劉秀嬋，陳西泮，張?zhí)礤\，羅江云

(1.延安大學(xué) 能源與環(huán)境工程學(xué)院，陜西 延安716000;2.延長油田股份有限公司，陜西 延安716000)

0 引 言

曹凡峪油區(qū)位于陜西省延安市甘泉縣勞山鄉(xiāng)西北側(cè)，是勞山油田主要開發(fā)區(qū)塊之一，構(gòu)造位置為鄂爾多斯盆地陜北斜坡南部，為一平緩的西傾單斜，主要開發(fā)層位為三疊系延長組長6 油層組，勘探區(qū)面積約21.37 km2，油藏埋深890 ～1 040 m.在開發(fā)區(qū)內(nèi)，截至2011 年，開發(fā)區(qū)共有油井150 口，含水率為58.8%，油井含水率上升較快，產(chǎn)油量遞減快。

成巖作用研究已經(jīng)走向成巖環(huán)境、成巖模擬實驗、成巖相以及成巖作用與沉積相、層序地層學(xué)、地球化學(xué)等多學(xué)科交叉的發(fā)展趨勢［1］。同時，對碎屑巖儲層內(nèi)部成巖作用的研究都是結(jié)合孔隙結(jié)構(gòu)及特征一起進(jìn)行的，進(jìn)而研究孔隙變化對儲層物性的影響。隨著研究的逐漸深入，成巖作用與孔隙演化成為了不可分割的2 部分，尤其是儲層中次生孔隙的發(fā)現(xiàn)，為成巖作用研究更上一個臺階做出了巨大的貢獻(xiàn)。

鄂爾多斯盆地三疊系延長組長6 油層組成巖作用普遍強(qiáng)烈、類型復(fù)雜，沉積作用、成巖作用共同控制了儲層物性的縱橫向變化，同時，在埋藏成巖過程中各種成巖作用對砂巖的原生孔隙的保存和次生孔隙的發(fā)育起到了至關(guān)重要的作用［2］。隨著新的研究方法的快速進(jìn)步，以及各個地區(qū)勘探力度的加大，長6 油層組成巖作用研究深入到成巖相的系統(tǒng)研究，并從成巖相帶出發(fā)，分析油水分布規(guī)律，優(yōu)選有利儲層發(fā)育區(qū)，并且可以指導(dǎo)研究區(qū)塊下一步勘探部署［3］。

1 儲層巖石學(xué)與成巖作用特征

1.1 儲層巖石學(xué)特征

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中南部、延安市西南方向，比鄰下寺灣采油廠。從長6 油層組15 個薄片樣品投點得出，砂巖以淺灰色細(xì)粒長石砂巖、巖屑長石砂巖為主(圖1)。孔隙度主要分布區(qū)間7.8% ～8.6%，滲透率主要分布區(qū)間為0.32 ～1.58 ×10-3μm2.砂巖的主要礦物成分為長石，占38.0% ～66.0%，平均55.4%(其中鉀長石31.0% ～52.0%，平均42.9%;斜長石5.0% ～27.0%，平均12.6%);次為石英，占18.0% ～26.0%，平均22.6%;巖屑含量3.0% ～9.0%，平均4.8%.云母含量變化較大，4.0% ～16.0%，平均7.0%.

圖1 曹凡峪油區(qū)長6 油層組砂巖組分三角圖Fig.1 Triangular diagram showing classification of Chang 6 sandstone in Caofanyu well field

1.2 成巖作用類型及特征

利用偏光顯微鏡對研究區(qū)巖石薄片、巖石鑄體薄片中各組分、孔隙類型和自生礦物組合等特征進(jìn)行觀察、分析，研究區(qū)長6 儲層砂巖主要經(jīng)歷了壓實壓溶作用、自生粘土礦物的膠結(jié)作用、碳酸鹽礦物膠結(jié)作用、硅質(zhì)膠結(jié)作用以及少量的溶解作用。其中以壓實作用和膠結(jié)作用為主，少見溶解作用。各成巖作用類型的主要特征見表1.

