靖邊氣田西部奧陶系風化殼儲層孔隙特征研究

陳娟萍，楊鳴一，史云鶴，李雪梅

（中國石油長慶油田公司勘探開發研究院，陜西西安　710018）

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靖邊氣田西部奧陶系風化殼儲層孔隙特征研究

陳娟萍，楊鳴一，史云鶴，李雪梅

（中國石油長慶油田公司勘探開發研究院，陜西西安710018）

摘要：利用巖心觀察、薄片鑒定和多種分析測試資料對靖邊氣田西部儲層孔隙結構特征進行系統研究，表明靖邊氣田西部風化殼儲層主要發育晶間孔、晶間溶孔、膏模孔及溶孔等4種孔隙類型，同時發育構造縫、溶蝕縫、微溶縫、網狀微縫、縫合線縫等5種裂縫類型。圖版觀察和統計表明:巖石中孔徑較大的膏模孔和溶孔對油氣富集有利，裂縫對溝通儲層提高滲流能力起到積極作用，根據孔縫組合分為3種儲集空間類型：裂縫-溶孔型、孔隙型、微孔型，其中裂縫-溶孔型是風化殼最好的儲集空間類型。

關鍵詞：鄂爾多斯盆地；靖邊氣田西部；風化殼儲層；孔隙特征

鄂爾多斯盆地位于華北地臺西部，為一矩形構造盆地，面積約25×104km2。中奧陶世末加里東運動使華北地臺抬升為陸，盆地內中奧陶統馬家溝組上部地層經受了長達1.3億多年的風化侵蝕，發育成風化殼為主的儲層及大型天然氣藏[1]。鄂爾多斯盆地探明的靖邊氣田是中國陸上海相碳酸鹽巖層系中首次發現的特大型風化殼氣田[2]。因此，尋找鄂爾多斯盆地碳酸鹽巖勘探的后備領域顯的尤為重要，近年來，隨著向靖邊氣田周邊地區的拓展勘探，在靖邊氣田西部發現了好的含氣富集區，結合有利沉積相帶、巖溶古地貌及孔隙充填程度類型可確定靖邊氣田西部是盆地海相碳酸鹽巖勘探的有利目標區[3]。本文通過對研究區大量探井的巖心和鑄體薄片觀察分析，進行了儲層孔隙結構特征研究，為該區儲層特征研究奠定基礎。

1　儲層巖性特征

總結了研究區儲層孔隙發育特征，研究區主要發育的孔隙類型（見表1）。

表1　靖邊氣田西部儲層孔隙類型

1.1儲層巖石學特征

馬家溝組是鄂爾多斯奧陶系風化殼的主體，在盆地全區均有分布，其基底界面均為區域不整合，是一個獨立的沉積地層單元。它包括六個組，即馬家溝一組、二組三組、四組、五組和六組。這六個組之間均為整合接觸[4]。依據沉積旋回及古生物特征，可將馬家溝組地層自下而上劃分為馬一至馬六，其中一、三、五段巖性以白云巖、膏鹽為主，二、四、六段巖性以灰巖為主，其中馬六段在盆地內分布局限。馬家溝組上部的馬五段以白云巖為主，主要形成于潮間帶，形成廣泛分布的含膏白云巖，是下古生界的主要儲集層段[5]。

靖邊氣田西部馬家溝組風化殼馬五1～馬五4段儲層巖石類型包括含泥云巖、泥質云巖、含膏云巖、含灰云巖、灰質云巖等，而具有儲集意義的有效儲層則主要是晶粒白云巖和少量顆粒白云巖。縱向上有效儲層主要分布在馬五41、馬五22、馬五13。

1.2儲層巖石礦物組成特征

研究區馬家溝組風化殼儲層礦物組成以白云石為主，占50%～99%，方解石多充填孔隙，或為次生交代礦物，占0%～50%，泥質占1%～15%，其他如黃鐵礦、石英、螢石、磷鐵礦等含量通常不足5%。

2　儲層孔隙特征

靖邊氣田西部碳酸鹽巖儲層在古巖溶發育的地質歷史時期中，經歷了不同時期的巖溶改造，最終形成了十分復雜的孔喉網絡[6]，根據巖心觀察、薄片鑒定資料

2.1粒內孔

位于顆粒碳酸鹽巖顆粒間的孔隙，由于研究區內的顆粒碳酸鹽巖不發育，故此類孔隙很少見。

2.2晶間孔

指位于碳酸鹽巖晶體間的孔隙，主要存在于粉晶白云巖中，溶孔充填粉晶白云石和中細晶白云巖中，具多邊形與四面體型，孔徑范圍數微米至數十微米，自形半自形的白云石晶體間發育很好的晶間孔（見圖1-a）。靖邊氣田西部儲層晶間孔占總孔隙的26.2 %。

