牛艷偉

（中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司晉西分公司，山西 呂梁 033000）

臨興區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地東北緣，晉西撓折帶西緣[1-2]，地層平緩，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，2021 年臨興氣田發(fā)現(xiàn)超千億方的探明儲(chǔ)量，目前正在加緊滾動(dòng)勘探開發(fā)。臨興區(qū)塊含氣層段自下而上分別為本溪組、太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組、以及石千峰組，其中上石盒子組、下石盒子組是該區(qū)塊致密砂巖氣層的主力層段[3-4]。本1 段主要發(fā)育障壁型海岸相沉積，儲(chǔ)層以致密層為主，非均質(zhì)性強(qiáng)，物源方向?yàn)槟媳毕颍w上砂體含量發(fā)育較上部地層砂體含量低。通過(guò)歷年的勘探開發(fā)，對(duì)全區(qū)儲(chǔ)量分布有了較深的認(rèn)識(shí)，目前對(duì)臨興區(qū)塊的研究工作大多集中在上古生界二疊系，由于本溪組在該區(qū)砂體不發(fā)育，含氣量也較低，所以研究程度比較低，但在少部分區(qū)域也鉆遇到了商業(yè)氣層。因此，將本1 段儲(chǔ)層特征分析，具有一定指導(dǎo)意義。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

臨興區(qū)塊本1 段儲(chǔ)層為低孔低滲的致密砂巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，砂巖中各組分類型及含量對(duì)儲(chǔ)層致密化具有重要的影響。儲(chǔ)層砂巖分類了反映物源區(qū)的母巖性質(zhì)、巖石成熟度和流體性質(zhì)。通過(guò)對(duì)33 塊鑄體薄片進(jìn)行觀察分析，結(jié)果數(shù)據(jù)表明，本1 段發(fā)育砂巖類型較多，以巖屑砂巖、巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，石英砂巖則相對(duì)較少（圖1）。本1 段砂礫巖中石英含量為26%～81%；其平均約68%；所占比例最大，是碎屑巖成分含量的普遍特征；長(zhǎng)石含量0～42%；平均約8%左右，占比最小，其不同來(lái)源的長(zhǎng)石可以判別母巖的性質(zhì)；巖屑含量為7%～43%，其平均約為24%；占比次之，其組分以變質(zhì)巖巖塊和火成巖巖塊為主，其它巖屑含量較少。研究區(qū)的巖屑組分可能與盆地北部物源區(qū)以變質(zhì)巖及火成巖為主有關(guān)。砂巖填隙物平均總量為14.3%，填隙物可間接反映巖石的形成和演化歷史；雜基的含量為7.1%，以泥為主，能間接反映本1 段地層的沉積速率及流體性質(zhì)；膠結(jié)物含量為7.2%，其沉積時(shí)溫度、酸堿性等由膠結(jié)物析出時(shí)反映；膠結(jié)物中，高嶺石平均含量為3.4%，占比最大，其余膠結(jié)物含量都在1%以下；雜基只見泥質(zhì)，未見長(zhǎng)英質(zhì)。粘土礦物可用來(lái)分析沉積巖成因、沉積環(huán)境等。通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)本1 段伊利石分布最廣，說(shuō)明由大量高嶺石及蒙脫石轉(zhuǎn)化，也間接說(shuō)明本溪組地層埋深較厚，成巖作用強(qiáng)。砂巖以中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，顆粒中等到一般，在一定程度上也制約了其作為有效儲(chǔ)層的潛力。磨圓度主要為次棱角狀，反映沉積水動(dòng)力較強(qiáng)，易快速堆積；顆粒間以線接觸為主，也說(shuō)明成巖作用強(qiáng)，結(jié)構(gòu)成熟度高；孔隙式膠結(jié)，常見石英次生加大。

圖1 臨興區(qū)塊本1 段砂巖類型三角分類圖

2 儲(chǔ)集空間類型及特征

通過(guò)對(duì)臨興地區(qū)本1 段巖石薄片進(jìn)行分析得出，本1段的孔隙發(fā)育類型主要為粒內(nèi)溶蝕孔、粒間溶蝕孔、填隙物內(nèi)溶蝕孔等次生孔隙，原生孔隙較少。

