鄂爾多斯寨科區(qū)及旦八北部區(qū)儲(chǔ)層特征研究

尹詩(shī)琪，張?zhí)炀?/p>

（1.長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434000；2.中國(guó)石油青海油田分公司澀北作業(yè)公司，西寧 810000）

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鄂爾多斯寨科區(qū)及旦八北部區(qū)儲(chǔ)層特征研究

尹詩(shī)琪1，張?zhí)炀?

（1.長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434000；2.中國(guó)石油青海油田分公司澀北作業(yè)公司，西寧 810000）

摘要：寨科區(qū)和旦八北部區(qū)面積約82km2。通過(guò)大量資料統(tǒng)計(jì)分析，該區(qū)域長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6儲(chǔ)層主要為細(xì)砂巖，孔隙度一般4.7%～18.4%，平均10.93%，滲透率0.042～12.2×10(-3)μ m2，平均1.64×10(-3)μ m2，長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔滲條件比長(zhǎng)4+5略好。對(duì)儲(chǔ)集性能起破壞性的成巖作用主要包括壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，起建設(shè)性作用的主要為溶解作用。粘土膜可以有效阻止石英次生加大以及其他礦物的膠結(jié)作用，從而有保護(hù)殘余粒間孔，但是孔隙式充填的自生粘土礦物常常擠占有效孔隙空間，降低儲(chǔ)集層的物性。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)層；孔滲條件；成巖作用；鄂爾多斯盆地

1　研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是我國(guó)大型沉積盆地之一，面積約25萬(wàn)km2。現(xiàn)今的盆地可劃分為：伊盟隆起、渭北隆起、西緣逆沖帶、晉西撓褶帶、天環(huán)坳陷、陜北斜坡等六個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。寨科區(qū)和旦八北部區(qū)位于志丹縣西南部的旦八鎮(zhèn)境內(nèi)，面積約82km2。目前該區(qū)域長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6儲(chǔ)層特征未進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)研究，不利于該區(qū)域的后續(xù)開發(fā)。通過(guò)大量的資料對(duì)寨科區(qū)和旦八北部區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6儲(chǔ)層地質(zhì)特征進(jìn)行詳細(xì)研究，對(duì)于實(shí)現(xiàn)油田產(chǎn)層及區(qū)塊接替、增儲(chǔ)上產(chǎn)、后續(xù)高效開發(fā)具有重要的意義。

圖1　寨科區(qū)及旦八北部區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油層砂巖組分三角圖

2　儲(chǔ)層特征

儲(chǔ)集層特征的研究是油藏評(píng)價(jià)工作的重要組成部分，對(duì)儲(chǔ)集性能評(píng)價(jià)的結(jié)果將直接影響油藏評(píng)價(jià)的效果[1]。研究區(qū)三疊系延長(zhǎng)組儲(chǔ)集層不僅分布廣，厚度大，而且含油普遍、油層縱向迭加[2-5]。油氣的富集與儲(chǔ)集條件有密切的關(guān)系，因此，有必要對(duì)儲(chǔ)集層的特征進(jìn)行較為詳細(xì)的研究。

2.1儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

在前人所做的巖石學(xué)研究的基礎(chǔ)上，選取了研究區(qū)9口井的14個(gè)樣品進(jìn)行了偏光顯微鏡、掃描電鏡和鑄體粒度圖像分析，分析結(jié)果顯示，寨科區(qū)及旦八北部區(qū)內(nèi)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6儲(chǔ)層主要為淺灰色、灰白色、灰褐色細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，其次為粉—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖（圖1）。儲(chǔ)層砂巖的骨架顆粒主要為石英、長(zhǎng)石、巖屑和云母礦物。其中以長(zhǎng)石最為發(fā)育，長(zhǎng)4+5長(zhǎng)石含量一般為25%～70%，平均48%，長(zhǎng)6長(zhǎng)石含量一般為30%～65%，平均50%；其次為石英，長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層石英含量一般在14%～28%，平均17.8%，長(zhǎng)6儲(chǔ)層石英含量一般在16%～32%，平均21%；巖屑主要為泥質(zhì)巖屑、千枚巖屑、花崗巖屑，長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6巖屑含量一般為3%～10%，平均4%；云母也是區(qū)內(nèi)砂巖中普遍可見的碎屑顆粒，變化范圍較大，多為1%-15%，平均含量7%。填隙物包括泥質(zhì)雜基和自生礦物膠結(jié)成分，其含量和分布變化很大，不同類型的填隙物，不同井區(qū)，不同層段的含量均有較大變化，一般為5%～47%，平均10%。雜基以泥質(zhì)為主，見有為綠泥石和云母，含量變化也較大，含量占填隙物的45%；膠結(jié)物主要包括方解石、自生粘土礦物，石英加大、長(zhǎng)石加大及硬石膏，占填隙物總量的55%。

