姬塬油田長4+5低滲儲層特征及成因分析

翟利華，鮑志東，沈佳男，林艷波，高銀山，鄭錫，焦滔，胡澤泉

（1.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京102249；2.中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；3.中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安710021）

姬塬油田長4+5低滲儲層特征及成因分析

翟利華1，2，鮑志東1，2，沈佳男1，2，林艷波3，高銀山3，鄭錫3，焦滔3，胡澤泉1，2

（1.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京102249；2.中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；3.中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安710021）

為了研究姬塬油田長4+5低滲儲層特征及成因，綜合利用薄片、掃描電鏡、壓汞及常規物性等分析化驗資料，分析儲層的巖石學特征、孔隙類型、孔隙結構及物性特征，并從沉積和成巖作用等方面探討低滲儲層的成因。研究結果表明，姬塬油田長4+5低滲儲層形成于三角洲前緣低能沉積環境，巖性以成熟度低的巖屑質長石砂巖為主，孔隙類型主要為粒間孔和粒內溶孔，孔喉結構表現為細孔微喉，屬于低孔-特低滲儲層。儲層特征主要受控于沉積作用和成巖作用，沉積環境通過控制儲集巖的成分、結構決定儲層原始物性。成巖作用是影響儲層物性的后天因素和決定性因素，壓實和膠結作用是儲層低滲的主要原因，溶蝕作用對儲層有一定的改善作用。

儲層特征；成因分析；長4+5油層組；姬塬油田

鄂爾多斯盆地姬塬油田長4+5儲層勘探程度相對較低，近年來逐漸成為石油勘探開發的重要層系，開發前景較好。前人針對姬塬油田長4+5油層組相繼開展了沉積特征[1]，儲層特征[2，3]，儲層成巖作用和孔隙演化[4-7]及油氣成藏[8]等方面的研究，然而研究低滲儲層成因的學者很少。本文綜合利用薄片、掃描電鏡、X射線衍射、高壓壓汞及常規物性等分析化驗資料，分析儲層的巖石學特征、孔隙類型、孔隙結構及物性等特征，并從沉積和成巖作用等方面探討低滲儲層的成因，該研究對優質儲層預測和后期勘探與開發具有重要指導意義。

1 地質概況

姬塬油田位于鄂爾多斯盆地中西部，橫跨伊陜斜坡和天環坳陷兩大一級地質構造單元，整體發育平緩的西傾單斜，僅局部可見鼻狀構造[8]。長4+5油層組屬于三角洲前緣亞相，低能沉積環境下形成的巖石類型以細-極細粒巖屑質長石砂巖為主，泥質含量較高，顆粒以次棱角狀為主，粒度分選性中等-好，整體上礦物成熟度較低。孔隙類型以粒間孔和粒內溶孔為主，孔喉結構主要表現為細孔微喉，物性較差，屬于典型的低孔特低滲儲層。研究區長4+5儲層埋藏深度較大，達2 200 m～2 700 m，經歷了壓實、膠結和溶蝕等復雜的成巖作用。

2 儲層特征

2.1 巖石學特征

根據巖心及薄片觀察統計，姬塬油田長4+5儲層以細砂巖為主，顆粒大小主要介于0.1 μm～0.25 μm。巖石類型以巖屑質長石砂巖為主，其次為長石砂巖（見圖1）。長石含量平均為34.45%，石英含量平均為31.15%，巖屑含量平均為12.33%。泥質含量平均高達10.1%，其中，高嶺石（37.83%）和綠泥石（32.73%）所占比例最大，其次是伊利石（24.31%）和伊蒙混層（5.05%）。碎屑顆粒以次棱角狀為主，分選性中等-好，以點-線接觸為主（見圖2d），整體而言，姬塬油田長4+5儲層成熟度較低。

圖1 姬塬油田長4+5油層組砂巖分類圖Fig.1 Classified map of sandstone of the Chang 4+5 member in Jiyuan oilfield

2.2 孔隙類型與結構特征

鏡下薄片和掃描電鏡觀察可以看出，研究區長4+5儲層孔隙類型以粒間孔（3.2%）和粒內溶孔（1.9%）為主，其次是粒間溶孔、巖屑溶孔和晶間孔，還可見裂縫發育（見圖2d、2e、2f、2g、2h）。

根據44個高壓壓汞資料統計，低滲儲層孔喉特征總體表現為：吼道細，中值半徑小，平均為0.18 μm，排驅壓力高，平均為2.3 MPa。分選性整體中等-好，孔喉分選系數平均為1.6。連通性好-中等，最大進汞飽和度平均為73.7%（見表1，圖3）。以上數據表明，長4+5儲層孔喉結構屬于細孔微喉，儲集性能較差。

