長石溶蝕作用特征及對儲層的影響
——以鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長4+5油層組為例

2017-09-03 10:22:48王永田

長江大學學報(自科版) 2017年15期

王永田

(中石油長慶油田分公司第八采油廠, 陜西西安 710200)

付興亮，王一航

(中石油長慶油田分公司第七采油廠, 陜西西安 710200)

淡衛(wèi)東，尤源

(中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院, 陜西西安 710018)

長石溶蝕作用特征及對儲層的影響
——以鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長4+5油層組為例

王永田

(中石油長慶油田分公司第八采油廠, 陜西西安 710200)

付興亮，王一航

(中石油長慶油田分公司第七采油廠, 陜西西安 710200)

淡衛(wèi)東，尤源

(中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院, 陜西西安 710018)

通過鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光、物性等綜合分析，對姬塬地區(qū)長4+5油層組儲層長石溶蝕特征、成因及其對儲層的影響進行了研究。長石溶蝕的增孔、提高滲透性作用顯著，面孔率平均增加了1.32%，滲透率平均增加了0.22mD。通過長石溶孔與儲層孔隙度、滲透率的相關(guān)性研究，優(yōu)選出了儲集性能好(面孔率大于4%)、滲透率較高(大于0.6mD)的相對高孔、高滲區(qū)，為油田勘探開發(fā)提供了重要地質(zhì)依據(jù)。

姬塬地區(qū)；長4+5油層組；長石溶蝕；有利儲層

姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地中西部，主要屬陜西省定邊縣、吳起縣轄區(qū)范圍，構(gòu)造位置為伊陜斜坡西部，構(gòu)造背景為一平緩的西傾單斜，傾角僅0.5°左右，平均坡降6～8m/km。發(fā)育三疊系延長組和侏羅系延安組2套含油地層，長4+5油層組為延長組主力層段之一，儲層較為致密，為典型的巖性油藏，已提交了數(shù)億噸石油地質(zhì)儲量，勘探開發(fā)潛力較大。

長4+5油層組位于延長組中部，根據(jù)沉積旋回可細分為上、下兩段，其中下段是主力勘探開發(fā)層。姬塬地區(qū)長4+5油層組主要為三角洲前緣沉積，巖性較細，以粉細砂巖為主，砂巖厚度較薄，砂泥巖互層發(fā)育。由于砂巖顆粒細，塑性礦物含量較高，成巖過程中壓實作用強烈，原生孔隙損失特別嚴重，部分儲層原生粒間孔已損失殆盡。同時,在成巖過程中長石等礦物發(fā)生了普遍溶蝕，產(chǎn)生了大量的次生孔隙，對改善儲層的儲集性能起到重要作用[1，2]。通過大量的鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光、巖心分析等測試資料，對姬塬地區(qū)長4+5油層組的長石溶蝕特征及其對儲層的影響進行研究，為該區(qū)尋找相對優(yōu)質(zhì)儲層提供依據(jù)。

1 長石含量及顯微特征

1.1 長石含量及分類

根據(jù)該區(qū)251塊薄片資料統(tǒng)計結(jié)果表明，長4+5油層組砂巖中長石體積分數(shù)平均為41.9%，石英體積分數(shù)平均為27.2%，巖屑體積分數(shù)平均為11.7%，其中長石礦物按大類分為斜長石和正長石，斜長石約占20%～33%，正長石約占18%～28%,斜長石含量略高于正長石。巖石類型以長石砂巖為主，巖屑長石砂巖次之，少量長石巖屑砂巖。

1.2 長石顯微特征

單偏光顯微鏡下，長石以長條形、不規(guī)則形為主，顆粒表面有溶蝕、不干凈(圖1( a))，伴隨有高嶺石充填；正交偏光顯微鏡下，長石具有聚片雙晶、格子雙晶、簡單雙晶，有時雙晶發(fā)生破裂或斷裂(圖1( b))；陰極發(fā)光鏡下，長石有不同的發(fā)光顏色, 在研究區(qū)長4+5油層組砂巖中，長石一般發(fā)藍色、淡藍色光或亮藍色光(圖1(c))，部分地區(qū)長4+5油層組砂巖中長石發(fā)亮藍色或亮黃色等光(圖1(d))。

圖1 姬塬地區(qū)長4+5油層組長石薄片鑒定、陰極發(fā)光照片

2 長石溶蝕特征及成因探討

2.1 長石溶蝕特征

通過掃描電鏡、鑄體薄片觀察，長石的溶蝕、破裂、蝕變現(xiàn)象均非常普遍。長石溶蝕首先從解理方向發(fā)生初步溶解，后形成呈條帶狀分布的溶蝕孔隙(圖2(a)、(b))，最后演變成蜂窩狀溶孔，更有甚者長石的整個顆粒被溶蝕成較大孔隙(圖2(c)、(d))。部分樣品中的長石溶蝕現(xiàn)象極為強烈，幾乎被溶解殆盡，溶孔十分發(fā)育(圖2(e))。在局部地區(qū)和層段，長石溶解產(chǎn)生的高嶺石堵塞了孔隙(圖2(f))，同時還可見到溶孔中充填自生石英、伊利石以及鈉長石等長石溶蝕后的產(chǎn)物。

2.2 長石溶蝕成因探討

圖2 姬塬地區(qū)長4+5油層組掃描電鏡、鑄體薄片照片

多數(shù)學者[2，3]認為，長石溶蝕與熱演化過程中產(chǎn)生的有機酸有關(guān)。研究表明，從早成巖晚期開始，研究區(qū)地層中有機質(zhì)分解產(chǎn)生的有機酸進入砂巖儲集層，使長石碎屑發(fā)生溶解，在中成巖早期，也是有機質(zhì)的熱演化高峰期，產(chǎn)生了大量的有機酸，溶解作用進一步增強，使長石強烈溶蝕，產(chǎn)生了大量的溶蝕孔隙。