2.2儲(chǔ)層物性及巖心物性特征

孔隙度和滲透率是表征儲(chǔ)層物性最為常用和重要的參數(shù)，定量研究?jī)?chǔ)層孔滲特征是油藏描述工作中儲(chǔ)層研究的重要內(nèi)容之一，對(duì)于研究?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性及儲(chǔ)量計(jì)算、儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)等有著重要意義，也是剩余油分布及油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究的基礎(chǔ)[6]。

根據(jù)巖樣所做孔滲分析表明，區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層孔隙度φ一般介于4.7%～18.4%，平均為10.93%，滲透率k一般介于0.042～12.2×10-3μ m2，平均為1.64×10-3μ m2。孔隙度和滲透率之間存在有一定的線性相關(guān)關(guān)系（圖2）。

圖2　寨科區(qū)及旦八北部區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6巖心孔隙度和滲透率交匯關(guān)系圖

從分析樣品分析結(jié)果的平均值來(lái)看（表1），長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔滲條件比長(zhǎng)4+5略好，長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔隙度φ平均為11.52%，滲透率k平均值為2.63×10-3μ m2，長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層孔隙度平均值為10.9%，滲透率平均值為0.13×10-3μ m2。

2.3儲(chǔ)層孔隙類型與孔隙結(jié)構(gòu)

2.3.1儲(chǔ)集空間類型及其特征

通過(guò)普通薄片、鑄體薄片觀察，結(jié)合鑄體薄片圖像粒度統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型主要有殘余原生粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、基質(zhì)微孔等（圖3a,b,c,d）。從表2可以看出，所取樣樣品鑄體薄片粒度圖像分析得到的面孔率在0～8.18%，平均僅為3.26%。不同樣品之間，面孔率的發(fā)育程度相差明顯，粉砂巖的平均面孔率最小，僅有0.2%，雖然樣品的數(shù)量有限，但是總體反映出了隨粒度增加面孔率有增加的趨勢(shì)。在儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型主要是粒間溶孔，占儲(chǔ)集空間的60%～85%，次為殘余原生粒間孔（15.3%）和粒內(nèi)溶孔（5.08%），少量為基質(zhì)內(nèi)微孔隙。可見，區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間為粒間溶孔。

表1　寨科區(qū)及旦八北部區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6巖心孔隙度和滲透數(shù)據(jù)表

圖3a　剩余粒間孔（寨28井，長(zhǎng)6）

圖3b　粒間溶孔r,粒內(nèi)溶孔m(3024井，長(zhǎng)6)

圖3c　長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔（寨83井，長(zhǎng)6）

圖3d　基質(zhì)間微孔（正134井，長(zhǎng)4+5）

表2　長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6儲(chǔ)集空間及物性統(tǒng)計(jì)表

2.3.2孔隙結(jié)構(gòu)特征

儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征是指孔隙及連通孔隙的喉道大小、形狀、連通情況、配置關(guān)系。研究區(qū)內(nèi)樣品的孔隙度和滲透率之間的關(guān)系可以看出（圖2），孔隙度大滲透率不一定高。其主要原因巖石的孔滲特征明顯地受著巖石的孔隙結(jié)構(gòu)特征的影響。孔隙結(jié)構(gòu)特征是指巖石所具有的孔隙喉道的幾何形態(tài)、大小、分布及其相互連通關(guān)系，由于成巖作用的影響，儲(chǔ)集巖的孔隙結(jié)構(gòu)變得十分復(fù)雜。通過(guò)掃描電鏡和粒度圖像分等方法，對(duì)區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析，主要分為如下四類：

①縮頸喉道：指孔隙的縮小部分形成的喉道，喉道一般較粗，多大于5μ m，個(gè)別可達(dá)100μ m，喉道寬度一般5～50μ m，有時(shí)沿顆粒表面生長(zhǎng)的綠泥石等可使喉道部分或全部堵塞（圖4a）。②片狀或彎片狀喉道：該類喉道呈現(xiàn)片狀，喉道一般長(zhǎng)遠(yuǎn)大于寬，一般以半徑1.5～0.5μ m的細(xì)喉，主要是巖石的壓實(shí)和膠結(jié)作用形成的喉道，偶而亦可見到顆粒破碎所成的長(zhǎng)而窄的片狀縫形成的片狀或彎片狀喉道。片狀或彎片狀喉道掃描電鏡下觀察占有部分比例（圖4b）。③管束狀喉道：當(dāng)雜基和膠結(jié)物含量較高時(shí)，原生的粒間孔隙有可能完全被堵死。在雜基和膠結(jié)物中的許多微孔隙本身既是微孔隙又是連通的通道。這些微孔隙像毛細(xì)管交叉的分布在雜基和膠結(jié)物中。這類喉道較為常見，常和其它類型的

