鄂爾多斯盆地喬川一元城地區(qū)長8儲(chǔ)層特征及主控因素

中圖分類號(hào)：P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2025）14-0107-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.14.021

Reservoir Characteristics and Main Controlling Factors of Chang 8 in theQiaochuan-Yuancheng Area of the ErdosBasin

TIANTian1 WU Guorong1 LYUNana1 LIN Li1 ZHAIWenbin2.3 （1.The Tenth Oil Production Plant of Changqing Oilfield Company， China National Petroleum Corporation， Qingcheng 7451Oo，China; 2.School of Earth Science and Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an 710065， China; 3.Shaanxi Key Lab of Petroleum Accumulation Geology，Xi'an Shiyou University， Xi'an 710065， China）

Abstract： [Purposes]To clarify the basic characteristics and main controlling factors of the Chang 8 reservoir in the Qiaochuan-Yuancheng area of the Ordos Basin，and to provide a more accurate geological basis for oil and gas exploration and development in the region.[Methods]By using experimental methods such as rock cast thin sections，scanning electron microscopy，and high-pressure mercury injection， the characteristics of the reservoir were analyzed，clarifying the basic features and main controlling factors of the reservoir.[Findings] The results indicate that the Chang 8 reservoir mainly consists of lithic feldspar sandstone and feldspar lithic sandstone.It belongs to an ultra-low porosity and ultra-low permeability reservoir， with complex pore structures and relatively low pore content.The microstructure character-istics of mercury intrusion show that the pore structure isrelatively poor，dominated by fine throats.[Conclusions] Through analysis，it is concluded that sedimentation provides the the foundation forhigh-quality reservoir development， with such reservoirs primarily forming in underwater distributary channel microfacies of delta-front sedimentary subfacies.Compaction and cementation，as the primary destructive diagenetic processes，degrade reservoir properties.And dissolution，as the main constructive diagenesis，improves the physical properties of reservoirs by forming secondary pores ， which is the main factor in the formation of high-quality reservoirs.

Keywords： Ordos Basin; Chang 8 reservoir; sedimentation; diagenesis; structural function

0 引言

鄂爾多斯盆地延長組長8段是重要的油氣儲(chǔ)集層。近年來，隨著勘探技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)地質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷深化，對(duì)于長8儲(chǔ)層的研究也逐漸深入。由于長8儲(chǔ)層具有超低孔一超低滲的特點(diǎn)，微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜且受到多種地質(zhì)因素的共同影響，其儲(chǔ)層發(fā)育程度和物性特征仍需進(jìn)一步探究[1]。本研究通過對(duì)巖石類型、物性特征、微觀孔隙類型，以及壓汞微觀結(jié)構(gòu)特征等方面的詳細(xì)分析，揭示了長8儲(chǔ)層的基本特征及其孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。同時(shí)，從沉積作用、成巖作用和構(gòu)造作用等方面探討了儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素，明確了這些因素對(duì)儲(chǔ)層物性及時(shí)空分布的影響，深化對(duì)鄂爾多斯盆地喬川一元城地區(qū)長8儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)，為該地區(qū)的油氣勘探與開發(fā)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地喬川一元城地區(qū)位于陜北斜坡西部，區(qū)域構(gòu)造表現(xiàn)為一個(gè)大型的、向西傾斜的平緩單斜[3。晚三疊世延長組自下而上共發(fā)育了長1至長10油層組，其中長8段主要發(fā)育三角洲前緣沉積亞相。三角洲前緣是河流進(jìn)人湖泊后，由于水流速度減緩，沉積物逐漸堆積形成的區(qū)域。這種沉積環(huán)境有利于形成優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層砂體，例如，水下分流河道砂體。水下分流河道砂體具有分選性好、雜基含量低的特點(diǎn)，有利于形成良好的原生粒間孔和剩余粒間孔，為油氣的儲(chǔ)存提供充足的空間[2]。良好的地層發(fā)育情況和有利的沉積相特征，這些因素共同為該地區(qū)的油氣勘探與開發(fā)提供了重要的地質(zhì)基礎(chǔ)。鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨把芯繀^(qū)位置和喬川-元城地區(qū)長8沉積相圖如圖1所示。

2儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層巖石類型

對(duì)研究區(qū)長8段砂巖儲(chǔ)層195塊巖心樣品的鑄體薄片鏡下觀察并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示，長8段儲(chǔ)層主要發(fā)育巖屑長石砂巖及長石巖屑砂巖（如圖2所示），含少量的長石砂巖和巖屑砂巖。在碎屑組分中，長石含量最高，石英次之，巖屑含量最低，石英平均含量為 29.90% ，長石平均含量為 29.21% ，巖屑平均含量為 24.17% ，其中巖屑以變質(zhì)巖巖屑和火成巖巖屑為主。填隙物主要以黏土礦物和碳酸鹽礦物為主，其中黏土礦物主要為綠泥石，其平均含量可達(dá) 7.08% ，碳酸鹽礦物主要以鐵方解石為主，平均含量為 3.94% 。

圖1鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨把芯繀^(qū)位置及喬川-元城地區(qū)長8沉積相圖

圖2喬川一元城地區(qū)長8巖石類型（樣品數(shù)：195）

2.2 儲(chǔ)層物性特征

通過對(duì)研究區(qū)長8段砂巖儲(chǔ)層101塊巖心樣品的物性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出：長8段巖樣孔隙度在1.95%～12.27% ，平均孔隙度為 6.88% ，大部分巖樣孔隙度分布在 6%～8% ，占總數(shù)的 39% 。滲透率在0.01～3.0mD ，平均滲透率為 0.19mD ，其中滲透率在 0.02～0.05mD 的占 25% ，滲透率大于 0.2mD 的占23% 。依據(jù)《油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法》（SY/T6285—2011）評(píng)價(jià)[4]，長8段砂巖儲(chǔ)層為典型的超低孔一超低滲儲(chǔ)層。孔隙度與滲透率呈正相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)較低，表現(xiàn)出儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的特征[5]

2.3巖石薄片及掃描電鏡下的微觀孔隙類型

對(duì)研究區(qū)長8段砂巖儲(chǔ)層的巖石鑄體薄片和掃描電鏡進(jìn)行觀察與統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示，長8段砂巖儲(chǔ)層的面孔率平均值為 1.52% ，相對(duì)較低。孔隙類型主要包括粒間孔 （0.92% ）、長石溶孔 （0.40% ）巖屑孔（ 0.14% ）、晶間孔（ （0.04%） 與粒間溶孔（0.02%） ），如圖3所示。其中，粒間孔為原生孔隙，在研究區(qū)內(nèi)占比最高。粒間孔是在沉積過程中，顆粒堆積形成的孔隙，受后期成巖作用的影響，原生粒間孔的大小及連通性會(huì)受到改造。長石溶孔、巖屑溶孔、晶間孔與粒間溶孔為次生孔隙，占比較低。長石溶孔是長石碎屑顆粒在酸性環(huán)境中沿可溶礦物或破碎面發(fā)生選擇性溶蝕形成的孔隙[。晶間孔是巖石形成過程中，礦物晶體逐漸生長并相互接觸，與其他晶體之間留下的剩余空間。粒間溶孔是由于砂巖儲(chǔ)集體部分碎屑及填隙物受溶蝕作用改造擴(kuò)大形成的孔隙，主要賦存于剛性碎屑顆粒之間。

2.4巖樣壓汞微觀結(jié)構(gòu)特征

對(duì)研究區(qū)長8段儲(chǔ)層壓汞樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。由表1可知，排驅(qū)壓力平均為2.40MPa ，中值壓力平均為 12.17MPa ，中值半徑平均為 0.18μm ，主要為微細(xì)孔喉；分選系數(shù)平均為1.93，反映孔喉分布不均勻，分選性差；最大進(jìn)汞飽和度 56.21%～90.33% ，平均為 79.80% ，退汞效率平均為 26.15% ；巖樣壓汞試驗(yàn)結(jié)果反映出長8段儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)較差，非均質(zhì)性比較明顯。

