延氣2井區(qū)塊盒8段低孔低滲儲(chǔ)層成巖作用特征及其對(duì)儲(chǔ)層的影響

陳西泮 ，劉秀嬋 ，任戰(zhàn)利 ，邵思想 ，高小平

（1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西西安710069;2.延安大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，陜西延安716000;3.延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，陜西延安716000）

延氣2井區(qū)塊盒8段低孔低滲儲(chǔ)層成巖作用特征及其對(duì)儲(chǔ)層的影響

陳西泮1，3，劉秀嬋2，任戰(zhàn)利1，邵思想3，高小平3

（1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西西安710069;2.延安大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，陜西延安716000;3.延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，陜西延安716000）

根據(jù)常規(guī)薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、X衍射等資料分析,對(duì)延氣2井區(qū)塊盒8段砂巖儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、成巖作用類型、成巖階段劃分及其對(duì)儲(chǔ)層的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：研究區(qū)盒8段儲(chǔ)層巖石類型主要為石英砂巖、巖屑石英砂巖。研究區(qū)現(xiàn)今成巖作用已普遍進(jìn)入晚成巖A期階段，少量進(jìn)入晚成巖B期階段的早期。經(jīng)歷的成巖作用有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、交代作用、溶蝕作用、破裂作用。其中，壓實(shí)作用、膠結(jié)作用是主要的破壞性成巖作用,而溶蝕作用、破裂作用是主要的建設(shè)性成巖作用。

成巖作用；盒8段；鄂爾多斯盆地；低孔低滲

延氣2井區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地中東部地區(qū)，研究區(qū)跨躍延安市寶塔區(qū)、延川縣、延長(zhǎng)縣三縣，占地面積約1100 km2，本區(qū)盒8段砂巖儲(chǔ)層是延長(zhǎng)氣田的主要產(chǎn)氣層位之一。目前，成巖作用的研究是解決地下巖石孔隙度和滲透率分布方式以及儲(chǔ)層質(zhì)量預(yù)測(cè)的重要手段。碎屑巖的一系列成巖變化，對(duì)碎屑儲(chǔ)集巖的孔隙形成、保存及破壞均起著極為重要的作用，對(duì)儲(chǔ)層巖石孔隙度和滲透率有著決定性的影響[1]。為此，筆者探討了鄂爾多斯盆地延氣2井區(qū)二疊統(tǒng)盒8段天然氣儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征、成巖作用類型及其對(duì)儲(chǔ)層的影響，以期為氣田的增儲(chǔ)上產(chǎn)提供合理的地質(zhì)依據(jù)。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

根據(jù)巖心觀察和對(duì)78個(gè)巖心薄片的觀察統(tǒng)計(jì)，延氣2井區(qū)盒8段儲(chǔ)層巖性主要以石英砂巖、巖屑石英砂巖為主，含少量巖屑砂巖，其中石英砂巖占67.95%，巖屑石英砂巖占17.95%，巖屑砂巖占14.10%。巖屑以變質(zhì)巖和沉積巖屑為主，含少量的火山碎屑巖和巖漿巖巖屑。

填隙物含量一般為10%～30%，平均19.3%，主要為云母綠泥石（8%）、黏土礦物（6.63%）、鐵方解石（2.29%）、硅質(zhì)膠結(jié)物（2.19%）。碎屑顆粒呈次圓－次棱角狀，分選中等－好，顆粒支撐，點(diǎn)接觸或凹凸接觸式，膠結(jié)類型為以孔隙式和基底式膠結(jié)為主。

通過(guò)對(duì)本區(qū)盒8段1074塊物性分析資料的統(tǒng)計(jì)分析，延氣2井區(qū)盒8段物性為：主要孔隙度分布范圍在6.0%～10.0%；最大值18.16%，平均8.08%；主要滲透率分布在 0.03～1.29×10-3μm2，最大值 103×10-3μm2，平均 0.740×10-3μm2，盒 8 儲(chǔ)層為特低孔隙度、特低滲透率儲(chǔ)層。

2 成巖作用類型及影響

2.1 壓實(shí)與壓溶作用

通過(guò)薄片觀察，可見石英顆粒發(fā)生破裂甚至錯(cuò)斷，表明研究區(qū)的壓實(shí)作用較強(qiáng)烈，在壓實(shí)作用下地層中的孔隙水排出，砂巖顆粒間發(fā)生重排列或變形，使砂巖孔隙度降低體積縮小（圖1，a），壓實(shí)作用主要使砂巖中的原生孔隙遭到破壞，是儲(chǔ)層物性變差的主要因素[2]。早期壓實(shí)形成的以微孔隙為特征的致密儲(chǔ)層，嚴(yán)重影響了儲(chǔ)層的物性。隨著埋深的增大，壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)集物性的影響逐漸減弱[3]。