表1 姬塬油田長4+5低滲儲層壓汞參數統計Tab.1 Parameters of mercury injection of Chang 4+5 low-permeability reservoir in Jiyuan oilfield

圖2 姬塬油田長4+5儲層巖石特征及孔隙類型Fig.2 Lithological characteristics and porosity types of Chang 4+5 reservoir in Jiyuan oilfield

圖3 姬塬油田長4+5儲層壓汞曲線Fig.3 Mercury injection curves of Chang 4+5 reservoir rocks in Jiyuan oilfield

2.3 物性特征

物性分析結果表明，姬塬油田長4+5儲層孔隙度為0.65%～17.9%，平均為10.6%，滲透率為0.1×10-3μm2～5.28×10-3μm2，平均為0.5×10-3μm2，屬于低孔特低滲儲層。由孔隙度和滲透率關系圖可以看出，二者整體具有較好的指數相關性（見圖4）。

圖4 姬塬油田長4+5三角洲前緣亞相儲層孔隙度和滲透率關系Fig.4 Porosity-permeability cross-plot of delta front subfacies reservoir of Chang 4+5 member in Jiyuan oilfield

3 低滲儲層成因分析

姬塬油田長4+5儲層特征主要受沉積和成巖作用的影響。沉積環境通過控制儲集砂巖的成分和結構特征決定儲層的原始儲集物性，成巖作用是影響儲層物性的后天因素和決定性因素[9，10]。

3.1 沉積作用

沉積環境決定儲層的巖石組分類型和含量、碎屑顆粒結構及儲層分布等，進而影響儲層的原始物性。姬塬油田長4+5油層組形成于淺水三角洲前緣亞相，主要包括水下分流河道、水下天然堤和水下支流間灣3種微相類型，低能沉積環境形成的儲層具有粒度細、雜基含量高及泥質較重的儲層巖石特征（見圖2a、2b、2c）。不同微相的孔滲數據統計表明，儲層物性明顯受控于沉積微相類型（見圖4，表2）。水下分流河道沉積為主要的有利儲集砂巖，形成于相對較強的水動力環境中，顆粒粒度較粗，分選較好，泥質含量相對較低，孔滲相對較高，孔隙度平均為13.1%，滲透率平均為2.3×10-3μm2。其次是水下天然堤，孔隙度平均為10.1%，滲透率平均為0.42×10-3μm2。水下支流間灣儲層物性最差，孔隙度平均為4.87%，滲透率平均為0.05×10-3μm2。因此，儲層原始物性主要受控于不同沉積環境中形成的碎屑顆粒粒度、分選、雜基及泥質含量等巖石學特征。

表2 姬塬油田長4+5不同沉積微相儲層物性參數統計Tab.2 Porosity and permeability of Chang 4+5 reservoir in different microfacies in Jiyuan oilfield

3.2 成巖作用

通過薄片及掃描電鏡觀察可以看出，儲層經歷了壓實、膠結和溶蝕等成巖作用改造之后物性較差，其中，壓實作用和膠結作用是導致儲層物性降低的主要原因，溶蝕作用對儲層有一定的改善。

3.2.1 壓實作用壓實作用是儲層最普遍、最典型的成巖作用，也是導致儲層物性變差的主要因素之一。姬塬油田長4+5儲層埋深較大，可達2 200 m～2 700 m，低能沉積環境下形成的粒度細、雜基含量高及泥質重的儲層巖石特征決定了其抗壓性較差，在上覆巖層重力影響下儲層易遭受強烈的壓實作用，損失大量的原生粒間孔隙。根據大量的鏡下薄片觀察看出，儲層壓實作用的主要表現形式包括：碎屑顆粒緊密接觸，顆粒間以點-線接觸為主；顆粒定向排列，長條狀或片狀碎屑顆粒具有一定的方向性；塑性顆粒被拉長、彎曲變形或嵌入碎屑顆粒中（見圖5a、5b）。

圖5 姬塬油田長4+5儲層成巖作用特征Fig.5 Diagenesis characteristics of Chang 4+5 reservoir in Jiyuan oilfield

3.2.2 膠結作用姬塬油田長4+5儲層經歷的膠結作用主要包括碳酸鹽膠結、黏土礦物膠結和硅質膠結。

碳酸鹽膠結物主要包括方解石、鐵方解石和鐵白云石，成巖早期形成的膠結物主要為方解石，膠結物對孔隙的充填有助于形成難以改造的低滲儲層。與早期碳酸鹽膠結物不同的是晚期形成膠結物多含Fe2+，主要為鐵方解石和鐵白云石，常以連晶狀分布于顆粒表面或顆粒之間，堵塞孔隙，降低儲層物性（見圖5c）。

