隴東地區延長組長4+5特低滲儲層巖石學特征

孫 健，姚涇利，廖明光，南珺祥，廖紀佳

(1.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，四川 成都 610500；2.西南石油大學，四川 成都 610500；3.中國石油長慶油田分公司，陜西 西安 710018)

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隴東地區延長組長4+5特低滲儲層巖石學特征

孫 健1，2，姚涇利3，廖明光1，2，南珺祥3，廖紀佳1，2

(1.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，四川 成都 610500；2.西南石油大學，四川 成都 610500；3.中國石油長慶油田分公司，陜西 西安 710018)

根據鑄體薄片、掃描電鏡、粒度分析等資料，對隴東地區延長組長4+5特低滲儲層的巖石學特征及其在不同物源方向上的分布規律進行了深入研究。研究表明，隴東地區延長組長4+5存在東北、西南和西部、南部等不同方向的物源，不同物源方向上巖石類型和巖屑成分的分布均呈現北東—南西差異。儲層膠結物類型以鐵方解石、鐵白云石、硅質等為主；顆粒粒度較細，分選性較好，磨圓度以次棱角狀為主。砂巖巖石學特征對研究區特低滲儲層的成巖作用和物性發育有重大影響。

特低滲儲層；巖石學特征；物源；長4+5；隴東地區

0 引 言

鄂爾多斯盆地是中國大型含油氣沉積盆地之一[1]，隨著油田開發程度的不斷深入，低滲透、超低滲透油藏已經成為鄂爾多斯盆地油田穩產高產的主要接替資源[2]。隴東地區位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡一級構造單元西南部，北起長官廟，南至慶陽，西至環縣。三疊系延長組致密油資源豐富，勘探開發潛力巨大[3]，為一套河流—三角洲—湖泊為主的陸相碎屑巖沉積體系，主要發育西南和東北兩大方向物源[4]。延長組長4+5油組主要由曲流河三角洲沉積體系、辮狀河三角洲沉積體系和湖泊沉積體系組成，發育水下分流河道、河道壩、河道間、分流間灣等沉積微相[5]。長4+5油組孔隙度為8.00%～16.00%，平均為11.69%，滲透率為0.03×10-3～3.00×10-3μm2，平均為1.19×10-3μm2，屬于低孔、特低滲儲層。

前人對隴東地區長4+5特低滲儲層的巖石學特征做了一定的研究[4-10]，如：研究區長4+5油層組砂巖類型以巖屑質長石砂巖和長石質巖屑砂巖為主，巖屑主要為變質巖屑、沉積巖屑以及火成巖屑[5]；鎮北地區長4+5油層組儲層砂巖主要以巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖為主，顆粒大小以極細—細、細—中粒為主，分選中等—好[7]。在綜合分析研究區154口井921塊砂巖樣品鑄體薄片、粒度分析等化驗資料的基礎上，重點研究長4+5特低滲儲層巖石學特征在不同物源方向上的平面分布規律，為該類儲層綜合評價和篩選相對高孔、高滲的有利開發區提供了地質依據[11]。

1 物源分析

目前主要是從沉積物的巖礦組合特征出發，利用碎屑成分、重礦物平面展布規律，結合粒度分析資料來分析物源[6]。砂巖是陸源碎屑巖的主要巖石類型，其碎屑成分主要來源于母巖的機械破碎作用，是研究物源的重要標志[12]，此次研究主要利用碎屑成分在平面上的分布規律來對研究區的物源進行分析。

對研究區砂巖碎屑成分進行平面分析，結果表明，長4+5特低滲儲層碎屑成分在平面上的分布呈北東—南西差異(圖1)。西南慶城、鎮原地區和西部環縣地區骨架礦物組成極為相似，石英和巖屑絕對含量高，其中西南地區石英和巖屑絕對含量分別為42.30%和17.70%；西部地區石英和巖屑絕對含量分別為44.30%和22.63%；東北白豹、華池地區的骨架礦物組成相似，且碎屑成分分布規律與西南和西部地區相反，長石絕對含量高，平均為43.00%；南部合水地區，碎屑成分的絕對含量均在西南和東北地區之間。研究區存在東北、西南和西部、南部等不同方向的物源，這與前人研究基本吻合。

圖1 隴東地區延長組長4+5砂巖碎屑成分及填隙物絕對含量平面分布

2 巖石成分特征

2.1 巖石類型特征

采用石英、長石、巖屑和雜基4組分砂巖分類法，對研究區長4+5特低滲儲層154口井921塊砂巖薄片進行統計分析。結果表明，隴東地區長4+5特低滲儲層巖石類型主要包括長石巖屑質石英砂巖、長石砂巖、巖屑質長石砂巖、長石質巖屑砂巖、巖屑砂巖、雜砂巖6類(圖2)。其中，以長石砂巖、巖屑質長石砂巖和長石質巖屑砂巖為主，其次為巖屑砂巖。

