鄂爾多斯盆地華慶地區長63亞段儲集層與成巖相研究

劉曉英，李廷艷，張居增，尤 源，馬繼業

（1.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室；2.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院）

華慶地區位于鄂爾多斯盆地湖盆中部（圖1），上三疊統延長組長63亞段由多期湖底扇砂質碎屑流水道沉積形成連續疊置的厚層砂體［1-4］（圖2），砂體規模大且分布穩定，儲層物性較好，含油飽和度高，是該區勘探評價的重點層位。近年來，該區長63亞段勘探開發進展較快，已成為開發建產的重點目標區，但儲集層非均質性嚴重、開發難度較大等問題，嚴重制約了勘探、開發進程，因而開展儲集層特征及成因研究受到關注。

研究發現，多物源是研究區儲層特征的重要影響因素之一。該區長63亞段沉積期物源主要來自北東和南西2個方向［5-7］，在元城、白豹以北地區以北東方向物源為主，八珠、五蛟、山莊以南至上里塬地區以南西方向物源為主，而白馬—五蛟一線為混合物源供給區。筆者通過巖心觀察、鑄體薄片和掃描電鏡等資料分析，按不同方向物源區對儲層進行物質組分、成巖作用、成巖相對比研究，分析儲層特征的差異性，揭示影響華慶地區長63儲層性能差異的內在因素，對該區長63亞段儲層分類和高效開發評價具有重要意義。

圖1 研究區構造位置Fig.1 Structural location of the study area

圖2 華慶地區白115井長63段沉積演化序列Fig.2 The evolutionary series of Chang 63sub-member in Bai 115 well in Huaqing area

1 儲集巖礦物特征

1.1 碎屑組分差異

通過巖心觀察和普通薄片、鑄體薄片的鏡下鑒定，華慶地區長63亞段巖性主要為極細—細粒長石砂巖和極細—細粒巖屑長石砂巖，成分成熟度較低。受沉積物源區影響，儲層礦物組分有明顯的差異性（表1），特點為：來自北東部物源區的砂巖礦物成熟度極低，碎屑成分表現為低石英（26.68%）、低巖屑（8.25%）、高長石（42.07%）含量的特征，并富含云母和綠泥石［8］；來自南西部物源區的砂巖礦物成熟度也很低，表現為較高石英（42.17%）、高巖屑（21.54%）、低長石（16.09%）含量的特征；而混合物源供給區砂巖的碎屑成分特征介于北東部與南西部2個物源區之間，石英為28.22%，長石為35.86%，巖屑為9.23%。

表1 華慶地區長63亞段輕礦物成分對比表Table 1 The light minerals of Chang 63sub-member in Huaqing area

1.2 填隙物差異

華慶地區長63亞段儲層填隙物類型主要以伊利石、碳酸鹽、綠泥石、硅質為主，碳酸鹽以鐵方解石和鐵白云石為主，其中伊利石和碳酸鹽礦物含量較高，綠泥石薄膜膠結物普遍發育［8-9］。

分源區的砂巖巖礦定量分析結果（表2、圖版Ⅰ）顯示，不同物源區帶控制的砂巖各類膠結物含量差別明顯，有2個顯著特點：①綠泥石薄膜膠結物含量在北東部物源控制區帶和混源區帶較高，平均含量分別為3.91%和3.40%，而在南西部物源控制區帶很低，平均含量僅為0.04%；②伊利石、碳酸鹽和硅質等膠結物含量由北東部物源控制區帶向南西部物源控制區帶依次增高。

表2 華慶地區長63亞段填隙物含量對比表Table 2 The matrix of Chang 63sub-member in Huaqing area

2 成巖相分析

2.1 成巖作用

通過對研究區取心井普通薄片的鏡下觀察及掃描電鏡、陰極發光等資料研究，確定該區砂巖所經歷的成巖作用主要有壓實作用、膠結作用、溶解作用和破裂作用［8-10］。

華慶地區沉積物粒度細，雜基、云母及塑性巖屑含量高，壓實作用強，使顆粒排列緊密，導致原生粒間孔大量損失。膠結作用對儲層的影響既有破壞性的一面，也有建設性的一面。如華慶地區長63亞段儲層綠泥石膠結作用大多發生在成巖作用早期，形成的綠泥石薄膜以孔隙襯邊和薄膜包殼狀產出（圖版Ⅰ-1），綠泥石的產出雖然占據并縮減了部分孔隙，但在很大程度上抑制了機械壓實作用和其它膠結物如石英等次生礦物的析出。需要指出的是，早期綠泥石薄膜的包殼狀膠結作用發生在相對封閉的半咸水和微咸水沉積-成巖環境中［11］，此特征與長63亞段沉積期華慶地區恰恰處于半咸水—微咸水的半深湖環境相對應［12］，因此非常有利于深水扇砂質碎屑流水道所沉積砂巖中剩余粒間孔隙的保存。此外，伊利石（水云母）膠結物、碳酸鹽膠結物（圖版Ⅰ-2和圖版Ⅰ-3）及少部分發生在晚成巖階段的綠泥石膠結物呈孔隙充填狀產出，使儲層原生粒間孔大量喪失，導致儲層物性變差［8，13］。 溶解作用是形成次生孔隙、改善本區儲層儲滲條件的主要成巖作用之一，通常表現為碎屑顆粒的溶解和填隙物的溶解，特別是長石碎屑的溶解更為常見（圖版Ⅰ-4）。

