吳珍珍，郭艷琴，張俊杰，趙靈生，段武兵

西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院 陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065

0 引言

W地區(qū)目前已經(jīng)成為鄂爾多斯盆地下古生界天然氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域，天然氣的分布也嚴(yán)格受控于儲層分布范圍，因此，對儲層分布規(guī)律及其控制因素的研究有助于對天然氣分布規(guī)律的認(rèn)識。但影響碳酸鹽巖儲層的因素眾多，包括巖相、巖相古地理環(huán)境[1]、成巖作用與成巖相[2]、巖溶古地貌以及古構(gòu)造[3]等。為了明確巖相分布與儲層的關(guān)系，本文以鄂爾多斯盆地W地區(qū)馬五5亞段為例，通過巖心觀察、薄片鑒定等方法，明確了儲層的主要巖石類型及結(jié)構(gòu)，利用單因素分析多因素綜合作圖法明確了研究區(qū)的巖相平面分布特征，結(jié)合測井解釋的儲層厚度分布圖，綜合分析了碳酸鹽巖巖相展布與儲層分布之間的關(guān)系，為下一步勘探有利區(qū)預(yù)測提供了理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地為華北地臺西緣三面環(huán)海的鄂爾多斯地塊，其南側(cè)為秦嶺海槽，北側(cè)為興蒙海槽，西北側(cè)為賀蘭坳拉槽，西側(cè)為祁連海槽[4-7]。早古生代，鄂爾多斯進(jìn)入了克拉通盆地的穩(wěn)定發(fā)育時期，在多期快速海進(jìn)和緩慢海退的過程中，沉積了巨厚的以海相碳酸鹽巖為主的沉積建造，地層厚度整體上呈北薄南厚、東薄西厚的特征[7-10]?，F(xiàn)今鄂爾多斯盆地的主體構(gòu)造形態(tài)為軸心偏西的不對稱復(fù)式向斜，該復(fù)式向斜東翼平緩、西翼陡峭。根據(jù)區(qū)域構(gòu)造特征，鄂爾多斯盆地劃分為伊盟隆起、渭北隆起、西緣逆沖帶、晉西撓褶帶、天環(huán)坳陷、陜北斜坡等六個一級構(gòu)造單元，此構(gòu)造格局雛形形成于中生代末期的燕山運(yùn)動，定型于新生代末期的喜山運(yùn)動[11]。研究區(qū)位于伊陜斜坡中部靖邊地區(qū)西南部區(qū)域（圖1）。

圖1 鄂爾多斯盆地區(qū)域構(gòu)造及研究區(qū)位置Fig. 1 Regional structure of Ordos basin and location of study area

奧陶系馬家溝組是一套以石灰?guī)r和白云巖為主夾蒸發(fā)巖和泥質(zhì)巖的海相碳酸鹽臺地建造[12]，根據(jù)地層的巖性特征，馬家溝組自下而上劃分為馬一—馬六段，其中馬五段是盆地內(nèi)天然氣的主力產(chǎn)層段，并且自下而上又劃分為馬五1—馬五10亞段，其中馬五5亞段為短暫海侵期形成的以灰?guī)r為主的沉積，可以劃分為三個自下而上泥質(zhì)及白云質(zhì)組分增加的沉積旋回[13]。研究區(qū)馬五5亞段厚度介于15～20 m，巖性以灰黑色泥晶灰?guī)r為主，夾薄層粉細(xì)晶白云巖及灰云巖。

2 巖相特征

2.1 主要巖石類型及特征

薄片鑒定結(jié)果表明，研究區(qū)馬五5亞段巖石類型主要包括白云巖、含灰白云巖和次生灰?guī)r等。其中白云巖一般具有細(xì)粉晶殘余砂屑結(jié)構(gòu)（圖2-A、2-E）或粉晶殘余砂、礫屑結(jié)構(gòu)（圖2-F），具有此類結(jié)構(gòu)的白云巖成因一般為四級海平面上升中期，五級海平面下降過程中，蒸發(fā)環(huán)境下形成的鹵水交代下部具有滲透性的顆?；?guī)r的結(jié)果。含灰白云巖一般具有細(xì)粉晶殘余球粒結(jié)構(gòu)（圖2-B）或角礫狀砂屑泥晶結(jié)構(gòu)（圖2-C），次生灰?guī)r一般具有殘余砂、礫屑結(jié)構(gòu)（圖2-D），其可能為四級海平面上升、五級海平面下降過程中，早期沉積的白云巖在暴露條件下發(fā)生去白云石化作用的結(jié)果。整體來看，馬五5亞段無論是白云巖還是灰?guī)r，普遍發(fā)育殘余結(jié)構(gòu)，這也是去白云化或者白云巖化過程的一個重要指示[6-7]。

