蘇里格南合作區塊致密砂巖儲層微觀特征及評價

賈永輝，梁倚維，向 曉，杜 超

中國石油長慶油田蘇里格南作業分公司 （陜西 西安 710018）

■地質研究

蘇里格南合作區塊致密砂巖儲層微觀特征及評價

賈永輝，梁倚維，向 曉，杜 超

中國石油長慶油田蘇里格南作業分公司 （陜西 西安 710018）

盒8段和山1段是蘇里格南合作區塊主要開發目的層，也是該氣田主力產氣層段。從沉積巖石學特征入手，綜合應用鑄體薄片、掃描電鏡、孔滲試驗等巖心分析化驗資料，利用數理統計方法，對蘇里格南區塊盒8、山1段致密砂巖儲層的微觀特征進行了分析研究，并分析其對儲層物性的影響。根據巖心分析試驗的孔隙度和滲透率將目的層分為3類，其中I、II類儲層是研究區開發的優質儲層，是增儲上產的主要目的層。

巖石學；致密砂巖；儲層物性

在油氣資源日益緊俏的今天，非常規油氣作為一種新的接替資源在油氣儲量以及產量中所占的比重越來越大，在國內也得到了快速發展[1-2]。蘇里格氣田致密砂巖氣儲量巨大，是我國近年來重點開發大氣區之一[3-4]，蘇里格南合作區塊（以下簡稱蘇南合作區）作為蘇里格氣田的一部分，儲層較致密，非均質性強。通過對儲層巖石學特征的研究，對深入認識蘇南合作區儲層特征和助力氣田開發具有較大意義。

1 蘇南合作區塊概況

蘇南合作區位于內蒙古自治區，橫跨鄂托克前旗與烏審旗。構造位置位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，整體為平緩的西傾單斜，斷層不發育。區塊南北長xxkm、東西寬xx km，總面積xxxxkm2。目前,該氣田鉆遇第四系、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系、石炭系和奧陶系地層[5]，主要開發層系為二疊系下石盒子組和山西組地層，其中盒8和山1段是開發主要目的層，也是氣田生產的主力層位。

2 儲層巖石學特征

對蘇南合作區盒8-山1段致密砂巖的巖石組分特征、碎屑結構特征以及填隙物特征進行了分析研究。

2.1 巖石組分及特征

通過巖心觀察、X衍射以及薄片資料分析研究，蘇南合作區石盒子組盒8段和山西組山1段儲層巖石類型相近，均以灰色、灰白色中砂巖、細砂巖為主，部分含礫（圖1）。通過薄片鑒定以及X衍射分析數據統計，研究區主要儲集巖石類型為石英砂巖、巖屑石英砂巖以及巖屑砂巖。目的層碎屑成分以石英為主，其次是巖屑，幾乎不含長石。巖屑組分以變質巖巖屑為主，其次為火成巖巖屑，其他組分主要為高度分化的巖石碎片。

圖1 研究區目的層巖心觀察照片

盒8段砂巖類型主要為石英砂巖和巖屑石英砂巖，石英含量介于52%～98%，平均含量為83%，石英碎屑包括單晶石英(35%)和多晶石英(10%)兩種類型，巖屑含量介于1%～48%，平均含量為15%。山1段砂巖類型主要以巖屑砂巖為主，含少量巖屑石英砂巖，石英含量介于41%～86%，平均含量為68%，巖屑含量介于11%～59%，平均含量為30%。

2.2 碎屑結構特征

針對區塊內儲層碎屑顆粒的結構特征、膠結物的類型特征以及之間的關系進行研究[6]。

2.2.1 粒度

通過對蘇南合作區盒8-山1段取心層段的26塊巖心樣品進行粒度分析可知，砂巖粒度分布從粉砂巖到粗砂巖，主要為中-粗粒，分布較為集中（表1）。

表1 目的層粒級分布統計表

2.2.2 分選性

根據巖石薄片鑒定資料統計，蘇南合作區塊盒8-山1段砂巖分選程度為中等-好，由分析可知，從山1段至盒8段分選程度有逐漸變好的趨勢。

2.2.3 磨圓度

根據薄片分析統計，蘇南合作區塊盒8-山1段儲層砂巖磨圓為次圓-次棱角狀，主要以次棱角狀為主，磨圓度較差。由于研究區碎屑顆粒中石英含量很高，而石英顆粒的硬度又相對較大，不宜磨圓，因此造成區塊內砂巖磨圓較差。

