劉峁塬地區(qū)C9 儲層成巖相分類定量評價研究

莊騰騰，姚 征，曹培旺，于向前，李 樂

（中國石油長慶油田分公司第九采油廠，寧夏銀川 750006）

鄂爾多斯盆地油氣勘探已進入新的階段，儲集層從常規(guī)碎屑巖向低孔超低滲致密砂巖、非常規(guī)儲層擴展，勘探研究需要從沉積向成巖方向延伸[1]。沉積作用控制砂體的空間展布和巖石特征，而成巖作用類型和強度、演化過程直接影響著儲層的物性演化規(guī)律，最終決定儲層儲集性能的優(yōu)劣[2]。成巖相是在一定沉積和成巖環(huán)境下經(jīng)歷了一定成巖演化階段的產(chǎn)物，包括巖石顆粒、膠結(jié)物、組構(gòu)和孔洞縫特征及其演化的綜合面貌。成巖相是儲層特征的直觀反映，能夠有效地指導(dǎo)油氣勘探開發(fā)。鄂爾多斯盆地延長組在盆地范圍內(nèi)儲層特征差異比較明顯，前人多是定性分析儲層成巖作用及成巖相分類。本文在成巖相與儲層物性、填隙物特征綜合分析基礎(chǔ)上，根據(jù)儲集體巖石的填隙物組分特征、次生成巖特征（包括膠結(jié)物成分與膠結(jié)類型、壓實和溶蝕組構(gòu)、孔隙類型及分布等）的差異對成巖相進行定量劃分評價，明確不同成巖過程中儲層的變化特征，為下一步油氣勘探優(yōu)選有利目標(biāo)區(qū)指明了方向[3，4]。

1 區(qū)域概況

劉峁塬區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西南部，北起姬塬，南至黃米莊科、西起耿灣、東至高崾峴。上三疊統(tǒng)延長組是在鄂爾多斯盆地持續(xù)拗陷和穩(wěn)定沉降過程中堆積的河流—三角洲—湖泊相陸源碎屑巖體系，從下至上分為C10～C1 等10 個油層組，C9 沉積時期由于盆地湖水?dāng)U展、氣候改善，區(qū)域氣候明顯由早期的干旱氧化環(huán)境變?yōu)槌睗駳夂颦h(huán)境，在巖心觀察中LMY 區(qū)井下巖心中炭化的植物莖桿和葉片非常豐富，并存在大顆粒泥礫砂巖粒度較粗，以中砂巖、細砂巖為主，反映C9 沉積時期為典型的三角洲平原沉積環(huán)境[5，9]。

2 儲集層特征及成巖作用

2.1 儲層基本特征

劉峁塬地區(qū)巖心、巖屑及薄片觀察表明，C9 儲層以一套灰白色、灰色中-細砂巖為主，巖石類型以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，碎屑組分中石英含量23.7 %～42 %，平均30.39 %；巖屑含量20 %～50.2 %，平均33.1 %，以沉積巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑為主，主要見石英巖巖屑、千枚巖、變質(zhì)砂巖、高變巖、云母。長石含量22.8 %～54 %，平均36.53 %，磨圓度以次棱為主，表明研究區(qū)C9 儲層成分成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度較差。

儲層孔隙度主要分布在6 %～18 %，最大20.56 %，孔隙度主峰10 %～16 %，孔隙度平均為11.1 %；滲透率主要分布范圍0.1 mD～500 mD，最大1 246 mD，滲透率主峰1 mD～50 mD，滲透率平均20.8 mD，屬于低孔低滲儲層。

劉峁塬區(qū)C9 段儲層孔喉結(jié)構(gòu)相對較好，偏于粗歪度，中值半徑為1.06，中值壓力4.78 MPa，排驅(qū)壓力0.78 MPa，但儲層分選較差（見圖1）。

圖1 劉峁塬地區(qū)C9 儲層毛管壓力曲線

2.2 成巖作用類型

根據(jù)對研究區(qū)鉆井巖心觀察及鑄體薄片鑒定，結(jié)合掃描電鏡及黏土礦物X 衍射分析，對該區(qū)成巖作用進行了分析，認為影響研究目的層段的主要成巖作用有壓實作用、膠結(jié)（交代）作用和溶蝕作用[10-13]。

