鄂爾多斯盆地東部趙家灣圪塔油區長6儲集層成巖作用研究

王鴻俊，王景麗，劉林玉，宋 平 (大陸動力學國家重點實驗室；西北大學地質學系, 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研究院，新疆 鄯善 838202)

胡秀強，齊桂民 (大陸動力學國家重點實驗室；西北大學地質學系, 陜西 西安 710069)

鄂爾多斯盆地東部趙家灣圪塔油區長6儲集層成巖作用研究

王鴻俊，王景麗，劉林玉，宋 平 (大陸動力學國家重點實驗室；西北大學地質學系, 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研究院，新疆 鄯善 838202)

胡秀強，齊桂民 (大陸動力學國家重點實驗室；西北大學地質學系, 陜西 西安 710069)

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

鄂爾多斯盆地；趙家灣圪塔；長6儲集層；成巖作用

鄂爾多斯盆地是我國最重要的含油氣盆地之一，三疊系延長組是該盆地中油藏的最重要儲集層，其中延長組長6油層組具有舉足輕重的地位。延長組長6油層組儲集性能往往受到諸如成巖作用等一系列因素的制約，弄清楚成巖作用對儲層性能的影響對提高油氣田產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長6油層組為研究對象，剖析其成巖作用，探討成巖作用對長6儲集層的影響，以期為提高趙家灣圪塔油區產量提供依據。

1 區域地質概況

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

長6油層組是該區一套主要含油層系，主要為一套三角洲平原沉積厚層砂體，地層厚度100～110m。巖性為淺灰色細砂巖，粉細砂巖夾深灰色泥巖。從下向上可分為3個沉積旋回，由K2、K3凝灰巖夾層作為標志層，將其劃分為長63、長62、長61共3個油層。

2 巖石學特征

據巖心資料及薄片資料分析表明，研究區長6層位巖石類型主要為長石砂巖，少量的巖屑長石砂巖(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、變質巖巖屑、少量的沉積巖巖屑，分別為花崗巖、噴發巖、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、石英質、長石質，其次為濁沸石、瀝青質、菱鐵礦、黃鐵礦、硬石膏、白云石。

圖1 趙家灣圪塔油區長6油層組砂巖樣品的三元投點圖

砂巖顆粒為較為均一的中細粒，其主要粒級中砂(1lt;Ф≤2)占11%，細砂(2lt;Ф≤4)占80%。分選中-好，個別層段偶見差；碎屑顆粒多呈次棱角狀或次圓狀。膠結類型主要為孔隙式，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；其風化程度中等-強；其孔隙類型以粒間孔和巖屑溶孔居多，次為粒間溶孔、長石溶孔、方解石溶孔、濁沸石溶孔。

3 成巖作用類型及特征

成巖作用對儲層物性具有明顯的控制作用，其影響包括建設性和破壞性2個方面，建設性包括溶蝕作用和破裂作用等，破壞性包括壓實壓溶作用、膠結作用和交代作用等。由于成巖環境不斷變換，有些成巖作用對儲層既有破壞性也有建設性[1-2]。

3.1壓實壓溶作用

研究區儲層砂巖主要以線接觸為主，個別層位偶見有凸凹-線接觸及縫合線接觸方式，表明研究區的壓實強度為中等-較強。在強烈的壓實作用下，孔隙逐漸收縮，大量損失，滲透率降低。發生不同程度的孔隙變形，以不規則扁平孔、拉長孔隙及變形孔隙為主，分布不均一。在有綠泥石發育的薄片中，出現綠泥石薄膜被充填到孔隙中的情況。受強壓實作用的影響，云母形成條帶狀并發生扭曲變形(見圖2)，亦見有泥屑，泥球等顆粒被壓實變形。在壓實作用下，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加大邊，從而起到抗壓實作用[3]。

