延安南部曹凡峪油區長6 油層組成巖作用研究*

劉秀嬋，陳西泮，張添錦，羅江云

(1.延安大學 能源與環境工程學院，陜西 延安716000;2.延長油田股份有限公司，陜西 延安716000)

0 引 言

曹凡峪油區位于陜西省延安市甘泉縣勞山鄉西北側，是勞山油田主要開發區塊之一，構造位置為鄂爾多斯盆地陜北斜坡南部，為一平緩的西傾單斜，主要開發層位為三疊系延長組長6 油層組，勘探區面積約21.37 km2，油藏埋深890 ～1 040 m.在開發區內，截至2011 年，開發區共有油井150 口，含水率為58.8%，油井含水率上升較快，產油量遞減快。

成巖作用研究已經走向成巖環境、成巖模擬實驗、成巖相以及成巖作用與沉積相、層序地層學、地球化學等多學科交叉的發展趨勢［1］。同時，對碎屑巖儲層內部成巖作用的研究都是結合孔隙結構及特征一起進行的，進而研究孔隙變化對儲層物性的影響。隨著研究的逐漸深入，成巖作用與孔隙演化成為了不可分割的2 部分，尤其是儲層中次生孔隙的發現，為成巖作用研究更上一個臺階做出了巨大的貢獻。

鄂爾多斯盆地三疊系延長組長6 油層組成巖作用普遍強烈、類型復雜，沉積作用、成巖作用共同控制了儲層物性的縱橫向變化，同時，在埋藏成巖過程中各種成巖作用對砂巖的原生孔隙的保存和次生孔隙的發育起到了至關重要的作用［2］。隨著新的研究方法的快速進步，以及各個地區勘探力度的加大，長6 油層組成巖作用研究深入到成巖相的系統研究，并從成巖相帶出發，分析油水分布規律，優選有利儲層發育區，并且可以指導研究區塊下一步勘探部署［3］。

1 儲層巖石學與成巖作用特征

1.1 儲層巖石學特征

研究區位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中南部、延安市西南方向，比鄰下寺灣采油廠。從長6 油層組15 個薄片樣品投點得出，砂巖以淺灰色細粒長石砂巖、巖屑長石砂巖為主(圖1)?？紫抖戎饕植紖^間7.8% ～8.6%，滲透率主要分布區間為0.32 ～1.58 ×10-3μm2.砂巖的主要礦物成分為長石，占38.0% ～66.0%，平均55.4%(其中鉀長石31.0% ～52.0%，平均42.9%;斜長石5.0% ～27.0%，平均12.6%);次為石英，占18.0% ～26.0%，平均22.6%;巖屑含量3.0% ～9.0%，平均4.8%.云母含量變化較大，4.0% ～16.0%，平均7.0%.

圖1 曹凡峪油區長6 油層組砂巖組分三角圖Fig.1 Triangular diagram showing classification of Chang 6 sandstone in Caofanyu well field

1.2 成巖作用類型及特征

利用偏光顯微鏡對研究區巖石薄片、巖石鑄體薄片中各組分、孔隙類型和自生礦物組合等特征進行觀察、分析，研究區長6 儲層砂巖主要經歷了壓實壓溶作用、自生粘土礦物的膠結作用、碳酸鹽礦物膠結作用、硅質膠結作用以及少量的溶解作用。其中以壓實作用和膠結作用為主，少見溶解作用。各成巖作用類型的主要特征見表1.

1.3 主要儲集空間類型

研究區長6 發育三角洲水下分流河道、水下河口壩細砂巖，又因為儲層形成時代老、成巖作用很強［5］，孔隙類型較豐富，對于研究區儲層來講，殘余粒間孔隙為主要的儲集空間，長6 油層組面孔率為0.5% ～5.5%，平均為2.8%。通過鑄體薄片和掃面電鏡照片觀察發現，主要有以下幾種孔隙類型(表2)。

