杜美馨，魚博偉

志丹油田義正南部地處陜西省志丹縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡帶的中部，面積約75 km2，構(gòu)造簡單，在區(qū)域西傾單斜構(gòu)造背景下發(fā)育一系列由東向西傾沒的小型鼻狀隆起構(gòu)造。研究區(qū)各層構(gòu)造具有一定繼承性，構(gòu)造特征大體一致，為一系列西傾單斜，坡度不足 1o，主要含油層位為上三疊統(tǒng)延長組長6油層組，自上而下分為長61、長62、長63、長64四個亞層，長61油層細(xì)分為長三個小層，其中以長含油性最好，長611基本不含油。

1 儲層特征

1.1 儲層巖石學(xué)特征

研究區(qū)長61沉積期儲層主要發(fā)育三角洲前緣亞相的水下分流河道沉積，巖石類型以細(xì)粒長石砂巖、巖屑長石砂巖為主，含有少量的巖屑質(zhì)石英砂巖（圖1）。碎屑主要為石英、長石，含有少量巖屑；石英含量 15.0%～28.0%，平均 21.0%；長石含量平均為51.2 %；巖屑含量平均為11.8%，且以沉積巖巖屑為主；云母平均7.9%，最大可達(dá)15%，以黑云母最為常見。碎屑分選性較好，顆粒呈次棱角狀–次圓狀，磨圓度中等。填隙物主要為各種自生膠結(jié)物，包括綠泥石、石英次生加大、長石次生加大和自生伊利石等；雜基體積分?jǐn)?shù)一般小于6.1%。

圖1 志丹地區(qū)長61亞段砂巖成分三角圖

1.2 儲層物性特征

通過對研究區(qū)長61亞段有效儲層物性的統(tǒng)計(jì)分析，長61亞段有效儲層平均孔隙度為11.63%，平均滲透率為 1.73×10-3μm2，屬于典型的中低孔、特低滲儲層。分析認(rèn)為該層段砂巖在成巖作用早期經(jīng)歷了強(qiáng)烈的機(jī)械壓實(shí)作用，破壞了砂巖中的原生孔隙；后期自生綠泥石充填原生孔隙，石英次生加大和鈣質(zhì)膠結(jié)使儲層孔隙度和滲透率變小，因此破壞性成巖作用是導(dǎo)致該區(qū)儲層物性變差的主要因素[1-4]。

1.3 儲層物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征

高壓壓汞、鑄體薄片分析表明，長61亞段儲層孔隙類型主要有殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？准岸喾N微小孔隙。平均孔隙度為9.1%，平均滲透率為0.95×10-3μm2，平均面孔率為3.9%，平均孔隙半徑10～40 μm，平均吼道半徑0.46～1.50 μm。高壓壓汞實(shí)驗(yàn)表明，排驅(qū)壓力較高，為0.33～0.61 MPa，中值壓力平均1.00～2.47 MPa，孔喉分選較好，粗歪度。儲層孔隙組合類型以中孔細(xì)喉型為主。

2 儲層成巖作用

通過巖石薄片及掃描電鏡的觀察，志丹地區(qū)義正南部長61亞段成巖作用較強(qiáng)烈，類型較復(fù)雜。成巖作用包括導(dǎo)致儲層孔隙致密化的破壞性成巖作用（如壓實(shí)作用、膠結(jié)作用等）和有改善儲層孔隙結(jié)構(gòu)的建設(shè)性成巖作用（如不穩(wěn)定組分在酸性介質(zhì)下的溶解作用等[3]）。