在薄片觀測(cè)中也發(fā)現(xiàn)在綠泥石膜發(fā)育的中粒巖屑砂巖中，碎屑顆粒間呈點(diǎn)－線狀接觸，機(jī)械壓實(shí)作用強(qiáng)度較弱，殘余粒間孔隙較發(fā)育。這是由于在砂巖埋藏過(guò)程中，成巖作用早期綠泥石薄膜的析出和初步固結(jié)作用，有效保護(hù)了此類砂巖的原生孔隙，并為后期溶蝕型次生孔隙的形成提供了有效的通道和空間（圖1，b）。

2.2 膠結(jié)作用

2.2.1 自生黏土礦物膠結(jié)作用 研究區(qū)砂巖中自生黏土礦物膠結(jié)物常見有綠泥石、伊利石和伊/蒙混層、高嶺石，孔隙式充填的自生黏土礦物常常擠占有效孔隙空間，降低儲(chǔ)集層的物性（圖1，c）。綠泥石除以環(huán)邊形式產(chǎn)出外，還呈葉片狀充填于粒間孔中。伊利石在掃描電鏡下呈卷曲片狀、毛發(fā)狀或圍繞顆粒呈薄膜狀、橋狀。高嶺石多充填于粒間溶孔中，生長(zhǎng)空間寬闊，邊緣被溶蝕成鋸齒狀，多以集合體形式出現(xiàn)，往往被溶蝕成晶間孔[4]。

2.2.2 碳酸鹽礦物膠結(jié)作用 碳酸鹽膠結(jié)物在研究區(qū)較發(fā)育，碳酸鹽膠結(jié)作用往往為多期，據(jù)砂巖薄片觀察，早成巖B期的亮晶方解石形成于綠泥石膜、石英與長(zhǎng)石次生加大邊之后，多呈細(xì)晶、泥晶或它形晶充填殘余粒間孔隙，并交代綠泥石膜和石英次生加大邊。晚期膠結(jié)物常含鐵質(zhì)，含鐵碳酸鹽膠結(jié)物是由于孔隙水中的Fe2+離子增加交代碳酸鹽或碎屑顆粒，或沿解理縫或晶粒四周交代形成。

2.2.3 石英次生加大膠結(jié)作用 通過(guò)薄片與掃描電鏡觀察，石英加大部分直接接觸的有碎屑顆粒、碳酸鹽膠結(jié)物和雜基。加大部分發(fā)育多不完全，少見環(huán)邊狀（圖1，d）；在掃描電鏡下，自生石英多呈單晶充填粒間孔隙，石英晶體晶面潔凈、完整，晶棱清晰。石英的次生加大及自生石英占據(jù)了粒間孔隙，也改變了儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重減弱了流體的滲流能力，使儲(chǔ)層物性變差[5]。

2.3 交代作用

交代作用是一種礦物替代另一種礦物的作用，研究區(qū)內(nèi)各層組交代作用表現(xiàn)為膠結(jié)物對(duì)碎屑顆粒的交代作用，碎屑顆粒之間的交代作用及不同膠結(jié)物之間的交代作用。主要有兩種形式，一種為碳酸鹽巖礦物的交代作用，另一種為自生黏土礦物的交代作用，在延氣2井區(qū)以自生黏土礦物的交代作用為主。

2.4 溶蝕作用

溶蝕作用是鄂爾多斯盆地重要的成巖作用，形成了大量的次生孔隙，對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量的改善起到了至關(guān)重要的作用[6]。通過(guò)薄片與掃描電鏡觀察，溶蝕孔隙是研究區(qū)盒8段砂巖儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間。根據(jù)薄片鑒定及掃描電鏡分析，研究區(qū)溶蝕作用主要為巖屑溶蝕及雜基溶蝕。顆粒的溶解有兩種情況：一種是不穩(wěn)定巖屑顆粒直接溶解形成溶蝕粒內(nèi)孔，另一種是巖屑等顆粒先為碳酸鹽礦物或自生濁沸石交代，后來(lái)交代物發(fā)生溶解而使顆粒間接被溶，常形成溶蝕粒內(nèi)孔及溶蝕粒間孔（圖1，e）。溶蝕作用的發(fā)育則保存了原生粒間孔隙并且產(chǎn)生次生溶蝕孔隙，改善了儲(chǔ)集層的物性。

圖1 延氣2井區(qū)主要成巖作用類型

2.5 破裂作用

二疊系以來(lái)，研究區(qū)經(jīng)歷了印支、燕山、喜山運(yùn)動(dòng)等多期改造，形成了微裂縫（圖1，f）和構(gòu)造裂縫，裂縫改善了儲(chǔ)層的物性，但更重要的是改變了儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)，使孔隙的連通性得到提高。