2.2.1 壓實作用 劉峁塬區(qū)碎屑顆粒以線接觸為主，部分凹凸接觸，表明壓實較強烈。機械壓實作用導(dǎo)致巖石體積及其孔隙體積縮小，在薄片中主要表現(xiàn)為碎屑顆粒之間的接觸更加緊密、塑性顆粒（如千枚巖、板巖及同沉積的泥晶碳酸鹽顆粒）壓扁變形或變成假雜基；碎屑顆粒長軸甚至表現(xiàn)出壓實定向的傾向。

2.2.2 膠結(jié)作用 劉峁塬區(qū)C9 碎屑巖常見的膠結(jié)物類型包括硅質(zhì)、濁沸石、碳酸鹽巖和黏土礦物等，其中黏土礦物和碳酸鹽巖膠結(jié)相含量相對較小，濁沸石及硅質(zhì)膠結(jié)在本區(qū)所占比例相對較高。

硅質(zhì)膠結(jié)：在本區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)普遍發(fā)育占3.27 %，其發(fā)育程度與碎屑組分、雜基含量有關(guān)，石英次生加大邊往往呈等厚環(huán)邊包裹碎屑石英顆粒，大部分為連續(xù)生長或生長于粒間及溶蝕孔內(nèi)，形成沿孔壁生長的較細小的自形微晶。石英次生加大和自生石英的硅質(zhì)一部分來源于長石的溶解和高嶺石向伊利石的轉(zhuǎn)化，另一部分可能是石英本身壓溶再沉淀的結(jié)果（見圖2）。

碳酸鹽巖膠結(jié):碳酸鹽巖膠結(jié)以鐵方解石為主占1.08 %，主要呈粒間膠結(jié)、交代或次生孔隙內(nèi)充填物等形式出現(xiàn)，常見微晶狀、晶粒狀或連晶狀，成分有方解石、鐵方解石、白云石、鐵白云石（見圖3）。碳酸鹽膠結(jié)物差異分布是由于早期泥巖中沉積水在壓實成巖過程中進入相鄰砂巖以及泥巖中的有機質(zhì)演化和黏土礦物脫水轉(zhuǎn)化過程中，釋放大量Ca2+、Mg2+、Fe2+等金屬陽離子進入鄰近的砂巖中，在砂體邊部膠結(jié)強烈，形成致密膠結(jié)殼所致[14，15]。

圖2 L96 井2 641.66 m 石英加大

圖3 L53 井2 485.00 m 鐵方解石膠結(jié)

黏土礦物膠結(jié):以綠泥石填隙為主占2.79 %。綠泥石多呈葉片狀沿碎屑顆粒呈環(huán)狀分布，形成薄膜式膠結(jié)，均勻環(huán)繞碎屑顆粒表面，阻礙碎屑顆粒與孔隙水的接觸，阻止石英、長石等顆粒的共軸生長。儲層綠泥石對原生粒間孔的保存起到了積極的作用；但綠泥石膜的存在也大大縮小了砂巖孔隙喉道（見圖4、圖5）。

圖4 L94 2 676.127 m 極薄綠泥石膜少量方解石和濁沸石充填孔隙

圖5 L103 2 810.8 m 極薄綠泥石膜濁沸石充填孔隙并溶蝕

濁沸石膠結(jié)：研究區(qū)濁沸石含量較高占2.16 %，有利于形成濁沸石的介質(zhì)條件是pH 值高，富含SiO2及鈣、鈉離子的高礦化度孔隙水及適當(dāng)?shù)腃O2分壓。濁沸石膠結(jié)既堵塞孔隙，又起支撐作用使骨架顆粒免遭強烈壓實，為后期次生溶蝕奠定了基礎(chǔ)。C9 儲層濁沸石含量與溶蝕孔發(fā)育程度呈正相關(guān)，表明濁沸石溶蝕對儲層后期改善作用較好。