圖2 隴東地區延長組長4+5儲層巖石類型

研究發現，不同物源方向上巖石類型不同，其中東北物源區儲層巖石類型主要為長石砂巖、巖屑質長石砂巖，還有少量長石質巖屑砂巖、巖屑砂巖；西南和西部物源區巖石類型主要為長石質巖屑砂巖，其次為巖屑質長石砂巖和巖屑砂巖，還有少量的長石巖屑質石英砂巖。前人認為，鄂爾多斯盆地東北為陰山古陸，母巖為一套太古代和早元古代中基性火山巖為主的變質巖和太古代的二長花崗巖，富含長石和黑云母；湖盆西南為隴西古陸，母巖為中上奧陶統—志留系的碳酸鹽巖、淺變質巖、中—酸性火山巖[13-14]，由于物源和搬運距離的不同導致不同物源方向上的巖石類型的差異。

2.2 巖屑成分特征

巖屑是母巖巖石的碎塊，是保持母巖結構的礦物集合體。因此，巖屑是提供沉積物來源區巖石類型的直接標志。基于研究需要以及巖屑本身性質，將巖屑及云母分為剛性和塑性2類，剛性組分分為易溶和難溶2類，塑性組分又分為易壓實變形和易蝕變2類[15]。

2.2.1 巖屑成分統計特征

儲層巖屑類型復雜，巖漿巖、沉積巖、變質巖巖屑均有發育。其中，以變質巖巖屑為主，約占巖屑和云母總量的37.00%；其次為云母，約占巖屑和云母總量的33.00%；巖漿巖巖屑約為16.00%，沉積巖巖屑約為11.00%；其他巖屑約為3.00%。

2.2.2 巖屑成分平面分布特征

對研究區長4+5不同類型巖屑及云母絕對含量統計分析結果表明，剛性、塑性巖屑含量分布也呈現北東—南西差異(圖3，表1)：西南和西部物源區表現為以剛性組分為主，平均含量約為12.57%，主要為白云巖和千枚巖巖屑，平均含量分別為5.05%和4.26%；東北物源區以塑性組分為主，平均含量約為10.27%，含大量云母片，平均含量約為6.77%；南部物源區，也表現出以剛性組分為主的特征。從研究區巖屑成分在不同物源方向上的分布規律可以看出，不同物源區的母巖性質是有本質差別的。總體上，偏南部物源以剛性組分為主，偏北部物源以塑性分為主。

圖3 隴東地區延長組長4+5巖屑類型平面分布

地區剛性組分/%剛性難溶燧石花崗巖隱晶巖高變巖石英巖剛性易溶灰巖白云巖噴發巖塑性組分/%塑性易變形片巖千枚巖板巖泥巖塑性易蝕變云母白豹046000064131133013123169057179068023646華池046052089110150027226147060203095015707合水044000113013200113369244025281225000263慶城085000118029327022614254074420154018281鎮原033000130090193000230143170438183000530環縣065000169056322056670164115420230007372

2.3 填隙物特征

對研究區154口井921塊砂巖樣品的填隙物統計分析，結果表明，研究區雜基含量較低為0.00%～2.00%，平均為1.18%；膠結物含量為5.00%～15.00%，平均為12.90%。其中，長4+51砂組膠結物含量較高，平均為13.50%；長4+52砂組膠結物含量約12.30%。

對220塊薄片的觀察、分析化驗結果表明，研究區膠結物類型以鐵方解石、鐵白云石、硅質、綠泥石、伊利石、高嶺石為主。其中，鐵方解石、鐵白云石多充填于殘余粒間孔或長石、巖屑發生溶蝕產生的次生孔隙內，有時交代碎屑顆粒(圖4a、b)；硅質膠結物主要以2種方式產出：環繞石英顆粒周圍的石英次生加大邊和充填孔隙的自生石英晶粒(圖4c)；綠泥石主要以包膜或孔隙襯里產出(圖4d)，部分表現為充填孔隙式膠結；伊利石呈彎片狀、蜂窩狀、毛發狀等形態，多以顆粒包膜或孔隙襯邊形式出現，有時呈網狀搭橋式分布于孔隙中(圖4e)；高嶺石多呈書頁狀、蠕蟲狀集合體賦存在原生粒間孔和次生溶孔中(圖4f)。

3 巖石結構特征

碎屑巖的結構代表了礦物和巖石碎屑的大小與形狀、填隙物的結構以及不同組分的空間組合關系，碎屑顆粒的結構特征包括粒度、分選、磨圓度等。研究區整體粒度較細，分選性較好，磨圓度以次棱角為主。

