常用的毛細(xì)管壓力法研究盒1段儲(chǔ)層砂巖孔喉特征［9-10］，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明盒1段砂巖的排驅(qū)壓力介于0.02～2.00 MPa，中值壓力介于2～35 MPa，平均孔喉半徑為0.231μm，中值孔喉半徑為0.082μm，最大喉道半徑為1.96μm，分選系數(shù)為0.53。盒1段儲(chǔ)集巖的孔隙以中細(xì)孔為主，喉道主要為中—小喉，孔喉組合主要為中細(xì)孔—中小喉，孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)［11-12］。

3 儲(chǔ)層物性影響因素

砂巖儲(chǔ)層物性主要受到前期沉積作用和后期成巖作用的影響，沉積特征不同，砂巖的巖石類型、粒度、分選等亦不相同，導(dǎo)致成巖演化存在差異，最終造成儲(chǔ)集性能的不同。

3.1 沉積作用

3.1.1 沉積微相

新召東盒1段主要為辮狀河沉積相，河流經(jīng)常分叉改道，分支河道相互交織。辮狀河沉積主要發(fā)育辮流水道、心灘和河漫沉積，其中心灘微相水動(dòng)力強(qiáng)，沉積物粒度較大、泥質(zhì)含量低，主要發(fā)育含礫粗砂巖。辮流水道為水動(dòng)力稍弱時(shí)的充填沉積，主要發(fā)育中砂巖，而河道邊部或者河漫沉積部位以細(xì)粒砂巖、泥質(zhì)為主。巖石粒度越粗，抗壓能力越強(qiáng)，原生孔隙越容易保存。根據(jù)粒度與物性的關(guān)系分析可知，粒度越大、物性越好，含礫粗砂巖孔隙度介于6.0%～14.1%，滲透率介于0.25～2.22 mD，中砂巖孔隙度介于4.8%～10.0%，細(xì)砂巖孔隙度介于4.0%～6.5%。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析可知，儲(chǔ)層物性與巖石粒度存在明顯的正相關(guān)關(guān)系，其中含礫粗砂巖物性相對(duì)較好，為主要儲(chǔ)層，中砂巖物性較差，細(xì)砂巖物性最差。

3.1.2 巖石成分和結(jié)構(gòu)

綜上所述，由于ER的表達(dá)與臨床激素治療效果存在相關(guān)性，因此宮腔粘連患者在宮腔鏡術(shù)后可以先檢測(cè)ER的表達(dá)，從而制定個(gè)性化激素治療方案，以提高臨床治療效果。

巖石碎屑組分中石英、長(zhǎng)石、巖屑含量的不同使其承受地層壓力以及遭受溶蝕的能力不同，從而導(dǎo)致原生孔隙的破壞和次生孔隙產(chǎn)生能力不同，進(jìn)而影響儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能［13-14］。石英含量高，巖石抗壓實(shí)能力強(qiáng)，有利于原生孔隙保存，因此物性較好。新召東盒1段砂巖以石英砂巖、巖屑石英砂巖為主，受石英抗壓實(shí)作用影響，原生粒間孔隙發(fā)育，其面孔率為2.39%，占總面孔率的34.8%。

3.2 成巖作用

碎屑巖的成巖作用是指碎屑沉積物在沉積之后到變質(zhì)之前所發(fā)生的各種物理、化學(xué)及生物的變化，其主要影響巖石的孔隙類型、孔隙結(jié)構(gòu)、滲流能力等儲(chǔ)層特征。成巖作用分為破壞性成巖作用和建設(shè)性成巖作用兩種［15］。

3.2.1 破壞性成巖作用

機(jī)械壓實(shí)作用是沉積物在上覆地層的重力及靜水壓力作用下發(fā)生水分排出，碎屑顆粒排列緊密而使孔隙體積縮小、孔隙度降低、滲透性變差的成巖作用，是使巖石向著致密化方向發(fā)展的主要因素之一。新召東盒1段氣藏地層埋藏深度普遍在3 500～3 600 m，歷史埋深可超過(guò)4 000 m。根據(jù)顯微鏡下薄片觀察顯示，盒1段砂巖顆粒接觸關(guān)系以線接觸、凹凸接觸為主。根據(jù)Lundegard公式計(jì)算所得該區(qū)的壓實(shí)作用造成原生粒間孔隙度的損失一般介于20%～25%，保留下來(lái)的原生粒間孔隙度介于10%～15%。因此壓實(shí)作用是造成研究區(qū)砂巖孔隙度降低的主要因素。