2.1 原生孔隙：本1 段儲(chǔ)層粒間孔經(jīng)過(guò)壓實(shí)壓溶和其他成巖作用后仍有殘余，殘余原生粒間孔僅占粒間孔的很小部分，原生孔隙常與次生溶孔伴生（圖2a）。

2.2 次生粒間溶孔：本1 段儲(chǔ)層粒間溶孔主要由部分不穩(wěn)定碎屑顆粒（巖屑和極少量石英、長(zhǎng)石）和膠結(jié)物的局部或全部溶解形成。粒間孔在臨興區(qū)塊本1 段約占孔隙的比重為20%～30%（圖2b、圖2c）。

2.3 粒內(nèi)溶孔：隨著埋深變大，顆粒內(nèi)溫度、壓強(qiáng)變大，長(zhǎng)石和巖屑不穩(wěn)定溶蝕形成孔隙。長(zhǎng)石溶孔在本1段地層中發(fā)育一般，原因是本1 段主要為石英砂巖，長(zhǎng)石含量極少，主要在酸性地層水條件下發(fā)生溶蝕，本1 段儲(chǔ)層長(zhǎng)石溶孔分布范圍為7%～12%（圖2d）。

2.4 晶間孔：在掃描電鏡下一般較易觀察到（圖2e）。通過(guò)觀察，可以看到本1 段的晶間孔徑一般在7μm 之下，這可能受晶體間排列緊密程度影響，是本1 段儲(chǔ)層重要的次生孔隙。

2.5 微裂縫：是指巖石在構(gòu)造和壓實(shí)等作用下形成的破裂縫。構(gòu)造裂縫往往在油氣運(yùn)移時(shí)產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用，可作為有效儲(chǔ)集空間和滲流通道，而顆粒破裂縫對(duì)儲(chǔ)層一般意義不大。研究區(qū)本1 段微裂縫總的含量很低，多低于6%，所以對(duì)儲(chǔ)層建設(shè)作用不大（圖2f）。

圖2 臨興區(qū)塊本1 段砂巖儲(chǔ)集空間類型及特征

3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

壓汞參數(shù)的不同其孔滲特征也不同[5]。通過(guò)對(duì)本1 段儲(chǔ)層共12 塊樣品壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析（表1），同時(shí)結(jié)合掃描電鏡、鑄體薄片綜合研究，結(jié)果表明：本1 段砂巖的排驅(qū)壓力在0.51MPa～4.14MPa，平均1.66MPa，即非潤(rùn)濕相開始進(jìn)入本1 段巖樣的壓力為1.66MPa；最大進(jìn)汞飽和度即最高壓力時(shí)的累計(jì)值，介于14.45%～94.93%，平均68.76%；中值壓力分布在0MPa～17.53MPa 不等，平均5.49MPa，越大意味著滲濾能力越差；中值半徑介于0μm～0.28μm，平均0.13μm，用測(cè)井方法求得的該參數(shù)能較為準(zhǔn)確反映其平均孔喉半徑；綜合以上說(shuō)明本1 段砂巖儲(chǔ)層孔喉半徑偏小，滲濾能力一般。喉道分選系數(shù)在0.81～2.17，平均為1.46；歪度系數(shù)在0.11～0.29，平均為0.15；變異系數(shù)0.06～0.19，平均為0.12；均值系數(shù)在11.30～13.81，平均為12.47；四者共同表征儲(chǔ)層孔喉分選情況，通過(guò)以上統(tǒng)計(jì)說(shuō)明本1 段儲(chǔ)層孔喉分選較差。退汞效率介于24.36%～62.85%，平均45.08%，通過(guò)數(shù)據(jù)分析說(shuō)明本1 段儲(chǔ)層孔喉的連通性一般。因此，綜合以上數(shù)據(jù)分析可以表明，本1 段儲(chǔ)層具有孔喉滲濾能力一般，顆粒大小不均勻，縫隙之間連通性一般等特點(diǎn)，從而也間接影響了氣層的發(fā)育。