喉道共同存在巖石之中一般以半徑大于10μ m的粗喉為主，這類砂巖往往壓實(shí)和膠結(jié)作用弱，砂粒為點(diǎn)接觸，或溶蝕作用較強(qiáng)，碎屑接觸處的邊緣也受溶蝕圖（圖4d）。上述4種喉道類型在本次研究所分析的樣品中均有發(fā)育，其中縮頸喉道和點(diǎn)狀喉道為中－高滲性儲(chǔ)集巖的喉道類型，片狀或彎片狀喉道為中低滲性儲(chǔ)集巖的喉道，管束狀喉道為低滲透性儲(chǔ)集巖的喉道類型。（圖4c）。④點(diǎn)狀喉道：分布于顆粒之間將接觸處，其形態(tài)呈粗而短的點(diǎn)狀。該類喉道一般較小。一般以半徑大于10μ m的粗喉為主，這類砂巖往往壓實(shí)和膠結(jié)作用弱，砂粒為點(diǎn)接觸，或溶蝕作用較強(qiáng)，碎屑接觸處的邊緣也受溶蝕圖（圖4d）。上述4種喉道類型在本次研究所分析的樣品中均有發(fā)育，其中縮頸喉道和點(diǎn)狀喉道為中－高滲性儲(chǔ)集巖的喉道類型，片狀或彎片狀喉道為中低滲性儲(chǔ)集巖的喉道，管束狀喉道為低滲透性儲(chǔ)集巖的喉道類型。

2.4儲(chǔ)層成巖作用

圖4a　縮頸喉道（寨67井，長(zhǎng)6）

圖4b　片狀或彎片狀喉道（寨92井，長(zhǎng)4+5）

圖4c　管束狀喉道 （寨28井，長(zhǎng)6）

圖4d　點(diǎn)狀喉道（寨34井，長(zhǎng)6）

通過(guò)薄片和掃描電鏡觀察，研究區(qū)主要經(jīng)歷的和孔隙演化密切相關(guān)的成巖作用主要包括壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用[7]。

2.4.1壓實(shí)作用

巖心薄片觀察表明，區(qū)內(nèi)機(jī)械壓實(shí)作用的表現(xiàn)特征為:①顆粒長(zhǎng)軸定向排列。②黑云母的壓彎變形及軟巖屑被擠壓成假雜基。③石英及長(zhǎng)石等剛性顆粒的壓裂。這種顆粒破裂縫又被后期方解石等膠結(jié)物愈合。④顆粒在壓實(shí)作用下接觸關(guān)系的改變，巖石碎屑顆粒之間以線接觸和線-點(diǎn)接觸為主，甚至局部凹凸接觸（圖5a）。

圖5a　碎屑顆粒之間的線-點(diǎn)接觸、凹凸接觸（正134井，長(zhǎng)4+5，鑄體薄片）

2.4.2膠結(jié)作用

本區(qū)砂巖中的膠結(jié)物主要有自生粘土礦物、碳酸鹽礦物及自生石英等，膠結(jié)類型為薄膜式、再生式、孔隙式膠結(jié)，它們?cè)趦?chǔ)層中起堵塞孔隙、使孔隙性變差的破壞作用。早期成巖階段沉積的膠結(jié)物成分碳酸鹽、硫酸鹽和自生粘土礦物等，可以抵抗部分上覆地層壓力，阻礙壓實(shí)作用的進(jìn)一步進(jìn)行（圖5b,c）。

圖5b　粗粉晶級(jí)方解石（寨92井，長(zhǎng)4+5，鑄體薄片）

圖5c　部分顆粒表面粘土環(huán)邊膠結(jié)（寨92井，長(zhǎng)4+5，掃描電鏡）

2.4.3溶解作用

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)溶蝕作用產(chǎn)生的粒間溶孔構(gòu)成了研究區(qū)的主要儲(chǔ)集空間類型。其主要表現(xiàn)為顆粒特別是巖屑、長(zhǎng)石、粘土礦物顆粒和膠結(jié)物的溶蝕。溶蝕作用進(jìn)行得比較徹底的情況下，粒間溶孔有時(shí)和原生粒間孔不太好區(qū)分，但這類孔隙往往表現(xiàn)為超大孔隙，顆粒呈漂浮狀（圖5d）。除溶蝕膠結(jié)物形成粒間溶孔外，巖屑、長(zhǎng)石顆粒發(fā)生粒內(nèi)溶蝕可形成粒內(nèi)溶孔、沿裂縫或者解理縫溶蝕可形成溶擴(kuò)縫。顆粒邊緣可見受溶蝕作用形成的港灣。

