鄂爾多斯盆地富縣地區馬家溝組馬五儲層特征

何 丹，潘天湊，趙淑平

(西安石油大學 油氣資源學院，陜西 西安 710065)

鄂爾多斯對盆地奧陶系馬家溝組為一套碳酸鹽巖為主夾蒸發巖的地層，該組沉積后晚加里東運動使盆地抬升為陸，直至晚石炭世又接受沉積，其頂部遭受到不同程度的剝蝕。依據古生物特征、沉積旋回及區域性標將奧陶系馬家溝組分為5個地層巖性段，自下而上為馬一至馬五段。富縣地區位于鄂爾多斯盆地東南部，構造上屬于二級單元陜北斜坡，該斜坡為由東向西傾斜的大型單斜，近南北向展布，地層平緩，地層傾角一般小于一度，區內構造簡單，無大的變形與褶皺，因差異壓實作用在局部地區形成幅度較小的鼻隆構造，對油氣富集具有一定的控制作用［1］。研究區北起延安、南抵宜君、西至永寧、東達宜川，面積約3×103km2。

1 沉積特征

富縣地區下古生界馬家溝組沉積期間有多次的海水進退，形成頻繁的潮上、潮下多旋回沉積組合。馬一、馬三、馬五期為海退沉積，主要巖性為深灰色泥晶云巖、泥質云巖、膏巖及鹽巖;馬二、馬四為海進沉積，主要巖性為深灰色泥晶灰巖夾云巖;縱向上組成3個海退—海進旋回。

富縣地區馬家溝組其頂部地層自東北向西南依次為峰峰組、馬五段、馬四段，馬家溝組上部地層在該區作退覆沉積，通過后期的剝蝕，向古隆起方向地層變薄，層位漸老［2］。該地區僅保留馬家溝組馬5段及以下地層，缺失馬家溝組馬五1—馬五4段。

富縣馬家溝組沉積亞相包括局限海臺地和蒸發臺地亞相。沉積微相主要有瀉湖、潮坪淺灘，泥云坪、泥膏云坪、膏云坪等。巖石類型主要為溶塌角礫狀白云巖、亮晶鮞粒白云巖、泥晶藻云巖、泥晶含灰云巖。

2 巖石學特征

碳酸鹽巖的礦物主要由方解石、白云石、凌特礦、菱鎂礦等碳酸鹽巖礦物組成，常含有一些非碳酸鹽巖自生礦物，如石膏、硬石膏、天青石、重晶石、螢石、石鹽、自生石英、黃鐵礦、赤鐵礦、海綠石、膠磷礦、自生粘土礦物等，還可含有一定量的陸源碎屑礦物［3］。碳酸鹽巖最常見的是主要由方解石組成的石灰巖和主要由白云石組成的白云巖。

富縣地區馬家溝組馬五段碳酸鹽巖礦物成分主要為方解石(24%)、白云石(48%)和伊利石(12%)，還有其它的礦物含量如圖1。方解石是該地區主要的造巖礦物，是成巖作用過程中文石及高鎂方解石的成巖產物以及酸性地層水交代白云巖及硬石膏的產物。白云石也是該地區主要的造巖礦物，是成巖過程中方解石白云化得產物。

圖1 富縣地區馬家溝組馬五段碳酸鹽巖儲層分布直方圖

3 儲集層孔隙類型

碳酸鹽巖儲層的空隙可以分為原生空隙、殘余空隙及次生空隙［4］。與原生孔隙相比，次生孔隙形成的時間較漫長。富縣地區馬家溝組馬五段原生空隙極為罕見，空隙多為成巖過程中形成的次生空隙。次生空隙形成主要跟巖石結構、沉積構造、構造應力、古地貌等因素有關。

1)晶間空隙及晶間溶孔

晶間空隙形成于基質泥晶白云巖的重結晶以及石灰巖的回流滲透和混合水白云巖化過程，不包括充填粒間孔、裂縫及溶孔的方解石膠結物晶體間的空隙。晶間孔是重要的儲集空間之一。(圖版Ⅰ1)。