根據(jù)毛細(xì)管壓力曲線特征，可將研究區(qū)長8段儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)分為I，Ⅱ，Ⅲ三種類型：I類孔隙結(jié)構(gòu)壓汞曲線物性相對(duì)較好，孔隙度大于 10% ，滲透率大于 0.2mD ；排驅(qū)壓力為 0.21～0.74MPa ，平均值為 0.41MPa ；中值壓力為 2.3～3.8MPa ，平均值為

圖3喬川一元城地區(qū)長8儲(chǔ)層孔隙類型

表1喬川一元城地區(qū)長8儲(chǔ)層壓汞曲線特征

2.90MPa ；退汞效率平均值為 29.7% ，表明其顆粒分選較好，儲(chǔ)層物性好。 I 類孔隙結(jié)構(gòu)壓汞曲線在研究區(qū)最為常見，孔隙度大于 6% ，滲透率大于0.5mD ；排驅(qū)壓力為 1.51～2.27MPa ，平均值為1.89MPa ；中值壓力為 4.93～7.39MPa ，平均值為6.17MPa ；退汞效率平均值為 30.04% 。Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)壓汞曲線物性最差，孔隙度小于 6% ，滲透率小于 0.5mD ；排驅(qū)壓力為 6.09～7.84MPa ，平均值為 6.93MPa ；中值壓力為 13.20～65.42MPa ，平均值為 35.54MPa ;退汞效率平均值為 23.29% ，表明其孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連通性差。

3儲(chǔ)層主控因素分析

3.1沉積作用是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)

沉積作用對(duì)儲(chǔ)層的控制實(shí)質(zhì)是不同沉積微相對(duì)砂體類型及其孔滲特征的控制。沉積微相對(duì)儲(chǔ)層的控制，主要表現(xiàn)在沉積微相類型控制著砂體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變化，不同微相類型就有不同的沉積構(gòu)造、粒度、分選等特征，而這決定著儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)差異和物性特征[5]

水下分流河道微相，水動(dòng)力條件較強(qiáng)、常發(fā)育交錯(cuò)層理、塊狀層理或平行層理等沉積構(gòu)造，這些沉積構(gòu)造表明砂體的分選性好，雜基含量低，有利于形成良好原生粒間孔和剩余粒間孔[2]。水下分流河道砂體平均孔隙度為 8.78% ，平均滲透率為0.62mD ，且面積發(fā)育范圍廣，沉積厚度大，為有利于儲(chǔ)層發(fā)育的微相。

水下決口扇通常是在洪水期水流突破水下天然堤或水下分流河道后所形成的扇形碎屑堆積體。這種沉積過程往往伴隨著快速堆積和懸浮搬運(yùn)，泥質(zhì)雜基含量較高，導(dǎo)致沉積物的結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度都相對(duì)較低，儲(chǔ)層物性較差。決口扇砂體平均孔隙度為 7.17% ，平均滲透率為 0.15mD ，且發(fā)育面積較小，是不利于儲(chǔ)層發(fā)育的微相。

水下分流間灣是水下分流河道之間相對(duì)較低洼的地區(qū)，沉積環(huán)境相對(duì)閉塞，水動(dòng)力條件較弱。這種環(huán)境導(dǎo)致沉積物粒度較細(xì)，以黏土沉積為主，并含有少量粉砂和細(xì)砂。這些細(xì)粒沉積物在沉積過程中容易形成較厚的泥質(zhì)夾層或透鏡體，使得儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間有限，孔隙結(jié)構(gòu)不發(fā)育，導(dǎo)致物性較差。水下分流間灣中砂體平均孔隙度為 6.58% ，平均滲透率為 0.13mD 。

從物性與沉積微相關(guān)系來看（如圖4所示），物性明顯受到沉積微相控制，沉積微相是儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，對(duì)儲(chǔ)層物性及時(shí)空展布規(guī)律具有明顯的控制作用。

