鄂爾多斯盆地東緣康寧地區(qū)二疊系致密儲層成巖作用與孔隙度演化

呼延鈺瑩 ，姜福杰 ，龐雄奇 ，劉鐵樹 ，陳曉智 ，李龍龍 ，4，邵新荷 ，鄭定業(yè)

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北廊坊065000；2.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；3.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京100028；4.中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇無錫214126）

0 引言

隨著勘探程度的不斷深入，非常規(guī)油氣資源在世界油氣工業(yè)體系中逐漸占有更大的比重。鄂爾多斯盆地和四川盆地致密氣的開發(fā)極大地豐富了我國能源結(jié)構(gòu)，致密氣逐漸成為學(xué)者們關(guān)注的重點［1-2］。鄂爾多斯盆地東緣康寧地區(qū)上古生界致密氣是盆地非常規(guī)領(lǐng)域的重點區(qū)塊之一，鉆探結(jié)果表明，研究區(qū)二疊系的千5段、盒8段和太2段為主力產(chǎn)氣層段［3-4］，具有廣闊的勘探潛力，但由于儲層普遍較為致密，且具有強非均質(zhì)性特征，這均增大了致密氣的勘探開發(fā)難度。因此，儲層致密化主控因素研究對尋找次生溶蝕“甜點”儲層至關(guān)重要。

恢復(fù)儲層孔隙演化過程是研究儲層致密化主控因素的重要手段，如何建立孔隙演化模型也是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點與前沿。Athy［5］最早于1930年根據(jù)地層埋藏深度來建立孔隙演化模型，得出孔隙度-深度關(guān)系式，Maxwell［6］根據(jù)實際數(shù)據(jù)得出時間變化、埋藏深度與孔隙度的數(shù)學(xué)關(guān)系；Scherer［7］在前兩者的基礎(chǔ)上，還考慮了沉積地層年齡、顆粒分選性對于孔隙演化的影響，預(yù)測了孔隙度演化，但這些模型都不同程度簡化了多因素影響的不確定性，共同點都只重點考慮了地層壓實作用這一重要因素，認為壓實作用是造成孔隙度降低的主要原因。因此，國內(nèi)學(xué)者們［8-10］在這些壓實作用主導(dǎo)的孔隙演化模型基礎(chǔ)上，補充分析了其他成巖作用（膠結(jié)作用、溶解-交代作用）對于孔隙演化的影響，進一步深化了孔隙演化研究，但忽略了孔隙類型對各類成巖作用的響應(yīng)分析。此次研究中，利用盆地模擬軟件對鄂爾多斯盆地東緣康寧地區(qū)二疊系致密砂巖儲層的孔隙度-時間演化模型進行刻畫，并結(jié)合巖石薄片鑒定、掃描電鏡分析、粒度分析、X衍射黏土礦物分析等成果，對3段主要儲集層的成巖期孔隙度演化過程進行恢復(fù)，闡明儲層致密化的主控因素，以期為溶蝕“甜點”儲層預(yù)測提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地東緣康寧地區(qū)面積約為750 km2（圖1），位于山西省西北緣呂梁市臨西北部，構(gòu)造位置屬于盆地的晉西撓褶帶。總體上，晉西撓褶帶呈西向傾斜，構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育次一級規(guī)模不等的褶皺和斷裂，區(qū)塊南部緊鄰紫金山巖體，局部控制了研究區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造。由于受紫金山巖體活動的影響，區(qū)塊的東南部斷裂相對發(fā)育，構(gòu)成了油氣向中淺部地層運移的重要通道，同時，也加速了煤系烴源巖的成熟，加大了總生氣量。

研究區(qū)上古生界發(fā)育完整，自下而上沉積環(huán)境逐漸由海相演變?yōu)楹ｊ戇^渡相和陸相，分別發(fā)育石炭系的本溪組，二疊系的太原組、山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組（圖1）。本溪組、太原組和山西組“煤系”地層構(gòu)成了研究區(qū)的主力烴源巖，炭質(zhì)泥巖和黑色泥巖次之。綜合已鉆的27口探井的實際產(chǎn)氣及測井解釋結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)上二疊統(tǒng)的千5段、中二疊統(tǒng)的盒 8段以及下二疊統(tǒng)的太 2段為研究區(qū)的主力產(chǎn)氣層段，千5段和盒8段含氣儲集層巖性為三角洲平原分流河道沉積的中—粗砂巖，太2段則以三角洲前緣水下分流河道中—粗砂巖為主。

