鄂尔多斯盆地东部地区山西组山1段储层地质特征

2012-10-25任来义贺永红刘二虎

石油地质与工程 2012年4期

杨超任来义，贺永红，刘二虎，金芳，史鹏

（1.陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西西安 710075；2.陕西延长石油集团天然气勘探部）

近年来，随着鄂尔多斯盆地天然气勘探重点从下古生界转向上古生界，上古生界天然气勘探和开发取得了重大进展［1－13］。鄂尔多斯盆地上古生界砂岩属于低孔、低渗储层［14－15］。类型较好的储集岩一般为砾级、粗粒、中粒石英砂岩以及粗粒岩屑石英砂岩［16－17］，其中鄂尔多斯盆地上古生界的山西组与石盒子组砂体是盆地内较好的储集层。上古生代盆地构造活动较弱，整体表现地层产状较为平缓，东高西低；山西组沉积环境主体表现为三角洲相沉积。

虽然目前有较多的文献针对鄂尔多斯盆地储层地质特征进行研究，但是针对东部地区的研究还是相对较少。盆地东部地区主力气层为盒8、山1、山23、本溪组地层，这些气层段都属于低孔低渗的层段。本次研究充分利用钻井岩心、测井及分析化验等资料，对山1段储层的沉积因素、岩石学特征等方面的特点进行分析。

1 岩石学特征

山西组地层在盆地的东部地区全区可见，岩性主要为灰色含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩夹煤层，山西组与上覆石盒子组地层的分界线为骆驼脖子砂岩，与底界太原组以北岔沟砂岩为分界线。在小层划分上山西组地层可划分为两个小层，两个小层之间的分界线为船窝砂岩。

山1段岩性主要以石英砂岩和岩屑石英砂岩为主，岩屑砂岩次之（图1），在矿物格架组分含量中石英平均含量为66%，长石为1%，岩屑为13%，填隙物为17%。

山1段中胶结物平均含量为9%，杂基为8%，其中含量最高的为硅质胶结物，平均含量为3%，菱铁矿平均含量为1%，绿泥石平均含量为0.5%，伊利石平均含量为1%，方解石胶结物平均含量为0.8%（图2）。

图1 山1段岩性分布特征

图2 山1段胶结物含量分布

研究区目的层段的碎屑颗粒粒径多集中分布在0.1～2.0mm，粒径统计表明：山1层段的砂岩以中细粒、粗粒结构为主，局部达到细砾级，碎屑分选中等－好。

从统计结果看，山1段碎屑颗粒磨圆度以次棱为主；颗粒以点接触为主，点－线接触次之，线接触少；颗粒支撑方式以颗粒支撑为主；胶结类型以孔隙式为主。

2 成岩作用特征

通过对砂岩薄片、铸体薄片及扫描电镜数据的综合分析，鄂尔多斯盆地东部地区山西组砂岩储集层的成岩作用主要有压实作用、胶结作用，这些成岩作用对储集层孔隙发育具有显著的影响。

2.1 压实、压溶作用

压实作用一般情况下有机械压实作用和化学压实作用，盆地东部地区两种形式的压实作用都存在。早期的压实作用主要表现为机械压实作用，化学压实和压溶作用则为后期的压实类型。研究表明，早期的机械压实作用使砂岩颗粒之间排列更为紧密，这是由于在压实作中颗粒中塑性岩屑发生膨胀和塑性变形，而导致早期形成的粒间空隙大量减少。后期的压溶作用使碎屑颗粒常见线性接触，局部砂岩中可见压溶作用形成的缝合线构造，在薄片中表现为石英边缘呈现港湾状溶蚀边，使大量的空隙丧失及其孔隙度的降低。

2.2 胶结作用

胶结作用是鄂尔多斯盆地东部山西组山1段砂岩中最主要的成岩作用之一，储层内胶结物含量多少，是影响岩石孔隙度大小的主要因素之一。

通过对矿物薄片的镜下观测，自生石英胶结作用多表现为石英的次生加大，可见马牙状镶嵌构造，这种加大边和碎屑颗粒往往以粘土膜分开。由于石英加大边的形成充填了部分空隙和喉道，大大降低了储集层的孔隙度和渗透率。

盆地砂岩中自生黏土矿物胶结物有高岭石、绿泥石、伊利石。自生黏土矿物的黏土膜一方面可以保护残余粒间孔而起到建设性的作用，另一方面孔隙式充填的自生黏土矿物由于挤占有效孔隙空间，使储集层的物性降低而起到破坏性的作用。自生高岭石呈典型的书页状充填孔隙中，并且堆积松散，保留了良好的晶间隙，是储层重要的储集空间类型之一。而大量的长石蚀变而成的高岭石，重结晶后堆积紧密，晶间隙极小，对储集空间影响相对较大。绿泥石最主要的赋存状态是作为孔隙衬边方式产出的黏土膜，黏土膜一般沿着孔隙边发育，在一定程度上保存了残余粒间空，但是一般情况下绿泥石晶间微孔较发育，导致形成的喉道变小或者堵塞喉道，降低了储集层的渗透率。

