姬塬油田G19井區長2儲層成巖作用及其對物性的影響

＊馮軒 吳少波,2

（1.西安石油大學地球科學與工程學院 陜西 710065 2.西安石油大學陜西省油氣成藏地質學重點實驗室 陜西 710065）

成巖作用是影響儲層的儲集能力和滲流能力的關鍵和決定性要素之一。目前鄂爾多斯姬塬油田長2油層組已經發展成為該地區的主力油層，但盆地強烈的抬升和嚴重侵蝕，使盆地西南部和東部地層出現剝蝕，導致地層劃分和對比工作不準確，對研究區的認識不清。本文對長2儲層的成巖作用進行研究，為該區下一個有利區的地質勘探提供了基礎性地質資料和一定的科學理論依據。

1.儲層的巖石學特征

(1)碎屑成分

鑄體薄片鏡下鑒定結果顯示該區長2砂巖碎屑顆粒中長石含量最多，石英含量次之，還有碎屑、云母和些許重礦物（圖1）。長石砂巖在研究區長2儲集層中所占比例較大，巖屑砂巖的含量較小。

圖1 砂巖三角圖

(2)膠結物成分

該區長2砂巖的膠結物含量范圍為5.5%～27.5%，11.7%是其平均值。膠結物成分包含高嶺石、碳酸鹽、綠泥石、硅、云母等多種膠結物。

(3)巖石結構

長2油層組儲集層巖性主要是細砂巖。砂巖的平均粒徑在0.12～0.20mm之間，呈次圓—次棱角狀。

2.儲層砂巖的成巖作用類型

（a）細粒長石砂巖，云母、泥巖巖屑壓實變形，呈假雜基。殘余粒間孔隙主要為自生高嶺石和方解石充填。耿130井，5-6/70；（b）長石溶解及孔隙中充填的自生高嶺石。耿109井，1987.8m，長221；（c）綠泥石孔隙襯邊及孔隙中的自生高嶺石沉淀。耿104井，2029.2m，長222；（d）方解石呈嵌晶式膠結，并強烈交代長石、巖屑及早期膠結物。耿27井，2086.5m，長222；（e）石英加大及孔喉壁上的綠泥石膠結。耿31井，2047.8m，長221；（f）顆粒表面的葉片狀綠泥石及粒間充填的自生高嶺石膠結，長石幾乎溶蝕殆盡，綠泥石薄膜的存在使長石次生溶孔得以保存。耿15井，2022.9m，長221。

(1)壓實與壓溶作用

①壓實作用

壓實作用使顆粒重新排列形成更致密的儲層，砂巖孔隙度降低（圖2-a）。在中－細長石砂巖中，綠泥石薄膜的發育導致出現較低的機械強度，殘余粒間孔更為發育。在泥質含量高、綠泥石薄膜發育程度低的砂巖中，機械壓實力強，碎屑顆粒間緊密接觸，塑性碎屑和黑云母發生強烈的假雜基化會消除砂巖原生孔隙，從而使孔隙組合更加致密。這說明壓實強度與綠泥石薄膜的發育有著一定的關系。

圖2

②壓溶作用

顆粒由于壓力和時間的不斷增加，其受壓溶處的形態主要是線接觸轉變為顆粒間凹凸接觸，并且由于壓溶作用的存在，硅質膠結物獲得大量氧化硅，長石和石英次生增長。早期綠泥石薄膜的發育導致研究區長2油層的砂巖壓溶作用不明顯，顆粒間的凹凸接觸并不常見，石英和長石的二次生長加大也不強。

(2)膠結作用

①粘土膠結作用

A.高嶺石膠結

研究區長2段砂巖高嶺石膠結物含量高且廣泛分布。研究區長1油層組剩余的厚度只有20～30m，甚至完全遭到剝蝕（東北部）。由于長2層長期遭受到大氣淡水的淋濾作用，長石碎屑在砂巖中溶解形成高嶺石沉淀。