圖5d　粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和溶擴(kuò)縫（3024井，長(zhǎng)4+5，鑄體薄片）

自生粘土礦物膠結(jié)物常見的綠泥石、伊利石及伊蒙混層等自生粘土礦物對(duì)儲(chǔ)集層物性的影響既有建設(shè)性的也有破壞性的[8]。粘土膜可以有效阻止石英次生加大以及其他礦物的膠結(jié)作用，從而有保護(hù)殘余粒間孔，但是孔隙式充填的自生粘土礦物常常擠占有效孔隙空間，降低儲(chǔ)集層的物性。研究區(qū)內(nèi)對(duì)儲(chǔ)層演化起建設(shè)性作用的成巖作用主要為溶解作用。顯微鏡及掃描電鏡觀察表明，研究區(qū)溶蝕作用主要發(fā)生在長(zhǎng)石顆粒表面及內(nèi)部，其次為巖屑發(fā)生溶蝕。

3　結(jié)論

1）寨科區(qū)及旦八北部區(qū)內(nèi)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖性主要為淺灰色、灰白色、灰褐色細(xì)砂巖，其次為粉—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖。儲(chǔ)層砂巖的骨架顆粒主要為石英、長(zhǎng)石、巖屑和云母礦物。填隙物包括泥質(zhì)雜基和自生礦物膠結(jié)成分。膠結(jié)物主要包括方解石、自生粘土礦物，石英加大、長(zhǎng)石加大及硬石膏，占填隙物總量的55%。

2）研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層孔隙度φ一般介于4.7%～18.4%，平均為10.93%，滲透率k一般介于0.042～12.2 ×10-3μ m2，平均為1.64×10-3μ m2。孔隙度和滲透率之間存在有一定的線性相關(guān)關(guān)系。同時(shí)長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔滲條件比長(zhǎng)4+5略好。

3）研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型主要有殘余原生粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、基質(zhì)微孔等。孔隙結(jié)構(gòu)主要包括縮頸喉道、片狀或彎片狀喉道、管束狀喉道、點(diǎn)狀喉道。這四類結(jié)構(gòu)在樣品中均有發(fā)育，其中縮頸喉道和點(diǎn)狀喉道為中－高滲性儲(chǔ)集巖的喉道類型，片狀或彎片狀喉道為中低滲性儲(chǔ)集巖的喉道，管束狀喉道為低滲透性儲(chǔ)集巖的喉道類型。

4）研究區(qū)成巖作用主要包括壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。其中對(duì)儲(chǔ)集性能起破壞性的成巖作用主要包括壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，起建設(shè)性作用的主要為溶解作用。但自生粘土礦物在降低有效儲(chǔ)集空間的同時(shí)也保護(hù)了殘余粒間孔的形成。

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Characteristics of Reservoir in the Zhaike and Northern Danba areas,Ordos Basin

YIN Shi-qi1ZHANG Tian-jun2
(1-College of Technology and Engineering,Yangtze University,Jingzhou,Hubei 434000; 2-Sebei Homework of Qinghai Oilfield Branch Company,PetroChina,Xining 810000)

Abstract:Statistical analysis indicates that reservoirs of the Chang4 + 5 and Chang 6 in the Zhaike and Northern Danba areas in Ordos Basin are composed gray and grayish white,brown fine sandstone with a porosity of 4.7-18.4% (average of10.93% ) and a permeability of 0.042-12.2×10(-3)μm2(average of 1.64×10(-3)μm2).And pore and permeable condition of the Chang 6 reservoir is better than that of Chang 4 + 5.The reservoir space types are residual original intergranular pore,intergranular dissolved pore,intragranular dissolved pore,matrix pore and so on.Pore structure includes the necking throat,flake or curved flake throat,tube bundle throat,dot throat.Compaction and cementation are destructive diagenesis on physical properties,while dissolution is a constructive one.Clay film can effectively prevent quartz overgrowth which protected the residual intergranular pore formation,but the pore filled by antigenic clay minerals often diverted effective pore space,reducing the physical properties of the reservoir.

Key words:pore permeability condition; pore structure; diagenesis; clay protection

作者簡(jiǎn)介：尹詩(shī)琪（1984-），男，湖北應(yīng)城人，助教，研究方向：構(gòu)造地質(zhì)、石油地質(zhì)

收稿日期：2015-07-06

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.018

中圖分類號(hào)：P618.130.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-0995（2016）01-0081-05