2.2 孔隙類型及分布特征

成巖作用可使沉積砂體的孔隙發生改變。華慶地區長63亞段儲層孔隙類型按成因可分為殘余粒間孔、次生溶孔、晶間孔、微裂隙等4種類型，各類型孔隙的分布統計結果（表3）表明，華慶地區長63亞段儲層的早期成巖作用使儲層保存了大量的粒間孔，同時長石溶蝕作用普遍，長石溶孔的含量也較高。

表3 華慶地區長63亞段孔隙類型對比表Table 3 The pore types of Chang 63sub-member in Huaqing area

成巖礦物含量和成巖環境的差異，使不同沉積區孔隙類型分布及含量有明顯的差別。北東部物源區和混源區綠泥石膜含量高，早期綠泥石膜對孔隙的保護使該區域粒間孔大量保存；南西部物源區伊利石、碳酸鹽含量高，膠結充填作用使儲層失去大量原始粒間孔，導致粒間孔含量低。

2.3 成巖相分布

“成巖相”系指“在特定沉積和成巖物理化學環境中的物質表現和成巖作用組合與演化的總體特征”，包括碎屑物沉積時的物理化學環境、固結時的成巖作用方式和成巖過程中的演化歷史3個方面的內容，可反映成巖作用與儲層發育關系，因此，不同成巖相組合控制了不同的儲層孔隙發育特征和儲集物性而有助于儲層的區域評價和預測［9］。通過對成巖作用的相對強度、成巖環境以及成巖產物（圖版Ⅱ）縱向與平面分布特點的分析，可將華慶地區長63亞段砂巖劃分為如下5種成巖相類型（圖3）：

（1）綠泥石膜膠結-粒間孔成巖相 該成巖相在區內較為發育，主要分布于北東部物源區，砂巖膠結物以薄膜狀分布的綠泥石為主，殘余粒間孔相對發育。

（2）綠泥石膜膠結-粒間孔+長石溶蝕成巖相

該成巖相主要在綠泥石膜膠結粒間孔發育的基礎上，發生了較為強烈的長石溶蝕，主要分布于混源區西部長石類礦物發育區，巖性多為細砂巖，長石溶蝕作用較強。

（3）水云母膠結-長石溶蝕成巖相 該成巖相是在水云母膠結的基礎上發生長石溶蝕，主要發育在南西部及東部區帶。該區水云母含量較高，長石溶孔發育。

（4）碳酸鹽膠結成巖相 該成巖相在區內細粒砂巖和粉砂巖中均有出現，各種沉積微相中都可見到，東南部和中部較為發育。表現為碳酸鹽膠結物含量較高，呈連晶分布，充填部分甚至大部分的粒間孔隙。

（5）水云母膠結成巖相 該成巖相在區內局部發育，以西部最為發育。

在上述成巖相劃分的基礎上，綜合砂體分布規律與物源區的關系，不難確定華慶地區長63亞段砂巖儲層的成巖相平面分布非常明顯地受物源區方向和碎屑組分所控制。

圖3 華慶地區長63儲層平面成巖相與孔隙度（左）、滲透率（右）疊合圖Fig.3 The congruent diagrams of diagenetic facies and porosity（left）,permeability（right） of Chang63sub-member in Huaqing area

3 儲層物性與成巖相帶關系

儲層原始孔隙的結構特征和分布規律受沉積因素的控制，但在埋藏成巖過程中儲層的儲集空間會受到成巖作用改造，從而影響儲層孔隙分布規律。孔隙度、滲透率與成巖相平面分布特征顯示，綠泥石膜膠結-粒間孔成巖相和長石溶蝕成巖相是華慶地區長63亞段儲層最有利的成巖相帶，儲層在有利成巖相帶構成平面相對高孔、高滲區（圖3）。在綠泥石膜膠結-粒間孔成巖相發育的白209、白255砂體發育帶，物性相對較好，但變化較大，孔隙度一般大于10%，滲透率為0.3～0.6 mD；在長石、巖屑溶蝕強烈發育的西部砂體發育帶靠南區域，孔隙度為12%～16%，滲透率一般大于0.5 mD。在碳酸鹽膠結成巖相和水云母膠結成巖相帶，砂巖儲集性能相對較差。

4 結論

（1）物源對儲集層性質有控制作用。北東部物源控制區儲集層石英、巖屑含量較低、長石含量較高，填隙物含量較低，綠泥石膜發育，剩余原生粒間孔較發育；南西部物源控制區儲集層砂體具有石英和巖屑含量較高，長石含量低的特征；混合物源供給區控制的沉積區長63亞段砂體各類碎屑組分的含量介于前二者之間，但主體以富長石為特征，溶蝕作用較強。

（2）該區長63儲層成巖相分為5類：綠泥石膜膠結-粒間孔成巖相、綠泥石膜膠結-粒間孔+長石溶蝕成巖相、水云母膠結-長石溶蝕成巖相、碳酸鹽膠結成巖相、水云母膠結成巖相。

（3）在不同物源影響下，受沉積和成巖作用的雙重控制，區內較為發育的綠泥石膜膠結-粒間孔成巖相和長石溶蝕成巖相是有利儲集成巖相，儲層在有利成巖相帶構成平面相對高滲區。

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