綜合研究區的成巖作用和孔隙分布來看，孔隙類型完全受到成巖作用的影響，即成巖作用決定了研究區儲層的儲集能力。有效的孔隙類型(如殘余粒間孔)，是由于儲層范圍內，成巖作用不強可以保留部分孔隙，但是同時在這些區域內，也普遍存在膠結作用，使得有效的原生孔隙降低了很多。另外，研究區儲層中發育次生孔隙，次生孔隙是以粒內溶孔為主的，數量上可觀，但是連通性差，有效性一般。

表1 曹凡峪油區長6 儲層砂巖成巖作用類型及對孔隙的影響Tab.1 Chang 6 reservoir sandstone diagenesis and porosity effects in Caofanyu Oil Region

表2 曹凡峪油區長6 油層組主要儲集空間類型及特征Tab.2 Chang 6 reservoir sandstone main reservoir space types and characteristics in Caofanyu Oil Region

2 成巖階段及成巖序列

2.1 成巖階段的確定

本次成巖階段的研究主要依據碎屑巖成巖階段劃分標準［6］，本區延長組長6 埋深大多在730 ～1 050 m，鏡質體反射率大多在0.81% ～1.05%，地溫在100 ℃～120 ℃［7］，結合鑄體薄片、掃面電鏡、陰極發光等鏡下觀察發現，研究區原生的孔隙相對多于次生孔隙的數量，次生孔隙存在，但不很發育;碎屑顆粒以線狀接觸占到大部分;石英和長石出現次生加大;砂巖中自生粘土礦物以綠泥石為主，呈葉片狀，占到粘土礦物總量的70%以上，不含高嶺石;碎屑巖中方解石的交代現象較明顯;長石和巖屑發生溶蝕現象，溶蝕粒間孔不太發育。綜合以上成巖作用現象和孔隙存在狀態，分析認為研究區長6 儲層成巖作用處于晚成巖階段A 期早期。

2.2 成巖序列

根據前述對成巖作用類型、特征分析，結合各類鏡下觀察，分析各類成巖現象，參考碎屑巖儲層的成巖序列［8］，將研究區成巖序列歸納總結為:早期環邊狀綠泥石形成(保護原生孔隙)-機械壓實(孔隙度降低)-壓溶發生-石英、長石次生加大(降低孔隙度)-方解石交代(降低孔隙度)-長石、巖屑發生溶蝕(提高孔隙度、滲透率提高不明顯)。

3 孔隙演化的影響因素

研究儲層的孔隙演化，對于石油和天然氣的勘探和開發是十分有幫助的。儲層孔隙演化主要受控于沉積史、成巖史和構造演化史以及成巖地球化學環境的變化［9］。同時還受到儲層地溫場和埋藏史的影響［10-14］。

從研究區沉積環境、構造和成巖相的疊合圖可看出(圖2)，孔隙演化主要受到沉積環境和成巖作用的影響，構造因素影響較弱。

3.1 沉積環境對儲層孔隙演化的影響

沉積環境首先和直接的影響到巖石類型，巖石的類型和儲層孔隙度直接相關，是影響儲層孔隙演化的最基本因素，位于不同沉積環境的沉積物的類型、結構都不同，所以相對應的孔隙也不同。

圖2 曹凡峪地區長6 砂巖鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發光照片Fig.2 Cast body sheet，scanning electron and cathodoluminescence micrographs of Chang 6 sandstone in Caofanyu area

研究區主力層位長6 油層組處于三角洲前緣亞相上，由北向南依次發育水下分流河道和水下分流間灣，不同的沉積微相孔隙類型和物性分布也不近相同。其中，水下分流河道砂體厚度較大(＞4 m)，沉積物以淺灰色厚層狀細砂巖，細-粉砂巖組成，孔隙度平均為7.8% ～8.6%，滲透率平均為0.32 ～1.58 ×10-3μm2，孔隙類型以大量的殘余粒間孔為主，存在部分溶蝕孔。相比來說，水下分流間灣砂體厚度變薄，顆粒粒度變細，泥質成分增加，物性變差，孔隙度平均為5.4% ～7.2%，滲透率平均為0.16 ～1.12 ×10-3μm2，孔隙類型中殘余粒間孔數量變少，溶蝕孔部分存在。

3.2 成巖作用儲層孔隙演化的影響

由于壓實作用的存在，研究區又以細砂巖為主，粒度小，嚴重影響了研究區的孔隙類型，是大量的原生孔隙喪失，顆粒以線狀接觸，整體結構致密，鑄體薄片樣品分析結果表明，孔隙度降低約25%.