2.1 機(jī)械壓實(shí)作用

志丹地區(qū)長61亞油層組主要壓實(shí)作用表現(xiàn)為：顆粒呈線–凹凸緊密接觸，表現(xiàn)為壓實(shí)定向排列現(xiàn)象；石英和長石等硬性顆粒局部受應(yīng)力作用發(fā)生脆性破裂與錯位；云母等塑性顆粒受壓彎曲變形，出現(xiàn)假雜基化現(xiàn)象，堵塞粒間孔隙。研究區(qū)強(qiáng)烈的機(jī)械壓實(shí)作用使原生粒間孔幾乎喪失殆盡，孔隙度降低，儲層致密[5–6]（圖 2a）。

2.2 膠結(jié)作用

根據(jù)膠結(jié)物成分的不同可將研究區(qū)劃分為硅質(zhì)膠結(jié)、鈣質(zhì)膠結(jié)、黏土礦物膠結(jié)。

2.2.1 硅質(zhì)膠結(jié)

志丹地區(qū)長61儲層硅質(zhì)膠結(jié)物主要以石英次生加大的形式出現(xiàn)，充填孔隙，破壞粒間孔和粒內(nèi)溶孔。鏡下薄片可以觀察到石英次生加大Ⅲ級現(xiàn)象（圖2b）?？偟膩碚f，硅質(zhì)膠結(jié)使孔隙度減小。但一定量的硅質(zhì)膠結(jié)物的形成，也可以增強(qiáng)砂巖的抗壓實(shí)強(qiáng)度，阻止壓實(shí)作用對剩余原生粒間孔的破壞，具有一定的積極意義[7-8]。

2.2.2 鈣質(zhì)膠結(jié)

本區(qū)碳酸鹽礦物是主要的膠結(jié)物, 主要含鐵方解石及少量的白云石，平均含量分別為5.6%和0.4%。前者多呈斑狀、分散晶粒狀充填在顆粒之間，顆粒呈線接觸，可見交代或包裹早期泥微晶碳酸鹽膠結(jié)物的現(xiàn)象，充填于長石溶蝕孔隙中，使儲層孔隙度降低，物性變差[9–10]（圖 2c）。

2.2.3 黏土礦物膠結(jié)

研究區(qū)黏土礦物膠結(jié)較為常見，以綠泥石膠結(jié)為主，其平均含量為2.9%，此外可見伊利石的搭橋式膠結(jié)以及伊/蒙混層。綠泥石膠結(jié)形式主要為綠泥石環(huán)邊襯里和充填與孔隙中的自生綠泥石。環(huán)邊綠泥石的沉淀開始于早成巖階段早期。這種綠泥石薄膜均勻地包繞在碎屑顆粒外面，抑制石英次生加大邊的形成，減少了其他膠結(jié)物的沉淀，使原生孔隙得以保留。然而，隨著綠泥石薄膜繼續(xù)向粒間生長，一部分綠泥石呈葉片狀充填于粒間孔、殘余粒間孔，部分充填溶蝕孔隙，堵塞喉道。這部分綠泥石形成時間較晚，為中成巖B期的產(chǎn)物[11–15]（圖2d、e）。

2.3 溶蝕作用

研究區(qū)長61亞油層組砂巖儲層長石含量較高，長石穩(wěn)定性較差，在酸性水介質(zhì)條件下極易發(fā)生溶解，顯微鏡下可觀察到長石邊緣常呈港灣狀溶蝕（圖2f）。

2.4 成巖階段劃分

參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T5477–2003）將成巖階段劃分為同生成巖階段、早成巖A期、早成巖B期和中成巖A期、中成巖B期以及晚成巖階段、表成巖階段5個階段6個期次。根據(jù)成巖礦物組合及成巖礦物的反應(yīng)條件和關(guān)系，結(jié)合有機(jī)酸的演化特征和成巖環(huán)境等因素，確定志丹地區(qū)長61儲層成巖序列[16]（表1）。