1.3 主要儲集空間類型

研究區(qū)長6 發(fā)育三角洲水下分流河道、水下河口壩細(xì)砂巖，又因為儲層形成時代老、成巖作用很強(qiáng)［5］，孔隙類型較豐富，對于研究區(qū)儲層來講，殘余粒間孔隙為主要的儲集空間，長6 油層組面孔率為0.5% ～5.5%，平均為2.8%。通過鑄體薄片和掃面電鏡照片觀察發(fā)現(xiàn)，主要有以下幾種孔隙類型(表2)。

綜合研究區(qū)的成巖作用和孔隙分布來看，孔隙類型完全受到成巖作用的影響，即成巖作用決定了研究區(qū)儲層的儲集能力。有效的孔隙類型(如殘余粒間孔)，是由于儲層范圍內(nèi)，成巖作用不強(qiáng)可以保留部分孔隙，但是同時在這些區(qū)域內(nèi)，也普遍存在膠結(jié)作用，使得有效的原生孔隙降低了很多。另外，研究區(qū)儲層中發(fā)育次生孔隙，次生孔隙是以粒內(nèi)溶孔為主的，數(shù)量上可觀，但是連通性差，有效性一般。

表1 曹凡峪油區(qū)長6 儲層砂巖成巖作用類型及對孔隙的影響Tab.1 Chang 6 reservoir sandstone diagenesis and porosity effects in Caofanyu Oil Region

表2 曹凡峪油區(qū)長6 油層組主要儲集空間類型及特征Tab.2 Chang 6 reservoir sandstone main reservoir space types and characteristics in Caofanyu Oil Region

2 成巖階段及成巖序列

2.1 成巖階段的確定

本次成巖階段的研究主要依據(jù)碎屑巖成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)［6］，本區(qū)延長組長6 埋深大多在730 ～1 050 m，鏡質(zhì)體反射率大多在0.81% ～1.05%，地溫在100 ℃～120 ℃［7］，結(jié)合鑄體薄片、掃面電鏡、陰極發(fā)光等鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)原生的孔隙相對多于次生孔隙的數(shù)量，次生孔隙存在，但不很發(fā)育;碎屑顆粒以線狀接觸占到大部分;石英和長石出現(xiàn)次生加大;砂巖中自生粘土礦物以綠泥石為主，呈葉片狀，占到粘土礦物總量的70%以上，不含高嶺石;碎屑巖中方解石的交代現(xiàn)象較明顯;長石和巖屑發(fā)生溶蝕現(xiàn)象，溶蝕粒間孔不太發(fā)育。綜合以上成巖作用現(xiàn)象和孔隙存在狀態(tài)，分析認(rèn)為研究區(qū)長6 儲層成巖作用處于晚成巖階段A 期早期。

2.2 成巖序列

根據(jù)前述對成巖作用類型、特征分析，結(jié)合各類鏡下觀察，分析各類成巖現(xiàn)象，參考碎屑巖儲層的成巖序列［8］，將研究區(qū)成巖序列歸納總結(jié)為:早期環(huán)邊狀綠泥石形成(保護(hù)原生孔隙)-機(jī)械壓實(孔隙度降低)-壓溶發(fā)生-石英、長石次生加大(降低孔隙度)-方解石交代(降低孔隙度)-長石、巖屑發(fā)生溶蝕(提高孔隙度、滲透率提高不明顯)。

3 孔隙演化的影響因素

研究儲層的孔隙演化，對于石油和天然氣的勘探和開發(fā)是十分有幫助的。儲層孔隙演化主要受控于沉積史、成巖史和構(gòu)造演化史以及成巖地球化學(xué)環(huán)境的變化［9］。同時還受到儲層地溫場和埋藏史的影響［10-14］。

從研究區(qū)沉積環(huán)境、構(gòu)造和成巖相的疊合圖可看出(圖2)，孔隙演化主要受到沉積環(huán)境和成巖作用的影響，構(gòu)造因素影響較弱。

3.1 沉積環(huán)境對儲層孔隙演化的影響

沉積環(huán)境首先和直接的影響到巖石類型，巖石的類型和儲層孔隙度直接相關(guān)，是影響儲層孔隙演化的最基本因素，位于不同沉積環(huán)境的沉積物的類型、結(jié)構(gòu)都不同，所以相對應(yīng)的孔隙也不同。