圖1 鄂爾多斯盆地東緣康寧地區(qū)位置圖（a）及上古生界地層綜合柱狀圖（b）Fig.1 Location map of Kangning area in the eastern margin of Ordos Basin（a）and Comprehensive stratigraphic column of Upper Paleozoic（b）

2 致密儲層特征

鄂爾多斯盆地東緣康寧地區(qū)上古生界砂巖儲層復(fù)雜的成巖作用導(dǎo)致其現(xiàn)今孔隙度普遍小于10%，屬于典型的致密儲層［11］。根據(jù)實際主力氣層段縱向上與烴源巖的位置關(guān)系，分別選取3類型儲集層作為此次研究對象：源內(nèi)型（太2段）、近源型（盒8段）、遠源型（千5段）進行研究（參見圖1）。

2.1 巖石學(xué)特征

統(tǒng)計研究區(qū)16口探井巖心的126塊樣品的薄片鑒定結(jié)果可知，儲層砂巖類型多樣，具體特征如表1所列：①千5段：以長石巖屑砂巖、巖屑砂巖為主，石英含量最高，體積分數(shù)為15%～75%，平均為52%，巖屑含量次之，體積分數(shù)為13%～74%，平均為34%，長石含量最低，體積分數(shù)為2%～41%，平均為14%；②盒8段：以長石巖屑砂巖為主，石英含量最高，體積分數(shù)為9%～65%，平均為45%，巖屑含量次之，體積分數(shù)為20%～66%，平均為31%，長石含量最低，體積分數(shù)為3%～48%，平均為24%；③太2段：砂巖類型為長石巖屑砂巖、巖屑砂巖，石英含量（體積分數(shù)為16%～60%，平均為49%）略高于巖屑含量（體積分數(shù)為21%～75%，平均為44%），長石含量最低，體積分數(shù)為1%～28%，平均為7%。

表1 康寧地區(qū)二疊系目的層的碎屑組分Table 1 Clastic components of Permian target zones in Kangning area

3套目的層碎屑顆粒總的表現(xiàn)為高石英、巖屑和低長石的特征。石英主要為單晶石英，巖漿巖巖屑占主導(dǎo)（14%～18%），斜長石占主要成分，且多發(fā)生高嶺石化。成分成熟度表現(xiàn)為千5段＞太2段＞盒8段。儲集層砂巖以中—細粒為主（72%），粗粒次之（28%），太2段粗粒砂巖略多于千5段和盒8段，且分選和磨圓好于千5段和盒8段，代表太2段砂體沉積時水動力較強。此外，碎屑顆粒接觸關(guān)系表現(xiàn)為點/線—線接觸（千5段）—線接觸（盒8段）—凹凸接觸（太2段）變化，反映壓實作用和膠結(jié)作用均隨埋藏深度增加而逐漸增強的過程。

2.2 物性特征

3套目的層超過66%的樣品的孔隙度為4%～10%，平均7%，77%的樣品的砂巖滲透率為0.01～1.00 mD，平均0.46 mD，為典型致密儲層。儲集層物性受巖屑成分影響，巖屑含量高的物性差（表2），可見長石巖屑砂巖物性略好于巖屑砂巖。

表2 康寧地區(qū)二疊系目的層砂巖類型及物性統(tǒng)計Table 2 Sandstone types and physical properties of Permian target zones in Kangning area

結(jié)合16口井共計77塊樣品的高壓壓汞曲線分析（表3），3套目的層分選系數(shù)為1.68～1.91，相差不大，反映孔喉分選較差；其次，中值壓力變化較大（3～48 MPa），呈現(xiàn)出盒8段＞千5段＞太2段，說明孔喉分布不均勻；盒8段最大進汞飽和度（72%）略好于千 5段（66%）和太 2段（67%），但最大進汞飽和度平均值不超過75%，反映油氣進入儲層較難；3套目的層退汞效率均較低，小于40%，代表孔隙與喉道體積差異大，儲層非均質(zhì)性強；儲層最大孔喉半徑為 0.19～4.05 μm，平均為 1.31 μm，屬于小孔隙吼道，半徑由大到小，依次為千5段、盒8段、太2段，反映隨地層埋藏深度增加，孔喉結(jié)構(gòu)逐漸變差。總體而言，3套目的層具小孔喉、分選差、細歪度的特征，且盒8段、千5段儲集條件略優(yōu)于太2段。

