鄂爾多斯盆地延川地區(qū)上古生界山西組-石盒子組儲集條件及其影響因素分析
——以延X井為例

(西安石油大學(xué)油氣資源學(xué)院，陜西 西安710065；中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安710054）

李玉宏，張慧元，魏建設(shè)，史冀忠(中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安710054）

鄂爾多斯盆地東部天然氣勘探始于1985年，以麒參1井獲得工業(yè)氣流為標(biāo)志，拉開了東部天然氣勘探的序幕，發(fā)現(xiàn)了千5段、盒3段、盒7段、盒8段、山1段、山2段、本1段7個儲層段[1]。延X井是以上古生界天然氣藏為勘探目的探井，位于陜西省延安市延川縣禹居鄉(xiāng)河子坪村西南，構(gòu)造位置為鄂爾多斯盆地陜北斜坡東南部。晚石炭世本溪期～早二疊世太原期，鄂爾多斯盆地東西海域的逐漸完全貫通，陸棚沉積體系擴大，表現(xiàn)為瀉湖～障壁島～瀉湖～潮坪～陸棚的跳躍式海侵演化過程；從山西期開始，海水完全退出，進入湖盆演化時期，主要發(fā)育三角洲～湖泊沉積；早中三疊世劉家溝期到紙坊期，表現(xiàn)為三角洲～湖泊～三角洲湖泊～三角洲～湖泊的演變過程，在垂向上，下部主要為三角洲前緣相，紙坊組上部主要為濱淺湖，為一振蕩性的湖進過程；晚三疊世延長期，主要為辮狀河三角洲前緣到湖泊、三角洲前緣、湖泊、三角洲前緣、三角洲平原再到曲流河沉積[2-5]。下面，筆者對鄂爾多斯延川地區(qū)上古生界山西組-石盒子組儲集條件及其影響因素進行分析。

1 儲層特征

1．1 巖石學(xué)特征

石盒子組和山西組主要為巖屑石英砂巖，礦物成分主要為石英，巖屑主要為巖漿巖屑和變質(zhì)巖屑，沉積巖屑較少，此外還含有少量燧石；填隙物組分總體含量高，變化較大，主要成分為云母、高嶺石、方解石、硅質(zhì)和少量綠泥石和白云石；石盒子組的膠結(jié)類型以再生～孔隙式為主，具少量基底式和孔隙式。主要為細、中粒砂巖，分選好～中等，磨圓以次棱角狀為主，少量次圓和次棱～次圓；山西組的膠結(jié)類型以再生～孔隙式和孔隙式膠結(jié)為主，偶見基底膠結(jié)，主要為中～細粒、中粒砂巖和中～粗粒砂巖，分選好～中等，磨圓以次圓～圓狀為主。

1．2 儲層物性

1）孔隙度和滲透率分布 石盒子組孔隙度主要分布在4%～9%范圍內(nèi)，平均為6．15%；滲透率主要集中在(0．2～0．3）×10-3μm2，平均為0．243×10-3μm2，儲集性能較好。山西組平均孔隙度主要分布在3%～9%范圍內(nèi)，平均為6．42%；滲透率主要集中在(0．1～0．3）×10-3μm2，平均為0．298×10-3μm2，因而儲集性能較石盒子組好。

2）孔隙度和滲透率的關(guān)系 孔隙度和滲透率的關(guān)系可以通過利用大量巖心分析資料來建立。用巖心分析孔隙度與滲透率值進行回歸分析，得到石盒子組和山西組各個層段相關(guān)性方程分別為石盒子組：k＝0．0201e0．3452Φ（R＝0．7442，n＝54）；山西組：k＝0．0179e0．3698Φ（R＝0．8806，n＝63）。由此可見，石盒子組孔、滲相關(guān)性差，山西組孔、滲相關(guān)性較好。需要說明的是，該井分析的樣品數(shù)總體較少，其代表性較差，上列關(guān)系式僅供參考。

1．3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

1）孔隙類型 上古生界砂巖儲層發(fā)育有多種孔隙類型(主要包括粒間孔、粒間溶孔、長石溶孔、巖屑溶孔、沸石溶孔和晶間孔），各層段主要儲集空間的孔隙類型及孔隙的發(fā)育程度亦有所差異(見表1）：山西組孔隙發(fā)育最好，面孔率最高，石盒子組次之。

表1 孔隙特征統(tǒng)計表

2）毛細管壓力曲線特征及分類 根據(jù)44塊儲層樣品的毛細管壓力曲線形態(tài)和參數(shù)特征分析，可將研究區(qū)碎屑巖孔隙結(jié)構(gòu)劃分為4種類型：①低門檻壓力～粗喉型(Ⅰ類）。該類型曲線基本無明顯的平直段，拐點較低，進汞曲線水平長度大，說明最大連通孔喉半徑大，最大進汞飽和度高，巖石小孔喉所占體積小(見圖1）。孔喉半徑直方圖呈現(xiàn)粗偏單峰分布。該類儲層物性好，儲集性能強，屬于該區(qū)有利儲層，主要分布在山西組。②較低門檻壓力～較粗喉道型(Ⅱ類）。該類型曲線呈現(xiàn)明顯的平直段，拐點較高，曲線斜度較小，水平長度大，說明其排驅(qū)壓力較大，產(chǎn)出能力較低，最大進汞飽和度較高，巖石中小孔喉所占體積較小。孔喉半徑直方圖呈單峰分布，分選較好，一般粗偏(見圖2）。該類儲層物性較好，儲集性能較強，屬于該區(qū)較有利儲層，主要分布在上石盒子組和下石盒子組。③中門檻壓力～中喉道型(Ⅲ類）。該類型曲線拐點高，斜度大，進汞曲線水平長度不大，說明最大連通孔喉半徑小，分選差，最大進汞飽和度大于50%，巖石中小孔喉所占體積大。孔喉半徑直方圖上直方較低，分選較差，峰頂寬(見圖3）。該類儲層的孔隙特征為缺乏大的孔隙，孔隙間的喉道窄小，在石盒子組和山西組均有分布，屬較差儲層。④高門檻壓力～細喉道型(Ⅳ類）。該類型曲線曲線拐點高，斜度大，接近45°，進汞曲線水平長度小，最大進汞飽和度小，最大連通孔喉半徑小，分選差，巖石中孔喉以小孔喉為主（見圖4）。孔喉半徑直方圖上直方特低，分選差。該類儲層主要分布在石盒子組，屬較差儲層。

