志丹油田長6儲層成巖作用對儲層物性的影響研究

吳 紅 (長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

張偉杰，杏福音 (延長油田股份公司西區采油廠，陜西 延安 717200)

志丹油田長6儲層成巖作用對儲層物性的影響研究

吳 紅 (長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

張偉杰，杏福音 (延長油田股份公司西區采油廠，陜西 延安 717200)

利用鑄體薄片、掃描電鏡等分析手段，對儲層巖石學特征及成巖作用特征的進行研究。結果表明，志丹油田長6儲層為細粒長石砂巖，經歷了強烈壓實、較強膠結、較強溶蝕及交代作用等成巖作用，達到了晚成巖A期；機械壓實作用、礦物膠結作用均為破壞性成巖作用，是造成志丹油田長6儲層物性很差的主要原因;溶蝕作用為建設性成巖作用，其增加了儲層的孔隙度，提高了儲層的滲透率使部分低滲透儲層具有較好的儲集性能;交代作用對孔隙影響不大。

志丹油田；儲層成巖作用；儲層物性

志丹油田位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部，主要含油層段為長6油層組，各含油層段構造面貌主要為西傾單斜形態，與陜北斜坡的區域構造面貌基本一致，只是在西傾單斜背景上局部發育有小型低幅度構造起伏[1]。研究區延長組長6儲層成巖階段以破壞性成巖作用(包括壓實作用、膠結作用)為主，并伴隨有溶蝕作用、破裂等改善儲層物性的建設性成巖作用。下面，筆者對志丹油田延長組長6儲層成巖作用對儲層物性的影響進行了探討。

1 儲層巖石學特征

研究區長6儲層的巖性主要為灰-灰綠色長石細砂巖，占60%左右；其次為粉-細砂巖和中-細砂巖。砂巖中碎屑顆粒一般占85%～95%，以長石為主，其次為石英、巖屑、云母和少量的重礦物。石英含量約為18.4%～33.6%，平均24.4%。長石碎屑含量為47.8%～54.1%，平均51.9%。其中鉀長石含量分布為29.1%～48.2%，平均38.1%；斜長石含量為5.4%～21.2%，平均13.8%。膠結物含量相對較少，一般在2%～9.6%之間，平均7.3%。主要由方解石組成，其含量為3.0%～28.0%，平均4.5%；另有少量次生加大的長石和石英等。

2 主要成巖作用及特征

2.1壓實、壓溶作用

研究區延長組儲層既發育機械壓實(又稱物理壓實) 作用又有化學壓實(又稱壓溶)作用[2-3]。根據鏡下觀察，研究區延長組長6儲層壓實作用主要的表現形式有云母、長石等礦物明顯的定向排列(見圖1(a))。石英及長石等硬性顆粒易受到應力作用而發生脆性破裂。

2.2膠結作用

膠結作用為影響該區儲層物性好壞的重要因素之一。研究區長6儲層中除早成巖期形成綠泥石薄膜，由于壓溶作用而形成長石及石英顆粒次生加大邊之外，膠結物類型主要是方解石(見圖1(b))。另外，作為膠結物的粘土礦物和自生礦物在成巖作用和孔隙演化過程中起著非常重要的作用[4]。石英的成巖變化最常見的是次生加大現象，也有自生石英自形或半自形充填在孔隙中(見圖1(c))。粉砂巖石英含量較高，有利于石英的次生加大，同時其物性較差，溶解SiO2較難通過質量傳遞排出，也利于石英的次生加大[5]。研究區延長組長6儲層中，碳酸鹽膠結物為主要的膠結物之一，其含量為0.5%～4%，平均含量為1.4%。綠泥石為研究區儲層中分布較廣泛的自生粘土礦物(見圖1(d))，其平均含量為1.8%。研究區長6儲層中高嶺石含量相對較少。高嶺石在顯微鏡下多呈蠕蟲狀、書頁狀集合體或手風琴狀的集晶(見圖1(e))。研究區砂巖儲層中，伊利石、伊/蒙混層的粘土膠結物很少出現，蒙脫石向伊利石轉化程度較低，自生伊利石常呈毛發狀沿顆粒表面生長或呈搭橋狀充填孔隙，伊/蒙混層呈蜂槽狀包裹顆粒(見圖1(f))[6-8]。

2.3溶蝕作用

研究區長6儲層在成巖作用的中-晚期發生溶蝕作用，形成的次生空隙是儲層主要儲集空間，占總孔隙的30%左右。溶蝕孔隙類型主要為顆粒間溶孔，其次為粒內溶孔，主要表現為填隙物的溶蝕及碎屑顆粒的溶蝕，其中碎屑顆粒溶蝕作用最為常見(見圖1(g))[9]。長石、巖屑沿其解理縫、微裂縫及顆粒邊緣被溶蝕，有些長石顆粒被整個溶蝕掉(見圖1(h))。

