鄂爾多斯盆地東部趙家灣圪塔油區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)集層成巖作用研究

王鴻俊，王景麗，劉林玉，宋 平 (大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系, 陜西 西安 710069)

李南星 (吐哈油田公司鄯善采油廠，新疆 鄯善 838202)

鄭 銳 (吐哈油田公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善 838202)

胡秀強(qiáng)，齊桂民 (大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系, 陜西 西安 710069)

鄂爾多斯盆地東部趙家灣圪塔油區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)集層成巖作用研究

王鴻俊，王景麗，劉林玉，宋 平 (大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系, 陜西 西安 710069)

李南星 (吐哈油田公司鄯善采油廠，新疆 鄯善 838202)

鄭 銳 (吐哈油田公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善 838202)

胡秀強(qiáng)，齊桂民 (大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系, 陜西 西安 710069)

通過對(duì)鄂爾多斯盆地東部趙家灣圪塔油區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6儲(chǔ)集層成巖作用的研究，找到影響油氣運(yùn)移和儲(chǔ)集性能的主要因素，并根據(jù)巖石普通薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光等資料分析了成巖作用特征。影響研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)集層油氣運(yùn)移和儲(chǔ)集性能的成巖作用類型主要有壓實(shí)壓溶作用、膠結(jié)作用與交代作用、破裂作用、溶蝕作用；影響研究區(qū)的主要成巖作用分別對(duì)油氣的儲(chǔ)集和運(yùn)移具有積極的改善作用和消極的破壞作用；據(jù)研究資料分析及成巖作用特征表明，研究區(qū)長(zhǎng)6油層組處于中成巖A期。

鄂爾多斯盆地；趙家灣圪塔；長(zhǎng)6儲(chǔ)集層；成巖作用

鄂爾多斯盆地是我國(guó)最重要的含油氣盆地之一，三疊系延長(zhǎng)組是該盆地中油藏的最重要儲(chǔ)集層，其中延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層組具有舉足輕重的地位。延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層組儲(chǔ)集性能往往受到諸如成巖作用等一系列因素的制約，弄清楚成巖作用對(duì)儲(chǔ)層性能的影響對(duì)提高油氣田產(chǎn)量增加采收率具有重大意義。下面，筆者以鄂爾多斯盆地東部趙家灣圪塔油區(qū)長(zhǎng)6油層組為研究對(duì)象，剖析其成巖作用，探討成巖作用對(duì)長(zhǎng)6儲(chǔ)集層的影響，以期為提高趙家灣圪塔油區(qū)產(chǎn)量提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地東部，延安市子長(zhǎng)縣北東15km，毗鄰晉西擾褶帶。趙家灣圪塔油區(qū)勘探范圍北達(dá)老石頭灘，南至高峁梁，西起老莊，東到羊路灣圪塔，區(qū)域面積約30km2。該區(qū)鉆探所遇地層自上而下依次為第四系，三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)1、長(zhǎng)2、長(zhǎng)3、長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層組。研究資料顯示，延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+5和長(zhǎng)6油層組含油性很好，為該區(qū)主力儲(chǔ)集層。

長(zhǎng)6油層組是該區(qū)一套主要含油層系，主要為一套三角洲平原沉積厚層砂體，地層厚度100～110m。巖性為淺灰色細(xì)砂巖，粉細(xì)砂巖夾深灰色泥巖。從下向上可分為3個(gè)沉積旋回，由K2、K3凝灰?guī)r夾層作為標(biāo)志層，將其劃分為長(zhǎng)63、長(zhǎng)62、長(zhǎng)61共3個(gè)油層。

2 巖石學(xué)特征

據(jù)巖心資料及薄片資料分析表明，研究區(qū)長(zhǎng)6層位巖石類型主要為長(zhǎng)石砂巖，少量的巖屑長(zhǎng)石砂巖(見圖1)。其礦物組分中，石英含量為16.0%～32.9%，平均24.1%；長(zhǎng)石含量為44.4%～70.0%，平均60.6%；巖屑含量為6.7%～34.3%，平均15.3%。其中巖屑包含有巖漿巖巖屑、變質(zhì)巖巖屑、少量的沉積巖巖屑，分別為花崗巖、噴發(fā)巖、隱晶巖、石英巖、片巖、千枚巖、云母。主要填隙物包含有伊利石、方解石、泥鐵質(zhì)、石英質(zhì)、長(zhǎng)石質(zhì)，其次為濁沸石、瀝青質(zhì)、菱鐵礦、黃鐵礦、硬石膏、白云石。

