陳 剛，闞洪閣，陳登祺，劉 熠，杜奎甫，于代國

（1.延長石油集團(tuán)油氣勘探公司，陜西延安 716000；2.斯倫貝謝長和油田工程有限公司，陜西西安 710016；3.斯倫貝謝中國公司，北京 100015）

鄂爾多斯盆地為大型多層系含油氣盆地，盆地內(nèi)發(fā)現(xiàn)蘇里格、榆林、米脂、子洲等氣田，致密砂巖氣藏主要發(fā)育于上古生界石炭系-二疊系[1-4]。二疊系山西組是鄂爾多斯盆地主力氣層之一，自上往下 依次為山1 段與山2 段，根據(jù)沉積旋回各分為3個亞段。山1 段和山23亞段儲層為鄂爾多斯盆地的主力產(chǎn)氣層[5-9]。延113-延133 井區(qū)位于子洲和米脂氣田以南，延安市以北。井區(qū)主要分布在子長縣西部、延安市寶塔區(qū)北部，面積2 341 km2，山1 段與山23亞段儲層普遍發(fā)育?；趬毫言嚉饨Y(jié)果，兩套儲層產(chǎn)氣能力差別顯著。山1 儲層壓裂試氣單米無阻流量0.1×104～0.3×104m3/d，山23儲層無阻流量0.5×104～1.0×104m3/d。本文利用薄片、掃描電鏡、壓汞、核磁等分析手段，深入研究山1、山23儲層的巖石學(xué)、物性、儲集空間、孔喉結(jié)構(gòu)，對比分析山1 和山23儲層的差異性及原因，為進(jìn)一步研究分析區(qū)內(nèi)兩套儲層產(chǎn)氣能力與有效開發(fā)氣藏提供地質(zhì)依據(jù)。

1 儲層巖石學(xué)特征及差異對比

根據(jù)46 口井389 塊山1 儲層巖石薄片鑒定結(jié)果，巖屑砂巖、巖屑石英砂巖在山1 段大量發(fā)育，石英砂巖占比小（圖1）。山1 儲層碎屑成分主要為石英，其次為巖屑，長石平均含量低于1.00%（表1）；填隙物平均含量11.31%，由高嶺石、伊利石、綠泥石等黏土礦物及硅質(zhì)、鐵方解石膠結(jié)物組成（表2）。山1 儲層碎屑為中-粗粒，粒徑為0.3～0.6 mm，顆 粒分選中等-好，磨圓度為次棱角狀，顆粒間凹凸 接觸。25 口井134 塊薄片鑒定結(jié)果表明，山23儲層主要發(fā)育石英砂巖及巖屑石英砂巖，巖屑砂巖較少。碎屑成分以石英為主，其次為巖屑，薄片內(nèi)未見長石；填隙物平均含量11.52%，以高嶺石、伊利石等黏土礦物及硅質(zhì)、鐵白云石膠結(jié)物為主，綠泥石含量較少。山23儲層碎屑以中-粗粒為主，粒徑為0.3～0.8 mm，顆粒分選較好，磨圓度為次棱角狀-次圓狀，顆粒間凹凸-鑲嵌接觸。山23儲層成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度高，巖屑占比低，石英含量高，碎屑粒徑較大，優(yōu)于山1 儲層。

表1 延113-延133 井區(qū)山1 和山23儲層主要礦物成分含量

表2 延113-延133 井區(qū)山1 和山23儲層填隙物組分含量

2 儲層物性及差異

山1 儲層2 197 塊巖心物性的統(tǒng)計分析結(jié)果表明，山1 儲層孔隙度1.99%～7.70%，平均4.70%，分布中值4.34%；滲透率0.01×10-3～0.53×10-3μm2，平均0.06×10-3μm2，分布中值0.07×10-3μm2。山23儲層664塊巖心物性統(tǒng)計分析結(jié)果表明，儲層孔隙度1.87%～6.71%，平均4.50%，分布中值4.62%；滲透率0.02 ×10-3～0.83×10-3μm2，平均0.12×10-3μm2，分布中值0.13×10-3μm2。山23儲層平均孔隙度略低于山1 儲層，但平均滲透率高一倍，相同孔隙度下，山23儲層滲透率高于山1 儲層（圖2）。

