鄂爾多斯盆地華慶地區延長組長6儲層成巖相及微觀孔隙結構

發布時間：2020-03-28所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1221次

摘 要： 摘要：鄂爾多斯盆地華慶地區延長組長6儲層物性差、非均質性強。利用鑄體薄片、掃描電鏡、x衍射、物性、高壓壓汞等分析測試手段，深入分析了超低滲儲層成巖作用、成巖相及其微觀孔隙結構特征。結果表明：發育的優勢儲集成巖相主要有水云母膠結一殘余粒問孔+長

　　摘要：鄂爾多斯盆地華慶地區延長組長6儲層物性差、非均質性強。利用鑄體薄片、掃描電鏡、x衍射、物性、高壓壓汞等分析測試手段，深入分析了超低滲儲層成巖作用、成巖相及其微觀孔隙結構特征。結果表明：發育的優勢儲集成巖相主要有水云母膠結一殘余粒問孔+長石溶蝕相、長石溶蝕+水云母膠結一殘余粒間孔相、長石溶蝕+綠泥石膜膠結一殘余粒問孔相等。不同類型成巖相的微觀孔隙結構特征不同，孔喉比和配位數與最大進汞飽和度和退汞效率有很好的對應關系，即孔喉比越小，配位數越大，則最大進汞飽和度和退汞效率越大，如水云母膠結一殘余粒問孔+長石溶孔相;反之，孔喉比越大，配位數越小，最大進汞飽和度和退汞效率越小，如長石溶孔+綠泥石膜膠結一殘余粒間TLN。

　　關鍵詞：華慶地區;延長組;長6儲層;成巖相;微觀孔隙結構;鄂爾多斯盆地

　　0引言

　　儲層非均質性對油藏開采至關重要，除沉積非均質性外，成巖非均質性對提高采收率亦有重大影響¨。成巖相是成巖環境的物質表現，強調的是巖石目前可觀測的成巖面貌特征，也就是儲集體巖石的次生成巖特征，包括膠結物成分與類型、壓實和溶蝕組構、孔隙類型及其組合類型等¨J。雖然目前關于成巖相研究缺乏一套完整的概念體系和理論，在劃分和命名方式上也沒有統一規范，但其相關探討研究和應用很多¨J，已成為儲層研究熱點問題之一。

　　近年來，鄂爾多斯盆地華慶地區長6段勘探開發進展較快，是開發建產的重點目標區。但儲層物性差、非均質性強，嚴重制約了勘探開發進程J。本文利用鑄體薄片、掃描電鏡、x衍射、物性、高壓壓汞等分析測試手段，對超低滲儲層成巖作用和成巖相進行研究，并進一步分析不同成巖相微觀孔隙結構特征，揭示了影響華慶地區長6段儲層微觀非均質性的內在因素，對儲層預測和高效開發低滲透儲層具有重要意義。

　　l地質背景

　　華慶地區位于甘肅省華池縣和陜西省吳起縣境內，鄂爾多斯盆地的中部。經前人研究，華慶地區上三疊統延長組長6沉積期主要存在東北、西南兩大物源區，華池縣附近為混合物源區，由多期砂質碎屑流水道沉積形成連續疊置的厚層砂體。儲層具有砂體厚度大，且順砂體方向連續性好、物性差、含油飽和度高等特點。

　　2儲層基本特征

　　對600多塊鑄體薄片和200多塊掃描電鏡資料進行統計，結果顯示：華慶地區長6儲層巖性主要為灰黑色、灰色、灰白色極細一細粒長石砂巖，巖屑長石砂巖，長石巖屑砂巖。碎屑成分以長石、石英為主，長石含量最高，平均含量為32.79%;石英含量次之，平均含量為31.51%，巖屑類型主要為變質巖巖屑;填隙物體積分數為14.04%，主要為粘土礦物和碳酸鹽膠結物，另有少量長石質膠結物，其中水云母含量最高(7.45%)，其次為鐵方解石(2.14%)、綠泥石薄膜(1.64%)、鐵白云石(1.39%)、硅質(0.99%)、方解石(0.30%)、長石質(0.12%)、白云石(0.02%)等;主要粒徑在0.10～0.50mnl之間;顆粒分選好一中等;磨圓度以次棱角狀為主;膠結類型以孔隙膠結為主，其次為加大一孔隙和薄膜一孔隙式膠結;華慶地區長6儲層砂巖孔隙度主要介于8%～12%之間，滲透率主要介于0.1X10一～0.5×10m之間，屬于典型的低孔、特低滲一低滲透儲層。