黏土礦物膠結主要包括高嶺石、綠泥石和伊利石等。高嶺石多充填粒間孔，掃描電鏡下集合體多呈書頁狀或手風琴狀（見圖5f）；綠泥石單晶呈針葉狀，集合體主要以薄膜狀或襯邊狀充填粒間孔或顆粒表面（見圖5e）；伊利石主要以片狀或絲狀貼附于顆粒表面，或以搭橋狀充填于孔隙中（見圖5g）。姬塬油田長4+5儲層黏土膠結物多以分散質點狀充填于粒間孔隙或者貼附在顆粒表面生長，降低儲集物性。

硅質膠結主要以石英次生加大邊的形式出現，它們常沿石英顆粒表面同軸生長，或增生為自生錐柱狀晶體。在掃描電鏡下可觀察到，石英晶體的形態規則，自形程度高，晶體向孔隙中生長，充填粒間孔或粒內溶孔中（見圖5d），硅質膠結能夠堵塞孔隙，降低儲層孔隙度。

3.2.3 溶蝕作用研究區長4+5儲層的溶蝕作用主要包括長石、巖屑及少量碳酸鹽膠結物的溶蝕，以長石顆粒的溶蝕最為常見。長石顆粒的溶蝕作用主要表現為沿著長石解理縫及顆粒邊緣溶蝕，形成粒內溶孔及粒間溶孔（見圖2h、5h）。溶蝕作用可以增大儲層孔隙度，對改善儲層的儲集物性起到積極作用，但是由于研究區溶蝕作用較弱，溶蝕作用產生的次生孔隙對儲層物性的改善有限。

4 結論

（1）姬塬油田長4+5低滲儲層形成于三角洲前緣低能沉積環境，巖性以成熟度低的巖屑質長石砂巖為主，顆粒粒度細，雜基含量高及泥質重，分選中等-好，整體而言成熟度較低，孔隙類型主要為粒間孔和粒內溶孔，孔喉結構表現為細孔微喉，屬于低孔-特低滲儲層。

（2）沉積環境通過控制砂巖的成分、結構決定儲層原始儲集物性，水下分流河道沉積為主要的有利儲集砂巖，形成于相對較強的水動力環境中，顆粒粒度較粗，分選較好，泥質含量較低，孔滲相對較高，其次是水下天然堤，水下支流間灣儲層物性最差。

（3）成巖作用是影響儲層物性的后天因素和決定性因素。姬塬油田長4+5儲層經歷了壓實、膠結和溶蝕等成巖作用改造之后物性較差，其中，壓實作用和膠結作用是導致儲層物性降低的主要原因，溶蝕作用對儲層有一定的改善。

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Characteristics and genetic analysis of Chang 4+5 low permeability reservoirs in Jiyuan oilfield

ZHAI Lihua1，2，BAO Zhidong1，2，SHEN Jianan1，2，LIN Yanbo3，GAO Yinshan3，ZHENG Xi3，JIAO Tao3，HU Zequan1，2
（1.College of Geosciences，China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249，China；2.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting，China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249，China；3.Oil Production Plant 5 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710021，China）

To study characteristic and genetic of Chang 4+5 low permeability reservoirs in Jiyuan oilfield,we studied the lithological characteristics,porosity types,porosity structure,and physical property of reservoir,and discussed the genetic analysis of low permeability reservoirs from sedimentary and diagenesis based on thin section,scanning electron（SEM）,mercury injection and other conventional lab test data.The result shows that Chang 4+5 low permeability reservoirs are formed under delta front sedimentation environment,which belong to low-porosity and extra-low-permeability reservoirs.They are composed of lithic arkosic sandstone with low compositional maturity,their main pore throat types are intergranular pore and intragranular solution pores,and the pore throat structure is fine to micro.Characteristics of low permeability reservoirs are mainly controlled by sedimentation and diagenesis.The sedimentary environment determines the original physical property of reservoir by controlling composition and structure of reservoir rocks,and the diagenesis is an acquired factor and decisive factor affecting reservoir physical property.The compaction and cementation are the main causes for low permeability reservoir,and the dissolution has a certain improving effect on reservoir.

reservoir characteristic；genetic analysis；Chang 4+5 member；Jiyuan oilfield

P618.13

A

1673-5285（2017）06-0113-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.06.024

2017－05-05

2017－05-15

翟利華，女（1992－），碩士研究生，中國石油大學（北京）地球科學學院，主要從事沉積地質學與儲層地質學研究工作，郵箱：zhailihuacup@163.com。

鮑志東（1964－），男，教授，博士生導師，主要從事沉積地質學、巖相古地理、儲層地質學及油藏描述等研究，郵箱：baozhd@cup.edu.cn。