3 成巖階段劃分

碎屑巖儲(chǔ)層的成巖演化是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程[7]，根據(jù)本區(qū)延氣2、延218等井盒8段儲(chǔ)層41塊樣品黏土礦物X衍射實(shí)驗(yàn)分析，伊利石平均含量為36.08%，伊/蒙間層平均含量為4.1%，高嶺石平均含量為30.26%，綠泥石平均含量為36.82%，伊/蒙間層比為18。按混層伊利石/蒙皂石對(duì)成巖溫度的判別標(biāo)準(zhǔn)（Scholle，1979），結(jié)合本區(qū)盒8氣層組砂巖的巖石薄片、鑄體薄片、掃描電鏡及鏡質(zhì)體反射率等資料綜合分析，研究區(qū)盒8段所經(jīng)歷的最大古地溫為140～170℃。將結(jié)果與碎屑巖成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)（據(jù)SY/T 5477-92）對(duì)比，從自生黏土礦物特征可以說(shuō)明研究區(qū)成巖作用已普遍進(jìn)入晚成巖A期階段，少量甚至進(jìn)入晚成巖B期階段的早期。

4 結(jié)論

（1）本區(qū)盒8氣層組砂巖以石英砂巖、巖屑石英砂巖為主，含少量巖屑砂巖，以中粒砂巖為主，細(xì)粒砂巖其次；盒8儲(chǔ)層孔隙度平均值8.08%，滲透率平均值0.740×10-3μm2，為特低孔隙度、特低滲透率儲(chǔ)層。

（2）本區(qū)盒8氣層組砂巖的成巖作用類型主要有壓實(shí)、膠結(jié)、交代作用和溶解作用，目前主要處于晚成巖A期階段，少量進(jìn)入晚成巖B期階段的早期。

（3）成巖作用對(duì)砂巖儲(chǔ)集層物性的影響既有建設(shè)性也有破壞性。壓實(shí)(溶)作用及黏土礦物的膠結(jié)作用是降低本區(qū)盒8段儲(chǔ)層孔隙度、滲透率的主要因素；而黏土薄膜形成作用和溶蝕作用的發(fā)育則保存了原生粒間孔隙，并且產(chǎn)生次生溶蝕孔隙，裂縫的存在主要是增加了儲(chǔ)層的滲透性及非均質(zhì)性，改善了本區(qū)盒8儲(chǔ)集層的物性。

[1] 朱國(guó)華，裘亦楠.成巖作用對(duì)砂巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響[J] .沉積學(xué)報(bào)，1984，2（1）:2-17.

[2] 劉秀嬋，劉林玉，陳西泮.橫山雙城油區(qū)長(zhǎng)6油層組主要成巖作用及其對(duì)儲(chǔ)層物性的影響[J] .巖性油氣藏，2011，4（2）:70-74.

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Diagenetic characteristics and its effect on reservoir of the lower porosity and permeability Sandstones of the 8th member of Shihezi in Yanqi 2 borefild

CHEN Xipan1，3，LIU Xiuchan2，REN Zhanli1，SHAO Sixiang3，GAO Xiaoping3
（1.State Key Laboratory of Continental Dynamics，Department of Geology，Northwest University，Xi'an Shanxi 710069，China；2.Energy and Environmental Engineering，Yan'an University，Yan'an Shanxi 716000，China；3.Yanchang Oilfield Co.，Ltd.，Yan'an Shanxi 716000，China）

The data of cast slice,thin sections,scanning electron microscopy and X-diffraction were applied to analyze the petrology,diagenesis,diagenetic stage division and its effect on the reservoir of Yanqi 2 borefild in Ordos Basin.The results show that,the rock types are quartz sandstone,lithic quartz sandstone in the study area of He 8 reservoir.These sandstones have already been in stage A of the later diagenetic stage,a small amount has been in stage B of the later diagenetic stage.They experienced compaction,cementation,metasomatism,dissolution and fracturing.Among them,compaction and cementation are the main destructive diagenesis;dissolution and fracturing are major constructive diagenesis.

diagenesis；He 8 member；Ordos basin；lower porosity and permeability

TE311

A

1673-5285（2012）03-0063-04

2012－02-03

西北大學(xué)研究生科研實(shí)驗(yàn)資助項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：10DZSY012。

陳西泮，男（1985-），在讀碩士研究生，延長(zhǎng)油田股份有限公司職工，從事油氣地質(zhì)與油氣藏評(píng)價(jià)方面的研究工作。