从岩性特征上来看，岩石中碳酸盐胶结物中可见方解石、白云石、铁方解石等，其中方解石含量可达1%，而白云石、铁方解石含量可各达0.5%。由于碳酸盐胶结物存在，填充了部分空隙空间，使储集层的孔隙度和渗透率大大降低，从而影响了储集层的储集性能。

3 孔隙结构特征

通常情况下孔隙可分为原生孔隙和次生孔隙，原生孔隙指经过成岩作用后保留于岩石碎屑颗粒之间孔隙。这类孔隙被填隙物部分充填后，形成残余的粒间孔，这类孔隙多具有强烈的非均质性。薄膜式胶结的绿泥石为充填孔隙的主要胶结物，此类孔隙连通性相对较好。

次生孔隙指成岩作用及成岩后作用因溶蚀而产生的孔隙，主要包括溶蚀孔、晶间孔和微裂隙三大类［18］。

其中溶蚀孔又有溶蚀粒间孔隙、溶蚀粒内孔隙、铸模孔隙等几种类型。溶蚀粒间孔隙是研究区储集层的主要孔隙类型，孔隙直径一般为0.05～1.00 mm。常见溶蚀粒内孔隙与溶蚀粒间孔隙连通但分布很不均匀，部分岩屑内可见溶蚀粒内孔隙，其孔径一般为0.02～0.10mm。砂岩中的铸模孔隙在研究区山西组相对少见，可见有长石铸模孔隙，其孔隙直径一般为0.02～0.20mm。

晶间孔隙在研究的层位上较为发育，铸体薄片中不可以度量孔隙的大小，但是在电镜中可以清晰看到，主要是一些填隙物中的晶片微孔隙。

裂缝孔隙是成岩后期由于受到构造应力的影响而产生的裂缝，这类孔隙在山1段可观察到，裂缝的孔隙大小为0.02～0.2mm之间，这类孔隙分布具有不均一性。

4 物性特征

砂体物性特征和沉积环境有较为直接的内在联系，沉积相控制着具有不同物性特征的沉积岩性。盆地东部研究区山西组的主要沉积环境为三角洲相，其中水下分流河道砂体是主要沉积砂体。从图3可以看出，不同沉积相下形成的砂体其孔隙度和渗透率之间存在明显的差异，即使是处于同一沉积相带中的砂体，沉积微相不同决定着砂体的孔隙度和渗透率的不同。

图3 不同沉积微相下砂体孔隙度和渗透率关系

由于沉积环境的不同，砂体具有不同的孔隙度和渗透率。从图4中看出，山1段储层孔隙度最大值13.96%，最小0.48%，平均值5.14%，频率分布主体集中在2.00%～8.00%；渗透率最大值9.968×10－3μm2，最小值0.003×10－3μm2，平均值0.170×10－3μm2，频率分布主体集中在0.5×10－3μm2以下，其中小于0.1×10－3μm2的占59%，（0.1～0.5）×10－3μm2的占34%。

图4 山1段储层孔隙度（A）和渗透率（B）频率分布

5 结论

（1）山1段岩石中岩屑、填隙物的含量较高；胶结物中硅质、绿泥石的含量较高，从储集性能来说这些因素都是阻碍储集层往优质储集层发展的主要因素。从碎屑颗粒上来看，山1砂岩的颗粒类型主要以中细粒、粗粒结构为主，分选较好，颗粒支撑以颗粒支撑为主，有利于油气的储集和运移。

（2）压实、压溶作用是储层孔隙空间减少的重要作用；自生石英胶结堵塞了部分孔隙喉道；自生黏土矿物的胶结作用大大降低了储集层的孔隙空间；碳酸盐胶结物的存在使储层层内的非均质性增强。

（3）鄂尔多斯盆地东部地区山1段残余粒间孔虽然连通性较好，但是分布不均一，储层非均质性强。次生孔隙类型中溶蚀粒间孔隙是本区砂岩储集层的主要孔隙类型，溶蚀粒内孔隙和铸模孔在研究区分布相对少见。晶间孔隙在研究区也有发育，在电镜下可以观察到填隙物中的晶片微孔隙。裂缝孔隙在山1段可观察到，但分布也具有很强的不均一性。

（4）鄂尔多斯盆地东部山1段物性总体表现相对较差。沉积相带的变化是控制砂体物性好坏的主要因素，处于不同沉积相环境下的砂体具有不同的岩石学特征，不同的成岩作用特征表现出不同的孔隙结构特征。

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