圖4喬川一元城地區(qū)長8物性與沉積微相關(guān)系

3.2 成巖作用儲(chǔ)層的影響

碎屑巖的成巖作用對(duì)碎屑巖的孔隙形成、保護(hù)和破壞具有極為重要作用，對(duì)儲(chǔ)層物性起著決定性作用。根據(jù)對(duì)儲(chǔ)層形成的影響性質(zhì)，可將成巖作用劃分為對(duì)形成儲(chǔ)層有利的建設(shè)性成巖作用和對(duì)儲(chǔ)層形成不利的破壞性成巖作用[7]。喬川-元城地區(qū)長8儲(chǔ)層成巖作用特征如圖5所示。

3.2.1 破壞性成巖作用。

① 壓實(shí)作用：壓實(shí)作用主要表現(xiàn)為沉積物顆粒在上覆負(fù)荷壓力作用下不斷排出孔隙水、孔隙體積縮小、孔隙度下降，出現(xiàn)剛性顆粒破裂，塑性顆粒變形的現(xiàn)象，如圖5（a）5（f所示。它使得原生粒間孔進(jìn)一步縮小降低，顆粒間的接觸方式由點(diǎn)接觸轉(zhuǎn)為線接觸、凹凸接觸甚至縫合接觸[8]

壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響與碎屑巖儲(chǔ)集層的礦物顆粒成分密切相關(guān)。一般而言，石英顆粒的抗壓能力最強(qiáng)，長石次之，巖屑的抗壓能力則最小[2]。研究區(qū)長石平均含量為 29.21% ，巖屑平均含量為 24.17% ，長石和巖屑的含量占比達(dá) 50% 以上。總體而言，研究區(qū)儲(chǔ)層抗壓實(shí)能力較差且儲(chǔ)層埋深較深，普遍大于 2500m ，顆粒之間以線接觸，點(diǎn)-線接觸為主，少量出現(xiàn)凹凸接觸，表明儲(chǔ)層經(jīng)歷了中等強(qiáng)度的壓實(shí)作用。

圖5喬川一元城地區(qū)長8儲(chǔ)層成巖作用特征

② 膠結(jié)作用：膠結(jié)作用是孔隙中的溶解組分在砂巖孔隙中沉淀析出的作用，能將碎屑沉積物固結(jié)成巖。若原生粒間孔被膠結(jié)物充填，則會(huì)對(duì)原生孔隙產(chǎn)生破壞性作用。研究區(qū)膠結(jié)作用主要為黏土礦物膠結(jié)和碳酸鹽巖膠結(jié)。

碳酸鹽巖膠結(jié)中以鐵方解石、方解石、白云石為主要的存在形式。碳酸鹽巖膠結(jié)物充填于孔隙中將大大降低儲(chǔ)層孔隙度和滲透性，使儲(chǔ)層致密。早期碳酸鹽膠結(jié)物主要由孔隙充填物形式沉積下來，如圖5（b）所示。成分多為方解石，含量較高，可見方解石呈連晶式膠結(jié)，使碎屑顆粒“漂浮”在膠結(jié)物中。晚期碳酸鹽膠結(jié)多呈孔隙式充填在粒間孔和各類溶蝕孔中，成分主要為鐵方解石，如圖5（c）所示。晚期鐵方解石充填在殘余粒間孔中，并含有早期、中期碳酸鹽膠結(jié)物，這類膠結(jié)物形成時(shí)期較晚，表明儲(chǔ)層處于成巖作用的晚期。多期碳酸鹽巖膠結(jié)物的發(fā)育，導(dǎo)致孔隙喉道堵塞，是儲(chǔ)層物性變差的主要原因。