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　　3主要成巖作用及特征

　　據鑄體薄片和掃描電鏡鏡下鑒定結果表明，研究區經歷的成巖作用有壓實(溶)作用、膠結作用、溶解作用、交代作用等。據其對儲層孔隙演化和物性變化的影響不同，可分為建設性成巖作用和破壞性成巖作用兩大類J。

　　3.1壓實(溶)作用

　　華慶地區長6儲層砂巖壓實(溶)作用主要表現為：(1)碎屑顆粒重新排列，顆粒之間的接觸關系依次由點接觸變為線、凹凸、縫合接觸;(2)顆粒定向排列。常見片狀礦物云母、板狀礦物長石以及粒狀礦物石英定向一半定向排列;(3)塑性顆粒的塑性變形，例如黑云母等發生彎曲、變形，甚至形成假雜基(圖1(A));(4)剛性顆粒被壓碎或壓裂。一般而言，石英顆粒抗壓實能力最強，長石次之，鏡下可觀察到石英粒內微裂縫;(5)壓溶作用發生在顆粒與顆粒接觸的部位，石英壓溶為次生加大提供了物質基礎。在沉積巖形成過程中，壓實作用降低了孔隙體積。經計算，本區巖石壓實率平均可達60.6%以上，壓實強度較強。

　　3.2膠結作用

　　3.2.1綠泥石膜膠結

　　綠泥石一般形成于富鐵的弱堿性環境中(圖1(B))。曾偉等l996年、黃思靜等2004年認為綠泥石膜大量形成所需的Fe離子主要來源于火山巖蝕變和黑云母水解。在沉積巖形成后不久，葉片狀的綠泥石沿碎屑顆粒邊緣垂直生長，最終包裹整個碎屑顆粒形成綠泥石薄膜。一般認為，薄膜狀綠泥石一方面阻礙了顆粒與孔隙水接觸，減少了長英質次生加大;另一方面，抵抗了壓實作用的進行，因此早期形成的綠泥石薄膜對原生粒間孔隙有保護作用。總體來說，綠泥石膠結物的形成，降低了孔隙體積。另外，綠泥石中的鐵具有從原油中吸附表面活性物質的能力，故本區濾了油膜的綠泥石薄膜一般呈黑色…j。

　　3.2.2水云母膠結

　　水云母形成于富K的堿性孔隙介質中。本區水云母主要由蒙脫石轉化而來，多呈毛發狀、卷曲片狀、搭橋狀賦存于粒間孔中(圖1(C))，常常分割孔隙和喉道，導致有效的大孑L隙或大喉道變成無效的微孑L或堵塞喉道，大大降低了儲層的滲流能力。此外，可以通過研究水云母結晶度，了解成巖作用階段。

　　3.2.3硅質膠結

　　硅質膠結作用在研究區砂巖中普遍發育，它一般形成于酸性環境中，當孔隙水中的硅離子濃度超過飽和值，則發生硅質沉淀。在早成巖階段少見，普遍發育于早成巖作用的晚期和中成巖階段。延長組自生硅質以石英加大邊為主，部分沿孑L隙壁呈自形微晶狀或呈孑L隙充填狀(圖1(D))。石英次生加大和自形微晶形成導致孔隙的充填程度變高、孔隙度降低、喉道半徑變小、滲流能力變差。

　　3.2.4碳酸鹽膠結

　　碳酸鹽充填孔隙是形成致密儲層的重要原因之一，其形成往往不止一期。成巖作用中、晚期，碎屑巖儲層中大量賦存的火山巖巖屑、變質巖巖屑等暗色礦物在轉化成粘土礦物的過程中，析出較多Fe和Mg¨，這些金屬陽離子進入孔隙介質中，很容易結合到早期形成的方解石或白云石膠結物晶格中，從而形成含鐵的碳酸鹽膠結物，即鐵方解石和鐵白云石(圖1(E))。充填于孔隙中的鐵方解石或鐵白云石會使孔隙體積大大降低，嚴重破壞了儲層儲滲性能。