圖1 趙家灣圪塔油區(qū)長(zhǎng)6油層組砂巖樣品的三元投點(diǎn)圖

砂巖顆粒為較為均一的中細(xì)粒，其主要粒級(jí)中砂(1lt;Ф≤2)占11%，細(xì)砂(2lt;Ф≤4)占80%。分選中-好，個(gè)別層段偶見差；碎屑顆粒多呈次棱角狀或次圓狀。膠結(jié)類型主要為孔隙式，次為薄膜-孔隙式和接觸式；支撐類型多為線接觸，零星有凸凹接觸出現(xiàn)；其風(fēng)化程度中等-強(qiáng)；其孔隙類型以粒間孔和巖屑溶孔居多，次為粒間溶孔、長(zhǎng)石溶孔、方解石溶孔、濁沸石溶孔。

3 成巖作用類型及特征

成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性具有明顯的控制作用，其影響包括建設(shè)性和破壞性2個(gè)方面，建設(shè)性包括溶蝕作用和破裂作用等，破壞性包括壓實(shí)壓溶作用、膠結(jié)作用和交代作用等。由于成巖環(huán)境不斷變換，有些成巖作用對(duì)儲(chǔ)層既有破壞性也有建設(shè)性[1-2]。

3.1壓實(shí)壓溶作用

研究區(qū)儲(chǔ)層砂巖主要以線接觸為主，個(gè)別層位偶見有凸凹-線接觸及縫合線接觸方式，表明研究區(qū)的壓實(shí)強(qiáng)度為中等-較強(qiáng)。在強(qiáng)烈的壓實(shí)作用下，孔隙逐漸收縮，大量損失，滲透率降低。發(fā)生不同程度的孔隙變形，以不規(guī)則扁平孔、拉長(zhǎng)孔隙及變形孔隙為主，分布不均一。在有綠泥石發(fā)育的薄片中，出現(xiàn)綠泥石薄膜被充填到孔隙中的情況。受強(qiáng)壓實(shí)作用的影響，云母形成條帶狀并發(fā)生扭曲變形(見圖2)，亦見有泥屑，泥球等顆粒被壓實(shí)變形。在壓實(shí)作用下，礦物顆粒呈定向性排布。部分薄片中可見有微裂縫和礦物顆粒發(fā)生剛性破裂(見圖3)。在壓溶作用下，形成凸凹-線接觸和縫合線接觸構(gòu)造。壓溶作用也可以造成石英碎屑邊緣溶解使之形成局部的硅質(zhì)加大邊，從而起到抗壓實(shí)作用[3]。

圖2 云母受壓實(shí)作用扭曲變形

圖3 壓實(shí)作用下的微裂縫

3.2膠結(jié)作用與交代作用

研究區(qū)長(zhǎng)6油層組層段膠結(jié)作用主要有自生粘土礦物膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)、沸石膠結(jié)。綠泥石廣泛呈衫墊式分布，形成環(huán)邊綠泥石薄膜。在單偏光下，呈櫛殼狀產(chǎn)出。在掃描電鏡下，綠泥石呈葉片狀或竹葉狀(見圖4)。對(duì)孔隙起到一定的支撐和抗壓實(shí)作用，有利于保護(hù)油氣的儲(chǔ)集空間，有利于油氣的儲(chǔ)集。在掃描電鏡下，伊利石以毛發(fā)和針葉狀產(chǎn)出。覆蓋于顆粒表面或充填于粒間孔中(見圖5)，亦有成孔隙橋方式出現(xiàn)。伊利石形成的膠結(jié)作用，堵塞了孔隙和喉道，使孔隙度和滲透率大大降低，對(duì)油氣的儲(chǔ)運(yùn)起到破壞作用。鏡下顯示，研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)主要為亮晶和泥晶方解石膠結(jié)(見圖6)。方解石致密的膠結(jié)于粒間孔隙中，加強(qiáng)了顆粒間的強(qiáng)度，雖然有效的起到抗壓實(shí)作用，但是降低了孔隙度，破壞了油氣的儲(chǔ)集空間。該區(qū)主要為濁沸石膠結(jié)，濁沸石充填于孔隙中，呈斑狀或分散晶片狀膠結(jié)，可見濁沸石大量交代長(zhǎng)石的現(xiàn)象。

圖4 綠泥石薄膜覆蓋顆粒表面

圖5 伊利石向孔隙中充填

3.3破裂作用

破裂作用是指成巖過程中巖石在外力作用下發(fā)生破裂而產(chǎn)生裂縫孔隙的作用[4]。破裂作用對(duì)儲(chǔ)集層物性具有建設(shè)性作用，有利于油氣的儲(chǔ)集和運(yùn)移。據(jù)巖心資料及薄片鑒定等資料顯示，研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)集層內(nèi)部較發(fā)育有微裂縫。普通薄片下，微裂縫發(fā)生不同程度的切割巖片，在鏡下可看到發(fā)育有微裂縫沿云母解理縫延伸。微裂縫有的被充填、半充填、無(wú)充填形式存在，有的發(fā)生溶蝕形成溶蝕裂縫。

