鄂爾多斯盆地和尚塬地區長6油層沉積相及儲層特征

田濤 楊甫 付德亮

摘 要：通過區域地質調查，結合測井曲線、巖石學特征、掃描電鏡等手段，對和尚塬地區延長組長6段沉積微相和儲層特征進行分析。研究表明：該區長6段主要發育三角洲前緣亞相，水下分流河道微相的砂體儲集層為油氣的聚集提供了有利場所；長6儲層發育有一定規模的長石細砂巖儲集體，且經歷了強烈的成巖作用，儲集空間以殘余粒間孔、溶蝕孔為主，平均孔徑為20～50μm，平均孔喉半徑為0.14～0.24μm。孔隙度一般為6%～12%，滲透率一般為0.1×10-3～0.4×10-3μm2，屬低孔-超低滲型儲層，孔喉組合類型為中孔微喉型。儲層整體物性較差，但已有工業流油鉆井顯示該區可能存在一定規模的油氣富集區，在現階段精細化油氣勘探的背景下，要注重查明湖盆區局部或獨立砂體的發育情況。

關鍵詞：鄂爾多斯盆地；和尚塬地區；沉積相；儲集層

中圖分類號：P618.13 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）20-0097-05

Reservoir Feature and Sedimentary Facies of Chang6 Formation

in Heshangyuan Area ， Ordos Basin

TIAN Tao1，2，3 YANG Fu1，2 FU Deliang1，2

（1. Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization， Ministry of Land and Resources， Xian Shaanxi 710021；2.Shaanxi Coal Geology Group Co.， Ltd.，Xian Shaanxi 710021；3.Lanzhou Center for Oil and Gas Resources， Institute of Geology and Geophysics， Chinese Academy of Sciences，Lanzhou Gansu 730000）

Abstract： The sedimentary microfacies and reservoir characteristics of Chang 6 Formation in Heshangyuan area were analyzed based on the regional geological survey， combined with logging curves， petrology features and scanning electron microscope（SEM）.The results showed that Heshangyuan area developed delta the front and the distributaries underwater distributary channel sands bodies were developed widely for oil and gas accumulation. And the long 6 reservoir had a certain scale of feldspar fine sandstone reservoir， and had experienced strong diagenesis， and the reservoir space was dominated by residual intergranular pore and corrosion hole. The average pore size was 20～50 m， and the average pore throat radius was 0.14 to 0.24 m. Porosity was generally 6%～12%， permeability was generally 0.1×10-3～0.4×10-3μm2. The overall physical property of the reservoir was poor， but industrial oil drilling had shown that there may be a certain scale of oil and gas accumulation in this area. In the background of fine oil and gas exploration at the present stage， the development of local or independent sand bodies in the lake basin area should be ascertained.

Keywords： Ordos Basin；Heshangyuan area；sedimentary facies；reservoir

1 研究區概況

鄂爾多斯盆地上三疊統屬于多旋回河流-湖泊相碎屑巖沉積。根據勘探研究成果可知，三疊系延長組可劃分為10個油層組（長10～長1），是石油、天然氣等資源的重要產出層位[1-3]。和尚塬地區位于陜西省延安市富縣直羅油田區內，區域構造位置為鄂爾多斯盆地陜北斜坡南部（見圖1），構造為一西傾單斜，發育1-2組寬緩鼻狀構造。該區延長組長6段（以下簡稱“長6”）接近深水湖盆區，普遍認為缺乏儲集砂體，而一直未受到重視，然而，近年來，該區長6油層部分探井顯示出了優異的油氣潛力。目前，長6油層組共打探井18口，其中L14、L23、L12、Z19等井均達到工業流油標準。為了進一步探明研究區油氣分布特征、富集因素，指導后期勘探開發，有必要摸清和尚塬地區長6沉積相和儲集層特征，以期為該區油氣勘探與開發提供重要的指導作用。

2 沉積特征

2.1 沉積微相劃分

根據巖心觀察、測井相特征、巖性組合特征和礦物成分分析等可知，本區長6期主要為三角洲前緣沉積，可分為水下分流河道、水下天然堤和水下分流間灣等沉積微相（見圖2）。水下分流河道為陸上分流河道的水下延伸部分[4]。研究區長6段水下分流河道微相以細粒長石砂巖為主，砂巖厚度較大，砂地比一般大于0.5。巖心觀察顯示，砂巖顏色主要呈灰-深灰色，化石不發育，偶見植物根莖化石。水行層理、塊狀層理發育，表明水動力環境較穩定，主要由陸源細粒碎屑物質緩慢加積而成，反映了本區長6沉積環境應為水下還原環境。測井電性特征顯示，本區砂巖段自然電位曲線幅度低且平緩，具有明顯的箱狀或鐘狀負異常特征，自然伽馬曲線變化幅度較低（見圖2）。水下分流間灣為水下分流河道之間相對凹陷的區域，沉積巖性主要為泥質巖、粉砂質巖等微小沉積顆粒。巖芯觀察表明，其巖性以灰色至灰黑色泥巖、含炭泥巖、粉砂質泥巖為主，夾有少量粉砂巖，砂地比一般小于0.3。此外，泥巖中還常見植物化石根莖及蟲孔構造，發育水平層理及微波狀層理。水下天然堤是陸上天然堤的水下延展部分，為水下分支河道兩側的砂脊[4]，其粒度比河道沉積細，而比分流間灣或沼澤沉積粗，以粉砂和粉砂質泥巖為主，具有向上變細的剖面結構，自然電位曲線為三角形正異常。主要發育波狀交錯層理，有時可見植物碎片。

