李百強(qiáng)，邱雅潔，李 洋，張 濤，郭艷琴，王 勇

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.長(zhǎng)慶油田 勘探部，陜西 西安 710021； 3.青海油田公司 英東采油廠，甘肅 敦煌 736202)

鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

李百強(qiáng)1，邱雅潔1，李 洋1，張 濤2，郭艷琴1，王 勇3

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.長(zhǎng)慶油田 勘探部，陜西 西安 710021； 3.青海油田公司 英東采油廠，甘肅 敦煌 736202)

為了查明鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長(zhǎng)9油層組的微觀特征，利用鑄體薄片、掃描電鏡、毛細(xì)管壓力曲線等資料對(duì)儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究。研究認(rèn)為：華慶地區(qū)長(zhǎng)9油層組以長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，填隙物主要為膠結(jié)物，其中以鐵方解石、濁沸石、伊利石和綠泥石為主；孔隙類型主要為原生殘余粒間孔、溶蝕粒間孔、溶蝕粒內(nèi)孔和自生礦物晶間微孔隙。依據(jù)毛細(xì)管壓力曲線及孔隙特征將孔隙結(jié)構(gòu)劃分為5種類型：Ⅰ類(低門檻壓力-中細(xì)喉型)、Ⅱ類(較低檻壓力-細(xì)喉型)、Ⅲ類(較高門檻壓力-微細(xì)喉型)、Ⅳ類(較高門檻壓力-微喉型)、Ⅴ類(高門檻壓力-微喉型)。

孔隙結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)9油層組；華慶地區(qū)；鄂爾多斯盆地

華慶地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡構(gòu)造帶的西南部(圖1)，西起八珠，東至張岔，北到吳起，南至玄馬，面積約9 000 km2。前人對(duì)該區(qū)的研究層位多集中于長(zhǎng)8油層組之上，近年來在該區(qū)的勘探實(shí)踐及長(zhǎng)9油藏的發(fā)現(xiàn)表明，長(zhǎng)9油層組可作為華慶地區(qū)延長(zhǎng)組中下部重要的油氣接替層系，但目前僅對(duì)華慶地區(qū)長(zhǎng)9油層組的沉積體系、物源方向、成巖作用及成巖相有所研究[1-2]，而對(duì)儲(chǔ)層的微觀孔隙探討較少。研究區(qū)長(zhǎng)9油層組屬低孔低滲儲(chǔ)層，其強(qiáng)非均質(zhì)性及孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性給該區(qū)油氣勘探開發(fā)帶來了極大困難，因此，研究?jī)?chǔ)層的微觀孔隙特征，對(duì)搞清儲(chǔ)層的微觀非均質(zhì)性，更加精確地劃分儲(chǔ)層類型以及指導(dǎo)后期的開發(fā)生產(chǎn)具有重要意義[3-4]。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用鑄體薄片、掃描電鏡及毛管壓力曲線等分析化驗(yàn)資料對(duì)華慶地區(qū)長(zhǎng)9油層組的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行深入研究。長(zhǎng)9油層組根據(jù)地層、巖性特征及石油開發(fā)需要可進(jìn)一步劃分為長(zhǎng)91和長(zhǎng)92兩個(gè)小層。

圖1 華慶地區(qū)構(gòu)造位置

1 巖石學(xué)特征

1.1 碎屑組分特征

長(zhǎng)9油層組以灰色、淺灰色、灰綠色、灰褐色的長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，其中長(zhǎng)91和長(zhǎng)92碎屑組分特征分別如下：

長(zhǎng)91油層組以長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，其中長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)13%～58%，平均47%；石英23%～62%，平均34%；巖屑9%～40%，平均19%。且以碎屑云母為主，變質(zhì)巖巖屑和巖漿巖巖屑次之(圖2)。

長(zhǎng)92油層組主要為長(zhǎng)石砂巖，其中石英體積分?jǐn)?shù)28%～47%，平均為34%；長(zhǎng)石41%～59%，平均52%；巖屑9%～19%，平均14%。且主要為變質(zhì)巖巖屑，其次為巖漿巖巖屑和碎屑云母(圖3)。

圖2 華慶地區(qū)長(zhǎng)91巖石類型

圖3 華慶地區(qū)長(zhǎng)92巖石類型

1.2 填隙物組分特征

長(zhǎng)91油層組填隙物體積分?jǐn)?shù)為4.0%～54.0%，平均11.2%，以膠結(jié)物為主，少見或未見雜基。膠結(jié)物中主要為鐵方解石(1.0%～54.0%，平均4.1%)和綠泥石(0～6.2%，平均3.1%)，其次為硅質(zhì)(0.5%～5.0%，平均1.4%)、伊利石(1.5%～8.0%，平均1.3%)和濁沸石(1.0%～9.0%，平均1.2%)(圖4)。

