塔里木盆地西達里亞油田阿克庫勒組儲層黏土礦物特征及其對儲集空間的影響

林曉紅,陽國進　(中石化西北油田分公司勘探開發研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

朱喜萍　(中石油新疆油田分公司準東采油廠，新疆 阜康 831511)

塔里木盆地西達里亞油田阿克庫勒組儲層黏土礦物特征及其對儲集空間的影響

林曉紅,陽國進(中石化西北油田分公司勘探開發研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

朱喜萍(中石油新疆油田分公司準東采油廠，新疆 阜康 831511)

[摘要]塔里木盆地西達里亞油田三疊系主要含油層位為阿克庫勒組一段、三段(T2a1、T2a3)，油層埋藏較深，約在4400～5000m，儲層物性好，屬于中孔-高滲砂巖儲層。通過分析T2a1、T2a3砂巖儲層中的黏土礦物特征及樣品物性，討論了成巖過程中黏土礦物對儲集空間的影響。研究認為：T2a1、T2a3儲層中高嶺石對儲集空間起破壞性作用，綠泥石對儲集空間起建設性作用，伊-蒙混層主要起阻塞、減小喉道空間，降低滲透性的作用。

[關鍵詞]西達里亞油田；砂巖儲層；黏土礦物；儲集空間；高嶺石；綠泥石

黏土礦物是砂巖油藏儲層的重要組成部分，其賦存狀態和物理化學特性的不同以致對儲層起到的作用不同。隨著國內外對碎屑巖儲層黏土礦物研究的不斷加深，不同類型和特征的黏土礦物在漫長的成巖過程中對儲集空間的保護或破壞作用也逐漸被重視[1～4]。

西達里亞油田位于新疆輪臺縣塔里木河的北岸，所在構造為塔里木盆地東北坳陷區沙雅隆起阿克庫勒凸起上的一個局部斷背斜構造。其儲油層位為中三疊統阿克庫勒組一段、三段(T2a1、T2a3)和上三疊統哈拉哈塘組。T2a1、T2a3油藏埋深4400~5000m，均為辮狀河三角洲相沉積體系。

1儲層特征及儲集性能

T2a1、T2a3儲層巖性主要為淺灰色長石巖屑砂巖、巖屑砂巖和巖屑長石砂巖，成分成熟度較低；巖石粒度多為中粒，少數為細粒和粗粒，分選中等，碎屑以次棱角狀-次圓狀為主，結構成熟度中等；粒間填隙物主要有高嶺石、綠泥石，局部碳酸鹽發育。

據巖石薄片觀察，T2a1、T2a3儲層孔隙以粒間孔為主，少量的粒內溶孔、粒內微孔、晶間微孔。巖心常規物性分析，T2a3儲層孔隙度介于10.1%～29.7%(平均24.8%)，主要分布區間為22%～28%；滲透率介于11.7～5100mD(平均1585.2mD)，主要分布區間為320~2560mD。T2a1儲層孔隙度介于10.3%～25.4%(平均21.8%)，主要分布區間20%～26%；滲透率介于10.6～5100mD(平均1526.6mD)，主要分布區間40～2560mD。總體上為中孔-高滲儲層。

2黏土礦物特征

根據油藏某井樣品的掃描電鏡和黏土礦物X射線衍射結果，其黏土礦物主要類型有高嶺石、綠泥石、伊-蒙混層、伊利石等4種類型，且以前3種類型為主。其中T2a3伊-蒙混層含量最高，混層比較高；T2a1高嶺石含量最高，混層比低(表1)。

T2a1、T2a3儲層中高嶺石呈書頁狀、蠕蟲狀、不規則狀分布于粒間，占據粒間孔隙或溶蝕孔隙(圖1(a)、(b))；綠泥石呈頁片狀規則地包裹于顆粒表面，稱顆粒包膜，同時也作為粒間孔的內表面，也有人稱之為孔隙襯里(圖1(c)、(d))；伊-蒙混層呈片狀、碎片狀貼附于顆粒表面，搭橋狀分布于粒間(圖1(e)、(f)、(g))；伊利石在顆粒之間呈搭橋狀或毛發狀(圖1(h))。

圖1　研究區某井樣品掃描電鏡照片

層位深度/m黏土礦物絕對質量分數/%黏土礦物相對質量分數/%I-SIKC混層比/%T2a34412.962.26584317854414.931.536451615904415.792.835053114904420.362.574043323804422.932.744841632804433.292.211663840204434.111.69195472920T2a14472.725.042532250204474.462.572784322204479.732.311396315204480.872.5427112735204484.921.19279521220