晶間溶孔是白云石晶間空隙進一步溶蝕擴大形成的溶蝕空隙，也是結晶云巖的主要空隙類型，形態不規則，但富縣地區最大晶間溶孔達500μm，星散狀分布，也可順層密集分布(圖版Ⅰ2)。

2)鑄模孔

溶蝕作用比較嚴格時，相對易溶的顆粒被完全溶解后就會留下一個大小和形態等同于已溶顆粒的溶孔，稱為鑄模孔。鑄模孔是一種特殊類型的孔隙，一般是賦存在巖石中的石膏、鹽巖以及部分沉積顆粒組分在大氣淡水作用下被溶解而形成的(圖版Ⅰ3、4)。馬五段的鑄模孔發育比較好，但絕大多數都已經被淡水方解石充填。

圖版Ⅰ

3)粒間溶孔

粒間溶孔形成于顆粒(內碎屑、鮞粒、生物碎屑等)間膠結物和泥晶基質(＜5μm)的溶蝕作用，是顆粒灰巖或顆粒云巖中的主要空隙類型。馬五段的粒間溶孔發育比較少。

4)粒內溶孔

指發育于顆粒內部的孔隙，形成于顆粒內易溶組分。馬五段的粒內溶孔發育也比較少。

裂縫也是碳酸鹽巖有中一種重要的孔隙類型，分布十分廣泛。由于裂縫的發育使得碳酸鹽巖的滲透性能得到極大的改善，流體可以在重力及壓力差作用下自由流動，是非常好的一類空隙。

4 孔喉分布

孔喉為孔隙之間控制流體滲流的狹窄空間。孔隙喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關系，主要是通過毛細管壓力曲線和鑄體薄片來反映。以下是四張進汞曲線和退汞曲線圖，在壓力大于10Pc/MPa進汞曲線沒有明顯的平坦段，當壓力在0Pc/MPa－10Pc/MPa之間時，曲線出現了平坦段，表明吼道的分選性程度低，吼道的歪斜度中等，壓汞曲線總體上具有排驅壓力低，退汞效率高等特征。

圖2 富縣地區馬家溝組馬五段進汞曲線和退汞曲線圖

5 儲層物性參數特征

碳酸鹽巖儲集層的孔隙度和滲透率是反映儲集層儲集和滲濾性能的兩個基本參數［5］。通過對馬家溝組馬五段的常規物性資料的統計，得出孔隙度平均值為3.10%，滲透率平均值為0.413×10－3μm2。

圖3 富縣馬五段儲層孔隙度分布直方圖

從孔隙度直方圖中可以看出，孔隙度主要分布在1% －3%之間，其次是5% －6%之間，呈不聯系分布狀態。孔隙度偏高的原因是包括了孔洞孔隙度和裂縫孔隙度。由此可見富縣地區馬家溝組儲層基質孔隙主要集中分布在1% －3%之間，占樣品總數的67%。

圖4 富縣馬五段儲層滲透率分布直方圖

滲透率分布直方圖呈現單峰分布狀態，峰位在(0－0.5)×10－3μm2之間，該地區滲透率比較低。

從儲層的孔/滲關系圖中可以看出孔隙度和滲透率相關性很不好，即儲集巖滲透率的大小不受孔隙大小的控制，富縣地區馬家溝組碳酸鹽巖儲層滲透率大小主要受儲集巖內在因素的影響。

圖5 富縣地區馬家溝組馬五段儲層孔/滲關系圖

6 儲層特征影響因素分析

6.1 沉積相對儲層的影響

不同沉積相帶的碳酸鹽巖，由于原始組成物質不同，它們的成巖與孔隙演化有明顯的差異，尤其是在早期階段，使不同相帶的儲層具有各不相同的儲滲空間類型與特性。低能環境下形成的白云巖，由于原始孔隙網絡不發育，所以溶蝕性的酸性地下水難以滲入其中，因而溶蝕孔洞也不發育［6］。高能環境下儲層的早期溶孔發育期粒屑灘出露海面，開闊臺地內高能沉積相帶發育的較純凈的碳酸鹽巖，經后期風化淋濾形成的巖溶儲層往往厚度大，孔隙網絡發育好。