圖2 鄂爾多斯盆地W地區(qū)馬五5亞段巖相特征Fig. 2 Lithofacies characteristics of Ma 55 sub-member in W area，Ordos basin

2.2 物性特征

物性分析統(tǒng)計結(jié)果顯示，次生灰?guī)r孔隙度一般介于0.85%～3.25%，平均1.57%，滲透率較低，平均0.02 mD。含灰白云巖孔隙度變化范圍相對較大，一般介于0.69%～14.03%，平均3.51%，滲透率介于0.01～3.88 mD；白云巖孔隙度一般介于0.69%～3.97%，平均為1.76%，滲透率介于0.01～3.88 mD，平均0.58 mD。

3 巖相展布

3.1 單因素分析多因素綜合作圖

碳酸鹽巖巖相圖的繪制一般依據(jù)馮增昭[14]提出的單因素分析多因素綜合作圖法，該方法認(rèn)為碳酸鹽巖巖相圖的繪制要以各剖面的定量單因素資料為基礎(chǔ)，通過對各單因素圖的疊加分析及綜合判斷來繪制最終的定量巖相圖。

3.1.1 礦物含量測井解釋模型

研究區(qū)馬五5亞段碳酸鹽巖礦物含量測井解釋采用的是多礦物測井解釋模型，其核心是把巖性復(fù)雜的地層看作是由不均勻的幾部分組成：幾種骨架礦物（∑Vmai）、粘土（Vcl）和孔隙（φ）。通常可選擇多種礦物成分并設(shè)置四種儲集層參數(shù)，即未知量向量為：

以密度曲線為例，巖石的密度測井值可以表示為：

式中：Vj、ρj分別為地層中第j種礦物的體積含量和密度，VΦ、ρΦ分別為第m種礦物的體積含量和密度，即孔隙體積和孔隙密度。

同理，GR、AC、CNL等測井曲線也可表示為與上式相同的測井響應(yīng)方程（假定有N-1條測井曲線L，要計算m種礦物含量，包括孔隙體積VΦ，并且N≥m）：

式中Li為測井曲線讀值（i≤N-1）；Pij為礦物測井響應(yīng)參數(shù)；Vj為礦物體積含量（j

3.1.2 測井解釋結(jié)果驗(yàn)證

利用多礦物模型對研究區(qū)Ys-95井馬五5亞段的碳酸鹽巖礦物含量和巖性進(jìn)行了測井解釋。結(jié)果顯示，該井馬五5亞段主要礦物為方解石和白云石，底部發(fā)育少量粘土礦物，基本不含硬石膏和石鹽礦物。實(shí)測礦物含量與測井解釋的礦物含量對比結(jié)果顯示，3 654～3 655 m處測井解釋方解石含量可高達(dá)80%以上，白云石含量基本小于20%，不含泥質(zhì)以及硬石膏和石鹽等礦物，而實(shí)測的方解石和白云石含量與此結(jié)果十分接近（圖3）。同樣，在3 666～3 667 m處也表現(xiàn)出相似的趨勢。上述分析表明，多礦物測井解釋模型在研究區(qū)馬五5亞段的碳酸鹽巖礦物含量及巖性解釋中具有較強(qiáng)的適用性。

