蘇里格召30井區(qū)盒8段儲(chǔ)層特征及影響因素

魏 旭，侯中健

（油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／沉積地質(zhì)研究院·成都理工大學(xué)，四川成都 610059）

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地的北部，屬于伊陜斜坡西側(cè)，西接天環(huán)凹陷，東鄰烏審旗［1－2］。召30井區(qū)位于蘇里格東部地區(qū)。蘇里格氣田是發(fā)育于石炭－二疊紀(jì)煤系烴源層之上的大型的巖性圈閉氣藏。二疊系自下而上發(fā)育太原組、山西組、石盒子組、石千峰組地層，為一套河流三角洲為主的陸相碎屑巖沉積。該氣田主力產(chǎn)氣層段為山西組山1段及下石盒子組盒8段，本文研究的層段為盒8段。

整個(gè)盆地主體部分構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，以升降為主，地層向南西方向緩傾。北緣的陰山古陸是鄂爾多斯盆地上古生界北部主要的物源，二疊紀(jì)呈北北東向從北到南展布的河流－三角洲及古流向，能夠反映出陸源碎屑物質(zhì)主要來自北部古陸［3］。前期勘探結(jié)果表明，上古生界儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)層質(zhì)量多由沉積相及成巖作用控制。本文通過深入分析該地區(qū)盒8段儲(chǔ)層特征及影響因素，為蘇里格氣田進(jìn)一步的勘探和開發(fā)提供詳細(xì)的理論依據(jù)。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

1.1 碎屑成分特征

從220個(gè)薄片資料獲得蘇里格東部召30井區(qū)盒8段儲(chǔ)層砂巖巖石類型特征。薄片觀察與相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)資料表明：該地區(qū)以巖屑石英砂巖、巖屑砂巖為主，石英砂巖含量較低。在砂巖碎屑成分三角投點(diǎn)圖中（圖1），很多數(shù)據(jù)點(diǎn)都直接投在Q點(diǎn)上和QR線段上，表明蘇里格東部地區(qū)盒8段砂巖中長石含量非常低。根據(jù)薄片等資料顯示結(jié)果，長石平均含量僅為0.16%，因而該地區(qū)盒8段砂巖中幾乎缺乏長石，表明蘇里格東部地區(qū)盒8段砂巖具有很高的成分成熟度。

圖1 召30井區(qū)儲(chǔ)層砂巖盒8段碎屑成分三角投點(diǎn)圖

1.2 砂巖成熟度特征

通過巖心觀察和鑄體薄片得出，在該研究區(qū)中，盒8段砂巖中粒、粗粒較多，約占75%，細(xì)粒占15%，粉砂、泥質(zhì)及礫級(jí)占10%左右。此外，顆粒形態(tài)為次圓－次棱角狀，以次棱角狀為主，次棱－次圓狀也比較多；分選性為好－中等；礫石大小一般在2～4 mm左右，細(xì)礫為主，少許為中－粗礫；磨圓度較好，一般為圓狀、次圓狀。這能反映出蘇里格東部地區(qū)砂巖的結(jié)構(gòu)成熟度中等偏低，其需要有造成強(qiáng)烈剝蝕和快速堆積的構(gòu)造條件等，并且距物源有一定距離，水動(dòng)力條件較強(qiáng)［4－5］。

1.3 填隙物組分特征

研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層砂巖填隙物含量較低，平均含量為12.4%，以粘土礦物和碳酸鹽膠結(jié)物為主。填隙物中雜基含量略多于膠結(jié)物含量，雜基填隙物含量為6.78%，主要為高嶺石、水云母及自生綠泥石。其中，水云母和高嶺石均為2.24%，綠泥石為0.55%。膠結(jié)物主要為硅質(zhì)（1.92%）、鐵方解石（1.54%）和方解石（1.15%）等，但凝灰質(zhì)的含量較低，僅為0.30%，但其能夠?yàn)楹笃谌芪g作用提供物質(zhì)基礎(chǔ)，雜基含量也反映了其物源供給和沉積分異作用等。

2 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)類型及物性特征

2.1 孔隙結(jié)構(gòu)類型及特征

由220個(gè)蘇里格東部地區(qū)盒8段儲(chǔ)層砂巖鑄體薄片分析資料獲得的面孔率，其中原生孔隙（粒間孔）的面孔率較低，占總面孔率的20%左右，次生孔隙（包括粒間溶孔、長石溶孔、巖屑溶孔、雜基溶孔、晶間孔、鑄膜孔、微裂隙）的面孔率較高，占總面孔率的80%左右，因而對(duì)鄂爾多斯盆地上古生界儲(chǔ)層砂巖來說，次生孔隙顯然是儲(chǔ)集空間的主體，顯示成巖作用在鄂爾多斯盆地上古生界儲(chǔ)層研究中的重要性。

