鄂爾多斯盆地板橋–合水地區長8儲層特征及主控因素

吳育平，孫 衛，吳均平，雒 斌

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鄂爾多斯盆地板橋–合水地區長8儲層特征及主控因素

吳育平1，孫 衛1，吳均平2，雒 斌1

（1.西北大學地質學系/大陸動力學國家重點實驗室，陜西西安 710069；2.陜西延長石油集團山西銷售有限公司）

鄂爾多斯盆地板橋–合水地區長8儲層物性差，油水關系復雜，開采難度大；應用常規物性、鑄體薄片、掃描電鏡和高壓壓汞等實驗手段，結合巖石學、沉積學研究表明：板橋–合水地區長8儲層巖性主要為細粒巖屑長石砂巖，殘余粒間孔和長石溶孔較為發育，孔隙結構復雜，微觀非均質性較強；該區主要發育三角洲前緣亞相，水下分流河道砂體是最有利的儲集相帶。強烈的壓實作用是儲層原生孔隙降低的主要因素；膠結作用對儲層的物性以破壞性為主，但早期綠泥石薄膜膠結對儲層孔隙保存有積極性作用；溶蝕作用所形成的溶蝕孔隙，對儲層物性的改善起到了關鍵作用。

板橋–合水地區；長8儲層；孔隙結構；沉積作用；成巖作用

板橋–合水地區位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西南部（圖1），該區地層平緩，略向西傾，局部地區發育低角度的小型鼻狀構造[1–3]。前人研究[4–6]表明：晚三疊世該區為鄂爾多斯盆地的沉積中心，而長8油層組屬于湖盆相對穩定的沉積，厚60~100 m，主要沉積了三角洲前緣砂體，形成了較為良好的油氣儲集體。長8儲層作為該區主力油層組之一，雖然部分探井有較好的油氣顯示，但整體未取得較大突破，且該區儲層物性差，油水關系分布復雜，開采難度大且采收率不高。

1 儲層巖石學特征

按照FOLK的砂巖分類方案[7]將板橋–合水地區長8儲層巖性分類，主要為細粒巖屑長石砂巖，含少量長石巖屑砂巖。砂巖的成分成熟度較低，長石31%，石英28.7%，巖屑21.2%。填隙物含量相對較高，平均含量13.6%；其中膠結物含量遠高于雜基（圖2）。粒度分析結果顯示，研究區長8儲層主要為中砂–細砂巖，中砂巖占23.02%～34.80%，細砂巖占60.91%～65.49%，其他粒級的顆粒含量一般小于5%。碎屑磨圓度主要為次棱角狀，約占95%以上，磨圓程度較差，分選性主要為中等–好。膠結類型多樣，以孔隙式膠結和孔隙–薄膜式膠結為主。

圖1 板橋–合水地區位置

圖2 板橋–合水地區長8儲層砂巖分類圖

2 儲集空間類型

碎屑巖儲集空間主要為各種類型的孔隙和少量的裂縫[8]。大量鑄體薄片和掃描電鏡觀察表明，研究區長8儲層主要以粒間孔為主，其次發育長石溶孔和少量的巖屑溶孔、晶間孔及微裂縫。

粒間孔：長8儲層主要發育殘余粒間孔，長81小層粒間孔平均面孔率為2.01%，占總面孔率的66.29%；長82小層粒間孔平均面孔率為2.35%，占總面孔率的76.3%。大量的殘余粒間孔是長8儲層最為主要的儲集空間類型（圖3a～b）。

溶蝕孔：長8儲層砂巖中含有的大量長石為后期的溶蝕作用提供了良好的物質基礎，形成大量的長石溶孔，除此之外，也伴隨少量的巖屑溶孔，溶蝕孔的出現大大增加了儲層的滲透性。長81、長82長石溶孔面孔率分別為0.8%、0.53%，分別占總面孔率的26.27%、17.13%，巖屑溶蝕孔含量為4.26%~4.37%（圖3c～d）。

晶間孔：長8儲層的晶間孔僅占總面孔率的1.3%~1.69%，含量很低。且孔徑微小、毛管壓力大，流體難以發生流動，故基本上對于儲層物性的改善意義不大（圖3e）。

微裂縫：長8儲層的微裂縫基本不發育，僅占總面孔率的1.01%~1.38%。微裂縫的出現對儲層的物性，特別是滲透性有很大的提高[9]，但長8儲層極少發育微裂縫，因此，對儲層的物性改善非常有限（圖3f）。

圖3 長8儲層鑄體薄片和掃描電鏡下砂巖孔隙類型特征

3 儲層孔隙結構和物性特征

3.1 孔隙結構特征

對板橋–合水地區長8儲層39塊巖心樣品進行高壓壓汞實驗，得到不同的毛管壓力曲線，根據曲線形態特征，將長8儲層孔隙結構大致可分為四種類型，其中，以Ⅱ類和Ⅲ類最為普遍，Ⅰ類、Ⅳ類相對較少（圖4，表1）。

Ⅰ類以中小孔微細喉道型為主。毛管壓力曲線相對平緩，略偏向于左下方，排驅壓力低，一般小于0.3 MPa，在進汞飽和度小于50%時，基本呈現平臺式，孔喉歪度平均為1.07，分選系數平均為2.78，最大進汞飽和度平均為81.4%。含有此類型孔隙結構的儲層物性最好，但在研究區較為少見，一般位于砂體最厚的主河道中心部位。