上古生界致密砂巖發(fā)育微米級和亞微米-納米級孔喉體系，非均質(zhì)性強(qiáng)，不同層段儲層孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)具有一定差異。4 口井44 塊巖樣壓汞分析結(jié)果表明，山1 儲層排替壓力0.31～4.14 MPa，中值壓力1.17～121.76 MPa；山23儲層排替壓力0.74～2.52 MPa，中值壓力0.74～78.52 MPa（表3）。山1、山23儲層排替壓力接近，但山1 儲層中值壓力更高。因此，山1 與山23儲層最大孔喉半徑相近，山1 中值半徑較小，小孔喉占比高。山23儲層壓汞分選系數(shù)小于山1 儲層，表明山23儲層孔喉結(jié)構(gòu)更均質(zhì)， 以大孔喉為主。

核磁共振技術(shù)是認(rèn)識儲層結(jié)構(gòu)的重要手段，山1 與山23儲層核磁共振譜進(jìn)一步驗(yàn)證兩套儲層的孔隙結(jié)構(gòu)差異（圖4），山1 儲層小孔隙占比高，僅少量流體被離心，束縛水飽和度高；山23儲層大孔隙占比高，離心后束縛水飽和度較低。所選巖心樣品的孔隙度相近，但山23儲層巖心滲透率（0.49×10-3μm2）高于山1 儲層巖心滲透率（0.32×10-3μm2），與山1 和山23儲層物性分析結(jié)果一致。山23儲層大孔隙占比高，大孔隙對儲層滲透率貢獻(xiàn)大，因此，山23儲層平均滲透率高于山1 儲層。

圖4 山1 與山23儲層致密砂巖核磁共振T2譜分布

3 儲層特征差異化成因

研究區(qū)山1 儲層與山23儲層的巖性、物性、儲集空間和孔喉結(jié)構(gòu)差異顯著。山1 儲層沉積過程中保留較多巖屑與黏土礦物，巖屑溶蝕孔與晶間孔占比高，小孔喉發(fā)育；山23儲層石英含量較高，巖屑及黏土礦物含量低，儲集空間以粒間溶蝕孔為主，孔徑較大、孔喉結(jié)構(gòu)均一。兩套儲層特征的差異由山1、山23儲層沉積環(huán)境以及后期成巖作用造成。

3.1 沉積環(huán)境分析

沉積環(huán)境是導(dǎo)致儲層差異的基本因素，沉積環(huán)境決定沉積物類型，進(jìn)而影響儲層孔隙的形成及演化。鄂爾多斯盆地二疊系山西組沉積時期發(fā)育兩類三角洲，分別為早二疊世淺水海相三角洲和中晚二疊世淺水湖泊三角洲。11 口井微電阻掃描成像數(shù)據(jù)表明，山西組古水流方向總體由北至南，山西組砂體是鄂爾多斯盆地北部榆林、子洲氣田山西組砂體向南的延續(xù)，山1和山23儲層均為三角洲前緣沉積。山23砂體為陸表海沉積背景下海相淺水三角洲沉積，而山1 砂體為陸相湖泊三角洲沉積。山23儲層羽狀交錯層理發(fā)育，表明山23砂體沉積時受潮汐作用影響，同時，山23砂體鐵白云石膠結(jié)分布廣泛（表2），

鐵白云石一般形成于富鎂環(huán)境，通常與海相環(huán)境密切相關(guān)。山1 段沉積期，盆地北緣造山帶進(jìn)一步抬升，陸地面積擴(kuò)大，海水完全退出鄂爾多斯盆地，沉 積體系從早期海相三角洲前緣沉積演化為湖泊三角洲前緣沉積。