表1 臨興區(qū)塊本1 段孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)分布表

4 物性特征

臨興區(qū)塊儲(chǔ)層屬于致密砂巖儲(chǔ)層，其物性特征與常規(guī)儲(chǔ)層相比，孔滲性較差，易受到巖石成分、類型、礦物顆粒大小、孔喉分布情況等多種因素影響。通過(guò)對(duì)巖心物性分析樣品統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，本1 段砂巖儲(chǔ)層孔隙度與常規(guī)儲(chǔ)層相比差別很大，分布在1%～12.2%，均值6.35%，中值6.01%。主體在3%～8%，約占72.0%，呈現(xiàn)單峰的特征，大于8%與小于3%的占比相差不大，分別約占15.5%和12.5%。滲透率同樣也具有單峰的特征，主體在0.02mD～0.2mD，約占73%，大于0.2mD 的約占21%（表2）。本1段整體上的砂體發(fā)育范圍與上部地層相比，發(fā)育一般，煤系烴源巖在本溪組全區(qū)發(fā)育，但部分區(qū)域儲(chǔ)層砂體物性較好，出現(xiàn)孔隙度和滲透率值均較高的現(xiàn)象，因此在小范圍區(qū)間內(nèi)可獲得物性較好的砂巖儲(chǔ)層。

表2 臨興區(qū)塊本1 段儲(chǔ)層孔隙度、滲透率統(tǒng)計(jì)表

5 儲(chǔ)層主控因素分析

結(jié)合前人對(duì)臨興區(qū)塊的研究結(jié)果，對(duì)臨興區(qū)塊儲(chǔ)層發(fā)育主控因素進(jìn)行了分析[6]，認(rèn)為本1 段儲(chǔ)層主要受以下兩種作用的控制，儲(chǔ)層中構(gòu)造裂縫對(duì)本1 段的儲(chǔ)層建設(shè)作用影響不大。

5.1 沉積作用對(duì)臨興區(qū)塊本1 段儲(chǔ)層物性的影響

不同類型的儲(chǔ)層，其中物質(zhì)成份、粒度大小、雜基含量多少、分選好壞性等沉積環(huán)境不同，沉積作用對(duì)儲(chǔ)層的巖性及物性特征影響很大。研究區(qū)本1 段主要沉積環(huán)境為障壁型海岸相，其沉積相影響儲(chǔ)層的礦物組成，在一定程度上影響著儲(chǔ)層的宏觀物性[7]。障壁島砂體為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，孔隙度、滲透率相比其他砂體更高，而瀉湖又是良好的生氣相帶；障壁砂壩為分選好的中薄層中細(xì)砂巖，物性相對(duì)較好，有利于氣體的儲(chǔ)集?；旌掀捍沃移?、沼澤物性最差。

5.2 成巖作用對(duì)臨興區(qū)塊本1 段儲(chǔ)層物性的影響

鏡質(zhì)體反射率是用來(lái)劃分成巖階段的依據(jù)[8]，通過(guò)對(duì)臨興區(qū)塊本1 段的鏡質(zhì)體反射率統(tǒng)計(jì)，其值在0.98%～1.32%，所以臨興區(qū)塊本1 段儲(chǔ)層主體成巖階段處于中成巖A-B 期。中成巖A-B 期，隨著埋深變厚，沉積物抗壓實(shí)能力降低，原生孔隙遭到大量破壞，膠結(jié)作用也變得越來(lái)越強(qiáng)烈。壓實(shí)和膠結(jié)作用與溶蝕作用相比，作用相反，分別降低和改善儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能；構(gòu)造裂縫在本1段較少，所以對(duì)本1 段的建設(shè)作用影響不大。

6 結(jié)論

6.1 臨興區(qū)塊本1 段砂巖儲(chǔ)層以巖屑砂巖、巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，巖石組分具有石英含量高、巖屑含量次之、長(zhǎng)石含量低的特征。

6.2 臨興區(qū)塊本1 段儲(chǔ)層孔隙以次生孔隙為主，孔喉滲濾能力一般，顆粒大小不均勻，縫隙之間連通性一般等特點(diǎn)，物性為特低孔特低滲，屬于致密儲(chǔ)層。

6.3 臨興區(qū)塊本1 段儲(chǔ)層受沉積和成巖作用的共同影響。障壁島砂體為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，是儲(chǔ)層物性相對(duì)較好的主要原因。壓實(shí)作用和膠結(jié)作用由于在研究區(qū)本溪組埋藏較深，作用強(qiáng)烈，極大降低砂巖儲(chǔ)層物性，溶蝕作用的發(fā)生，有效改善了儲(chǔ)層物性。