2.2 沉積微相展布

研究區長64至長61的沉積過程是一個相對穩定的繼承發展過程，發育有相同的沉積微相，均為水下分流河道微相和水下分流間灣微相，對應的沉積巖相為砂巖巖相和粉砂質泥巖-泥巖巖相，各沉積微相在分布面積和展布方向上有一定的差異。長64期發育兩個方向的水下分流河道砂巖沉積體，主分流河道沿NNE向分布，支流河道沿NEE向分布，砂地比分布為0.5～0.8，支流河道在研究區西南部與主河道匯合流向南部。物源方向主要為NNE向，向西或西南方向砂體厚度減薄，由25m左右減小到10m以下[見圖3（d）]。長63期沉積格局未發生大的變化，主要與長64期表現為繼承發展關系，體現該期較穩定的沉積過程。主要發育2條NE-SW向的水下分流河道，主河道砂體厚度為15～30m，砂地比值為0.5～0.8，水下分流間灣微相有所縮小[圖3（c）]。長62期的沉積格局與長64、長63沉積期非常相似，繼承了前兩期水下分流河道、水下分流間灣的發育特征。主要發育1條NNE向的水下分流河道微相，東南部部分揭露1條NE向水下分流河道，主河道砂體厚度為20～30m，砂地比值為0.5～0.8[圖3（b）]。

長61期的沉積格局較前三期的沉積格局有所不同，主河道位置向東發生較大的偏移，前期的主河道位置正逐漸過渡為水下分流間灣相。僅在研究區東部部分揭露1條NNE向的狹窄水下分流河道微相，主河道砂體厚度為15～25m，砂地比為0.5～0.7[圖3（a）]。前人研究表明，長4+5沉積期湖盆處于微陷期，湖侵面積有所擴大[5]。由此看來，長61期沉積相反映了該期向長4+5期過渡階段的沉積特征。

3 儲層特征

3.1 巖石學特征

和尚塬地區長6段砂巖儲層以灰色至深灰色細砂巖為主，其次含有少量的粉砂巖。31塊砂巖樣品粒度分析結果顯示，碎屑顆粒中細砂巖占主導地位，含量高達89.44%，平均粒徑0.12mm，粒級明顯偏細（見圖4）。礦物組分鑒定表明，長6儲層碎屑成分以長石為主，平均含量為49.2%，其次為石英，平均含量為22.4%。此外，還含有少量的巖屑、黑云母、填隙物等（見圖5）。由砂巖分類三角圖（見圖6）可知，研究區砂巖樣品以長石砂巖為主，含有少量巖屑長石砂巖，表明該區長6儲層的物源來源比較單一且相對穩定。長6段砂巖碎屑具有中等結構成熟度和低礦物組分成熟度特征，體現為顆粒外形多為次棱角狀，具有較好的分選性，指示了物源穩定的低能沉積環境。

注：Ⅰ.石英砂巖；Ⅱ.長石石英砂巖；Ⅲ.巖屑石英砂巖；Ⅳ.長石砂巖；Ⅴ.巖屑長石砂巖；Ⅵ.長石巖屑砂巖；Ⅶ.巖屑砂巖。

3.2 成巖作用類型及特征

砂巖儲層特征及分布受沉積相、成巖作用等多重因素的影響，成巖作用對儲層儲集性能的影響主要包括壓實作用、膠結作用和溶蝕作用[6-9]。通過掃描電鏡進行觀測分析可知，本區長6儲層受強烈的受壓實作用、膠結作用影響，巖石發育致密化，孔隙度和滲透率大幅度降低。此外，自生黏土礦物綠泥石的發育對儲層起到一定的支撐和保護作用，且溶蝕作用又可增加砂巖孔隙體積，在砂巖儲層致密化的同時，也在改善儲層物性[10-13]。