沉積環(huán)境的變化造成山西組儲層物質(zhì)成分與結(jié)構(gòu)的差異。山23儲層沉積時受波浪反復(fù)淘洗，儲層的成分成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度較高、橫向連片性好，山23儲層石英平均含量高達(dá)80.56%，巖屑和黏土礦物含量僅為7.91%和3.23%（表1、表2），分選與磨圓均好于山1 儲層。山1 儲層為陸相湖泊三角洲前緣沉積，沉積物入湖時，攜帶陸源物質(zhì)較多，巖屑和雜基含量較高，砂體延伸較遠(yuǎn)但側(cè)向連續(xù)性差，山1 儲層石英平均含量63.42%，巖屑和黏土含量分別為25.23%，7.18%。故沉積環(huán)境的差異導(dǎo)致山23儲層成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度高于山1 儲層。

3.2 成巖作用分析

沉積物被埋藏后，經(jīng)歷一系列水-巖反應(yīng)、礦物轉(zhuǎn)化等成巖作用，這些成巖作用影響巖石孔隙的形成與分布，并最終改變儲層的儲集性能及孔喉結(jié)構(gòu)。山1 和山23儲層成巖作用包括壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用，其中壓實(shí)和膠結(jié)作用導(dǎo)致孔隙度降低，溶蝕作用改善砂巖的儲集性能。

埋藏深度是影響壓實(shí)強(qiáng)度的主要因素。山1 儲層埋藏深度2 700～3 100 m，山23儲層埋藏深度2 800～3 200 m。隨著埋深增加，上覆壓力更大，壓實(shí)作用更強(qiáng)烈，受壓實(shí)作用影響，山23儲層平均孔隙度小于山1 儲層。膠結(jié)作用既是固結(jié)成巖的主要作用，也是物性變差的重要原因，膠結(jié)作用包括硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和自生黏土礦物膠結(jié)。山23段儲層石英含量較高，石英次生加大普遍發(fā)育；山1 儲層主要發(fā)育鐵方解石，山23儲層主要發(fā)育鐵白云石（圖5）；山1 儲層伊利石和綠泥石較發(fā)育，絲縷狀的伊利石會破壞粒間孔隙，減小有效孔喉粒徑，而山23儲層主要發(fā)育高嶺石。溶蝕作用是山西組儲層形成次生孔隙的主要原因，包括粒間填隙物的溶蝕及骨架顆粒的溶蝕，其中，有機(jī)酸是溶蝕作用發(fā)生的重要因素，粒間填隙物完全溶蝕后形成粒間溶蝕孔，巖屑內(nèi)的不穩(wěn)定組分發(fā)生選擇性溶蝕形成粒內(nèi)溶蝕孔。山1 儲層巖屑含量較高，更易發(fā)生粒內(nèi)溶蝕；山23儲層石英含量較高，巖屑含量較低，石英作為剛性顆粒有利于原生孔隙保存，酸性流體易于在連通性良好的大孔喉間流動，因此，山23儲層的溶蝕作用更強(qiáng)烈，多形成粒間溶蝕孔。

4 結(jié)論

（1）延113-延133 井區(qū)山1 儲層主要發(fā)育巖屑砂巖和巖屑石英砂巖，山23儲層主要發(fā)育石英砂巖與巖屑石英砂巖，山23儲層成分和結(jié)構(gòu)成熟度更高；山23儲層平均孔隙度小于山1 儲層，相同孔隙度下，山23儲層滲透率高于山1 儲層。

（2）山1 儲層巖屑和黏土礦物含量高，粒內(nèi)溶蝕孔和晶間孔普遍發(fā)育；山23儲層主要發(fā)育粒間溶蝕孔。壓汞和核磁數(shù)據(jù)表明，相較于山23儲層，山1 儲層小孔隙占比高，孔喉結(jié)構(gòu)差，束縛水含量高。

（3）山1 和山23儲層特征的差異主要受沉積環(huán)境和成巖作用的影響。山1 儲層屬陸相湖泊三角洲前緣沉積，粒內(nèi)溶蝕孔較發(fā)育。山23儲層屬海相三角洲前緣沉積，粒間溶蝕孔較發(fā)育。