3.1 粒度特征

粒度是碎屑顆粒最主要的結構類型，碎屑顆粒的大小直接決定著巖石的類型和性質。研究區特低滲儲層整體上粒度較細，以細砂巖為主，占91.50%；其次為粉砂巖，約占7.50%；中砂巖和粗砂巖相對較少，占0.80%和0.20%。研究區的粒度特征是形成特低滲儲層的重要影響因素。

圖4 隴東地區延長組長4+5儲層膠結物特征

3.2 分選特征

分選表示顆粒粒度大小的均勻性，研究區儲層顆粒的分選性較好，以好、中等為主，所占比例分別為56.30%和38.20%。其中，長4+52儲層顆粒的分選性優于長4+51，分選好的顆粒占67.00%。

3.3 磨圓度特征

研究區儲層顆粒磨圓度以次棱角狀為主，所占比例高達94.20%，其他磨圓類型很少。

4 巖石學特征對成巖作用影響

砂巖巖石學特征對研究區特低滲儲層的成巖作用和物性發育有重大影響[16-18]。研究區921塊樣品的物性數據統計結果表明，研究區特低滲儲層平均滲透率極低，約為1.19×10-3μm2，其中西南和西部物源區平均滲透率較高，約為2.11×10-3μm2，東北物源區平均滲透率約為1.41×10-3μm2。

石英的抗壓性較強，石英含量越高，儲層孔隙度受壓實作用降低的程度越小。研究區特低滲儲層石英含量較低，遭受較強烈的壓實作用；研究區長石常發生不同程度的溶蝕，但次生孔隙被后期碳酸鹽膠結物充填(圖4a)，增加了儲層的致密化程度。研究區特低滲儲層以粒度較細的細砂巖和粉砂巖為主，在早期快速壓實作用下，原生孔隙損失較多，同時也不利于成巖流體的流通，進而影響了次生孔隙的發育，最終導致儲層致密化。另外，在不同物源方向上，東北物源區泥巖、板巖、千枚巖等塑性巖屑含量較高，抗壓性較差，埋藏過程中常被擠入孔隙，降低了巖石的孔隙度和滲透率；東北物源區含大量云母片，薄片觀察表明，云母在孔隙水的參與下常發生水化，在骨架顆粒周圍形成綠泥石膜(圖4d)，有時形成伊利石、高嶺石等填充孔隙(圖4e、4f)，因此，既能在一定程度上增強砂巖的抗壓實能力，保護粒間孔，又可能占據孔隙喉道，導致東北物源區的滲透率低于西南和西部物源區。也說明砂巖的巖石學特征對成巖作用有著重要影響，也決定了儲層的滲透性。

5 結 論

(1) 研究區存在東北、西南和西部、南部等不同方向的物源，不同物源方向上巖石類型的平面分布呈現北東—南西差異：東北物源區巖石類型主要為長石砂巖、巖屑質長石砂巖，西南和西部物源區巖石類型主要為長石質巖屑砂巖，由于物源和搬運距離的不同導致不同物源方向上的巖石類型的差異。

(2) 在不同物源方向上，剛性、塑性巖屑含量分布也呈現北東—南西差異：西南和西部物源區表現為以剛性組分為主，主要為白云巖和千枚巖巖屑；東北主物源區以塑性組分為主，含大量云母片；南部物源區，也表現出以剛性組分為主的特征。從巖屑分布規律可以看出，不同物源區的母巖性質是有本質差別的。

(3) 研究區特低滲儲層膠結物類型以鐵方解石、鐵白云石、硅質、綠泥石、伊利石、高嶺石為主。另外，儲層粒度較細，以細砂巖為主；顆粒的分選性較好，以好、中等為主；顆粒磨圓度以次棱角狀為主。

(4) 砂巖巖石學特征對研究區特低滲儲層的成巖作用和物性發育有重大影響。研究區石英含量低、碳酸鹽膠結物充填長石溶孔、儲層顆粒粒度細等特征導致儲層整體致密化；不同物源方向上，東北物源區塑性巖屑含量高、大量云母發生水化形成黏土礦物堵塞喉道，導致東北物源區滲透率低于西南和西部物源區。

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編輯 張 雁

20150617；改回日期：20150925

國家重點基礎研究發展計劃“973”項目“中國陸相致密油(頁巖油)形成機理與富集規律基礎研究”(2014CB239005)；國家自然科學基金“泥質巖層對低滲透砂巖儲層油氣成藏的控制機理研究”(41502146)

孫健(1991-)，男，2013年畢業于山東科技大學資源勘查工程專業，現為西南石油大學地質工程專業在讀碩士研究生，從事沉積學和儲層地質方面的研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.015

TE122

A

1006-6535(2015)06-0070-05