(a)細粒長石砂巖，含大量黑云母，碎屑顆粒排列緊密，呈定向排列(正160井，長61);(b)方解石膠結物充填于粒間孔隙中(正166井，長62);(c)石英次生加大顯著(正196井，長62)；(d)綠泥石薄膜發育，厚0～20μm , ×50(正204井，長61)；(e)高嶺石往往呈書頁狀集合體或分散片狀(正159井，長61)；(f)伊/蒙混層呈蜂槽狀包裹顆粒, ×1500(正159井，長61)；(g)長石及黒云母的部分溶蝕(正210井，長61 )；(h)長石顆粒被強烈溶蝕(正149井，長62)。

1)第1期溶蝕作用 該作用發生在成巖作用早期埋藏淺的情況下，地表大氣淡水淋濾造成長石及巖屑的粒內溶孔、顆粒邊緣發生溶蝕。這樣形成的孔隙保存不好，很容易被后期的礦物沉淀所充填[10]。

2)第2期溶蝕作用 該作用發生在碳酸鹽及濁沸石等的沉淀作用之后，表現為方解石的溶蝕較微弱，而長石、巖屑、濁沸石等鋁硅酸鹽礦物發生較為強烈的溶蝕作用，上述溶蝕特點與干酪根成熟過程中形成大量有機酸有密切關系[11]。

2.4交代作用

交代作用是指一種礦物代替另一種礦物的現象[12]。在該研究區儲層中較為常見，其表現為碎屑礦物的溶蝕、膠結物來交代碎屑顆粒等。根據研究區薄片鑒定情況，可見到如下現象：①碎屑黑云母顆粒的水化、伊利石化和綠泥石化；②石英次生加大邊、長石及巖屑等顆粒被碳酸鹽膠結物所交代；③濁沸石膠結物交代長石顆粒，長石顆粒邊緣的解理縫進行粘土化交代。

3 成巖作用對儲層物性的影響

3.1壓實作用、膠結作用破壞儲集層物性

在研究區儲層成巖過程中，壓實、壓溶及膠結作用均對儲層物性起著破壞性的作用，該區長6儲層原始孔隙度平均34%，而現今孔隙度平均約9.7%。由于機械壓實、壓溶作用從而減少孔隙度約11.6%，膠結作用造成14.8%的孔隙度損失，儲層剩余孔隙度平均僅為7.6%。

碳酸鹽類膠結物充填粒間孔隙，是導致該區延長組儲層物性變差的直接原因，其主要以孔隙式、基底式膠結為主。從碳酸鹽含量與孔隙度和滲透率的關系圖也可以看出，研究區長6儲層的孔隙度與碳酸鹽含量相關性很差(見圖2)，而與滲透率的相關性則較好(見圖3)。此外，碳酸鹽溶蝕程度較弱，使砂巖形成低孔低滲的致密儲集層。因此，被碳酸鹽膠結的巖層分布對儲層物性起著決定性的作用。

圖2 志丹油田長6儲層孔隙度-碳酸鹽含量相關關系 圖3 志丹油田長6儲層滲透率-碳酸鹽含量相關關系

3.2溶蝕作用使儲層的物性得到改善

在研究區延長組砂巖中，儲層中成熟干酪根發生熱裂解脫去羧基作用，降低了地層水中的pH值，生成的酸性水進入儲層中，酸敏性物質發生溶解，形成次生溶蝕孔隙。在酸性介質條件下，長石碎屑易沿解理或壓實作用所造成的顆粒破裂縫發生強烈溶解。

3.3交代作用對儲層物性的影響

交代作用對該區儲層物性的影響不大。礦物發生交代作用產生以下結果，一方面交代后部分礦物，易發生溶解作用產生次生溶孔；另一方面將對儲層物性發生不利影響，如碳酸鹽礦物交代碎屑顆粒，從而減小儲層的滲透率，同時增強了儲層的非均質性。

4 結 論

1)志丹油田長6儲層為細粒長石砂巖，經歷了強烈壓實、較強膠結、溶蝕及交代作用等成巖作用，達到了晚成巖A期。

2)機械壓實作用、礦物膠結作用均為破壞性成巖作用，是造成志丹油田長6儲層物性很差的主要原因；溶蝕作用為建設性成巖作用，增加了儲層的孔隙度，提高了儲層的滲透率，使部分低滲透儲層具有較好的儲集性能；儲層中交代作用對孔隙影響并不大。

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2012-10-26

吳紅(1985-),女，碩士生，現主要從事油氣田開發方面的研究工作。

TE121.3

A

1673-1409(2013)02-0025-03

[編輯] 李啟棟