呂婷婷

（西南石油大學，四川 成都 610500）

1 選題依據(jù)及研究意義

鄂爾多斯盆地屬于我國第二大沉積性盆地，包括呂梁山與太行山兩片區(qū)域，在呂爾多斯盆地中，其姬塬地區(qū)是一個近些年來新發(fā)現(xiàn)的油氣勘探基地，其開發(fā)層系共包括延長組與油層組兩大部分，不過，在姬塬地區(qū)油氣開采工作中，該地區(qū)出現(xiàn)例如注水不受效等一系列問題。這就急需了解長2油層組的儲層特征及其分布規(guī)律。但整體上姬塬腹地因其顯著的低孔、低滲、低壓、低阻和較強非均質(zhì)性，導致其較盆地內(nèi)其它地區(qū)勘探程度低剩余資源量大，因此需要應用地層學、沉積學、石油地質(zhì)學、儲層地質(zhì)學等理論和方法，對姬塬地區(qū)成巖作用進行研究，為下一步的勘探開發(fā)提供有利幫助。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題

1868年，德國著名學者C.W.岡貝爾首次提出了成巖作用這一概念，該概念的含義為地層中所分散的松散沉積物經(jīng)過長期的地層物理、化學作用而形成的沉積巖石。成巖作用原理是松散沉積物在地層中受到厭氧細菌的作用而使其內(nèi)部有機質(zhì)發(fā)生分散和腐爛，從而分解為硫化氫、甲烷、氨氣和二氧化碳等多種氣體，進而使碳酸基礦物在發(fā)生溶解后生成了一種全新的物質(zhì)，即重碳酸鹽，而礦物中的高價氧化物則在溶解作用下被還原為低價的硫化物，從而使地層中松散沉積物從原有的酸性氧化環(huán)境轉(zhuǎn)變成最終的堿性還原環(huán)境，使覺積物中的各個組分得以重新組合與分配，膠體礦物被壓縮膠結(jié)后固結(jié)成最終的沉積巖石。

我國對成巖作用的研究有很大突破，但仍有較多問題亟需解決：其一，成巖作用給儲層性質(zhì)中孔隙所造成的影響尚未得到深入的研究，關于成巖作用在油田開發(fā)、油氣成藏等方面的研究文獻較少；其二，對成巖作用進行研究的主要手段及方法過于單一化，我國學者王允誠便對成巖作用的主要研究手段及方法進行了相應的總結(jié)，其認為研究成巖作用的手段與方法共包括九種，不過在實際研究過程中，僅掃描電鏡與薄片鑒定較為常用，而對于其他七種研究手段與方法則很少采用；其三，對成巖作用中的成巖相研究尚不深入，對成巖相的研究有助于分析儲層性質(zhì)，其對于儲層預測來說有著重要的意義，不過關于成巖相的研究則較為少見，其研究成果也不多；其四，對儲層地質(zhì)學和成巖作用之間關系的研究較為少見?？偠灾?，對于地質(zhì)過程來說，其地質(zhì)作用往往是非常復雜的，并且某些地質(zhì)作用還具備相互關系，因此對成巖作用與地質(zhì)作用的研究和分析需要引起重視。

3 姬塬地區(qū)的地理概況

姬塬地區(qū)作為鄂爾多斯盆地中的重要油氣勘探基地，其地理位置處于盆地西側(cè)，并分別與寧夏、陜西與甘肅相接，地質(zhì)構(gòu)造上屬盆地伊陜斜坡中西部及西緣逆沖帶中部。其位于伊陜斜坡，與天環(huán)坳陷毗鄰。姬源地區(qū)共有鉆井160余口，在這些鉆井中，僅有十幾口鉆井處于油層組中，油層組中的油層厚度可達20m以上，而其他大部分鉆井則屬于油水井。鄂爾多斯三疊世姬塬地區(qū)處于湖盆向西部的海原-中衛(wèi)通道影響的部位，物源主要受北東水系控制，而且西北方向較小水流也給予補充。