黏土礦物膠結(jié)以綠泥石膠結(jié)為主，儲(chǔ)層中綠泥石主要以附著在碎屑顆粒表面和孔隙充填的形式存在。綠泥石在顆粒表面這種結(jié)構(gòu)能夠提高砂巖的抗壓強(qiáng)度，如圖5（e）所示。其能在一定程度上抵抗上覆巖層的壓力，有利于孔隙和喉道的保存。綠泥石能夠通過占據(jù)顆粒表面的空間或吸附相關(guān)離子等方式，阻止或減緩石英次生加大的進(jìn)程，從而保持儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率9。當(dāng)綠泥石過度發(fā)育或形成孔隙充填的形式時(shí)，可能會(huì)堵塞儲(chǔ)層的孔隙和喉道，降低儲(chǔ)層的滲透率，如圖5（d）所示。

3.2.2建設(shè)性成巖作用。溶蝕作用是研究區(qū)最主要的一種建設(shè)性成巖作用。研究區(qū)長8儲(chǔ)層中常見巖屑溶孔和長石溶蝕孔，溶蝕作用對(duì)改善研究區(qū)儲(chǔ)層物性具有重要作用，是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的直接原因。在溶蝕作用中起主要作用的是早成巖晚期和晚成巖的早期有機(jī)酸對(duì)長石、巖屑等鋁硅酸鹽礦物的溶蝕作用5。晚三疊世印支運(yùn)動(dòng)使盆地整體抬升，湖盆消亡，使延長組暴露地表，地層遭受剝蝕，受到大氣淡水的淋濾作用并進(jìn)人表生成巖階段，大氣降水偏酸性，此時(shí)地表水淋濾使長石等易溶礦物遭受溶蝕，產(chǎn)生少量次生孔隙，然而此時(shí)處于成巖作用的早期，這些次生孔隙不易保存，極易被后期的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用破壞[5]。而在成巖作用后期，溶蝕作用相對(duì)較發(fā)育，儲(chǔ)層孔隙中的酸性流體可以溶解儲(chǔ)層內(nèi)不穩(wěn)定的碎屑顆粒和膠結(jié)物，形成次生孔隙，對(duì)于改善儲(chǔ)層的物性具有重要的作用[10]

3.3 構(gòu)造作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

構(gòu)造作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響主要表現(xiàn)在兩方面：一方面，大型的構(gòu)造上升或下降會(huì)改變?cè)械某练e成巖環(huán)境，從而影響整個(gè)成巖作用類型、程度和進(jìn)度；另一方面，在成巖環(huán)境穩(wěn)定的情況下，小型的構(gòu)造活動(dòng)使得脆性大的砂巖發(fā)生破裂，產(chǎn)生裂縫，從而提高儲(chǔ)層的物性，為儲(chǔ)層內(nèi)部流體提供運(yùn)移通道[5]。

儲(chǔ)層中構(gòu)造裂縫相對(duì)不發(fā)育，主要為壓裂縫，溶蝕縫如圖5（i所示。裂縫和孔隙在酸性水對(duì)礦物顆粒和填隙物進(jìn)行溶蝕作用的改造下，進(jìn)一步形成更大的溶蝕孔和更寬的溶蝕縫，使粒間與粒內(nèi)溶孔相互連通，儲(chǔ)層物性在裂縫的改造作用下得到改善。

4結(jié)論

① 試驗(yàn)分析明確了鄂爾多斯盆地喬川一元城地區(qū)長8儲(chǔ)層主要發(fā)育巖屑長石砂巖及長石巖屑砂巖。其屬于超低孔一超低滲儲(chǔ)層，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，面孔率相對(duì)較低，且以微細(xì)喉為主，這些特征共同構(gòu)成了長8儲(chǔ)層的基本地質(zhì)特征。

② 沉積作用是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，長8優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在三角洲前緣沉積亞相中的水下分流河道微相。壓實(shí)作用和膠結(jié)作用作為主要的破壞性成巖作用，降低了儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率。溶蝕作用則作為主要的建設(shè)性成巖作用，通過形成次生孔隙改善了儲(chǔ)層的物性，是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的直接原因。構(gòu)造裂縫起到了改善儲(chǔ)層物性、增強(qiáng)連通性的作用。

③ 沉積作用、成巖作用和構(gòu)造作用共同決定了長8儲(chǔ)層的發(fā)育程度和物性特征。

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