由于本區馬五段主要為云坪相、硬石膏白云巖盆緣坪相，其白云巖厚度大，晶間孔、晶間溶孔和膏模孔、洞發育，使其儲層物性較好的主要因素。

6.2 古巖溶作用對儲層的影響

古巖溶作用使儲層物性進一步提高，對油氣儲層的改造具有積極的意義，可形成優質的碳酸鹽巖巖溶儲層［7］。所以古巖溶地貌特征及其區域分布規律控制著巖溶儲層發育的空間分布。

巖性特征巖溶地貌分為溶蝕臺地、斜坡以及溶蝕盆地，其中巖溶斜坡作用最為強烈，形成多種類型的此次孔隙。剛好北地區的古巖溶斜坡屬于巖溶緩斜坡，其地勢較平緩，巖溶發育程度大，巖溶作用強烈，易形成大量的水平狀順層分布的溶蝕孔洞。

6.3 成巖作用對儲層的影響

碳酸鹽巖主要儲集空間是成巖后生期改造過程中產生的次生空隙，不同類型的成巖作用對儲層有著不一樣的影響。馬家溝組主要控制影響因素是白云石化作用、壓實及壓溶作用、膠結及充填作用。

6.3.1 白云石化作用

白云巖化作用形成大量的晶間孔、晶間隙，不僅改善了儲集性能，并為以后的溶蝕作用創造了條件。白云石化作用主要發生在沉積之后不久的準同生期和淺埋藏下的成巖早期［8］。一般來說，白云石化作用以后，晶粒增大，巖性變疏松，孔隙度和滲透率大為增加。

6.3.2 壓實及壓溶作用

壓實作用使巖石顆粒發生變形，顆粒或晶粒呈鑲嵌狀接觸，儲層變得更加致密。壓實作用是隨埋藏深度增加，壓力溫度都增加，使沉積物孔隙度降低、厚度變薄的過程［9］。然而隨著壓力的持續增加所產生的微裂隙在一定程度上能夠改善滲透率，但使孔隙度大幅降低，是一種重要的破壞性成巖作用。

6.3.3 膠結及充填作用

膠結作用是一種孔隙水的物理化學和生物化學的沉淀作用，作用的結果把松散的沉積物顆粒轉變為固結的堅硬巖石［10］。膠結作用發生于成巖作用階段的自始自終，溶解了碳酸鹽巖的空隙水溶，把溶解的碳酸鹽巖帶到其它地方沉積。膠結作用主要發生在海底及淺地表大氣淡水成巖環境，可以使沉積物中的原生孔隙及早期溶蝕孔隙全被充填，造成碳酸鹽巖孔隙度的降低，對儲層儲集空間具有破壞作用，特別是巖溶化和角礫后的膠結作用。馬家溝組巖溶作用和角礫化作用都很普遍，所以儲層中溶蝕孔洞主要被膠結物充填。

7 結論

1)富縣地區馬家溝組馬五段的主要的沉積相為局限海臺地和蒸發臺地亞相。

2)富縣地區馬家溝組馬五段礦物成分主要為方解石、白云石和伊利石。方解石和白云石該地區主要的造巖礦物。

3)富縣地區馬家溝組馬五段空隙多為成巖過程中形成的次生空隙，主要有晶間空隙、晶間溶孔、粒間溶孔、粒內溶孔等。孔隙度平均值為3.10%，滲透率平均值為0.413×10－3μm2，根據四張汞注入和退出曲線圖分析得出這一地區吼道的分選性差，孔喉分布偏細，屬于低孔低滲儲層。

4)沉積相和古巖溶作用是對儲層的早期影響，成巖作用伴隨著儲層發育，是影響儲層物性的主要因素，壓實作用、膠結及充填作用是孔滲降低、儲層物性變差。

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