圖2 云母受壓實作用扭曲變形

圖3 壓實作用下的微裂縫

3.2膠結作用與交代作用

研究區長6油層組層段膠結作用主要有自生粘土礦物膠結、碳酸鹽膠結、硅質膠結、沸石膠結。綠泥石廣泛呈衫墊式分布，形成環邊綠泥石薄膜。在單偏光下，呈櫛殼狀產出。在掃描電鏡下，綠泥石呈葉片狀或竹葉狀(見圖4)。對孔隙起到一定的支撐和抗壓實作用，有利于保護油氣的儲集空間，有利于油氣的儲集。在掃描電鏡下，伊利石以毛發和針葉狀產出。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。伊利石形成的膠結作用，堵塞了孔隙和喉道，使孔隙度和滲透率大大降低，對油氣的儲運起到破壞作用。鏡下顯示，研究區碳酸鹽膠結主要為亮晶和泥晶方解石膠結(見圖6)。方解石致密的膠結于粒間孔隙中，加強了顆粒間的強度，雖然有效的起到抗壓實作用，但是降低了孔隙度，破壞了油氣的儲集空間。該區主要為濁沸石膠結，濁沸石充填于孔隙中，呈斑狀或分散晶片狀膠結，可見濁沸石大量交代長石的現象。

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生破裂而產生裂縫孔隙的作用[4]。破裂作用對儲集層物性具有建設性作用，有利于油氣的儲集和運移。據巖心資料及薄片鑒定等資料顯示，研究區長6儲集層內部較發育有微裂縫。普通薄片下，微裂縫發生不同程度的切割巖片，在鏡下可看到發育有微裂縫沿云母解理縫延伸。微裂縫有的被充填、半充填、無充填形式存在，有的發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儲層物性的改善具有積極的建設意義，形成油氣有利儲集空間和運移通道。被溶解的物質主要是長石、巖屑、沸石等不穩定顆粒及少量的碳酸鹽膠結物[5]。研究區的長6儲集層的溶蝕作用主要有2期[3]：第1期以長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境下，由弱酸性的大氣淡水淋濾作用形成，發生于成巖作用早期。長石和巖屑溶孔普遍分布，偶見有長石被溶蝕形成鑄模孔，可見云母片延解理逢發生溶蝕；第2期以濁沸石、長石的強烈溶蝕為特點，大規模溶蝕與有機質演化中大量有機酸的排出有關，屬于晚成巖早期。濁沸石、長石強烈溶蝕，溶孔呈點蝕狀、淋斑狀分布(見圖7)。

圖6 方解石膠結

圖7 長石強烈溶蝕呈淋斑狀

4 成巖階段劃分和成巖序列

根據對趙家灣圪塔油區成巖作用及自生礦物成因分析，結合鏡下的各類成巖現象，進行了成巖序列分析。趙家灣圪塔油區長6油層組的成巖序列為：機械壓實→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→長石顆粒、方解石膠結物、濁沸石膠結物溶解→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。

趙家灣圪塔油區長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，伊蒙混層以不規則彎曲的片狀產出，伊蒙混層中的蒙脫石百分含量普遍小于10%。伊利石以針狀、絲發狀在礦物顆粒之間以搭橋式生長。綠泥石以葉片狀和絨球狀形態生長。石英一部分呈次生加大膠結，加大邊為Ⅱ級，一部分呈自形晶體充填孔隙；碳酸鹽以亮晶方解石為主。長石巖屑等碎屑顆粒以及碳酸鹽膠結物、濁沸石膠結物常被溶蝕，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長6油層組砂巖處于中成巖A期。

[1]王棋，喜準，陳國俊，等.鄂爾多斯西部長6砂巖成巖演化與優質儲層[J].石油學報，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延長組碎屑巖儲層低滲透特征及含油主控因素[J].中國石油大學學報(自然科學版)，2007,31(1):5-18.

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

[4]黃超，黃天朋，段瑜濤，等.低滲透儲層成因及微觀水驅油特征-以橫山雙城油田長61油層為例[J].內蒙古石油化工，2008(23):143-145.

[5]焦創赟，付偉，趙俊興，等.白豹油田長4+5成巖作用與儲層分類評價[J].成都理工大學學報(自然科學版)，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

大陸動力學國家重點實驗室創新項目(YC09098)；西北大學研究生創新教育基金項目(10DZSY024)。

王鴻俊(1986-)，男，2009年大學畢業，碩士生，現主要從事儲層地質、石油地質方面的研究工作。