吳育平，孫 衛(wèi)，吳均平，雒 斌

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鄂爾多斯盆地板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層特征及主控因素

吳育平1，孫 衛(wèi)1，吳均平2，雒 斌1

（1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710069；2.陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)山西銷售有限公司）

鄂爾多斯盆地板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層物性差，油水關(guān)系復(fù)雜，開(kāi)采難度大；應(yīng)用常規(guī)物性、鑄體薄片、掃描電鏡和高壓壓汞等實(shí)驗(yàn)手段，結(jié)合巖石學(xué)、沉積學(xué)研究表明：板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖，殘余粒間孔和長(zhǎng)石溶孔較為發(fā)育，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，微觀非均質(zhì)性較強(qiáng)；該區(qū)主要發(fā)育三角洲前緣亞相，水下分流河道砂體是最有利的儲(chǔ)集相帶。強(qiáng)烈的壓實(shí)作用是儲(chǔ)層原生孔隙降低的主要因素；膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層的物性以破壞性為主，但早期綠泥石薄膜膠結(jié)對(duì)儲(chǔ)層孔隙保存有積極性作用；溶蝕作用所形成的溶蝕孔隙，對(duì)儲(chǔ)層物性的改善起到了關(guān)鍵作用。

板橋–合水地區(qū)；長(zhǎng)8儲(chǔ)層；孔隙結(jié)構(gòu)；沉積作用；成巖作用

板橋–合水地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西南部（圖1），該區(qū)地層平緩，略向西傾，局部地區(qū)發(fā)育低角度的小型鼻狀構(gòu)造[1–3]。前人研究[4–6]表明：晚三疊世該區(qū)為鄂爾多斯盆地的沉積中心，而長(zhǎng)8油層組屬于湖盆相對(duì)穩(wěn)定的沉積，厚60~100 m，主要沉積了三角洲前緣砂體，形成了較為良好的油氣儲(chǔ)集體。長(zhǎng)8儲(chǔ)層作為該區(qū)主力油層組之一，雖然部分探井有較好的油氣顯示，但整體未取得較大突破，且該區(qū)儲(chǔ)層物性差，油水關(guān)系分布復(fù)雜，開(kāi)采難度大且采收率不高。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

按照FOLK的砂巖分類方案[7]將板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖性分類，主要為細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖，含少量長(zhǎng)石巖屑砂巖。砂巖的成分成熟度較低，長(zhǎng)石31%，石英28.7%，巖屑21.2%。填隙物含量相對(duì)較高，平均含量13.6%；其中膠結(jié)物含量遠(yuǎn)高于雜基（圖2）。粒度分析結(jié)果顯示，研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層主要為中砂–細(xì)砂巖，中砂巖占23.02%～34.80%，細(xì)砂巖占60.91%～65.49%，其他粒級(jí)的顆粒含量一般小于5%。碎屑磨圓度主要為次棱角狀，約占95%以上，磨圓程度較差，分選性主要為中等–好。膠結(jié)類型多樣，以孔隙式膠結(jié)和孔隙–薄膜式膠結(jié)為主。

圖1 板橋–合水地區(qū)位置

圖2 板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層砂巖分類圖

2 儲(chǔ)集空間類型

碎屑巖儲(chǔ)集空間主要為各種類型的孔隙和少量的裂縫[8]。大量鑄體薄片和掃描電鏡觀察表明，研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層主要以粒間孔為主，其次發(fā)育長(zhǎng)石溶孔和少量的巖屑溶孔、晶間孔及微裂縫。

粒間孔：長(zhǎng)8儲(chǔ)層主要發(fā)育殘余粒間孔，長(zhǎng)81小層粒間孔平均面孔率為2.01%，占總面孔率的66.29%；長(zhǎng)82小層粒間孔平均面孔率為2.35%，占總面孔率的76.3%。大量的殘余粒間孔是長(zhǎng)8儲(chǔ)層最為主要的儲(chǔ)集空間類型（圖3a～b）。

溶蝕孔：長(zhǎng)8儲(chǔ)層砂巖中含有的大量長(zhǎng)石為后期的溶蝕作用提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，形成大量的長(zhǎng)石溶孔，除此之外，也伴隨少量的巖屑溶孔，溶蝕孔的出現(xiàn)大大增加了儲(chǔ)層的滲透性。長(zhǎng)81、長(zhǎng)82長(zhǎng)石溶孔面孔率分別為0.8%、0.53%，分別占總面孔率的26.27%、17.13%，巖屑溶蝕孔含量為4.26%~4.37%（圖3c～d）。