2.3晶間溶孔

晶間溶孔由基質粉晶白云石晶間孔、晶間微孔溶蝕擴大形成，或溶斑內充填粉晶白云石或高嶺石晶間孔溶蝕擴大形成（見圖1-b）。其中，以溶斑內充填粉晶白云石晶間溶孔最為發育，形狀不規則。靖邊氣田西部儲層晶間溶孔占總孔隙的9.1 %。

2.4溶孔

由石膏結核、團塊、斑晶、石鹽晶體及峏粒、藻球粒等溶蝕而成，孔徑范圍在80 μm～1 200 μm，溶孔形態呈圓形、橢圓形和不規則形，充填程度不均，未充填、半充填、全充填的都有，充填物類型也是多種多樣，孔隙多為各種礦物充填后的殘余孔隙（見圖1-c）。靖邊氣田西部儲層溶孔占總孔隙的46.9 %。

2.5硬石膏結核鑄模孔（膏模孔）

硬石膏結核鑄模孔是膏模孔的一種，為區內風化殼儲層重要儲集空間，為硬石膏結核受到溶蝕交代后形成的孔隙。絕大多數的結核均被溶蝕交代，僅存原結核體受溶解交代后的假象輪廓，一般呈圓形或橢圓形（見圖1-d），直徑大多1 mm～5 mm，主要發育于泥－細粉晶白云巖中。核模孔呈半充填狀況者居多，其次為全充填者，幾乎未見完全未充填者。其內部構成常有一定規律：在溶孔底部常發育一小條侵染狀暗色弧形鐵泥質難溶物邊緣，下部和中部一般為自形的細粉晶－細晶級白云石晶體充填，有時也混有暗色鐵泥質，這些白云石晶體一般并未緊密填積，晶體間常留有細微孔隙。溶孔上部的情況則較為復雜，可以是未被充填的殘余孔隙，但經常被一種或多種膠結組分半充填或全充填。核模孔內的殘余孔隙（包括中下部的自形白云石晶間孔和上部的殘余孔）可占整個核模孔的10 %～30 %，其在薄片中的面孔率可達2 %～6 %，局部可達10 %。靖邊氣田西部儲層膏模孔占總孔隙的17.5 %。

3　儲層裂縫特征

根據巖心觀察、薄片鑒定資料總結了靖邊氣田西部儲層的裂縫發育特征，研究區主要發育以下幾種裂縫類型。

3.1構造縫

構造裂縫為巖石受構造應力作用而形成的裂縫，可在不同巖性、不同層位發育。根據巖心觀察，研究層段的構造裂縫可分為兩種成因：

（1）壓應力所形成的裂縫：常為成組發育的斜交裂縫，或為共扼剪切裂隙，一般較平直，傾角較緩，多在30°至60°之間。巖心上裂縫寬度小或呈閉合狀，裂開面上常具擦痕，開啟裂縫多被充填或半充填，充填物主要為暗色泥質或泥云質，若疊加了后期溶蝕改造或多期活動，縫的寬度可加大，充填物為沉淀的方解石、白云石、黃鐵礦等（見圖1-e）。此類裂縫普遍見及，但發育程度不高，在所觀察統計的巖心裂縫中，其條數占總條數的9 %。

（2）張應力所形成的裂縫：可成組系發育，但巖心上常見單條，形態多樣，可呈彎折鋸齒狀，也可較平直，傾角較陡，多為60°至80°。裂縫寬度一般較大，常見為數毫米至數厘米（見圖1-f），有時可形成由細縫組成的裂縫帶，多被方解石、泥質等充填或半充填。單純的縱向張性裂縫也經常見及，發育較少，其條數僅占所統計的裂縫總條數的6 %。