表3 康寧地區(qū)二疊系目的層砂巖的毛細管壓力曲線參數(shù)Table 3 Main parameters of high capillary pressure of Permian target zones in Kangning area

2.3 孔隙類型及其定量表征

由16口井共計126塊薄片可知（表4），儲集層孔隙類型以溶蝕孔隙為主，殘余粒間孔隙為輔。孔隙類型包括殘余粒間孔、溶蝕孔、晶間孔和微裂縫。隨著地層埋藏深度增加，孔隙類型表現(xiàn)為殘余粒間孔減少、次生溶蝕孔隙增多，千5段原生孔隙發(fā)育好于盒8段和太2段，而盒8段和太2段次生溶蝕孔發(fā)育，均表現(xiàn)為長石、巖屑溶蝕產(chǎn)生的粒間孔隙。

不同類型的孔隙可以用面孔率進行定量表征，面孔率也是儲層成巖-孔隙演化恢復(fù)的重要參數(shù)［12］。砂巖孔隙總面孔率為4.3%～5.4%，平均4.6%，盒8段總面孔率最高（5.4%），千5段次之（4.3%），太2段最低（4.1%）。強壓實、強膠結(jié)作用均致使殘余粒間孔面孔率最低，平均0.5%，太2段（0.1%）遠低于千5段（0.6%）；巖屑溶孔和長石溶孔面孔率均高于其他類型孔隙面孔率，平均為1.7%和1.2%。就不同目的層觀察，盒8段和太2段溶蝕面孔率均高于千5段；其次是晶間孔，平均面孔率0.6%，千5段最高，太2段最低，主要來源于晶形發(fā)育較好的高嶺石；微裂縫面孔率為0.6%，千5段占比大于另外2套目的層，多表現(xiàn)為構(gòu)造縫，這與石英含量較高有關(guān)。除溶蝕孔外，晶間孔和微裂縫的發(fā)育也能提高儲集層滲流能力。

表4 康寧地區(qū)二疊系目的層砂巖中孔隙類型統(tǒng)計Table 4 Pore types in sandstones of Permian target zones in Kangning area%

總體而言，對于致密砂巖儲層，尤其是埋藏較深的目的層，溶蝕孔隙發(fā)育，高嶺石膠結(jié)物含量高的儲集層可能預(yù)示為有效“甜點”層位。

3 成巖演化序列

綜合有機質(zhì)成熟度（Ro）分析結(jié)果，I/S混層礦物特征、鑄體薄片鑒定結(jié)果、孔隙類型、顆粒接觸方式等可以發(fā)現(xiàn)［13］，上古生界3套目的層總體屬于中成巖階段，不同目的層成巖演化過程有所差異，千5段為中成巖A—B期，而盒8段、太2段基本演變到中成巖B期。總體成巖序列特征表現(xiàn)為：早期綠泥石、方解石膠結(jié)—早期快速強壓實—硅質(zhì)、黏土礦物膠結(jié)—溶蝕作用—伊利石膠結(jié)—晚期含鐵方解石、白云石膠結(jié)。

圖2 康寧地區(qū)二疊系目的層的成巖演化序列及孔隙度演化特征Fig.2 Diagenetic evolution sequence and porosity evolution characteristics of Permian target zones in Kangning area