長(zhǎng)92油層組填隙物體積分?jǐn)?shù)為3.5%～19.0%，平均10.1%，且以膠結(jié)物為主，亦很少見或未見雜基。膠結(jié)物主要為濁沸石(平均3.1%)和綠泥石(0～6.0%，平均2.1%)，次為伊利石(平均1.7%)、硅質(zhì)(0.5%～5.0%，平均1.8%)和鐵方解石(0～6.0%，平均1.3%)(圖5)。

圖4 華慶地區(qū)長(zhǎng)91膠結(jié)物組分及含量直方圖

圖5 華慶地區(qū)長(zhǎng)92膠結(jié)物組分及含量直方圖

1.3 巖石結(jié)構(gòu)特征

長(zhǎng)9儲(chǔ)層砂巖主要為中砂，含少量細(xì)砂。研究區(qū)砂巖顆粒分選較好，磨圓主要為次棱角狀，顆粒間接觸關(guān)系以點(diǎn)-線接觸(圖6(a))和線接觸(圖6(b))為主，成分成熟度低，結(jié)構(gòu)成熟度高。膠結(jié)方式為薄膜式(圖6(c))和孔隙-加大式(圖6(d))。

2 孔隙類型及特征

長(zhǎng)9儲(chǔ)層孔隙類型按成因可分為原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙以原生粒間孔為主，可達(dá)總孔隙的80%，次生孔隙多為溶蝕型次生孔，此外亦可見極少量的自生礦物晶間微孔，約占總孔隙的15%～20%。

圖6 華慶地區(qū)長(zhǎng)9巖石顆粒接觸關(guān)系及膠結(jié)類型

(1)原生殘余粒間孔隙

此類孔隙在華慶地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層中占主導(dǎo)地位，但其分布非均質(zhì)性較強(qiáng)，未被充填的孔隙形態(tài)多為三角形或多邊形，且邊緣平直整齊(圖7(a))，充填孔隙的主要為綠泥石薄膜和自生石英晶體(圖7(b))。掃描電鏡下，孔隙多被自形生長(zhǎng)的石英、長(zhǎng)石充填，此類孔隙具有孔徑大、連通性好的特點(diǎn)，為研究區(qū)主要的貢獻(xiàn)孔隙。而石英、長(zhǎng)石的次生加大導(dǎo)致殘余粒間孔隙孔徑變小、連通性變差[5-6]。局部可見伊利石、伊/蒙混層及少量的簾石、榍石類充填孔隙，但孔隙連通性較好。

圖7 華慶地區(qū)長(zhǎng)9巖石孔隙類型

(2)次生孔隙

溶蝕粒間孔隙指發(fā)生在顆粒之間的溶蝕型孔隙[7]， 鏡下可見孔隙內(nèi)有礦物溶蝕殘余。 研究區(qū)內(nèi)溶蝕粒間孔較為發(fā)育，長(zhǎng)石顆粒與濁沸石膠結(jié)物為其主要的溶解組分(圖7(c))。被溶蝕的顆粒邊緣極不規(guī)則，呈港灣狀，但孔隙連通性好。

溶蝕粒內(nèi)孔隙指位于顆粒內(nèi)部的溶蝕孔隙，形態(tài)多不規(guī)則[8-10]。研究區(qū)常見長(zhǎng)石溶蝕粒內(nèi)孔(圖7(d))，沿長(zhǎng)石解理縫兩側(cè)可見不規(guī)則的溶蝕殘余，此類孔隙具一定連通性，但分布極不均勻。

自生礦物晶間微孔隙指在砂巖成巖過程中所形成的分布于結(jié)晶粗大的自生黏土礦物晶體之間的孔隙，孔徑一般為0.05～0.50 μm[11-12]。研究區(qū)可見自生綠泥石微孔(圖7(e))和自生伊利石、伊蒙混層晶間微孔(圖7(f ))，并具一定的連通性，但整體而言，此類孔隙不發(fā)育。

3 孔喉類型及分布

綜合分析掃描電鏡和鑄體薄片發(fā)現(xiàn)，華慶地區(qū)長(zhǎng)9砂巖平均孔徑5～30 μm(表1)。依據(jù)前人對(duì)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組砂巖孔隙喉道的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[13]，認(rèn)為研究區(qū)主要為小孔隙和細(xì)孔隙，發(fā)育少量中孔和大孔。連通孔隙之間的喉道主要有以殘余孔隙為主和以微孔隙為主的兩大類。喉道中值半徑0.01～0.28 μm(表2)，以微喉為主，另有少量樣品為微細(xì)喉。

表1 華慶地區(qū)長(zhǎng)9砂巖平均孔徑

表2 華慶地區(qū)長(zhǎng)9砂巖喉道中值半徑統(tǒng)計(jì)