圖2 曹凡峪地區(qū)長6 砂巖鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig.2 Cast body sheet，scanning electron and cathodoluminescence micrographs of Chang 6 sandstone in Caofanyu area

研究區(qū)主力層位長6 油層組處于三角洲前緣亞相上，由北向南依次發(fā)育水下分流河道和水下分流間灣，不同的沉積微相孔隙類型和物性分布也不近相同。其中，水下分流河道砂體厚度較大(＞4 m)，沉積物以淺灰色厚層狀細(xì)砂巖，細(xì)-粉砂巖組成，孔隙度平均為7.8% ～8.6%，滲透率平均為0.32 ～1.58 ×10-3μm2，孔隙類型以大量的殘余粒間孔為主，存在部分溶蝕孔。相比來說，水下分流間灣砂體厚度變薄，顆粒粒度變細(xì)，泥質(zhì)成分增加，物性變差，孔隙度平均為5.4% ～7.2%，滲透率平均為0.16 ～1.12 ×10-3μm2，孔隙類型中殘余粒間孔數(shù)量變少，溶蝕孔部分存在。

3.2 成巖作用儲層孔隙演化的影響

由于壓實作用的存在，研究區(qū)又以細(xì)砂巖為主，粒度小，嚴(yán)重影響了研究區(qū)的孔隙類型，是大量的原生孔隙喪失，顆粒以線狀接觸，整體結(jié)構(gòu)致密，鑄體薄片樣品分析結(jié)果表明，孔隙度降低約25%.

膠結(jié)作用中，主要粘土礦物綠泥石存在，對研究區(qū)孔隙的保存起到了最大建設(shè)性作用，即大量的膠結(jié)后的原生殘余粒間孔保存下來，作為本區(qū)最有利和最主要的儲層孔隙類型，占總孔隙的60%以上。硅質(zhì)膠結(jié)和方解石膠結(jié)也在一定程度上破壞了原生孔隙，占據(jù)了一定空間。

圖3 曹凡峪油區(qū)長6 儲層沉積相、成巖相、孔隙類型、產(chǎn)量疊合圖Fig.3 Sedimentary facies，diagenetic phase congruency map of Chang 6 sandstone in Caofanyu area

長石和巖屑的溶解作用導(dǎo)致研究區(qū)產(chǎn)生次生孔隙，普通薄片、鑄體薄片以及物性資料分析，造成孔隙度增加了6%，但是由于研究區(qū)主要發(fā)育溶蝕粒內(nèi)孔，粒間連通性較差，溶蝕孔并沒有很大程度上提高研究區(qū)的物性，并且后期又出現(xiàn)碎屑顆粒充填溶蝕孔的現(xiàn)象。

從產(chǎn)量數(shù)據(jù)上可以看出，成巖作用和孔隙度的相關(guān)度較高，直接影響各井的產(chǎn)油量，其中以綠泥石膜+殘余粒間孔和綠泥石膜+溶蝕粒間孔效果最為突出，產(chǎn)油量較高。

4 結(jié) 論

1)延安南部曹凡峪油區(qū)長6 油層組沉積物以細(xì)粒長石砂巖、巖屑長石砂巖為主，膠結(jié)物多。

2)發(fā)育機(jī)械壓實作用、碳酸鹽巖膠結(jié)作用、硅質(zhì)膠結(jié)作用和部分溶解作用，處于晚成巖A 期早期?？紫额愋鸵栽鷼堄嗔ｉg孔和溶蝕孔為主，有利儲層孔隙類型中多見殘余粒間孔。

3)壓實作用導(dǎo)致儲層致密，原生孔隙度降低，破壞性的成巖作用還有碳酸鹽巖膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)。但綠泥石粘土礦物的存在在很大程度上保存了原生殘余粒間孔，為研究區(qū)主要儲集空間。

4)單井產(chǎn)量數(shù)據(jù)表明，有利儲層的形成主要受到沉積環(huán)境和成巖作用的影響，水下分流河道綠泥石膜膠結(jié)殘余粒間孔、綠泥石膜膠結(jié)溶蝕粒間孔形成的儲集層產(chǎn)油量相對較高。

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