膠結作用中，主要粘土礦物綠泥石存在，對研究區孔隙的保存起到了最大建設性作用，即大量的膠結后的原生殘余粒間孔保存下來，作為本區最有利和最主要的儲層孔隙類型，占總孔隙的60%以上。硅質膠結和方解石膠結也在一定程度上破壞了原生孔隙，占據了一定空間。

圖3 曹凡峪油區長6 儲層沉積相、成巖相、孔隙類型、產量疊合圖Fig.3 Sedimentary facies，diagenetic phase congruency map of Chang 6 sandstone in Caofanyu area

長石和巖屑的溶解作用導致研究區產生次生孔隙，普通薄片、鑄體薄片以及物性資料分析，造成孔隙度增加了6%，但是由于研究區主要發育溶蝕粒內孔，粒間連通性較差，溶蝕孔并沒有很大程度上提高研究區的物性，并且后期又出現碎屑顆粒充填溶蝕孔的現象。

從產量數據上可以看出，成巖作用和孔隙度的相關度較高，直接影響各井的產油量，其中以綠泥石膜+殘余粒間孔和綠泥石膜+溶蝕粒間孔效果最為突出，產油量較高。

4 結 論

1)延安南部曹凡峪油區長6 油層組沉積物以細粒長石砂巖、巖屑長石砂巖為主，膠結物多。

2)發育機械壓實作用、碳酸鹽巖膠結作用、硅質膠結作用和部分溶解作用，處于晚成巖A 期早期?？紫额愋鸵栽鷼堄嗔ｉg孔和溶蝕孔為主，有利儲層孔隙類型中多見殘余粒間孔。

3)壓實作用導致儲層致密，原生孔隙度降低，破壞性的成巖作用還有碳酸鹽巖膠結和硅質膠結。但綠泥石粘土礦物的存在在很大程度上保存了原生殘余粒間孔，為研究區主要儲集空間。

4)單井產量數據表明，有利儲層的形成主要受到沉積環境和成巖作用的影響，水下分流河道綠泥石膜膠結殘余粒間孔、綠泥石膜膠結溶蝕粒間孔形成的儲集層產油量相對較高。

References

［1］ 樊愛萍，楊仁超，李義軍.成巖作用研究進展與發展方向［J］.特種油氣藏.2009，16(2):1 -5.FAN Ai-ping，YANG Ren-chao，LI Yi-jun. Research progress and development tendency of diagenesis study［J］.Special Oil and Gas Reservoirs.2009，16(2):1 -5.

［2］ 付國民，李 鑫，梁志錄，等.油層砂巖成巖作用及其對儲層性質的影響［J］.西安科技大學學報，2007，27(3):377 -381.FU Guo-min，LI Xin，LIANG Zhi-lu，et al.Diagenesis of Chang 6 formation sandstones and its effect on reservoir property in sanyan regions in Ordos Basin［J］.Journal of Xi’an University of Science and Technology，2007，27(3):377 -381.

［3］ 葉 博，梁曉偉，牛小兵，等.鄂爾多斯盆地華慶地區三疊系長9 砂巖成巖相研究［J］. 西安科技大學學報，2013，33(3):298 -306.YE Bo，LIANG Xiao-wei，NIU Xiao-bing，et al. Diagenetic facies of Chang 9 sandstone of Triassic in Huaqing area of Ordos Basin［J］.Journal of Xi’an University of Science and Technology，2013，33(3):298 -306.

［4］ 胡宗全，朱筱敏.準噶爾盆地西北緣侏羅系儲層成巖作用及孔隙演化［J］.石油大學學報，2002，26(3):16-19.HU Zong-quan，ZHU Xiao-min. Diageneses and pore evolution of Jurassic reservoir in northwestern edge of Junggar Basin［J］. Journal of the University of Petroleum，2002，26(3):16 -19.