2.5 成巖相類型與測井響應(yīng)特征

成巖相是成巖環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)，是沉積物在特定沉積和物理化學(xué)環(huán)境中，在成巖與構(gòu)造等作用下，經(jīng)歷一定成巖作用和演化階段的產(chǎn)物，包括巖石顆粒、膠結(jié)物、組構(gòu)和孔洞縫等綜合特征[17–18]。測井技術(shù)獲取的地層信息主要包括地層巖石各種物理性質(zhì)，如密度、電阻率、含氫指數(shù)、聲波傳播速度等[18–19]。因此，根據(jù)巖心資料、巖石薄片等來確定成巖相類型，找出不同成巖相儲層對應(yīng)的常規(guī)測井響應(yīng)特征，建立成巖相測井識別及評價方法，對低滲透砂巖儲層的識別和評價及預(yù)測和尋找有利含油區(qū)具有重要意義。

在成巖作用和成巖演化階段分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)出研究區(qū)長61亞段的成巖相主要有早期綠泥石膜膠結(jié)相、長石溶蝕相，綠泥石充填成巖相、較強(qiáng)石英次生加大相、方解石膠結(jié)相5種成巖相類型（圖3）。

圖2 志丹地區(qū)長61亞段儲層成巖特征

表1 鄂爾多斯盆地志丹地區(qū)長61亞油層組成巖演化序列（據(jù)應(yīng)鳳祥等，2003）

（1）早期綠泥石膜膠結(jié)相。早期形成的環(huán)邊狀綠泥石膠結(jié)物由于一方面能夠增加顆粒的抗壓實(shí)能力抵御壓實(shí)作用的影響，另一方面還可以阻止石英次生加大的進(jìn)行，因此，綠泥石環(huán)邊膠結(jié)是對儲層儲集物性起建設(shè)性的成巖作用。綠泥石環(huán)邊膠結(jié)相呈“一高二中等一低”特征，即較高自然伽馬，低–中等密度，中等聲波時差，較低電阻率。

（2）長石溶蝕相。隨著埋深的增加和有機(jī)質(zhì)成熟度的不斷提高，一定量的有機(jī)質(zhì)生烴脫羧產(chǎn)生有機(jī)酸和 CO2，使長石等在酸性條件下的易溶組分發(fā)生溶蝕。結(jié)合薄片鑒定結(jié)果，將研究區(qū)長石溶蝕相的測井響應(yīng)特征概括為“二低一中等一高”，即低密度，低聲波時差，低–中等自然伽馬，深淺側(cè)向組合正幅差大。

（3）綠泥石充填相。綠泥石充填成巖相主要發(fā)育于三角洲前緣分支河口壩微相，河流會帶來豐富的溶解鐵，在河口砂壩沉積環(huán)境中因沉積盆地電解質(zhì)的加入發(fā)生絮凝而形成含鐵沉積物，這種含鐵沉積物為成巖過程中綠泥石沉淀提供豐富的鐵的來源。此外，在有Fe2+和Mg2+存在的還原條件下，伊利石等黏土礦物也可轉(zhuǎn)變?yōu)榫G泥石和黑云母的組合。在志丹地區(qū)長61段儲層中，綠泥石顆粒沉淀充填了一部分孔隙，使儲層物性變差，因此為破壞性成巖作用，在測井響應(yīng)特征上表現(xiàn)為“二高二低” 的特征，即高自然伽馬，高聲波時差，低密度，低電阻率。

（4）較強(qiáng)石英次生加大相。研究區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)物最常見的是石英的次生加大，也可見少量的自生石英充填粒間孔隙。據(jù)前文所述，該區(qū)石英次生加大級別可達(dá)Ⅲ級。石英次生加大造成該成巖相具有“二低二中等” 的特征，即中–高電阻率，中–高密度，中–低聲波時差，自然伽馬值低。