3.4溶蝕作用

溶蝕作用形成的次生孔隙對(duì)儲(chǔ)層物性的改善具有積極的建設(shè)意義，形成油氣有利儲(chǔ)集空間和運(yùn)移通道。被溶解的物質(zhì)主要是長(zhǎng)石、巖屑、沸石等不穩(wěn)定顆粒及少量的碳酸鹽膠結(jié)物[5]。研究區(qū)的長(zhǎng)6儲(chǔ)集層的溶蝕作用主要有2期[3]：第1期以長(zhǎng)石和巖屑等礦物巖石碎屑溶蝕為主，顆粒多形成溶蝕港灣狀，主要是由于近地表環(huán)境下，由弱酸性的大氣淡水淋濾作用形成，發(fā)生于成巖作用早期。長(zhǎng)石和巖屑溶孔普遍分布，偶見有長(zhǎng)石被溶蝕形成鑄模孔，可見云母片延解理逢發(fā)生溶蝕；第2期以濁沸石、長(zhǎng)石的強(qiáng)烈溶蝕為特點(diǎn)，大規(guī)模溶蝕與有機(jī)質(zhì)演化中大量有機(jī)酸的排出有關(guān)，屬于晚成巖早期。濁沸石、長(zhǎng)石強(qiáng)烈溶蝕，溶孔呈點(diǎn)蝕狀、淋斑狀分布(見圖7)。

圖6 方解石膠結(jié)

圖7 長(zhǎng)石強(qiáng)烈溶蝕呈淋斑狀

4 成巖階段劃分和成巖序列

根據(jù)對(duì)趙家灣圪塔油區(qū)成巖作用及自生礦物成因分析，結(jié)合鏡下的各類成巖現(xiàn)象，進(jìn)行了成巖序列分析。趙家灣圪塔油區(qū)長(zhǎng)6油層組的成巖序列為：機(jī)械壓實(shí)→早期粘土膜形成→石英次生加大→微晶方解石沉淀→亮晶方解石沉淀→長(zhǎng)石顆粒、方解石膠結(jié)物、濁沸石膠結(jié)物溶解→自生高嶺石形成→石油侵位→晚期鐵方解石充填或交代碎屑顆粒。

趙家灣圪塔油區(qū)長(zhǎng)6油層組粘土礦物X-衍射分析顯示砂巖中的粘土礦物以綠泥石、高嶺石、伊利石為主，伊蒙混層以不規(guī)則彎曲的片狀產(chǎn)出，伊蒙混層中的蒙脫石百分含量普遍小于10%。伊利石以針狀、絲發(fā)狀在礦物顆粒之間以搭橋式生長(zhǎng)。綠泥石以葉片狀和絨球狀形態(tài)生長(zhǎng)。石英一部分呈次生加大膠結(jié)，加大邊為Ⅱ級(jí)，一部分呈自形晶體充填孔隙；碳酸鹽以亮晶方解石為主。長(zhǎng)石巖屑等碎屑顆粒以及碳酸鹽膠結(jié)物、濁沸石膠結(jié)物常被溶蝕，孔隙類型主要為原生孔隙以及溶蝕形成的次生孔隙。綜合判斷趙家灣圪塔油區(qū)長(zhǎng)6油層組砂巖處于中成巖A期。

[1]王棋，喜準(zhǔn)，陳國(guó)俊，等.鄂爾多斯西部長(zhǎng)6砂巖成巖演化與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層[J].石油學(xué)報(bào)，2005,26(5):17-23.

[2]高劍波，龐雄奇，王志欣，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長(zhǎng)組碎屑巖儲(chǔ)層低滲透特征及含油主控因素[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007,31(1):5-18.

[3]趙俊興，黃德才，羅媛，等.鄂爾多斯盆地南部長(zhǎng)6段儲(chǔ)層成巖作用特征[J].天然氣工業(yè)：地質(zhì)與勘探，2009,29(3):34-37.

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[5]焦創(chuàng)赟，付偉，趙俊興，等.白豹油田長(zhǎng)4+5成巖作用與儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006, 33(5)：522-527.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.014

P618.13

A

1673-1409(2012)03-N039-04

2011-10-12

大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新項(xiàng)目(YC09098)；西北大學(xué)研究生創(chuàng)新教育基金項(xiàng)目(10DZSY024)。

王鴻俊(1986-)，男，2009年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)、石油地質(zhì)方面的研究工作。