3.2溶蝕縫

為酸性介質對碳酸鹽巖發生溶解作用過程中所形成的縫隙，酸性介質需要借助巖石中的一些薄弱界面才能發生流動和有效的溶解作用，即溶解作用一般沿先期已存在縫隙進行，所以溶縫應為早期的構造縫、網狀裂縫（紋）經溶解改造后的復合成因產物。據巖心觀察，溶縫多表現為長短不一、寬窄不均的不規則狀，其寬度一般變化于數毫米至數十毫米之間，對兩側的巖石具明顯的溶蝕跡象，常與溶孔、溶洞共生（見圖1-g），或部分溶孔、洞本身即為溶縫的膨大部分。溶縫多為方解石、泥質等充填或半充填，部分則未充填。溶縫不但是重要的儲集空間，也是連接其他類型縫、洞的通道。溶縫發育相對較多，占所統計裂縫總條數的20 %，且其寬度及長度也相對較大，所以溶縫是裂縫中儲集貢獻最為重要的類型。

3.3微溶縫

根據發育部位的不同，可分為兩種：其一為位于巖溶角礫間的溶縫。這里所涉及的為較細小的角礫，礫徑一般為數毫米至1厘米。如果細礫為小溶溝、溶洞內的填積物，此時礫間的細碎屑物，包括礫石本身都易于遭受溶解作用，形成不規則的溶縫（常伴隨溶孔），如角礫主要為基板破裂而成，溶解作用沿角礫間的裂縫進行，形成小溶縫（孔）（見圖1-h）。其二為在正常巖石塊體中發育的微溶縫。主要是溶解介質沿巖石塊體中微小的薄弱部位（微裂紋、晶間微隙、粒間微縫等）對周圍組分溶解而成的。若非為疊加在構造縫上發生的溶解作用，較單純微溶縫的形態一般不規則，常表現為大小不一，寬窄不均的縫隙（見圖1-i）。微溶縫是重要的儲集空間之一，面縫率常可達到3 %～5 %，甚至更大，而且常與溶孔相連通，實際上許多溶孔就是微溶縫的膨大部位，二者常構成良好的儲滲體系。

3.4網狀微縫

指在巖石塊體中呈網狀分布的微縫或微裂紋。其成因較為復雜多樣，視不同的發育部位，初步認為存在古風化面在暴露期受物理風化破裂、溶洞基板或洞壁的重力墜裂、成巖收縮、云化或其他成巖過程中巖石體積改變、上覆巖層被剝蝕釋壓等多種原因。網狀裂縫（紋）若未受后期疊加的溶蝕改造，一般規模很小，寬度多為0.05 mm～0.1 mm，對儲集性的貢獻較小，面縫率一般不到1 %，但在微觀尺度下，這些微裂縫，尤其是被溶蝕擴大后，常可能形成較好的滲流網絡（見圖1-j）。

3.5縫合線縫

縫合線是較深埋藏階段成巖晚期壓溶作用的產物，可形成單條的微縫合線，也可形成由多條縫合線組成的微縫合線群（見圖1-k），寬度0.05 mm～0.2 mm屬于微縫合線縫，其產狀絕大多數均平行層理面（見圖1-l），偶見斜交層理甚至垂直層理面者。縫合線均被暗色壓溶殘余物充填，主要為泥質，偶見含瀝青質。縫合線作為儲集空間的意義十分有限，但應有利于在深埋階段為溶解介質和烴類物質的運移提供流動通道。縫合線在各層組和巖性中均有發育，但數量很少，其統計條數僅占總縫隙條數的3 %。

4　儲層孔隙結構類型及特征

研究區儲集空間類型不是單一地存在于儲層內，而是以不同類型、不同比例構成了儲集空間的組合類型，其特點決定了儲層的儲滲性能。綜合分析鏡下及巖心的觀察統計結果，以及測、錄井的含氣性解釋資料，可以看出，馬五段含氣性較好的儲層均由古巖溶作用形成的儲集空間組合為主：幾乎所有氣層或含氣層均以核模孔、非選擇性溶蝕孔洞、晶間（溶）孔、溶縫等為主要的有效儲滲空間，其次為網狀（微）裂縫，而未受巖溶改造的構造裂縫、縫合線縫等基本上均被泥質、鐵質、細碎屑或各種化學沉淀物所充填。在不同區帶或層位的組合類型中這些有效孔縫的種類及其所占比例有所不同，主要受巖性及所遭受的不同階段巖溶作用的控制。根據鏡下和巖心觀察，可將區內馬五段主要的儲集空間組合歸納為以下3種類型：

4．1裂縫-溶孔型

巖性主要為粗細粉晶白云巖，以成層分布的溶蝕孔洞為主要儲集空間，網狀微裂縫為滲濾通道，孔徑一般為1 mm～2 mm，最大可達10 mm×30 mm，物性較好。壓汞曲線為一寬緩的平臺，排驅壓力小于0.1 MPa，分選較好，較粗歪度（見圖2-a）。