此外，召30井區(qū)盒8段儲(chǔ)集空間均以孔隙為主，成巖作用的復(fù)雜性使得許多原生孔隙消失殆盡。而在中晚期成巖階段，由于溶蝕作用，碳酸鹽、硫酸鹽、水云母、長石、綠泥石等可溶組分被溶解，形成了大量的溶蝕孔隙，使孔隙度有所恢復(fù)，但面孔率仍然很低［5－6］。粒間孔由石英、長石、巖屑顆粒支撐形成，孔隙膠結(jié)類型，絕大多數(shù)在成巖過程中被部分充填，因此含量并不高。粒間孔主要發(fā)育在石英砂巖中，含量在孔隙中在16%左右。此外，粒間溶孔是由于巖屑等顆粒間填隙物被溶蝕而形成的，含量極小。次生孔隙主要以巖屑溶孔和晶間孔為主，巖屑溶孔比例最大，含量在39%左右；而晶間孔主要存在于高嶺石當(dāng)中，含量在30%左右。

2.2 儲(chǔ)層物性特征

研究區(qū)盒8段砂巖孔隙度分布直方圖（圖2）僅顯示出一個(gè)獨(dú)立的總體，并在一定程度上具有正態(tài)分布的特征，峰值位于4%～10%之間，說明就總體特征而論，基本上是單一因素在控制該地區(qū)盒8段儲(chǔ)層砂巖的孔隙度，該單一因素應(yīng)該是形成次生孔隙的成巖因素，這與前面孔隙構(gòu)成中，研究區(qū)盒8段次生孔隙占總面孔率的84%的事實(shí)是一致的。

圖2 召30井區(qū)盒8段砂巖孔隙度分布直方圖

研究區(qū)盒8段砂巖滲透率分布直方圖（圖3）顯示出一個(gè)半獨(dú)立的總體，并在較大程度上具有負(fù)偏分布的特征，峰值位于（0.1～0.5）×10－3μm2之間，說明召30井區(qū)盒8段儲(chǔ)層砂巖屬于致密特低滲透砂巖儲(chǔ)層。

圖3 召30井區(qū)盒8段砂巖滲透率分布直方圖

研究區(qū)盒8段砂巖孔隙度－滲透率之間具有較大的相關(guān)系數(shù)（0.728，圖4），顯示蘇里格東部地區(qū)盒8段砂巖儲(chǔ)層主體為孔隙型砂巖儲(chǔ)層。盡管孔隙構(gòu)成中原生孔隙對(duì)儲(chǔ)集空間的貢獻(xiàn)逐漸減少，但逐漸形成的大量次生孔隙不僅對(duì)儲(chǔ)集空間具有較高的貢獻(xiàn)值，而且對(duì)一些壓實(shí)砂巖的滲濾通道加以溝通，提高了這些壓實(shí)砂巖的孔隙連通性。

圖4 召30井區(qū)盒8段砂巖孔滲關(guān)系

3 儲(chǔ)層特征影響因素

3.1 物源對(duì)碎屑成分的影響

鄂爾多斯盆地北部上古生界陸源碎屑物質(zhì)主要來自北緣陰山和西北緣阿拉善隆起［4］。召30井區(qū)中的石英顆粒來自巖漿巖和變質(zhì)巖破碎后形成的單晶石英。根據(jù)蘇東36－31、蘇東38－46、召30、召38、召46、召9、召10等井的陰極發(fā)光資料看出，該井區(qū)在盒8下段石英顆粒均以發(fā)藍(lán)紫色、棕色光為主，說明這個(gè)層段石英碎屑顆粒以深變質(zhì)巖、淺變質(zhì)巖為主；而到了盒8上段，該井區(qū)的石英顆粒發(fā)棕色光的比例減小，出現(xiàn)藍(lán)色、藍(lán)紫色的光，表明盒8下段到上段的變化是由于石英顆粒的來源中火山巖石英顆粒逐漸變多，區(qū)域變質(zhì)巖石英顆粒逐漸減少。

該井區(qū)盒8段變質(zhì)巖及火山巖巖屑含量很高，但沉積巖巖屑極低，說明蘇里格東部地區(qū)母巖以變質(zhì)巖和酸性侵入巖為主，沉積變質(zhì)巖（石英巖）的來源很少（表1）。由此可見物源區(qū)母巖巖石類型分布的不同會(huì)造成該區(qū)域碎屑成分的差異［7－8］。