注：I-S為伊-蒙混層；I為伊利石；K為高嶺石；C為綠泥石。

3黏土礦物對儲層儲集空間的影響

3.1　綠泥石

作為顆粒包膜或孔隙襯里的綠泥石，多形成于較早成巖階段，與富鐵沉積環境有關[1]。研究區T2a1、T2a3儲層均為辮狀河三角洲沉積環境，由河流帶來豐富的溶解鐵，給綠泥石的形成提供了物質來源。根據對T2a1、T2a3砂巖儲層的綠泥石絕對質量分數和孔隙度試驗結果的統計表明，兩者呈正相關關系，即反映了綠泥石的存在確實對儲集空間的保存有利，且綠泥石含量越高，砂巖孔隙度越大。

綠泥石對砂巖儲層孔隙的保護作用體現在以下幾個方面：

1)抗壓實作用大量研究證實，壓實作用是使孔隙減少的最主要因素[7]。形成于早成巖早期顆粒的綠泥石包膜，從孔隙流體中沉淀出來，將顆粒膠結在一起，在一定程度上起到了抗壓實作用。

2)保護溶孔等次生孔隙在掃描電鏡照片中，可以看到不少碎屑溶蝕后形成的鑄模孔因綠泥石襯里的存在而得以保存。

3)阻止石英的次生加大，保護粒間孔石英的次生加大是砂巖孔隙減少的重要因素，次生石英往往以石英顆粒為核，沿核的晶格繼續生長，當綠泥石包膜緊密包裹了碎屑顆粒，自生石英將不易找到生長點，若在此之前有流體交換，會將Si4+帶走，避免或減緩了石英的沉淀，保留了更多的粒間孔隙。據T2a1、T2a3儲層掃描電鏡觀察，大多數有包膜的石英顆粒沒有發生次生加大現象。

3.2　高嶺石

結合區內砂巖儲層樣品中的高嶺石絕對質量分數與孔隙度測試結果分析，二者呈負相關關系。砂巖中書頁狀、蠕蟲狀高嶺石為六方板狀集合體，形成于酸性環境，同時伴生SiO2沉淀，導致石英次生加大現象發生，堵塞原生粒間孔及次生孔隙。其反應方程式如下：

2KAlSi3O8+2H++H2O=Al2Si2O5(OH)4+4SiO2+2K+

鉀長石高嶺石

2NaAlSi3O8+2H++H2O=Al2Si2O5(OH)4+4SiO2+2Na+

鈉長石高嶺石

CaAl2Si2O8+2H++H2O=Al2Si2O5(OH)4+Ca2+

鈣長石 高嶺石

對T2a1、T2a3共12個樣品的測試分析結果統計發現，伊利石和伊-蒙混層的絕對質量分數與孔隙度相關性不大(圖2)，但與滲透率呈明顯的負相關關系(圖3)。通過掃描電鏡觀察，伊-蒙混層礦物呈片狀、碎片狀貼附于顆粒表面，搭橋狀分布于顆粒之間，占據孔隙，使孔隙內壁變得毛糙，阻塞和減小喉道空間，使巖石的滲流能力變差。而伊利石在顆粒之間呈搭橋狀或毛發狀，在儲層發育中，其作用與伊-蒙混層類似。

圖2　伊利石+伊-蒙混層絕對質量分數與孔隙度關系圖　　圖3　伊利石+伊-蒙混層絕對質量分數與滲透率關系圖

4結論

1)西達里亞油田T2a1、T2a3黏土礦物以高嶺石、伊-蒙混層礦物、綠泥石為主，含少量伊利石。

2)綠泥石在T2a1、T2a3儲層中作為顆粒包膜或孔隙襯里存在，形成于早成巖早期，與孔隙度呈正相關關系，起到了保護儲集空間的作用。

3)高嶺石為長石等碎屑溶蝕后的產物，以蠕蟲狀、書頁狀充填在原生、次生孔隙內，與孔隙度呈負相關關系。

4)伊-蒙混層與伊利石包裹了顆粒和孔隙，尤其是孔隙喉道，大大降低了巖石的滲透性。

[參考文獻]

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[編輯]鄧磊

[引著格式]林曉紅,陽國進，朱喜萍.塔里木盆地西達里亞油田阿克庫勒組儲層黏土礦物特征及其對儲集空間的影響[J].長江大學學報(自科版) ,2015,12(29):18~21.

[中圖分類號]TE122.2

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)29-0018-04

[作者簡介]林曉紅(1980-)，女，工程師，現從事礦物巖石、油藏地質研究工作，79685600@qq.com。

[基金項目]國家科技重大專項(2011ZX05049-01)。

[收稿日期]2015-06-22