　　3.3交代作用

　　這是一種溶解和沉淀同時進行的成巖作用，交代的結果往往造成原巖的成分和結構局部或全部發生變化。本區主要的交代作用有鐵白云石交代方解石、鐵方解石交代長石等。

　　3.4溶解作用

　　溶解作用貫穿于成巖作用的整個過程。在酸性介質中主要為碳酸鹽、長石溶解;在堿性環境中主要為硅質溶解。長石沿著解理縫溶蝕(圖1(F))，巖屑沿著裂縫和易溶物的方向溶蝕。研究區主要以長石溶蝕為主，相應產生了較多的次生孔隙，對改善儲層物性十分有利，與殘余粒間孔共同組成本區石油賦存的主要空間。

　　本區目的層R值在0.65%～1.0%之間，平均為0.86%;S/(I/S)≤15%;石英達到Ⅲ級次生加大;碳酸鹽膠結物主要為鐵方解石和鐵白云石;最大古地溫在100～120℃之間;顆粒之間呈點狀、線狀和鑲嵌狀接觸;孔隙類型以殘余粒問孔、長石溶孔為主，也可見巖屑溶孔、晶問孔、微裂縫等。綜上所述，可判斷成巖階段處于中成巖A期的晚期一中成巖B期的早期。

　　4成巖相分析

　　成巖相組合類型控制了儲層孔滲性能和微觀孔隙結構特征，因此，成巖相劃分有助于儲層區域評價和預測。通過觀察大量鑄體薄片和掃描電鏡微觀成巖特征，按孔隙類型少前多后的原則，并采用膠結物類型+孔隙類型的復合命名方式，將華慶地區長6儲層劃分為6種成巖相(表1，圖2)。

　　4.1水云母膠結一殘余粒間孔+長石溶蝕相

　　該成巖相分布在西部的東北物源區，為水下分流河道、主水道砂質碎屑流微相。在水云母膠結粒間孔發育的基礎上，發生了強烈的長石溶蝕(圖1(G))。典型特征為水云母含量高，達9.30%;長石溶孔含量高，為1.12%;溶蝕量最大，為1.21%。該類成巖相中不僅保存了原生粒間孔隙，還有長石溶蝕所產生的大量次生溶孔，且長石溶孔為最主要的孔隙類型，大大改善了儲層物性，增強了滲流特性。平均孑L隙度為11.27%，平均滲透率為0.29x10～m，為研究區優勢的成巖相類型之一，也是油氣富集的最主要地區之一。該類成巖相雖然在油田開發初期產液量不高，但后期含水率穩定且穩產時間長。

　　4.2長石溶蝕+水云母膠結一殘余粒間孔相

　　該類成巖相分布于研究區中部，屬東北物源區，主要為主水道砂質碎屑流微相。典型特征為水云母含量高，達7.73%，殘余粒間孔含量較高，達1.45%。水云母等其他粘土礦物以及石英次生加大邊的存在在一定程度上阻礙了壓實作用的進行，原生粒間孔得以保留，加上后期溶蝕作用產生的長石溶孔，進一步改善了儲層物性，因此該成巖相帶孔滲性能較好(圖1(H))，僅次于長石溶蝕+綠泥石膜膠結一殘余粒間孔相。該類成巖相在油田開發初期產液量較高，后期穩產時間較長。

　　4.3長石溶蝕+綠泥石膜膠結一殘余粒間孔相

　　該成巖相在研究區較發育，主要分布在東北物源區，為水下分流河道和主水道砂質碎屑流微相，水動力環境強。典型特征為綠泥石膜含量最高，可達5.50%;且殘余粒間孔含量也最高，達2.29%。該類成巖相包含兩種有利成巖作用，綠泥石膜在一定程度上阻礙了壓實作用和膠結作用，使大量原生粒間孔保留下來，加上后期溶蝕作用產生的長石溶孔(圖1(I))，該成巖相物性最好，平均孔隙度為10.88%，平均滲透率為0.34×10I,zm。油田開發初期高產井位于此相帶，但后期含水率上升快。