4 鄂爾多斯盆地延長組地層特征

鄂爾多斯盆地的陸源碎屑沉積主要分為湖泊相與河流相兩種，其底部和中三疊統(tǒng)紙坊組之間屬于假整合接觸，而其頂部則和侏羅系富縣組或延安組屬于假整合接處，并且還存在程度不一的剝蝕現(xiàn)象。在鄂爾多斯盆地中的陸源碎屑沉積厚度通常在400～1400 m，并以南厚北薄的形式呈現(xiàn)出來，在北部延長組地層中，其沉積物的厚度為100～600 m，而在南部延長組地層中，其沉積物的厚度則為1000～1400 m，不過其南部邊界周邊由于受到剝蝕的作用，使其沉積物厚度較薄。在延長組西測的石溝騷及華亭等地的沉積物厚度則往往要超過3000 m以上。

5 影響成巖作用的主要因素

5.1 碎屑巖成分

碎屑巖的成分是影響成巖作用重要的影響因素，碎屑巖主要包括填隙物與碎屑顆粒等成分，其受到儲層沉積環(huán)境及成巖變化的作用而形成不同類型的沉積巖。對于巖石來說，其原始成分的不同以及結(jié)構(gòu)類型的不同，也會造成不同程度的壓實效應，其中，如果巖石中的柔性成分較多，并且其磨圓與分選較差，則其壓實效應也較為明顯。此外，在碎屑巖中不同的雜基含量與骨架顆粒，也會使碎屑巖的孔隙度與抗壓性能有很大不同。在碎屑巖中如果含有較高的長石及石項等剛性顆粒，則其抗壓性能也就越大，相應的碎屑巖中的原生孔隙度也就越大。此外，碎屑巖中的粒度也會給成巖作用造成一定程度的影響，如果碎屑巖中的中細砂和中砂巖分選較好，則壓實給儲層物性造成的改造作用也就越差，如果其細砂及粉砂巖分選較差，則這種改造作用反而會較強，但相應的經(jīng)過成巖作用后的沉積巖所具備的孔滲性能也比較差。

5.2 沉積相及其沉積環(huán)境

在成巖作用中，沉積環(huán)境會對儲層的孔隙演化產(chǎn)生重大影響，其直接對沉積物的類型產(chǎn)生決定性的作用。沉積環(huán)境中的儲層孔隙直接關系到沉積物類型的演化和形成?？紤]到沉積物粒度的不同也使成巖的演化序列有很大差異，進而使儲層孔隙也有很大不同。對于優(yōu)質(zhì)的儲層來說，其往往具備較強的水動力條件，比如濱岸、重力流水道、三角洲等，在這些優(yōu)質(zhì)儲層中，相帶主體更是決定其儲層優(yōu)質(zhì)性的重要條件，當相帶主體中的砂體厚度較大時，則儲層在進行成巖時所產(chǎn)生的膠結(jié)作用也往往較弱，由于巖石成分多為剛性顆粒，具備較強的抗壓性能，因此該儲層不僅有助于保存原生孔隙，還有助于次生孔隙的后期發(fā)育?？梢哉f，沉積性是優(yōu)質(zhì)儲層中的關鍵性條件，其不僅決定了儲層中所具備的空間分布特征，還會給成巖作用初期與晚期造成一定影響。據(jù)表三可知，姬塬地區(qū)為曲流河前三角亞相與三角洲前緣，其中，沉積微相類型共分為支流間灣、水下分流河道、河口砂壩、遠砂壩和前三角洲泥。這就又一次證明了研究區(qū)抗壓實作用能力較強，原生孔隙保存較為完整。

5.3 溫壓場給成巖作用造成的影響

沉積物的同生水、結(jié)構(gòu)及組分是由氣候類型所決定的，其對成巖作用初期有著非常明顯的影響作用，溫壓場是影響成巖作用的一大關鍵性因素，溫度場中的溫度升高會使砂巖中巖與水之間的反應速率加快，并促進機械壓實，從而大大增加砂巖的壓實速率。溫壓場中的地溫給成巖作用造成的影響在以下四個方面中有所體現(xiàn)：其一，溫度升高會使大部分礦物的溶解度增大；其二，地溫所具備的不同梯度會使礦物的轉(zhuǎn)化深度不同；其三，溫度決定化學反應中的平衡常數(shù)；其四，溫度變化會使有機質(zhì)中催生出不同的化學成分，而這些化學成分中包含的有機酸也給礦物帶來明顯不同的溶解作用。