膠結(jié)作用是使儲(chǔ)層孔隙度降低的重要因素。新召東盒1段砂巖儲(chǔ)層膠結(jié)物分布較廣，成分主要為方解石、含鐵方解石、硅質(zhì)、環(huán)邊綠泥石、高嶺石自生黏土礦物等（圖4），其中對(duì)碎屑顆粒起膠結(jié)作用的主要為方解石、高嶺石、硅質(zhì)。膠結(jié)物含量的高低直接影響儲(chǔ)層物性，尤其是在膠結(jié)物含量大于5%的情況下，孔隙度、滲透率值下降幅度明顯增大［16］。

3.2.2 建設(shè)性成巖作用

建設(shè)性成巖作用是增加砂體孔滲性的成巖作用，新召東盒1段主要為溶解作用、裂縫作用。溶解作用是一種化學(xué)作用，它通過(guò)化學(xué)溶解提高砂巖的孔滲性；裂縫作用是一種物理作用，它通過(guò)機(jī)械破裂作用提高砂巖的孔滲性，尤其是砂巖的滲透性。研究區(qū)內(nèi)三眼井大斷裂發(fā)育，斷裂帶規(guī)模大，表明該區(qū)具備形成微裂縫的有利條件。

溶蝕作用是產(chǎn)生次生溶蝕孔隙使儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)得到改善的一種重要作用［17］。鑄體薄片鑒定結(jié)果表明，該地區(qū)盒1段砂巖的孔隙類型主要為粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、粒間孔、微孔隙（圖4）。從統(tǒng)計(jì)面孔率可知，粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔的面孔率平均值達(dá)到2.88%，顯示溶蝕作用發(fā)育。隨著盆地邊緣造山作用的影響，巖石遭受強(qiáng)烈擠壓形成的裂縫也是一種建設(shè)性成巖作用，其不能增加儲(chǔ)集空間，但能提高滲透性能，起到改善儲(chǔ)層物性的作用。

圖4 新召東盒1段常見(jiàn)破壞性與建設(shè)性成巖作用圖

3.2.3 孔隙度演化過(guò)程

東勝氣田盒1段砂巖孔隙度演化主要受壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用的影響，其中壓實(shí)作用和膠結(jié)作用使巖石孔隙度降低，而溶蝕作用則可以改善儲(chǔ)層物性。根據(jù)Beard和Lundegard等人建立的孔隙度演化定量模型，結(jié)合成巖演化序列分析，進(jìn)行新召東盒1段儲(chǔ)層孔隙度演化史模擬［18-19］。分析表明，盒1段致密儲(chǔ)層原始孔隙度平均值為34%，為特高孔隙度、特高滲透率儲(chǔ)層。在沉積期，隨著地層不斷沉積，埋藏加深，早期壓實(shí)作用強(qiáng)烈，孔隙度快速降低至10%～15%。在埋深期，隨著煤系地層有機(jī)質(zhì)成熟與大量有機(jī)酸的排出，進(jìn)入儲(chǔ)層后可發(fā)生溶蝕作用，使孔隙度增加1%～5%，部分早期形成的方解石膠結(jié)物也可被溶蝕。后期經(jīng)持續(xù)壓實(shí)作用和早期膠結(jié)作用，孔隙度持續(xù)降低至8%（圖5）。在白堊紀(jì)晚期，隨著構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地層抬升，受溶蝕作用及構(gòu)造破裂作用，儲(chǔ)層物性有所改善。

圖5 新召東盒1段氣藏孔隙度演化圖

4 結(jié)論

1）新召東盒1段為辮狀河沉積，儲(chǔ)集巖碎屑顆粒組成中石英、巖屑含量較高，長(zhǎng)石含量低，巖性以中粗粒巖屑石英砂巖為主；砂巖填隙物中以泥質(zhì)雜基和方解石、硅質(zhì)、自生黏土等膠結(jié)物為主，含少量白云石、鐵質(zhì)膠結(jié)物。

2）新召東盒1段砂巖儲(chǔ)層屬于低孔隙度—特低孔隙度、特低滲透率—超低滲透率型；孔隙類型以粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、原生粒間孔為主，其次是黏土礦物晶間微孔、裂縫等；從毛細(xì)管壓力曲線上看，喉道排驅(qū)壓力、中值壓力較高，以中—小喉為主。

3）儲(chǔ)層物性受控于沉積微相及成巖作用，心灘微相中發(fā)育的含礫中粗巖屑石英砂巖為最有利的儲(chǔ)集巖相，較高的石英含量能夠緩解壓實(shí)作用帶來(lái)的不利影響，碎屑顆粒較粗的儲(chǔ)集巖粒間孔隙更加發(fā)育，也為酸性流體的溶蝕作用提供了更大的空間和場(chǎng)所；機(jī)械壓實(shí)和膠結(jié)作用是儲(chǔ)層孔隙度降低的主要因素，溶解、溶蝕作用可使孔隙度增加1%～5%，裂縫可進(jìn)一步提高儲(chǔ)層的滲透率。