圖2　靖邊氣田西部儲層典型毛管壓力曲線

4．2孔隙型

巖性主要為細粉晶白云巖，以晶間孔和晶間溶孔為主要儲集空間，孔徑5 μm～50 μm，物性較好，孔隙度一般5 %～8 %，滲透率0.5 mD～1.0 mD。壓汞曲線為一寬緩的平臺，排驅壓力0.1 MPa～1.0 MPa，分選好，較粗歪度（見圖2-b）。

4．3微孔型

巖性主要為泥-細粉晶白云巖，以分散晶間孔、鑄模孔為儲集空間，角礫間縫和微細裂縫為其滲濾通道，孔徑一般5 μm～20 μm，物性較差，孔隙度2 %～5 %，滲透率0.01 mD～0.5 mD。壓汞曲線呈陡斜坡狀，排驅壓力＞1.0 MPa，分選差，細歪度（見圖2-c）。

5　結論

（1）靖邊氣田西部儲層發育晶間孔、晶間溶孔、膏模孔、溶孔等4種主要的孔隙類型，分別占總孔隙的26.2%、9.1%、46.9%、17.5%，其中孔徑較大的膏模孔和溶孔對油氣富集有利。

（2）靖邊氣田西部儲層發育構造縫、溶蝕縫、微溶縫、網狀微縫、縫合線縫等主要裂縫類型，儲層以構造縫和溶蝕縫為主，裂縫對溝通儲層提高滲透性作用很大。

（3）靖邊氣田西部奧陶系馬家溝組風化殼儲層發育三種儲集空間類型：裂縫-溶孔型、孔隙型及微孔型，裂縫-溶孔型儲層巖性以粗-細粉晶白云巖為主，物性好，孔喉連通性好，是奧陶系風化殼最好的儲層，孔隙型儲層巖性主要為細粉晶白云巖，物性較好，微孔型儲層巖性以泥-細粉晶白云巖為主，物性差。

參考文獻：

［1］侯方浩，方少仙，董兆雄.鄂爾多斯盆地中奧陶統馬家溝組沉積環境與巖相發育特征［J］.沉積學報，2003，21（1）：107-112．

［2］何自新，鄭聰斌，王彩麗，等.中國海相油氣田勘探實例之二鄂爾多斯盆地靖邊氣田的發現與勘探［J］.海相油氣地質，2005，10（2）：37-44．

［3］楊華，付金華，魏新善，等.鄂爾多斯盆地奧陶系海相碳酸鹽巖天然氣勘探領域［J］.石油學報，2011，32（5）：733-740．

［4］馮增昭，鮑志東.鄂爾多斯奧陶紀馬家溝期巖相古地理［J］.沉積學報，1999，17（1）：1-8．

［5］何自新，楊奕華.鄂爾多斯盆地奧陶系儲層圖冊［M］.北京：石油工業出版社，2004．

［6］鄭聰斌，謝慶邦.陜甘寧盆地中部奧陶系風化殼儲層特征［J］.天然氣工業，1993，13（5）：26-30．

智能油化工程

Ordovician weathering crust reservoir pore characteristicson the western Jingbian gasfeild

CHEN Juanping，YANG Mingyi，SHI Yunhe，LI Xuemei
（Exploration and Development Research Institute of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi＇an Shanxi 710018，China）

Abstract:By means of core observation, thin section identification and analysis of test data, a systematic research on the western Jingbian gas field in the pore structure of reservoir, that the weathering crust reservoir is mainly developed intergranular pore, intergranular dissolved pore, gypsum mould pore and dissolved pore.At the same time, the development dissolution fracture, micro soluble seam, mesh slit and Suture line crack.Observation and statistics show, gypsum mould pore and dissolved pore in the rock for oil and gas accumulation is favorable, fracture plays a positive role to improve the ability of reservoir communication and seepage.According to the hole and fracture combination is divided into three kinds of types of reservoir space.Fracture dissolution pore type, pore type, microporous.The fracture dissolution pore type is the best reservoir space types of weathering crust reservoir.

Key words：Ordos basin；western of Jingbian gas field；weathering crust reservoir；the pore characteristics

作者簡介：陳娟萍（1978-），工程師，2005年畢業于西北大學地質系地球化學專業，現從事天然氣勘探及巖溶儲層方面的研究工作，郵箱：chengjp_cq@petrochina.com.cn。

*收稿日期：2015－11-27

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.02.021

中圖分類號：TE122.23

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）02-0090-05