表1 召30井區(qū)儲(chǔ)層盒8段砂巖巖屑含量

3.2 沉積相對(duì)儲(chǔ)層的控制作用

鄂爾多斯盆地北部物源區(qū)在盒8沉積期快速抬升，坡度急劇變陡，地表發(fā)育大量的沖積水系，河流發(fā)生明顯地改道、擺動(dòng)，大量的砂質(zhì)沉積物開始在盆地內(nèi)廣泛堆積沉淀，因而蘇里格氣田表現(xiàn)為辮狀河沉積特征［9－10］。召30井區(qū)盒8段為辮狀河心灘－三角洲平原沉積砂體，水動(dòng)力條件強(qiáng)，具有較強(qiáng)的攜砂能力，沉積物的粒度較粗，粗砂巖、含礫粗砂巖及中砂巖常見，顯示了河流在流量高峰期時(shí)短距離搬運(yùn)的能力。巖心觀察中常見完整的河道沉積剖面，具有明顯的大型沖刷面及許多小型沖刷面，即在流水的不斷沖刷與分選作用下，細(xì)粒物質(zhì)被沖走，大的礫石則沉淀在河床底部，顯示了河床滯留沉積的“二元結(jié)構(gòu)”。心灘沉積，即河道砂壩，主要以巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主。層理極其發(fā)育，平行層理、塊狀層理等顯示了洪水期的沉積，以河道充填為主；中、大型板狀、楔狀、槽狀交錯(cuò)層理及高角度斜層理顯示了水流量相對(duì)穩(wěn)定的心灘發(fā)育型［11］。在細(xì)砂巖粉砂巖中能見到水平層理，沙紋層理等。

巖心觀察顯示該井區(qū)盒8段泥巖顏色多見雜色、紫紅色、灰黑色和棕色，灰綠色和灰色較少，且雜色或紫紅色泥巖往往會(huì)與灰綠色泥巖互層，推斷其沉積環(huán)境中水位變化頻繁，即常在氧化和還原環(huán)境中變化，并且沉積物可能經(jīng)常暴露。考慮區(qū)域性的沉積背景等因素，蘇里格東部地區(qū)盒8段早期可能為季節(jié)性干旱氣候環(huán)境，且沉積水體流量變化大［9］。

3.3 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的影響

蘇里格東部地區(qū)對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育影響的主要成巖作用有壓實(shí)作用，膠結(jié)作用和溶蝕作用。由于北部物源的影響，不穩(wěn)定易容的陸源雜基（水云母）含量很高，其能為后期溶蝕作用提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，在有機(jī)酸的作用下形成巖屑溶孔、長石溶孔、雜基溶孔等各種溶蝕孔隙，使得蘇里格東部地區(qū)儲(chǔ)層孔隙類型以溶蝕孔隙為主。

依據(jù)薄片資料分析得出，蘇召30井區(qū)盒8段儲(chǔ)層中水云母由凝灰質(zhì)蝕變而成，且硅質(zhì)及石英加大常見，長石完全高嶺石化，原生雜基和軟巖屑含量較高，且軟巖屑變形強(qiáng)烈呈假雜基狀。在較強(qiáng)的壓實(shí)作用下，大量千枚巖、泥板巖等軟巖屑及原生雜基發(fā)生變形，以假雜基的形式充填在原生的粒間孔當(dāng)中，形成以微孔為特征的致密儲(chǔ)層，大大影響了儲(chǔ)層的物性，滲透率表現(xiàn)為隨著軟巖屑含量的增加而減小的趨勢(shì)。經(jīng)歷壓實(shí)、硅質(zhì)膠結(jié)作用后，殘余的原生粒間孔雖然含量較低，但也能為后期的溶蝕作用提供了流體流動(dòng)的滲流通道。該地區(qū)以巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主，在巖屑砂巖中能見到少量的長石，但是幾乎全部都被溶蝕了。在成巖后期的溶蝕過程中，形成了大量的溶蝕孔隙，但溶孔不足1%的面孔率說明孔隙間流體不暢，缺少流體流動(dòng)的通道，溶蝕物質(zhì)殘余，也能反映出該地區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)的特征［10］。

4 結(jié)論

（1）蘇里格東部召30井區(qū)盒8段儲(chǔ)集砂巖主要以巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主，石英砂巖少見。碎屑成分中主要為石英，巖屑次之，長石成分極少，顯示了很高的成分成熟度，而結(jié)構(gòu)成熟度中等偏低。巖性以中粗粒砂巖為主，細(xì)砂巖、含礫砂巖及細(xì)礫巖占少數(shù)。

（2）來自物源區(qū)的長石和不穩(wěn)定巖屑的溶解可能是造成蘇里格東部地區(qū)盒8段砂巖具很高成分成熟度、缺乏長石和部分非穩(wěn)定巖屑的重要原因之一。

（3）結(jié)合盆地北部的沉積演化背景來看，召30井區(qū)在盒8沉積期為辮狀河－三角洲沉積體系，發(fā)育心灘、分流河道、天然堤、分流間洼地及決口扇等亞相，其中心灘砂體為有效砂體。

（4）召30井區(qū)盒8段碎屑巖儲(chǔ)層主要經(jīng)歷了壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和后期的溶蝕作用，孔隙類型主要為次生溶蝕孔隙、殘余粒間孔及晶間孔等，但次生溶孔的面孔率并不高，表明孔隙間缺少流體流動(dòng)的滲流通道，流體流動(dòng)不暢，溶蝕物質(zhì)不能及時(shí)被排除，反映出蘇里格東部地區(qū)盒8段碎屑巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)的特征。

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