在溫壓場中的地層壓力也是影響成巖作用的一大因素，其地層壓力主要體現(xiàn)在以下三個方面：其一，地層壓力處于較高異常水平時，會減緩甚至停止膠結(jié)物增長；其二，當?shù)貙訅毫μ幱谳^高異常水平時，會抑制油氣生成與有機質(zhì)的熱演化作用，進而使生油窗范圍得以拓寬，同時有機質(zhì)在進行熱演化時所生成的大量無機酸與有機酸，會使巖酸鹽膠結(jié)物中的酸溶解強度大大增加，進而生成大量的次生孔隙。對于溫壓場來說，其砂巖儲層的壓力水平越高，則其孔隙度也往往較高，相應的儲層中的油氣性也就較好；其三，地層壓力處于較高異常水平時，會在初期形成時對覆地層的壓力進行部分抵消，進而降低因壓實作用而使孔隙減少。

5.4 埋藏條件給成巖作用帶來的影響

在埋深條件相同時，不同的經(jīng)歷時間也會造成地層壓實程度差異，由粘彈塑體應力與應變模型中可以推導出，在同一埋藏條件中，經(jīng)歷時間與埋深之間的雙元函數(shù)便是地層孔隙度，此雙元函數(shù)說明了地層孔隙度演化過程中的兩大因素分別是埋深與埋深時間。此外，通過壓實物理實驗可證明在壓實過程中，承壓時間的不同也會使壓實程度有很大不同，也就是說，深度與埋藏時間是影響孔隙度的兩大因素。

6 結(jié)語

（1）長2儲層主要為長石砂巖、巖屑長石砂巖，主要膠結(jié)物有高嶺石、綠泥石、鐵方解石及硅質(zhì)，次為伊利石、鐵白云石、方解石及長石質(zhì)，儲層以細粒砂巖為主，分選好，磨圓度中等。反映了儲層砂巖成分成熟度低，結(jié)構(gòu)成熟度高的特點。儲集性能具有中孔、低滲的物性特點?？紫额愋鸵詺堄嗔ｉg孔為主，長石溶孔次之，巖屑溶孔和晶間微孔相對較少?？紫督Y(jié)構(gòu)為中小孔、中細喉型。

（2）姬塬區(qū)長2地層所經(jīng)歷的主要成巖作用類型有壓實作用、膠結(jié)作用、交代作用和溶蝕作用。成巖作用對研究區(qū)砂巖儲層起著重要的控制作用，姬塬區(qū)因砂巖粒度較細，成分成熟度低，因此壓實作用較強，是造成孔隙減小最重要的因素，膠結(jié)作用和交代作用也在一定程度上會造成孔隙度減小的情況，而溶蝕作用則不僅增加了長2孔隙，而且很大程度上改善了儲層的滲流條件，使儲層性能得到很大的改善。

（3）姬源地區(qū)長2油層組自晚三疊世以來經(jīng)歷了3次沉降過程、2次抬升剝蝕事件和1次沉積間斷，在此過程中其依次經(jīng)歷了同生成巖階段、早成巖階段A期、短暫的表生成巖階段、早成巖階段A期、早成巖階段B期、晚成巖階段A期六個階段，現(xiàn)處于晚成巖A期，以次生溶蝕孔隙為主。

［1］劉寶珺，張錦泉.沉積成巖作用［M］.北京：北京科學出版社，1992.

［2］李忠，陳景山，關平.含油氣盆地成巖作用的科學問題及研究前沿［J］.巖石學報，2006.

［3］李會軍，吳泰然.中國優(yōu)質(zhì)碎屑巖深層儲層控制因素綜述［J］.地質(zhì)科技情報，2004.

［4］高劍波，龐雄奇，王志欣，等．鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長組碎屑巖儲集層低滲透特征及含油性主控因素［J］.中國石油大學學報（自然科學版），2007.