不同目的層沉積環(huán)境略有差別且縱向上與烴源巖距離不同，其成巖演化序列及孔隙演化存在一定差異，主要表現(xiàn)在中成巖B期，相對于遠源型（千5段），近源型（盒8段）和源內(nèi)型（太2段）受溶蝕作用均較強烈，膠結(jié)作用活躍；其次，太2段屬于海陸過渡相環(huán)境，膠結(jié)物源受控于海相，這一點與盒8段存在差異。因此，千5段砂巖成巖演化序列為：綠泥石膜、方解石膠結(jié)—早成巖強烈壓實作用—石英次生加大—中成巖高嶺石、伊利石膠結(jié)—酸性流體進入—溶蝕作用—石英次生加大—晚期含鐵方解石、白云石連片膠結(jié)—伊利石膠結(jié)；盒8段成巖演化序列為：綠泥石膜、方解石膠結(jié)—早成巖壓實作用—石英次生加大—中成巖酸性流體進入—早期溶蝕—晚期含鐵方解石、白云石膠結(jié)—晚期再溶蝕—伊利石膠結(jié)；太2段成巖演化序為：早成巖壓實—綠泥石包殼、石英次生加大—酸性流體進入—中成巖溶蝕—高嶺石、石英次生加大—晚期再溶蝕—伊利石膠結(jié)、晚期白云石膠結(jié)（圖2）。

4 成巖作用與孔隙度演化

4.1 成巖作用特征

千5段、盒8段、太2段砂巖經(jīng)歷了壓實、膠結(jié)、溶蝕-交代作用，這些作用最終對儲層物性及孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。總體而言，壓實作用和膠結(jié)作用共同導(dǎo)致儲層物性下降，其中，膠結(jié)作用中的高嶺石、綠泥石膠結(jié)可一定程度上提高儲集層孔隙度，而伊利石則降低儲集層孔隙度，碳酸鹽膠結(jié)物的影響則是雙重的。溶蝕作用是致密儲層物性條件改善的關(guān)鍵，鄂爾多斯盆地東緣康寧地區(qū)煤系地層酸性流體作用明顯，極大地促進了長石、巖屑物質(zhì)的溶蝕，其對盒8段和太2段的控制作用大于千5段。

4.1.1 遠源型（千5段）

千5段以壓實作用為主，碎屑顆粒接觸方式可見點—線接觸，局部強烈區(qū)發(fā)育線—凹凸接觸［圖3（a）］；隨著壓實程度增加，部分碎屑顆粒溶解，產(chǎn)生早期硅質(zhì)膠結(jié)［圖 3（b）—（c）］，但早成巖階段的綠泥石［圖3（d）］、碳酸鹽礦物包殼阻止了石英進一步次生加大，起到了保護孔隙的作用［14-15］；受煤系地層影響，酸性介質(zhì)下，長石、部分巖屑物質(zhì)發(fā)生溶蝕，為高嶺石和硅質(zhì)膠結(jié)提供了物質(zhì)來源；千5段高嶺石晶形多以書頁狀充填于溶蝕孔隙中，其產(chǎn)生的晶間孔隙（小于5 μm）對儲集層空間有著積極效果［圖4（a）］，掃描電鏡下可見高嶺石交代石英［圖 3（e）］；研究區(qū)局部發(fā)育的斷裂為深部酸性流體提供了運輸渠道，但由于斷裂分布的不均勻性以及儲層非均質(zhì)性，使得酸性流體作用有限，導(dǎo)致千5段溶蝕程度不如盒8段和太2段強烈，晚期堿性環(huán)境下，方解石膠結(jié)充填于孔隙［圖3（f）］；儲層段內(nèi)可見溶蝕粒緣縫發(fā)育［圖3（g）］。隨著成巖演化程度加深，蒙脫石逐漸轉(zhuǎn)化為伊利石，千5段伊利石占比為26.5%，I/S中的S的占比為30.1%，屬于中成巖 A—B期。

圖3 康寧地區(qū)二疊系目的層砂巖的微觀特征（a）石英強烈壓實變形，L-10井，1 139.4 m，千5段；（b）石英次生加大，L-4井，1 214.09 m，千5段；（c）雙錐石英晶體充填于孔隙，L-4井，1 214.09 m，千5段；（d）綠泥石薄膜，L-6井，1286.93 m，千5段；（e）高嶺石交代石英，L-6井，1286.64 m，千5段；（f）方解石膠結(jié)，L-10井，1108.4 m，千 5段；（g）溶蝕粒緣縫，L-10井，1 139.4 m，千5段；（h）碎屑顆粒定向排列，L-4井，1 593.76 m，盒 8段；（i）鐵方解石交代碎屑顆粒，L-6井，1 671.60 m，盒 8段；（j）微裂縫，L-24井，1805.48 m，盒 8段；（k）溶蝕粒間孔，L-19，1 885.73 m，太2段；（l）片絲狀伊利石，L-6井，1 845.86 m，太2段Fig.3 Microscopic characteristics of Permian sandstones in Kangning area