圖1 Ⅰ類毛細管壓力曲線圖

圖2 Ⅱ類毛細管壓力曲線圖

圖3 Ⅲ類毛細管壓力曲線圖

圖4 Ⅳ類毛細管壓力曲線圖

2 影響儲集條件的因素

從沉積物的沉積到最終固結(jié)成巖的漫長地質(zhì)歷史時期中，成巖作用和后期構(gòu)造改造作用在儲層的演化中扮演了重要的角色[6]。上古生界碎屑巖成巖作用類型主要有壓實壓溶作用、膠結(jié)作用、溶解作用、自生礦物重結(jié)晶作用及構(gòu)造破裂作用：①壓實作用。該區(qū)既發(fā)育機械壓實作用又發(fā)育化學(xué)壓實作用，淺埋藏以機械壓實作用為主，深埋藏則以化學(xué)壓實作用為主，壓實強度與深度間呈指數(shù)關(guān)系。壓實作用使儲層孔隙大量減少。石盒子組原生粒間孔很不發(fā)育，小于0．15%。山西組的粒間孔高達3．58%，主要是由于山西組主要為石英砂巖抗機械壓實能力較強，使砂巖致密成度降低，部分原生粒間孔得以保存。②膠結(jié)作用。該區(qū)主要為石英次生加大、綠泥石、水云母及少量高嶺石的充填膠結(jié)。石英的自生加大充填孔隙并堵塞喉道，降低了儲層的孔、滲性能。綠泥石以孔隙襯邊的形式出現(xiàn)，既縮減了孔喉半徑，同時又對壓實、壓溶作用及其他自生礦物的充填有明顯的抑制作用。其次為高嶺石以微晶斑狀充填孔隙，碳酸鹽礦物的充填膠結(jié)作用。③溶解作用。成巖作用對砂巖儲集層物性的影響既有建設(shè)性也有破壞性。壓實作用、粘土礦物、濁沸石的膠結(jié)作用是破壞儲集層孔隙度、降低滲透率的主要因素，而溶蝕作用的發(fā)育則保存了原生粒間孔隙并且產(chǎn)生次生溶蝕孔隙，改善了儲集層的物性。④自生礦物重結(jié)晶作用。重結(jié)晶作用使儲層物性變差，主要表現(xiàn)有高嶺石微晶化，鐵白云石沿白云巖巖屑生長。⑤構(gòu)造破裂作用。構(gòu)造破裂作用主要在該區(qū)產(chǎn)生微細裂縫，在宏觀上裂縫并不發(fā)育，這些微細裂縫的存在對儲層的滲透性有一定的提高。

3 結(jié) 論

1）儲層總體以低孔低滲為特征，山西組物性最好，石盒子組次之；孔隙結(jié)構(gòu)類型有粒間孔、粒間溶孔、長石溶孔、巖屑溶孔、沸石溶孔和晶間孔。

2）上古生界碎屑巖儲層主要分為4類，Ⅰ類和Ⅱ類儲層主要分布在山西組和石盒子組；Ⅲ類和Ⅳ類較差的儲層主要分布在石盒子組。

3）影響儲層物性的主要因素包括成巖作用和構(gòu)造作用。壓實作用、膠結(jié)作用和自生礦物重結(jié)晶作用是導(dǎo)致儲層致密的主要因素；溶蝕作用使儲層得到改善；構(gòu)造破裂產(chǎn)生的微裂縫亦對儲層起到一定的改善作用。

[1]劉銳娥，李文厚，陳孟晉，等．鄂爾多斯東部下二疊統(tǒng)山西組2段儲層評價及勘探前景 [J]．古地理學(xué)報，2006，8（4）：531-538．

[2]樊太亮，郭齊軍，吳賢順．鄂爾多斯盆地北部上古生界層序地層特征與儲層發(fā)育規(guī)律 [J]．現(xiàn)代地質(zhì)，1999，13（1）：32-36．

[3]張克銀，劉樹根，羅宇 ．鄂爾多斯盆地北部上古生界深盆氣成藏剖析 [J]．成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版），2004，31（4）：359-363．

[4]梁月華，詹偉，袁磊．鄂爾多斯盆地大牛地氣田盒3段儲層評價 [J]．石油地質(zhì)與工程，2007，21（4）：23-26．

[5]沈玉林，郭英海，李壯福，等．鄂爾多斯盆地北部蘇里格廟含油氣區(qū)上古生界層序地層研究 [J]．地球?qū)W報，2007，28（1）：72-78．

[6]寧寧，陳孟晉，劉銳娥，等．鄂爾多斯盆地東部上古生界石英砂巖儲層成巖及孔隙演化 [J]．天然氣地球科學(xué)，2007，18（3）：334-338．