2.2.4 膠結物

研究區砂巖中膠結物主要有二氧化硅礦物、碳酸鹽礦物和黏土膠結物（圖2）。二氧化硅礦物膠結物主要呈石英晶體出現，在純石英砂巖和石英砂巖中發育，但不會存在于具有綠泥石包裹體的石英顆粒之間。它在碎屑石英顆粒上自生加大，蠶食掉更早期形成的孔隙填充物或交代伊利石和高嶺石。

圖2 盒8-山1顯微圖像特征

碳酸鹽礦物膠結物主要為方解石和菱鐵礦膠結。方解石是巖石薄片中最容易辨認的碳酸鹽膠結物，在樣品中的質量百分比通常為0至20%之間。鐵方解石和菱鐵礦也很容易辨認。方解石和菱鐵礦可能是成巖作用早期或晚期所產生的膠結物。碳酸鹽晶體經常會表現出明顯的溶蝕跡象。在有些儲層中，碳酸鹽溶蝕作用是孔隙再生的主要原因。

黏土礦物膠結物主要為高嶺石、伊利石、綠泥石等黏土礦物。

2.2.5 黏土礦物特征

通過對區塊內儲層巖心進行X衍射分析發現，研究區目的層發育的黏土礦物類型主要為高嶺石、伊利石、綠泥石以及伊/蒙混層。

自生高嶺石形成粒度相對較粗或較細的葉片狀。大多數自生高嶺石由交代骨架顆粒（可能是長石）發育而成，有的沉積于粒間孔。保留原始長石顆粒形狀的交代高嶺石會形成顆粒狀聚合物。這表明，長石向高嶺石的演變可能發生于成巖作用晚期，或至少比主要機械壓實階段更晚些。

綠泥石常常以交代物形式出現，有時以薄膜包裹體形式出現在某些巖石樣品中。綠泥石包裹體對于孔隙度有較大影響，因為它在埋藏期間會阻礙石英的自生加大，這樣就會減弱或延遲化學壓實作用。

伊利石黏土是一種交代顆粒（原始黏土巖屑），在石英和長石顆粒間經過強烈壓實作用重結晶為伊利石。伊利石再結晶過程發生于埋藏期間，很有可能為鉀長石向高嶺石演變過程中所釋放的大量鉀元素所導致。根據電子掃描顯微鏡觀察結果，伊利石表現出了薄片狀到絲發狀的形態，具有微型孔隙形態。

其他交代黏土主要包括高嶺石、伊利石和伊-蒙混層黏土。

3 孔隙類型和孔滲特征

3.1 孔隙類型

根據鑄體薄片圖像分析結果，盒8-山1段儲層孔隙類型按成因可分為兩種：原生孔隙和次生孔隙，其中次生孔隙是目的層的主要儲集空間。

在沉積、埋藏過程中保存下來的顆粒間孔隙為原生孔隙。然而，原生孔隙是非常稀少的，在薄片中只占5%。它們僅存在于巖性最粗的沉積相，這是河道砂壩（辮狀河道）和點砂壩較低部位（曲流河道）的特征。如果原生大型孔隙得到了保存，則孔隙度值會保持在10%以上，其平均值約為15%。

次生孔隙是由溶蝕作用、膠結作用、交代作用等成巖作用所形成的孔隙,是盒8-山1段儲層的主要孔隙類型，包括粒間溶孔、粒內溶孔、晶間晶內微孔等。

3.2 孔滲特征

對于特低孔滲的儲層，由于在開采過程中，氣藏壓力會快速下降，凈上覆地層壓力也會相應的增加，這將引起地層孔隙體積的減小和滲透率的降低，為了評價儲層壓力的變化對孔隙度和滲透率造成的影響，蘇南巖心測試分析均是在不同的儲層壓力條件下測量的，從而使不同的結果代表不斷變化的儲層條件。