高嶺石在顯微鏡下呈假六方片狀，集合體呈書頁狀或蠕蟲狀（圖2-b），充填于粒間孔隙或粒內孔隙中，并富含晶間孔隙。高嶺石常充滿長石溶解形成的次生孔隙，這表明其沉淀與長石溶解之間存在直接關系，是長石溶解和次生孔隙形成的指示礦物。然而，根據統計交會得出高嶺石含量并不存在與砂巖面孔率明顯的關聯性（圖3）。

圖3 長2砂巖高嶺石-面孔率交會圖

B.綠泥石膠結

綠泥石膠結物主要以綠泥石薄膜的形式存在（圖2-c），除此之外，還包括綠泥石膠結物充填孔隙，大多數充填殘余粒間孔，少數充填溶蝕孔隙。

雖然自生綠泥石和伊利石粘土膠結物分布廣泛，但總含量較低，對原生孔隙的破壞有限。綠泥石含量交會于砂巖面孔率，發現其存在相應的正相關性（圖4）。這是因為早期的綠泥石、伊利石包殼或孔隙內襯的發育，能夠對機械壓實和其他膠結物的產出起到抑制作用。

圖4 長2砂巖綠泥石-面孔率交會圖

②碳酸鹽膠結作用

表現為大片的連晶分布，充填大部分或全部的粒間孔隙，交代長石、巖屑等，原生粒間孔幾乎完全消失，并發展成致密的屏障（圖2-d）。碳酸鹽膠結物含量交會于面孔率，二者呈現一定的負相關（圖5）。

圖5 長2砂巖碳酸鹽膠結物含量-面孔率交會圖

③硅質膠結作用

該區長2段砂巖中硅質膠結物含量大約在1%～3%的范圍，1.6%為平均值，與我國陜北其他地區相比含量較高，并且變化趨勢呈現出從下往上含量遞增。除了以石英次生擴大邊的形式存在外，大部分呈石英微晶充填于殘余粒間孔隙中。但因其含量低，對砂巖孔隙影響小。

(3)交代作用

交代作用在研究區主要表現為碳酸鹽膠結物交代長石、巖屑等，石英次生加大（圖2-d）。

(4)溶解作用

溶解作用是形成次生孔隙，改善本區儲層儲滲條件的主要成巖方式之一。溶解作用主要表現為碎屑顆粒（長石、巖屑、云母）的溶解和填隙物（方解石、粘土）的溶解，以碎屑顆粒的溶解更為常見。溶解作用導致發生壓實作用和膠結作用，形成致密儲層。但溶解程度有限，并不能從根本上改變儲層低孔低滲的整體面貌。

3.成巖作用對儲層物性的影響

當40vol%為砂巖的原始孔隙度時，該區長2砂巖因壓實造成的平均孔隙度損失的平均值為53%（圖6）。由鈣質砂巖壓實引起的平均孔隙度損失很低，范圍介于15%至25%之間。長2砂巖具有較多塑性碎屑，在成巖初期會產生變形、膨脹，擠入粒間孔隙，所以原生粒間孔隙會消失。

圖6 砂巖膠結物含量-粒間體積關系圖

由于膠結作用造成的平均孔隙度損失的平均值是47%，低于壓實作用造成的孔隙度損失。因此壓實和膠結作用是主要的破壞性成巖作用。

溶解作用是主要的建設性成巖作用，包括第一次抬升造成的大氣淡水溶解長石，到中-晚期時，長石、巖石碎屑和其他硅鋁酸鹽礦物被有機酸溶解。溶解形成的次生孔隙占總面孔率的范圍在10%～70%，平均32%。

4.結論

（1）研究區長2油層組大部分為細粒巖屑質長石砂巖；膠結物的主要成分為高嶺石、綠泥石、方解石等。

（2）長2儲層主要經歷了4種成巖作用。壓實和膠結作用是主要的破壞性成巖作用。溶解作用是主要的建設性成巖作用。