姬塬地區(qū)具有形成長石溶蝕的有機酸的有利條件：一是位于長4+5油層組下部的長7油層組烴源巖生排烴時產(chǎn)生大量的有機酸；二是長4+5油層組存在較厚的暗色泥巖，具有生烴能力，亦產(chǎn)生一定量的有機酸。

在長石溶蝕過程中，一方面形成溶蝕次生孔隙，另一方面釋放出大量的Si4+、Al3+等離子。在有一定量原生孔隙的儲層中，上述離子隨孔隙流體遷移出，保證長石可以繼續(xù)溶解，產(chǎn)生次生孔隙；但在壓實作用強、原生粒間孔不發(fā)育、孔喉細微的儲層中，Si4+、Al3+等離子易沉淀下來，形成自生高嶺石和石英[2～5]。具體影響長石溶蝕作用的因素有以下幾點。

1)巖性區(qū)內(nèi)長4+5油層組主要巖性為長石砂巖，巖屑主要為變質(zhì)巖巖屑，其次為火成巖巖屑；長石溶蝕易形成次生孔并擴大原有的粒間孔，火成巖巖屑顆粒內(nèi)部見溶蝕孔、晶間孔。

2)沉積相帶三角洲前緣水下分流河道微相的砂巖分選、磨圓相對較好，有利于酸性流體活動，對長石顆粒進行溶蝕。水下分流河道砂體原生粒間孔較發(fā)育，因而在成巖作用過程中有機酸易進入儲層，且該沉積環(huán)境砂體與湖相泥巖相互交叉發(fā)育，有機酸可就近進入儲層，產(chǎn)生溶蝕作用。

3)砂體結(jié)構(gòu)及砂質(zhì)純度姬塬地區(qū)長4+5油層組砂體厚度相對較薄，縱向分布存在多期疊加、薄互層及孤立的砂體。相對來說，多期疊加砂體厚度較大，分流河道交匯疊加頻繁，砂體受到河水及湖浪不斷改造，砂質(zhì)相對純凈，利于原生孔隙保存以及后期酸性流體的注入，使長石發(fā)生溶蝕；薄互層及孤立的砂體與泥巖廣泛接觸，各種有機酸類也能進入，但溶蝕作用一般弱于多期疊加砂體。

3 長石溶蝕對儲層的影響

3.1 長石溶蝕的增孔作用

鑄體薄片資料統(tǒng)計表明，姬塬地區(qū)長4+5油層組孔隙類型以粒間孔和長石溶孔為主，長石溶孔平均體積分數(shù)為1.32%，約占面孔率的35.6%(表1)。

表1 姬塬地區(qū)長4+5油層組儲層孔隙組合特征表

長4+5油層組長石溶孔在不同地區(qū)有一定差別，其中堡子灣地區(qū)長石溶孔體積分數(shù)較高，平均為1.57%，單塊最高值達4.8%，占面孔率的44.3%；粒間孔體積分數(shù)平均為1.62%，與長石溶孔相近。

平面上，長4+5油層組堡子灣、王洼子地區(qū)長石溶孔較高，體積分數(shù)均大于1.5%，部分地區(qū)大于2%，其他地區(qū)砂體主帶上長石溶孔體積分數(shù)在1%～1.5%左右(圖3(a))，砂體邊部及溶蝕作用弱的地區(qū)長石溶孔體積分數(shù)小于1%。由于長石溶蝕，使得面孔率增加較大。平面上馬家山、堡子灣、鐵邊城-王洼子一帶長4+5油層組面孔率較高，大于4.0%(圖3(b))。

圖3 姬塬地區(qū)長4+5油層組長石溶孔體積分數(shù)(a)、面孔率(b)等值線平面圖

3.2 長石溶蝕對滲透性的影響

長石溶蝕不但增加儲層孔隙，同時會使連接孔隙的喉道也發(fā)生一定擴大。據(jù)姬塬地區(qū)長4+5油層組鑄體薄片與壓汞資料分析，長石溶孔體積分數(shù)與喉道中值半徑呈較弱的正相關(guān)關(guān)系(圖4(a))。據(jù)長石溶孔體積分數(shù)與滲透率相關(guān)性分析(圖4( b))，預(yù)測長石溶蝕使姬塬地區(qū)長4+5油層組儲層滲透率增加了0.22mD(長石溶孔體積分數(shù)取平均值1.32%)。

縱向上，由于沉積、成巖作用差異導致長石溶蝕程度不同，致使長4+5油層組在低孔、低滲的背景上發(fā)育相對高孔、高滲儲層段，雖然厚度不大，但對改善儲層滲流能力起到至關(guān)重要的作用。如g221井長4+5油層組巖心分析孔隙度平均6.9%，滲透率平均0.12mD，最高滲透率為0.94mD。通過鑄體薄片觀察發(fā)現(xiàn)，2315.74m處長石溶孔發(fā)育，體積分數(shù)為4.2%，巖性分析孔隙度為12.6%，滲透率為0.73mD(圖5)。由于長石溶蝕改善物性明顯，形成了2315～2316.5m段薄層相對高滲儲層段，試油獲21.17t/d的高產(chǎn)。

平面上，據(jù)姬塬地區(qū)長4+5油層組鑄體薄片和大量物性分析預(yù)測，滲透率大于0.6mD的相對高滲區(qū)分布在堡子灣、鐵邊城、王洼子等地區(qū)(圖6)。