4.1.2 近源型（盒8段）

盒8段常見線接觸或線—凹凸接觸，強烈壓實作用下可見石英碎屑顆粒定向排列［圖3（h）］；盒8段孔隙結(jié)構(gòu)相對較好，得益于早期綠泥石［圖4（c）］、碳酸鹽膠結(jié)物對原生孔隙的保護和溶蝕作用［圖4（d）］。盒8段現(xiàn)今長石體積分數(shù)為24%，遠高于千5段（體積分數(shù)為14%）和太2段（體積分數(shù)為7%），而巖屑含量（體積分數(shù)為31%）低于千5段（體積分數(shù)為34%）、遠低于太2段（體積分數(shù)為44%），說明盒8段巖屑中的酸性巖屑、泥質(zhì)、千枚巖巖屑為溶蝕作用的主要成分，其次才是長石。盒8段屬分流河道微相沉積，河道砂體分布廣泛，因此，在斷裂與砂體疊置分布的控制下，酸性流體易于流通，對儲層溶蝕控制力較強，因而，即使在大規(guī)模烴類充注后，仍屬于酸性環(huán)境，其碳酸鹽膠結(jié)物（體積分數(shù)為3.6%）相對千5段（體積分數(shù)為4.6%）含量較低，可見鐵方解石交代碎屑顆粒［圖3（i）］。晚期構(gòu)造微裂縫發(fā)育［圖3（j）］。X射線衍射黏土分析可知，盒8段伊利石在黏土礦物中的占比為36.2%，I/S中S的占比為25.2%，屬中成巖B期，成巖演化程度比千5段深。

4.1.3 源內(nèi)型（太2段）

太2段埋藏最深，基本上以線—凹凸接觸到凹凸接觸為主；太2段砂體受上下2套煤層控制，是酸性流體最先、最直接作用的層段，因此，溶蝕作用時間早于千5段和盒8段，且作用強烈，長石基本溶蝕完全（平均體積分數(shù)僅為7%），溶蝕粒間孔和溶蝕微裂縫發(fā)育［圖3（k）］；其次，受儲層強非均質(zhì)性和烴源巖位置分布影響，在酸性環(huán)境下，層段內(nèi)仍可發(fā)育少量方解石膠結(jié)物。晚期烴類充注作用后，隨著成巖演化程度加深，太2段I/S中的S占比最終降低至現(xiàn)今的10.2%，大量蒙皂石轉(zhuǎn)化而來的毛發(fā)狀伊利石充填于孔隙中［圖3（l）］，造成儲層孔隙度降低［圖4（b）］，至中成巖晚期，地層水酸性程度降低，可見含鐵方解石和鐵白云石呈嵌晶狀充填于孔隙中，造成儲層孔隙度再次下降［圖4（d）］。

圖4 康寧地區(qū)二疊系目的層砂巖的孔隙度與不同組分含量的相關(guān)關(guān)系Fig.4 Correlation between porosity and content of different components of Permian sandstones in Kangning area

4.2 孔隙度恢復(fù)方法

當(dāng)沉積物進入埋藏環(huán)境后，孔隙度變化主要受成巖作用的影響［16-17］。不同于以往單純的采用鑄體薄片、粒度分析等方法，筆者預(yù)先進行孔隙度-時間域演化模擬。結(jié)合研究區(qū)實測孔隙度-深度關(guān)系、鄂爾多斯盆地?zé)崾?埋藏史參數(shù)［18-20］進行模擬，依據(jù)趨勢，再根據(jù)不同類型孔隙的面孔率，求取各成巖作用對孔隙度的定量影響，最后獲得孔隙度演化曲線，結(jié)合成巖特征，恢復(fù)儲層致密化過程。

4.2.1 原始孔隙度恢復(fù)

砂巖原始孔隙度恢復(fù)的方法一般采用Beard等［21］和 Scherer［7］的恢復(fù)方法，其實驗結(jié)果顯示，未固結(jié)砂巖原始孔隙度Φ與特拉斯克（Trask）分選系數(shù)S0存在如下關(guān)系：