4 孔隙結(jié)構(gòu)分類

利用壓汞技術(shù)對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層樣品進(jìn)行分析，選取門檻壓力pcd、中值壓力p50、中值半徑R50和最大進(jìn)汞飽和度SHg4個(gè)最具代表性的能夠反映砂巖孔隙結(jié)構(gòu)的毛細(xì)管壓力參數(shù)，可有效反映孔喉大小，門檻壓力越低、中值壓力越小、最大進(jìn)汞飽和度和中值半徑越大，則巖石滲濾性能越好[14-15]。根據(jù)毛管壓力參數(shù)及其曲線形態(tài)，將本區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)劃分為5種類型(表3、圖8)。

Ⅰ類為低門檻壓力-中細(xì)喉型。此類儲(chǔ)集層孔隙門檻壓力較低，小于0.12 MPa，中值壓力小于1.1 MPa，最大孔喉半徑為6～16 μm，喉道中值半徑一般為0.7～4.9 μm，分選較好，分選系數(shù)為2.2～3.1。最大進(jìn)汞量一般在95%左右，孔隙度大于13%，滲透率(8～53)×10-3μm2。具有Ⅰ類孔隙結(jié)構(gòu)的地層為物性較好的儲(chǔ)層。

Ⅱ類為較低門檻壓力-細(xì)喉型。此類儲(chǔ)集層孔隙門檻壓力較低，約在0.12～0.27 MPa，中值壓力也較低，一般為1.1～2.8 MPa，最大孔喉半徑一般為2～10 μm，喉道中值半徑為0.20～0.65 μm，分選較好，分選系數(shù)約為2.8。最大進(jìn)汞量較大，一般大于90%，退汞效率為14%～29%，孔隙度一般11%～12%，滲透率為(1～8)×10-3μm2。Ⅱ類孔隙結(jié)構(gòu)的地層為物性相對(duì)較好的儲(chǔ)層。

Ⅲ類為較高門檻壓力-微細(xì)喉型。此類儲(chǔ)集層孔隙門檻壓力較高，在0.2～0.8 MPa，中值壓力也較高，為2.6～7.1 MPa，最大孔喉半徑1.0～2.6 μm，喉道中值半徑0.10～0.28 μm，分選較好，分選系數(shù)2.1～2.8。最大進(jìn)汞量一般為82%～93%，退汞效率一般為25%～42%，孔隙度9%～11%，滲透率(0.3～1.0)×10-3μm2。Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)的地層為物性相對(duì)較差的儲(chǔ)層。

Ⅳ類為較高門檻壓力-微喉型。此類儲(chǔ)集層門檻壓力和中值壓力均比Ⅲ類略高，門檻壓力為0.7～1.2 MPa,中值壓力為5～20 MPa。最大孔喉半徑0.02～1.10 μm，喉道中值半徑為0.03～0.32 μm，分選較好，分選系數(shù)為1.5～3.5。最大進(jìn)汞量變化較大，為75%～93%，孔隙度為8%～9%，滲透率(0.10～0.30)×10-3μm2。Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)的地層為物性較差的儲(chǔ)層。

Ⅴ類為高門檻壓力-微喉型。儲(chǔ)集層門檻壓力為1.2～4.5 MPa，中值壓力變化較大，為8～74 MPa。最大孔喉半徑0.10～0.64 μm，喉道中值半徑為0.01～0.08 μm，分選較好，分選系數(shù)為1.8～3.5。最大進(jìn)汞量74%～89%，孔隙度為6.5%～8.9%，滲透率一般小于0.10×10-3μm2。Ⅴ類孔隙結(jié)構(gòu)的地層物性差，為非儲(chǔ)層。

表3 華慶地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分類

圖8 華慶地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層5種不同孔隙類型毛管壓力曲線

5 結(jié) 論

(1)華慶地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層主要發(fā)育原生殘余粒間孔、溶蝕粒間孔和溶蝕粒內(nèi)孔，亦見少量自生晶間微孔；以微孔和細(xì)孔為主，其次發(fā)育中孔和大孔；以微喉為主，有少量細(xì)喉。

(2)依據(jù)門檻壓力、中值壓力、中值半徑和最大進(jìn)汞飽和度4個(gè)最能直接反映砂巖孔隙結(jié)構(gòu)的毛管壓力參數(shù)，將華慶地區(qū)長(zhǎng)9儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)劃分為5種類型，即低門檻壓力-中細(xì)喉型、較低檻壓力-細(xì)喉型、較高門檻壓力-微細(xì)喉型、較高門檻壓力-微喉型、高門檻壓力-微喉型。

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責(zé)任編輯：王 輝

2015-02-17

國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金項(xiàng)目 (編號(hào)：41330315)；國(guó)家油氣重大專項(xiàng)(編號(hào)：2011ZX05005-004-08HZ)；陜西省自然基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2013JQ5009)

李百強(qiáng)(1989-)，男，碩士研究生，主要從事沉積學(xué)與儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)研究。E-mail:15349231212@163.com

1673-064X(2015)05-0010-06

TE122.2

A