3.2.1 壓溶壓實作用。壓實壓溶作用是碎屑巖成巖作用的重要基本方式之一，包括機械壓實作用和化學壓溶作用。研究區長6儲層演化的早期主要進行機械壓實作用。在強大的定向壓力作用下，碎屑顆粒長軸近于水平方向定向排列，鏡下和巖心上多見巖層紋層面上有云母和炭屑的定向排列。云母、泥質巖屑等質地較軟的礦物顆粒受壓變形彎曲、伸長，石英、長石等較硬碎屑還會嵌入軟顆粒中。隨著沉積體系發育，埋藏深度逐漸增加，壓力增大，顆粒接觸關系愈發緊密，碎屑顆粒由離散向聚集變化，最終出現線狀接觸的特征[見圖7（a）和（b）]。在高溫、高壓及富含CO2和有機酸的酸性孔隙水介質的參與下[14]，普遍可見長石、巖屑等沿其解理縫、微裂縫及顆粒邊緣被溶蝕。溶孔的形成使孔隙的發育及孔縫間的連通性得到改善。此外，部分碳酸鹽膠結物、交代物質也被溶解、溶蝕，從而在一定程度上改善了儲層的孔滲條件[圖7（d）和（g）]。

3.2.2 膠結充填作用。碳酸鹽巖膠結充填是研究區主要的膠結方式之一，方解石、鐵方解石、白云石等碳酸鹽礦物的膠結都有出現。其中方解石膠結最為發育，多為細晶粒狀膠結。在部分樣品中，也見連片狀的嵌晶式膠結[圖7（j）和（k）]。在成巖演化的早期，在以壓實為主導的成巖作用下，膠結物的出現會對原生較大孔隙起到一定的支撐保護作用，但隨著壓實作用的增強及膠結物的大量出現并逐漸充填在各類孔隙中，導致孔隙進一步致密化，致使儲層物性變差。

硅質物是研究區長6砂巖儲層膠結充填的另一影響因素。薄片觀察和掃描電鏡中普遍見到石英的次生加大現象，且加大程度各不相同，加大邊膠結顆粒邊緣孔隙；形成于壓實之后的晚期次生石英自形程度高，一般單個產出，充填在孔隙內部[圖7（e）]，也可呈集合狀充填孔隙邊緣。石英的次生加大和晚期次生自形石英的發育對次生孔隙的形成會產生不利影響，但由于硅質的剛性較強，早期少量的次生加大增加了骨架顆粒接觸點，增大了儲層的抗壓實能力，有利于粒間孔的保存。

泥質膠結在區內長6段普遍發育，且主要以綠泥石膠結為主[圖7（f）、（g）、（h）和（i）]，還含有少量的高嶺石、伊利石等礦物膠結。綠泥石大多以孔隙襯墊的形式產出；高嶺石、伊利石等礦物則主要以孔隙充填的形式產出。可塑性黏土礦物的形成和發育自身要占據一定的空間，其充填作用也可使原生粒間孔明顯變小，常常會占據孔隙體積，使孔隙縮小，喉道變細，甚至消失，從而降低砂巖儲層的孔隙度和滲透率。

3.3 儲層物性特征

研究區長6油層組儲層砂巖孔隙類型以粒間孔、溶蝕孔為主，次為基質內微孔。粒間孔和溶孔平均各占總孔隙的66.6%和16.7%，粒間孔大多受到后期溶蝕、膠結和壓實等作用而改造成為殘余粒間孔，溶孔主要為長石溶孔和方解石溶孔。基質內微孔主要為伊利石間微孔、綠泥石間微孔[圖7（f）和（i）]，這些微孔分布范圍小，連通性差，對本區物性改善作用貢獻較小。

據薄片和掃描電鏡觀察，長6砂巖儲層孔隙形態多為弧三角形或不規則的多邊形。據統計，長6儲層孔隙直徑最小值為10 μm，最大值為120 μm，主要分布范圍是20～50 μm，屬于中孔。據壓汞測試資料統計，研究區長6儲層砂巖孔喉半徑主要為0.14～0.24 μm，屬于微喉，為中孔～微喉型砂巖儲集層。

研究區17口井232塊樣品的物性資料統計分析表明，長6儲層孔隙度最大值為18.6%，最小值為1.0%，平均為9.2%，集中分布在7%～12%，占總樣品的61%（見圖8）。滲透率主要為0.1×10-3～0.3×10-3 μm2，占總樣品的67.5%（見圖8）。滲透率隨孔隙度的增大而增大，具較明顯的正相關性。綜上所述，和尚塬地區長6儲層物性較差，為中孔-特低滲和低孔-特低滲型儲層，且以低孔-特低滲為主。

4 結論

鄂爾多斯盆地和尚塬地區延長組長6段主要發育三角洲前緣沉積，普遍發育的北東向水下分流河道砂體成為油氣聚集的有利場所。巖石學特征、成巖作用和孔隙物性特征等分析表明，該區長6長石細砂巖儲集空間以殘余粒間孔、溶蝕孔為主，平均孔徑為20～50 μm，平均孔喉半徑為0.14～0.24 μm；孔隙度主要為6%～12%，滲透率主要為0.1×10-3～0.4×10-3 μm2，屬低孔-超低滲型儲層，孔喉組合類型為中孔微喉型。儲層整體物性雖較差，但已有工業流油鉆井顯示該區可能存在一定規模的油氣富集，在現階段精細化油氣勘探的背景下，要注重查明湖盆區局部或獨立砂體的發育情況。

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