（5）方解石膠結(jié)相。研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)相主要發(fā)育于水下分流河道較厚砂體的頂部或底部，巖性為細(xì)砂巖、粉砂巖等，分選較好，連晶膠結(jié)。據(jù)大量的巖石薄片和掃描電鏡觀察，鈣質(zhì)膠結(jié)主要為方解石，含量一般在5.6%以上，最大可達(dá)25.0%，形成與成巖階段的早、晚期。早期多以粒狀或鑲嵌狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，晚期形成自形程度較高的鐵方解石。測井上鈣質(zhì)膠結(jié)相呈現(xiàn)“二高二低”的特征，即電阻高、密度值大、聲波時差小、自然伽馬值低。

圖3 志丹地區(qū)正544井長61段儲層成巖相測井識別結(jié)果

3 測井識別成巖相的地質(zhì)意義

不同成巖相的測井響應(yīng)特征差異顯著，通過測井相分析取心井段以外的成巖相類型，利用測井資料實(shí)現(xiàn)成巖相的連續(xù)劃分，得到成巖相的剖面與平面展布規(guī)律，從而利用有利成巖相的展布優(yōu)選優(yōu)質(zhì)儲層分布區(qū)，最終達(dá)到儲層的區(qū)域評價與預(yù)測的目標(biāo)。與傳統(tǒng)的方法相比，用測井資料識別成巖相的方法具有快速經(jīng)濟(jì)精確的優(yōu)勢。

長石溶蝕相和綠泥石薄膜膠結(jié)相對儲層具有建設(shè)性作用，二者所形成的孔隙度較大，滲透率較高，孔喉結(jié)構(gòu)以中孔細(xì)喉型為主，對有效儲層的形成具有積極影響。而起破壞作用的成巖相，如石英次生加大相、綠泥石充填相、方解石膠結(jié)相使儲層物性變差，導(dǎo)致儲層孔隙度減小、滲透率降低，喉道部分甚至完全被阻塞，儲集流體的能力較差或很差。根據(jù)上述特征，建立孔隙度–實(shí)測滲透率交會圖，并據(jù)趙靖舟對儲層的分類標(biāo)準(zhǔn)，將志丹地區(qū)長61亞段分為3類（圖4）。第Ⅱ、Ⅲ類儲層具有相對較高的儲集能力，孔喉組合常以較大孔粗喉為主，常見長石溶蝕相和綠泥石薄膜膠結(jié)相；Ⅳ類儲層孔隙度、滲透率較低，以小孔細(xì)喉為主，常見石英次生加大相、綠泥石充填相及方解石膠結(jié)相。

經(jīng)試油、試產(chǎn)資料證實(shí)，Ⅱ類、Ⅲ類儲層具有較好的產(chǎn)能，Ⅳ類儲層產(chǎn)油能力很弱。因此預(yù)測長石溶蝕相和綠泥石薄膜膠結(jié)相可能為研究區(qū)儲集的有利相帶，而石英次生加大相、綠泥石充填相和方解石膠結(jié)相不利于油氣的儲集。

圖4 志丹地區(qū)長61亞段儲層孔隙度–實(shí)測滲透率交會圖

4 結(jié)論

（1）鄂爾多斯盆地志丹地區(qū)長61亞油層組儲層為三角洲前緣水下分流河道沉積，巖性主要為細(xì)粒長石砂巖、巖屑長石砂巖和少量巖屑質(zhì)石英砂巖；主要的成巖作用有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用；將研究區(qū)劃分為中成巖階段B期。

（2）鄂爾多斯盆地志丹地區(qū)長61儲層成巖相可劃分為5類，包括2種建設(shè)性成巖相和3種破壞性成巖相，建設(shè)性成巖相包括綠泥石薄膜膠結(jié)成巖相、長石溶蝕成巖相，破壞性成巖相包括石英次生加大成巖相、綠泥石充填成巖相和方解石膠結(jié)儲集相。

（3）依據(jù)各種成巖相在測井曲線上的響應(yīng)特征，將儲層劃分為3類，Ⅱ類、Ⅲ類儲層具有較好的產(chǎn)能，Ⅳ類儲層產(chǎn)油能力很弱。

參考文獻(xiàn)

[1] 石玉江，肖亮，毛志強(qiáng)，等.低滲透砂巖儲層成巖相測井識別方法及其地質(zhì)意義[J].石油學(xué)報，2011，32（5）：820–828.