晶間孔：長(zhǎng)8儲(chǔ)層的晶間孔僅占總面孔率的1.3%~1.69%，含量很低。且孔徑微小、毛管壓力大，流體難以發(fā)生流動(dòng)，故基本上對(duì)于儲(chǔ)層物性的改善意義不大（圖3e）。

微裂縫：長(zhǎng)8儲(chǔ)層的微裂縫基本不發(fā)育，僅占總面孔率的1.01%~1.38%。微裂縫的出現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層的物性，特別是滲透性有很大的提高[9]，但長(zhǎng)8儲(chǔ)層極少發(fā)育微裂縫，因此，對(duì)儲(chǔ)層的物性改善非常有限（圖3f）。

圖3 長(zhǎng)8儲(chǔ)層鑄體薄片和掃描電鏡下砂巖孔隙類型特征

3 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)和物性特征

3.1 孔隙結(jié)構(gòu)特征

對(duì)板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層39塊巖心樣品進(jìn)行高壓壓汞實(shí)驗(yàn)，得到不同的毛管壓力曲線，根據(jù)曲線形態(tài)特征，將長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)大致可分為四種類型，其中，以Ⅱ類和Ⅲ類最為普遍，Ⅰ類、Ⅳ類相對(duì)較少（圖4，表1）。

Ⅰ類以中小孔微細(xì)喉道型為主。毛管壓力曲線相對(duì)平緩，略偏向于左下方，排驅(qū)壓力低，一般小于0.3 MPa，在進(jìn)汞飽和度小于50%時(shí)，基本呈現(xiàn)平臺(tái)式，孔喉歪度平均為1.07，分選系數(shù)平均為2.78，最大進(jìn)汞飽和度平均為81.4%。含有此類型孔隙結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層物性最好，但在研究區(qū)較為少見(jiàn)，一般位于砂體最厚的主河道中心部位。

Ⅱ類以小孔隙微喉道型為主。毛管壓力曲線形態(tài)與Ⅰ類相似且整體排驅(qū)壓力（平均0.46 MPa）高于Ⅰ類，孔喉歪度平均為0.90，分選系數(shù)平均為2.47，最大進(jìn)汞飽和度平均為80.56%。Ⅱ類毛管壓力曲線特征表明儲(chǔ)層的物性較好，此類型在研究區(qū)比較多見(jiàn)，一般位于砂體較厚的水下分支河道或者主河道邊部。

Ⅲ類以微孔隙微喉道型為主。毛管壓力曲線形態(tài)與Ⅱ類相似，但整體位于其上方。排驅(qū)壓力通常小于1.5 MPa，孔喉歪度平均為1.24，分選系數(shù)平均為2.16，最大進(jìn)汞飽和度平均為84.66%。具有Ⅲ類毛管壓力曲線特征的儲(chǔ)層物性一般，一般位于砂體較薄的水下分流河道與分流間灣過(guò)渡的位置。

Ⅳ類以吸附—微喉道為主。毛管壓力曲線在圖的最右上方，為一陡斜式的斜坡，幾乎不存在平臺(tái)，排驅(qū)壓力在4類曲線中最高，一般大于2 MPa；孔喉歪度平均0.19，分選系數(shù)平均為1.90，最大進(jìn)汞飽和度平均為64.78%。具有Ⅳ類毛管曲線特征的儲(chǔ)層物性最差，主要發(fā)育在分流間灣等泥質(zhì)含量較高而砂體較薄的地方。

表1 板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層壓汞數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖4 長(zhǎng)8儲(chǔ)層典型井毛細(xì)管壓力曲線分類

3.2 儲(chǔ)層的物性特征

物性分析統(tǒng)計(jì)表明，板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙度平均值為9.23%，孔隙度在6%~11%的砂巖約占65%；平均滲透率0.37×10-3μm2，滲透率在0.08×10-3~0.5×10-3μm2的砂巖約占68%。孔隙度和滲透率呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)特征，即孔隙度越大，儲(chǔ)層的滲透率也越高（圖5）。