［5］ 龐 林，萬 梨，陳洪德，等.靖邊氣田北部下奧陶統馬五14層孔隙特征［J］. 天然氣工業:地質與勘探，2008，28(6):73 -77.PANG Lin，WAN Li，CHEN Hong-de，et al.Pore characteristics of the reservoir O1m541(lower Ordovician Majiagou formation)in northern Jingbian gas field，the Ordos Basin［J］.Natural Gas Industry:Exploration and Development，2008，28(6):73 -77.

［6］ 趙澄林，朱筱敏.沉積巖石學(第4 版)［M］.北京:石油工業出版社，2009.ZHAO Chen-lin，ZHI Xiao-min. Sedimentary petrology(Fourth Edition)［M］. Beijing:Petroleum Industry Press，2009.

［7］ 曹曉琴.鄂爾多斯盆地下寺灣地區長6 砂巖儲層成巖作用研究［J］. 西安石油大學學報:自然科學版，2013，28(1):18 -23.CAO Xiao-qin.Diagenesis of Chang 6 reservoir of Xiasiwan area in Ordos Basin［J］.Journal of Xi’an Shiyou University:Natural Science Edition，2013，28(1):18 -23.

［8］ 鄭浚茂，趙省民，陳純芳. 碎屑巖儲層的兩種不同成巖序列［J］.地質評論，1998，44(2):207 -212.ZHEN Jun-mao，ZHAO Xing-min，CHEN Chun-fang.Two different diagenetie succssions of clastic roek reservoirs［J］.Geological review，1998，44(2):207 -212.

［9］ 劉成林，朱筱敏，曾慶猛. 蘇里格氣田儲層成巖序列與孔隙演化［J］.天然氣工業，2005，25(11):1 -3.LIU Cheng-lin，ZHU Xiao-min，ZENG Qing-meng. Reservoir diagenetic sequence and Pore evolution of sulige gas field in e’erduosi basin［J］. Natural Gas Industry(Exploration and Development)，2005，25(11):1 -3.

［10］朱國華，王少依，姚根順. 地溫場和埋藏史對碎屑巖儲層成巖變化和孔隙演化的影響［J］. 南方油氣地質，1994(創刊):41 -45.ZHU Guo-hua，WANG Shao-yi，YAO Gen-shun.Effect of different geothermal field and burial history on diagenetic changes and pore evolution of detrital reservoir rocks［J］.Southern Petroleum Geology，1994(First Issue):41-45.

［11］趙 敏，李克永，楊 劍，等.黃陵地區隔夾層發育特征及對儲層影響［J］. 西安科技大學學報，2014，35(1):20 -25.ZHAO Min，LI Ke-yong，YANG Jian，et al.Interlayer development characteristics and impact on reservoir of Huangling area［J］. Journal of Xi’an University of Science and Technology，2014，35(1):20 -25.

［12］于 珺，付明義，吳海燕，等.富縣北部地區侏羅系延9 砂巖儲層特征［J］. 西安科技大學學報，2014，35(1):11 -15.YU Jun，FU Ming-yi，WU Hai-yan，et al. Characteristics of Yan 9 sandstone reservoir in northern Fuxian aera［J］.Journal of Xi’an University of Science and Technology，2014，35(1):11 -15.

［13］馬 強，黃衛東，白國娟，等.致密儲層分析實驗方法探討［J］.西安科技大學學報，2014，35(1):6 -10.MA Qiang，HUANG Wei-dong，BAI Guo-juan，et al. Experiment method of tight reservoir［J］.Journal of Xi’an University of Science and Technology，2014，35(1):6 -10.

［14］郭艷琴，邱雅潔，李百強，等.鄂爾多斯盆地富縣地區長8 成巖相及其對儲層類別的控制［J］.西安科技大學學報，2013，34(6):690 -697.GUO Yan-qin，QIU Ya-jie，LI Bai-qiang，et al.Diagenetic facies and its control over reservoir types of Chang 8 in Fuxian Area of Ordos Basin［J］.Journal of Xi’an University of Science and Technology，2013，34(6):690 -697.