Ⅱ類以小孔隙微喉道型為主。毛管壓力曲線形態與Ⅰ類相似且整體排驅壓力（平均0.46 MPa）高于Ⅰ類，孔喉歪度平均為0.90，分選系數平均為2.47，最大進汞飽和度平均為80.56%。Ⅱ類毛管壓力曲線特征表明儲層的物性較好，此類型在研究區比較多見，一般位于砂體較厚的水下分支河道或者主河道邊部。

Ⅲ類以微孔隙微喉道型為主。毛管壓力曲線形態與Ⅱ類相似，但整體位于其上方。排驅壓力通常小于1.5 MPa，孔喉歪度平均為1.24，分選系數平均為2.16，最大進汞飽和度平均為84.66%。具有Ⅲ類毛管壓力曲線特征的儲層物性一般，一般位于砂體較薄的水下分流河道與分流間灣過渡的位置。

Ⅳ類以吸附—微喉道為主。毛管壓力曲線在圖的最右上方，為一陡斜式的斜坡，幾乎不存在平臺，排驅壓力在4類曲線中最高，一般大于2 MPa；孔喉歪度平均0.19，分選系數平均為1.90，最大進汞飽和度平均為64.78%。具有Ⅳ類毛管曲線特征的儲層物性最差，主要發育在分流間灣等泥質含量較高而砂體較薄的地方。

表1 板橋–合水地區長8儲層壓汞數據統計

圖4 長8儲層典型井毛細管壓力曲線分類

3.2 儲層的物性特征

物性分析統計表明，板橋–合水地區長8儲層孔隙度平均值為9.23%，孔隙度在6%~11%的砂巖約占65%；平均滲透率0.37×10-3μm2，滲透率在0.08×10-3~0.5×10-3μm2的砂巖約占68%。孔隙度和滲透率呈現明顯的正相關特征，即孔隙度越大，儲層的滲透率也越高（圖5）。

圖5 長8儲層孔隙度與滲透率關系

4 儲層物性主控因素

前人研究認為，影響砂巖儲層物性的主要因素有沉積作用、成巖作用等[10–11]。通過對板橋–合水地區長8儲層特征進行分析認為儲層低孔低滲、微觀非均質性強主要與沉積作用和成巖作用等密切相關。

4.1 沉積作用對儲層物性的影響

在不同沉積環境中，水動力條件不同，所沉積形成的巖石在巖石類型和結構上也就不同，從而導致儲層的物性存在明顯差異[12]。板橋–合水地區長81石英含量高于長82，填隙物含量低于長82，物性分析表明：石英含量越高，填隙物含量越低時，儲層物性越好（表2）。從儲層沉積相角度來看，在晚三疊世長8期，主要發育三角洲前緣亞相，水下分流河道、分流間灣是最常見的兩種沉積微相。由于水動力條件較強，水下分流河道沉積所形成的砂巖具有粒度較粗、分選好的特點，故物性較好；水動力條件弱的分流間灣沉積所形成的砂巖粒度極細、分選差，因此物性較差（表3）。

表2 長8儲層礦物成分及含量統計

表3 板橋–合水地區長8儲層沉積微相物性統計

4.2 成巖作用對儲層物性的影響

成巖作用對儲層物性的變化有著決定性的作用，影響研究區儲層物性的成巖作用主要有壓實作用、膠結作用和溶蝕作用等[13]。

4.2.1 壓實作用

砂巖等儲集體在埋藏初期就受到壓實，隨著埋深加大，砂巖原生孔隙逐漸減小。根據SCHERER[14]提出的儲層原始孔隙度的經驗公式，計算出板橋–合水地區長8儲層巖石孔隙壓實率平均為65.76%，說明長8儲層經歷過較強的壓實作用，造成孔隙度損失25.96%，壓實后的孔隙度為13.51%（圖6）。

4.2.2 膠結作用

研究區儲層具有較強的膠結作用，黏土礦物發育，加上碳酸鹽膠結物對孔隙空間的充填，大大減少了孔隙空間，對原生孔隙破壞作用強烈；雖然早期的綠泥石薄膜對孔隙起到了抗壓實作用[15]，但總體而言，膠結作用還是以破壞儲層物性為主。通過巖石薄片資料計算出了研究區長8儲層的膠結率平均為22.13%，造成的孔隙度損失為2.99%，原始孔隙度在膠結后為10.52%（圖6）。

4.2.3 溶蝕作用

研究區長8儲層溶蝕作用較為發育，形成了大量的次生溶蝕孔隙，尤其以長石溶蝕孔最為顯著，溶蝕孔的大量出現，不僅增加了儲集空間，而且改善了儲層的物性。長8儲層溶蝕量平均為0.6%，孔隙度在溶蝕作用后為10.58%（圖6）。

圖6 板橋–合水地區長8儲層孔隙演化

5 結論

（1）板橋–合水地區長8儲層巖性成分較為穩定，以巖屑長石砂巖為主。儲集空間主要是殘余粒間孔和長石溶孔，孔隙結構復雜，微觀非均質性較強，造成儲層物性較差。

（2）板橋–合水地區長8儲層物性的主要影響因素是沉積作用和成巖作用。沉積環境影響著巖石的碎屑組分及含量，水下分流河道微相控制著研究區有利砂體的展布；成巖過程中的壓實作用和膠結作用嚴重破壞了儲層的物性；而早期綠泥石膠結和溶蝕作用則有效保護和改善了儲層的孔滲條件。

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編輯：蒲洪果

1673–8217（2017）05–0014–05

TE112.23

A

2017–03–31

吳育平，1993年生，在讀碩士研究生，2016年畢業于西安石油大學資源勘查工程專業，現主要從事油氣田開發地質和儲層地質學方面研究。

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發”（2011ZX05044）。