由實驗數據可知，當壓力為10bar時（接近大氣條件），孔隙度和滲透率平均值分別大約為7.0%和0.2×10-3μm2，然而，當壓力為310bar時(接近原始儲層條件)，孔隙度基本穩定不變地維持在6.8%左右，然而滲透率發生了較大變化，滲透率平均值變為最初值的20%，下降至0.036×10-3μm2左右。說明隨著儲層壓力的增加，滲透率受到的影響更大。

在儲層壓力條件下，研究區盒8段儲層孔隙度分布范圍在0.7%～19.2%，平均為5.6%，孔隙度主要分布范圍在4%～9%之間。山1段儲層孔隙度分布范圍在0.1%～9.7%，平均為3.2%，孔隙度主要分布范圍在2%～6%之間；盒8段儲層滲透率分布范圍在0.000 2×10-3～22.18×10-3μm2,平均為0.22×10-3μm2，山1段儲層滲透率分布范圍在0.000 1×10-3～0.12×10-3μm2，平均為0.01×10-3μm2。

4 儲層評價

根據巖心試驗分析的孔隙度和滲透率，將蘇南區塊盒8-山1段儲層分為3個類別。

I類：孔隙度大于9%，滲透率大于0.1×10-3μm2，主要為河道滯留沉積和心灘沉積。II類：孔隙度介于6%～9%，滲透率介于0.01×10-3～0.09×10-3μm2,主要為曲流河邊灘沉積。III類：孔隙度介于3%～6%，滲透率介于0.001×10-3～0.01×10-3μm2，主要為河流決口扇沉積。

5 結論與認識

1）蘇南合作區塊盒8段、山1段砂巖儲層的巖性為中粗粒石英砂巖、巖屑石英砂巖以及少量的巖屑砂巖，巖石碎屑主要為石英類。

2）巖石儲集空間主要以次生孔隙為主，包括溶蝕的粒間孔隙和晶間孔隙。

3）儲層孔隙度受地層壓力變化的影響較小，滲透率隨著壓力的變化呈現很強的敏感性。

4）根據儲層物性可將本區儲層劃分為3類，其中I、II類是本區的優質儲層，是增儲上產的主要目的層。

[1]關德師,牛嘉玉.中國非常規油氣地質[M].北京：石油工業出版社,1995.

[2]鄒才能,陶士振,侯連華,等.非常規油氣地質[M].北京：地質出版社,2001.

[3]楊 華,劉新社,孟培龍.蘇里格地區天然氣勘探新進展[J].天然氣工業,2011,31(2)：1-8.

[4]何自新,付金華,席勝利,等.蘇里格大氣田成藏地質特征[J].石油學報,2003,24(2)：6-12.

[5]劉忠群,高青松,張 健.大牛地氣田山西組儲層孔隙結構特征[J].天然氣工業,2001,21(增刊)：70-72.

[6]朱筱敏.沉積巖石學[M].4版.北京：石油工業出版社,2008.

He 8 member and Shan 1 member are the main development target and the main gas producing section of Sulige field.Starting from the characteristics of sedimentary petrology,the microscopic characteristics of the tight sandstone reservoirs of the He 8 member and the Shan 1 member were studied according to the statistical analysis of casting sheet,scanning electron microscopy and core porosity and permeability test data,and the influence of the reservoir microscopic characteristics on reservoir properties was analyzed.The target layers are divided into 3 types according to the porosity and permeability of cores,I and II types of reservoir are high quality reservoir,and are the main objective layers to increase and reserves and yield.

petrology;tight sandstone;reservoir physical property

賈永輝（1987-），男，工程師，主要從事天然氣地質研究工作。

2017-07-11