圖5 長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙度與滲透率關(guān)系

4 儲(chǔ)層物性主控因素

前人研究認(rèn)為，影響砂巖儲(chǔ)層物性的主要因素有沉積作用、成巖作用等[10–11]。通過(guò)對(duì)板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層特征進(jìn)行分析認(rèn)為儲(chǔ)層低孔低滲、微觀非均質(zhì)性強(qiáng)主要與沉積作用和成巖作用等密切相關(guān)。

4.1 沉積作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

在不同沉積環(huán)境中，水動(dòng)力條件不同，所沉積形成的巖石在巖石類型和結(jié)構(gòu)上也就不同，從而導(dǎo)致儲(chǔ)層的物性存在明顯差異[12]。板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)81石英含量高于長(zhǎng)82，填隙物含量低于長(zhǎng)82，物性分析表明：石英含量越高，填隙物含量越低時(shí)，儲(chǔ)層物性越好（表2）。從儲(chǔ)層沉積相角度來(lái)看，在晚三疊世長(zhǎng)8期，主要發(fā)育三角洲前緣亞相，水下分流河道、分流間灣是最常見(jiàn)的兩種沉積微相。由于水動(dòng)力條件較強(qiáng)，水下分流河道沉積所形成的砂巖具有粒度較粗、分選好的特點(diǎn)，故物性較好；水動(dòng)力條件弱的分流間灣沉積所形成的砂巖粒度極細(xì)、分選差，因此物性較差（表3）。

表2 長(zhǎng)8儲(chǔ)層礦物成分及含量統(tǒng)計(jì)

表3 板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層沉積微相物性統(tǒng)計(jì)

4.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的變化有著決定性的作用，影響研究區(qū)儲(chǔ)層物性的成巖作用主要有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用等[13]。

4.2.1 壓實(shí)作用

砂巖等儲(chǔ)集體在埋藏初期就受到壓實(shí)，隨著埋深加大，砂巖原生孔隙逐漸減小。根據(jù)SCHERER[14]提出的儲(chǔ)層原始孔隙度的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖石孔隙壓實(shí)率平均為65.76%，說(shuō)明長(zhǎng)8儲(chǔ)層經(jīng)歷過(guò)較強(qiáng)的壓實(shí)作用，造成孔隙度損失25.96%，壓實(shí)后的孔隙度為13.51%（圖6）。

4.2.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的膠結(jié)作用，黏土礦物發(fā)育，加上碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)孔隙空間的充填，大大減少了孔隙空間，對(duì)原生孔隙破壞作用強(qiáng)烈；雖然早期的綠泥石薄膜對(duì)孔隙起到了抗壓實(shí)作用[15]，但總體而言，膠結(jié)作用還是以破壞儲(chǔ)層物性為主。通過(guò)巖石薄片資料計(jì)算出了研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的膠結(jié)率平均為22.13%，造成的孔隙度損失為2.99%，原始孔隙度在膠結(jié)后為10.52%（圖6）。

4.2.3 溶蝕作用

研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層溶蝕作用較為發(fā)育，形成了大量的次生溶蝕孔隙，尤其以長(zhǎng)石溶蝕孔最為顯著，溶蝕孔的大量出現(xiàn)，不僅增加了儲(chǔ)集空間，而且改善了儲(chǔ)層的物性。長(zhǎng)8儲(chǔ)層溶蝕量平均為0.6%，孔隙度在溶蝕作用后為10.58%（圖6）。

圖6 板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層孔隙演化

5 結(jié)論

（1）板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖性成分較為穩(wěn)定，以巖屑長(zhǎng)石砂巖為主。儲(chǔ)集空間主要是殘余粒間孔和長(zhǎng)石溶孔，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，微觀非均質(zhì)性較強(qiáng)，造成儲(chǔ)層物性較差。

（2）板橋–合水地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層物性的主要影響因素是沉積作用和成巖作用。沉積環(huán)境影響著巖石的碎屑組分及含量，水下分流河道微相控制著研究區(qū)有利砂體的展布；成巖過(guò)程中的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用嚴(yán)重破壞了儲(chǔ)層的物性；而早期綠泥石膠結(jié)和溶蝕作用則有效保護(hù)和改善了儲(chǔ)層的孔滲條件。

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編輯：蒲洪果

1673–8217（2017）05–0014–05

TE112.23

A

2017–03–31

吳育平，1993年生，在讀碩士研究生，2016年畢業(yè)于西安石油大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)和儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)方面研究。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”（2011ZX05044）。