2.2.3 溶蝕作用 溶蝕作用是改善儲層物性的重要因素之一，工區(qū)孔隙類型包括粒間孔、粒間溶孔、長石溶孔、巖屑溶孔及晶間孔。長石溶解常常是從解理面、雙晶結(jié)合面、破裂縫或邊緣開始，研究區(qū)長石溶蝕廣泛發(fā)育，長石顆粒幾乎被溶蝕殆盡（見圖6、圖7）。酸性環(huán)境中的鉀長石溶解形成SiO2和高嶺石，SiO2在原處或經(jīng)孔隙水帶到別處沉淀形成自生石英礦物。研究表明溶蝕產(chǎn)物Al2Si2O5（OH）4（高嶺石）中Al3+的濃度達到100 mg/L 時，可呈絡(luò)合物被孔隙水帶走，因而溶蝕作用在一定程度上增加了孔喉的連通性，改善了儲層。

圖6 G295 井2 612.00 m 粒間孔-溶孔

圖7 L6 井2 868.68 m 粒間孔-溶孔

3 成巖相分類評價及分布特征

依據(jù)儲層巖石的填隙物組分特征、次生成巖特征（包括膠結(jié)物成分與膠結(jié)類型、壓實和溶蝕組構(gòu)、孔隙類型及分布等）的差異，將C9 儲層的成巖相劃分為硅質(zhì)膠結(jié)相、綠泥石粒間孔相、濁沸石溶蝕相。

3.1 不同成巖相分類定量評價

由于研究區(qū)分析化驗資料相對較少，特別是薄片鑒定資料，無法對成巖相進行合理劃分。本次研究通過對儲層巖心面孔率與物性相關(guān)性分析，表明儲層物性與面孔率成指數(shù)的關(guān)系，在儲層面孔率預(yù)測基礎(chǔ)上，統(tǒng)計分析不同成巖相類型對應(yīng)成巖礦物含量、孔隙類型及面孔率，建立了不同成巖相分類定量評價標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

表1 劉峁塬區(qū)C9 儲層成巖相劃分表

劉峁塬區(qū)C9 儲層面孔率≤3%，綠泥石含量1.5%，碳酸鹽巖膠結(jié)物含量1.67 %，濁沸石含量0.5 %，硅質(zhì)含量8.4 %，孔隙類型主要是微孔，成巖相劃分為硅質(zhì)膠結(jié)相；儲層面孔率3 %～5 %，水云母含量0.5 %，綠泥石含量3.44 %，碳酸鹽巖膠結(jié)物含量1.21 %，濁沸石含量0.97 %，硅質(zhì)含量4.41 %，孔隙類型主要是粒間孔-溶孔，成巖相劃分為綠泥石粒間孔相；儲層面孔率≥5 %，水云母含量0.72 %，綠泥石含量3.42 %，碳酸鹽巖膠結(jié)物含量1.42 %，濁沸石含量2.7 %，硅質(zhì)含量2.87 %，孔隙類型主要是溶孔-粒間孔，成巖相劃分為濁沸石溶蝕相。

3.2 不同成巖相分布特征

劉峁塬C9 時期為三角洲平原沉積，儲層砂體主要是水上分流河道沉積，成巖相帶平面上呈條帶狀，有利成巖相帶濁沸石溶蝕相及綠泥石粒間孔相較為發(fā)育，在全區(qū)由西南向東北方向展布。濁沸石溶蝕相分布于G24-G88-G341、L99-L49、L68-G298、L8、L53、L66 等井區(qū)呈帶狀及小面積片狀分布。綠泥石粒間孔相沿多條分流河道分布范圍廣，集中分布于儲層物性較好區(qū)域。破壞性成巖相硅質(zhì)膠結(jié)相則位于河道側(cè)翼砂體較薄，儲層物性差的區(qū)域。

4 結(jié)論

（1）C9 儲層整體孔喉結(jié)構(gòu)偏于粗歪度，儲層分選較差，碎屑顆粒以次棱為主，成熟度較低，壓實作用強烈，顆粒接觸緊密、塑性顆粒壓扁或變形。

（2）儲層膠結(jié)致密，濁沸石及硅質(zhì)膠結(jié)強，黏土礦物和碳酸鹽巖含量相對較小，后期溶蝕作用對儲層改造明顯，長石溶孔大量發(fā)育。

（3）成巖相劃分為硅質(zhì)膠結(jié)相、綠泥石粒間孔相、濁沸石溶蝕相，不同類型成巖相填隙物組分特征、次生成巖特征存在明顯定量評價標(biāo)準(zhǔn)。