　　4.4水云母膠結+長石溶蝕相

　　該類成巖相主要發育在研究區南西部和東部，主要為主水道砂質碎屑流和砂質碎屑流微相，兼有東北物源和西南物源，典型特征為水云母含量高(圖1(J))，達9.53%，長石溶孔含量高，達1.01%，溶蝕量較高，為1.12%。該成巖相儲層性能較差，平均孔隙度為10.4%，平均滲透率為0.28×10～m，屬于低產區。

　　4.5水云母膠結

　　相該成巖相在研究區西部最發育，主要為水道間漫溢微相，兼有東北物源和西南物源，最大的特點是以自生的水云母充填孔隙(圖1(K))為主，水云母含量高，可達11.23%，有效孔隙少，在孔隙度降低的同時，滲透率下降的速度更快，該類成巖相在研究區物性最差，平均孑L隙度為9.98%，平均滲透率為0.13×10Ixm，基本屬于無效儲層。

　　4.6碳酸鹽膠結相

　　碳酸鹽膠結在研究區各沉積微相中均有出現，碳酸鹽膠結相在研究區東南部最發育。壓實強度弱，并保留了較多殘余粒間孔，但這些孔隙均被碳酸鹽充填，呈孑L隙式或連晶式分布(圖1(L))。據統計，碳酸鹽含量平均達4.24%。由于大部分孔隙喪失殆盡，后期酸性流體無法注入，溶蝕作用也不發育，為研究區物性最差的成巖相之一，基本屬于無效儲層。

　　4.7成巖演化孔隙評價

　　各成巖相在壓實作用及膠結作用下損失的孔隙度以及溶蝕作用產生的孔隙度見表2，壓實作用損失孔隙度相對較高的為水云母膠結一殘余粒問孔+長石溶蝕相、水云母膠結+長石溶蝕相、水云母膠結相以及碳酸鹽膠結相，長石溶蝕+綠泥石膜膠結一殘余粒問孔相以及長石溶蝕+水云母膠結一殘余粒間孑L相的壓實作用較弱且剩余粒問孔隙度最大，表明綠泥石膜的存在保留了部分原生粒間孔;膠結作用損失孔隙度最高的為水云母膠結一殘余粒間孑L+長石溶蝕相、長石溶蝕+水云母膠結一殘余粒間孔相、水云母膠結相和碳酸鹽膠結相，主要原因為水云母和碳酸鹽充填了孔隙，從而導致損失孔隙度較高;溶蝕作用產生孔隙度最高的為水云母膠結-殘余粒間孔+長石溶蝕相和水云母膠結+長石溶蝕相，主要表現為長石溶蝕。整個孔隙演化表現為：壓實損失的孔隙度遠大于膠結作用損失的孔隙度(圖3和表2)，溶蝕作用形成的次生溶孔改善了物性。

　　5主要儲集成巖相的微觀孔隙結構特征

　　不同成巖相孔隙結構參數差異性反映各成巖相微觀孔隙結構內部的非均質性程度“-10.7。對35塊高壓壓汞數據進行統計分析，結果見表3和圖4。下面重點討論三類成巖相的微觀孔隙結構：水云母膠結-殘余粒間孔+長石溶孔相、長石溶孔+綠泥石膜膠結-殘余粒間孔相和長石溶孔+

　　水云母膠結-殘余粒間孔相。

　　排驅壓力和中值壓力最高的是水云母膠結一殘余粒間孔+長石溶孔相;其次是長石溶孔+水云母膠結-殘余粒間孔相;長石溶孔+綠泥石膜膠結一殘余粒間孔相排驅壓力和中值壓力最低，表明該類成巖相排驅過程中汞容易進入。最大孔喉半徑和中值半徑最小的是水云母膠結一殘余粒間孔+長石溶孔相;其次是長石溶孔+水云母膠結-殘余粒間孔相;長石溶孔+綠泥石膜膠結-殘余粒間孔相最大孔喉半徑和中值半徑最大。

　　分選系數最小和最大進汞飽和度最大的是水云母膠結-殘余粒間孔+長石溶孔相;其次是長石溶孔+水云母膠結-殘余粒間孔相;長石溶孔+綠泥石膜膠結-殘余粒間孔相分選系數最大和最大進汞飽和度最小，表明該類成巖相大孔喉和小孑L喉均存在且孔喉分布不均，部分大孔隙受小喉道所控制，因此進汞飽和度最低。

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