3.2 巖相展布特征

在對多礦物解釋模型的結(jié)果驗(yàn)證合理的前提下，利用多礦物解釋模型對研究區(qū)其余上百口井馬五5亞段的礦物含量進(jìn)行了測井解釋。在此基礎(chǔ)上，采用馮增昭提出的單因素分析、多因素綜合作圖法繪制了研究區(qū)各層位的巖相展布圖。具體思路如下：根據(jù)礦物含量測井解釋結(jié)果分別繪制了白云石、方解石、泥質(zhì)、硬石膏以及石鹽的百分含量等值線圖，然后將其進(jìn)行疊加分析。首先，將白云石、方解石和泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)大于50%的區(qū)域分別綜合確定為白云巖、石灰?guī)r和泥巖發(fā)育區(qū)，將硬石膏和石鹽體積分?jǐn)?shù)大于25%的區(qū)域分別界定為膏巖和鹽巖的分布范圍。其次，將含量介于50%～25%的組分用“……質(zhì)”做巖石名稱前綴，含量介于25%～10%的組分用“含……”做巖石名稱前綴，若各組分含量在45%～55%之間為混合巖，按含量由少到多進(jìn)行聯(lián)合命名，本文采用的具體巖石命名方案如表1。

表1 鄂爾多斯盆地奧陶系碳酸鹽巖成分分類方案（據(jù)馮增昭，1994）[15]Table 1 Classification scheme of Ordovician carbonate rock composition in the Ordos basin

以馬五51小層為例，單因素分析多因素綜合作圖結(jié)果顯示，該小層平面上主要發(fā)育灰云巖、云灰?guī)r、含云灰?guī)r以及泥晶灰?guī)r（圖3）。其中，灰云巖相主要多呈孤立狀分布于研究區(qū)西部Yj-09—Ss-55井區(qū)和研究區(qū)西南緣。云灰?guī)r相帶一般圍繞灰云巖相帶分布，在西部連片性較好，在東部同樣呈孤立狀分布于XM地區(qū)和Jl-井—Yj-51井區(qū)。含云灰?guī)r相帶一般圍繞云灰?guī)r相帶分布，但連片性較好，分布于研究區(qū)西部、東北部和東南部地區(qū)。其余廣大地區(qū)均為泥晶灰?guī)r相帶分布區(qū)域。

圖3 Ys-95井馬五5亞段礦物含量及巖性測井解釋Fig. 3 Logging interpretation of mineral content and rock type of Ma 55 sub-member of Ys-95 well

4 巖相與儲層分布關(guān)系

同樣以馬五51小層為例，測井解釋的儲層厚度整體介于0.22 ～6.89 m之間，平均為1.39 m，儲層基本呈孤立分布。研究區(qū)西部Ss-66井—Yj-09井區(qū)一帶儲層最厚，其次為Yj-51井區(qū)和Js-1井區(qū)（圖4）。從儲層厚度等值線與巖相平面展布圖的疊合圖中可以看出，儲層的發(fā)育（尤其是優(yōu)質(zhì)儲層厚度大、分布面積相對較廣）與巖相分布具有密切的關(guān)系?；以茙r相帶是馬五51小層儲層分布的最有利巖相帶，這可能是由于此類巖相中白云化程度相對其他幾種巖相較為徹底，提供了相對較多的白云石晶間孔隙，研究區(qū)西部此類巖相帶內(nèi)儲層厚度最大接近7 m。其次為云灰?guī)r相帶，這是由于此類巖相在一定程度上也是由顆?；?guī)r發(fā)生一定程度的白云石化產(chǎn)生白云石晶間孔而成，但是云化程度相對較低，晶間孔含量并非太高，該相帶內(nèi)儲層厚度最大接近4 m，但儲層分布面積相對較小。研究區(qū)泥晶灰?guī)r中儲層整體不發(fā)育，這是由于泥晶灰?guī)r整體較致密，基本未發(fā)生白云巖化，孔隙不發(fā)育，無法提供有利的儲集空間。

圖4 鄂爾多斯盆地W地區(qū)馬五51巖相與儲層厚度等值線疊合圖Fig. 4 Overlay map of lithofacies and reservoir thickness contour of Ma551 in W area，Ordos basin

5 結(jié)論

（1）W地區(qū)馬五5亞段主要的巖相類型包括殘余砂、礫屑次生灰?guī)r，細(xì)粉晶殘余球?；蚪堑[狀砂屑泥晶含灰白云巖，細(xì)粉晶殘余砂屑白云巖和粉晶殘余砂、礫屑白云巖。

（2）優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育與巖相分布具有密切的關(guān)系。馬五51小層儲層分布的最有利巖相帶為灰云巖相帶，多呈孤立狀分布于研究區(qū)西部Yj-09—Ss-56井區(qū)和研究區(qū)西南緣。