式中：Φ0為原始孔隙度，%；S0為特拉斯克分選系數(shù)，由篩析法粒度分析測得，S0=Q1/Q31/2，Q1與 Q3分別為粒度概率統(tǒng)計曲線25%及75%處的粒徑大小。

針對康寧地區(qū)上古生界19口井，3套目的層，共計395個致密砂巖樣品粒度分析結(jié)果顯示（表5）：研究區(qū)砂巖分選系數(shù)為1.4～4.5，平均值為2.5，依據(jù)Trask分選系數(shù)的評價劃分標(biāo)準(zhǔn)，屬于分選差—較好型，由上述方法可得出上古生界原始孔隙度為26.0%～34.5%，平均30.12%。千5段和盒8段屬于分流河道微相，水動力較強，平均原始孔隙度略高于水動力較弱的太2段（水下分流河道微相），表明沉積微相對原始孔隙度有一定影響。

表5 康寧地區(qū)二疊系目的層砂巖的分選系數(shù)與原始孔隙度Table 5 Sorting coefficient and primary porosity of Permian sandstones in Kangning area

4.2.2 成巖過程中孔隙度損失模型

壓實作用和膠結(jié)作用均是本區(qū)成巖過程中孔隙度損失的主要因素。壓實后剩余粒間孔Φ1可根據(jù)膠結(jié)物含量、粒間孔面孔率，平均實測孔隙度求得，即如下式所示：

（1）壓實作用

式中：Φ1為壓實后剩余孔隙度，%；W為膠結(jié)物體積分數(shù)，%；P為平均實測孔隙度，%；M1為粒間孔面孔率，%；MT為總面孔率。

壓實損失孔隙度=Φ0-Φ1；壓實孔隙度損孔率=（Φ0-Φ1）/Φ0。

由于壓實作用下孔隙度的變化與埋藏深度呈一定關(guān)系［22］，壓實后剩余孔隙度Φ1可以用深度、原始孔隙度與砂巖壓實因子關(guān)系表達，模擬研究區(qū)孔隙度演化分析，選取指數(shù)模型可得如下結(jié)果，即：

式中：K為壓實因子，其取值可見文獻［22］；H為埋藏深度，m。

（2）膠結(jié)作用

砂巖經(jīng)壓實，膠結(jié)（交代）后的剩余孔隙度（Φ2）為物性分析孔隙度中粒間孔隙度，包括硅質(zhì)膠結(jié)、黏土礦物膠結(jié)以及碳酸鹽膠結(jié)物等。

膠結(jié)、交代損失孔隙度=膠結(jié)物含量=W=Φ1-Φ2；膠結(jié)損孔率 =W/Φ0。

4.2 .3 成巖過程中孔隙度增加模型

溶蝕作用導(dǎo)致次生孔隙度的增加對致密砂巖儲層物性改善起著關(guān)鍵作用，它是指各種類型的溶孔占總儲集空間的那部分體積，即溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙度Φd。

式中：M2為溶蝕孔面孔率，%；Φd為次生增加孔隙度，%。

綜合考慮原始孔隙度以及以上3個模型影響，即成巖過程中壓實、膠結(jié)交代、溶蝕作用，歷史時期孔隙度變化如下：

4.3 各層段致密化過程

依據(jù)上述孔隙度演化模型，恢復(fù)了千5段、盒8段和太2段砂巖孔隙度演化過程（表6）。結(jié)果表明：上古生界3套目的層壓實作用平均損失孔隙度16.39%，平均損孔率54.23%，膠結(jié)作用平均損失孔隙度12.30%，平均損孔率40.9%。

壓實作用和膠結(jié)作用均導(dǎo)致砂巖孔隙度減小，相比膠結(jié)作用而言，壓實作用是砂巖儲層致密的首要因素。上古生界砂巖總體致密時期為三疊紀(jì)中晚期，太2段最先致密，其次是盒8段和千5段，結(jié)合儲層成巖特征，致密過程如下。

（1）千5段。原始孔隙度為30.65%，壓實作用、黏土和硅質(zhì)膠結(jié)作用使得孔隙度損失了24.79%，壓實損孔率遠大于膠結(jié)損孔率，分別為52.49%和28.39%，在三疊紀(jì)末期達到致密。晚期由于生烴作用產(chǎn)生的有機酸使得長石、軟巖屑和碳酸鹽礦物溶蝕而產(chǎn)生大量溶蝕孔隙，孔隙度增加了3.26%。千5段孔隙度演化至現(xiàn)今為8.67%，與鉆井實際物性測試結(jié)果8.78%相比，相對誤差為-1.25%。