[2] 張響響，鄒才能，朱如凱，等.川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組儲層成巖相[J].石油學(xué)報，2011，32（2）：257–264.

[3] 盧德根，劉林玉，劉秀蟬，等.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇區(qū)塊長 81亞段成巖相研究[J].巖性油氣藏，2010，22（1）：82–86.

[4] 陳小梅.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇地區(qū)延長組長6、長8油層組儲層特征研究[J].石油地質(zhì)與工程，2007，21（6）：29–32.

[5] 馬海勇，周立發(fā)，張小剛，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長8儲層成巖作用與有利成巖相研究[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013， 35（4）：378–383.

[6] 朱亞軍，苗建宇，朱靜.鄂爾多斯盆地志丹旦八地區(qū)延長組長4+5儲層成巖作用研究[J].西北地質(zhì)，2008，41（4）：118–123.

[7] 王峰，陳蓉，田景春，等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長4+5油層組致密砂巖儲層成巖作用及成巖相[J].石油與天然氣地質(zhì)， 2014，35（2）：199–206.

[8] 姚涇利，李渭，王亞玲，等.陜北地區(qū)延長組長101儲層成巖作用與成巖相[J].地質(zhì)通報，2014，33（11）：1 842–1 852.

[9] 王秀平，牟傳龍.蘇里格氣田東二區(qū)盒8段儲層成巖作用與成巖相研究[J].天然氣地球科學(xué)，2013，24（4）：678–689.

[10] 王嵐，鄒才能，林潼，等.鄂爾多斯盆地白豹–華池地區(qū)延長組長 6油層組沉積環(huán)境及成巖相分析[J].天然氣地球科學(xué)，2011，22（5）：796–806.

[11] 張明松，雷卞軍，黃有根，等.鄂爾多斯盆地余興莊–子洲地區(qū)上古生界山2～3儲層砂巖成巖作用與成巖相[J].沉積學(xué)報，2011，29（6）：1 031–1 040.

[12] 柳益群，李文厚.陜甘寧盆地東部上三疊統(tǒng)含油長石砂巖的成巖特點(diǎn)及孔隙演化[J].沉積學(xué)報，1996，14（3）：87–96.

[13] 羅靜蘭，張曉莉，張?jiān)葡瑁?成巖作用對河流—三角洲相砂巖儲層物性演化的影響——以延長油區(qū)上三疊統(tǒng)延長組長2砂巖為例[J].沉積學(xué)報，2001，19（4）：541–547.

[14] 劉小洪，羅靜蘭，郭彥如，等.鄂爾多斯盆地陜北地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組長6油層組的成巖相與儲層分布[J].地質(zhì)通報，2008，27（5）：626–632.

[15] 黃思靜，謝連文，張萌，等.中國三疊系陸相砂巖中自生綠泥石的形成機(jī)制及其與儲層孔隙保存的關(guān)系[J].成都理工大學(xué)學(xué)報（自科版），2004，31（3）：273–281.

[16] 王妍芝， 陳石虎， 楊超.鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)長63儲層成巖作用及孔隙演化[J].石油地質(zhì)與工程，2014，28（1）：37–40.

[17] 杜業(yè)波，季漢成，吳因業(yè)，等.前陸層序致密儲層的單因素成巖相分析[J].石油學(xué)報，2006，27（2）：48–52.

[18] 王樹寅.復(fù)雜儲層測井評價原理和方法[M].北京：石油工業(yè)出版社，2006，28–29.

[19] 賴錦，王貴文，王書南，等.碎屑巖儲層成巖相測井識別方法綜述及研究進(jìn)展[J].中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，44（12）：4 942–4 953.