（2）盒8段。原始孔隙度為30.12%，略低于千5段砂巖原始孔隙度。壓實作用使得盒8段孔隙度損失了17.04%。壓實損孔率（56.57%）約是膠結(jié)損孔率（29.28%）的2倍。壓實作用和膠結(jié)作用共同使得盒8段在三疊紀(jì)末期致密，計算孔隙度為6.85%，與實測孔隙度6.69%相比，相對誤差為2.39%。

表6 康寧地區(qū)二疊系目的層砂巖的成巖作用對孔隙度演化的影響Table 6 Influences of digenesis on porosity evolution of Permian sandstones in Kangning area

（3）太2段。原始孔隙度為29.60%，早成巖階段的壓實作用使得太2段孔隙度損失了16.05%，壓實損孔率為54.43%。相對于千5段與盒8段的膠結(jié)損孔率，太2段膠結(jié)損孔率明顯增加，為35.71%，反映出隨著地層埋藏加深，導(dǎo)致儲層致密的成巖作用轉(zhuǎn)變?yōu)槟z結(jié)作用，然而，一旦構(gòu)造運動使得周圍外界流體進入，與深層高含膠結(jié)物的砂巖儲層相互作用，就能產(chǎn)生次生溶蝕孔隙，從而為油氣聚集提供儲存空間。膠結(jié)作用使得太2段孔隙度減少了10.57%，使其在三疊紀(jì)中期致密。計算孔隙度為6.81%，與實測孔隙度6.91%相比，計算誤差-1.45%。

5 結(jié)論

（1）鄂爾多斯盆地東緣康寧地區(qū)上古生界致密砂巖以長石巖屑砂巖和巖屑砂巖為主。3套目的層總體致密，儲集空間具強非均質(zhì)性，盒8段和千5段儲層物性稍好于太2段。隨著地層埋藏深度加深，孔隙類型表現(xiàn)為原生孔隙的減少和次生孔隙的增加，孔隙類型包括殘余粒間孔、長石、巖屑溶蝕孔、微裂縫等。

（2）鄂爾多斯盆地東緣康寧地區(qū)上古生界砂巖儲層主要經(jīng)歷了壓實、膠結(jié)、溶蝕-交代等成巖作用，但3套目的層成巖程度稍有區(qū)別，千5段埋藏淺，成巖演化程度低，尚處于中成巖A—B期，以壓實作用減孔為主，深部酸性流體對千5段砂巖溶蝕作用控制有限，而近源型（盒8段）和源內(nèi)型（太2段）埋藏均較深，成巖演化程度高，屬于中成巖B期，膠結(jié)、溶蝕作用為主，多見伊利石大量出現(xiàn)，長石和巖屑溶蝕孔隙發(fā)育。分流河道砂體中強溶蝕儲層為有利“甜點區(qū)”，高嶺石、綠泥石膠結(jié)、微裂縫發(fā)育均有利于提高儲層物性，而碳酸鹽膠結(jié)物對儲層物性影響則是雙重的。

（3）鄂爾多斯盆地東緣康寧地區(qū)3套目的層致密時期為三疊紀(jì)中晚期，千5段和盒8段致密時期（孔隙度＜10%）稍晚于太2段。總體而言，上古生界砂巖儲層原始孔隙度為30.12%，壓實作用是儲層致密的首要因素，導(dǎo)致孔隙度減少了16.39%，其次是膠結(jié)作用使孔隙度減少了12.3%，且隨著地層加深，膠結(jié)作用致密能力增強。生烴釋放的有機酸導(dǎo)致溶蝕作用發(fā)育，使孔隙度增加了6.01%。計算的現(xiàn)今孔隙度為7.44%，實測孔隙度為7.46%，相對誤差為-0.27%，模擬結(jié)果可信。

致謝：中海油研究總院秦長文、李林濤、馬曉強，中國石油大學(xué)（北京）鄭天昱、李慧，地科院物化探所姚文生給予了大力幫助，在此表示感謝。