昆北油田切6井区储层成岩作用及其对储层物性的影响

李文龙，牟中海，屈信忠，滕贤清，黄 婧

（1.西南石油大学；2.中国石油青海油田分公司）

昆北油田切6井区储层成岩作用及其对储层物性的影响

李文龙1，牟中海1，屈信忠2，滕贤清2，黄 婧1

（1.西南石油大学；2.中国石油青海油田分公司）

通过普通薄片、铸体薄片、扫描电镜、X-射线衍射分析，对昆北油田切6井区E1+2和E31砂岩储层成岩作用类型、演化阶段、演化序列及储层物性的影响因素进行了研究。结果表明：E1+2和E31砂岩处于中成岩阶段A亚期的末期，成岩作用类型主要有压实作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用、破裂作用；较强的压实作用、石英次生加大、方解石及硬石膏等矿物的胶结作用是使储层物性变差的重要因素；长石、岩屑和方解石胶结物的溶蚀作用以及砂岩破裂作用使储层物性得到改善。

成岩作用；成岩演化；储层物性；切6井区；昆北油田；柴达木盆地

0 引言

昆北油田切6井区储层包括古近系路乐河组（E1+2）和下干柴沟组下段（E31）。成岩作用对储层发育起着至关重要的作用［1-2］，对成岩作用的研究是了解孔隙形成和发育条件及次生孔隙发育状况的基础，对合理解释油气储集空间形成机理和有利孔隙发育带具有重要意义［3］。前人对柴西南地区储层和成岩作用进行了大量研究［4-7］，杜红权等［7］认为该区古近系—新近系砂岩储层成岩演化阶段已达到中成岩阶段B亚期，压实和胶结作用使储层物性变差，溶蚀作用使深部储层形成孔隙度、渗透率高异常发育带。虽然目前对柴西南古近系—新近系储层有了宏观性的认识，但昆北油田属于勘探开发新区，针对其储层的研究较少，因此还需要进行更深入的研究。笔者对昆北油田切6井区E1+2和E31砂岩储层的成岩作用进行了分析，确定了该区成岩演化阶段，并讨论了成岩作用对储层物性的影响，以期为进一步认识切6井区E1+2和E31砂岩储层微观特征及储集性提供依据。

1 地质概况

昆北油田位于柴达木盆地昆仑山前的昆北断阶带上，南以昆前断裂为界，北以昆北断裂为界。切6井区位于该断阶带东侧，是一受北倾斜坡背景上反冲断层控制的断鼻或断背斜构造［8］（图1）。

图1 研究区位置Fig.1 The location of the study area

2007年10月切6井在E1+2和砂岩储层获得工业油流，2010年切6井区已建成年产10×104t产能。切6井区含油层段的岩性主要为砾岩、砂岩、粉砂岩。E31层Ⅲ—Ⅳ砂组为辫状河三角洲前缘亚相沉积，E1+2层Ⅰ—Ⅱ砂组为辫状河三角洲前缘—平原亚相沉积。E31层Ⅲ砂组为中孔、低渗储层，E1+2层Ⅰ砂组为低孔、低渗储层。储层物性受沉积环境和成岩作用控制。

2 成岩作用类型及特征

研究表明，本区碎屑岩储层主要成岩作用有压实-压溶作用、胶结作用、交代作用和溶蚀作用等。

2.1 压实-压溶作用

切6井区压实作用广泛发育，压溶作用较弱。储层石英、杂基含量较低，长石及岩屑含量较高，颗粒之间多呈点接触和线接触（图版Ⅰ-1），压实作用中等。石英等刚性颗粒的压裂及石英次生加大，长石双晶纹弯曲、断裂、错位，泥质、云母等塑性碎屑发生弯曲变形（图版Ⅰ-1）以及颗粒之间的凹凸状接触等都是压实作用的表现。压溶作用不常见，主要为石英的次生加大（图版Ⅰ-2）。

2.2 胶结作用

（1）碳酸盐胶结作用。碳酸盐胶结物以方解石为主，并以嵌晶或微—细晶结构充填粒间孔（图版Ⅰ-3）。白云石与铁白云石见于E1+2层Ⅰ砂组，含量较低。

（2）硫酸盐胶结作用。主要为硬石膏、石膏，含量为0.5%～16%，平均为4.5%。E31层Ⅲ砂组中硬石膏、石膏胶结物多呈斑块状分布，在分选好的粉—细砂岩中硬石膏、石膏可呈嵌晶式胶结。

（3）石英、长石次生加大胶结作用。石英次生加大多为Ⅱ—Ⅲ级。部分石英加大趋于自形，晶面平整、晶形完整，加大强烈者可以使颗粒间呈线接触或缝合线接触。另外，在孔隙中可以见到很多晶形完整的自生石英。在研究区也可见到钾长石、钠长石的次生加大，次生加大边在后期可被石膏胶结物所交代。

（4）黏土矿物胶结作用。根据X-射线衍射分析黏土矿物含量（表1）可知，目的层以伊/蒙混层和伊利石为主，绿泥石、高岭石含量较少。混层比反映了伊/蒙混层中蒙脱石的相对含量，E31层Ⅲ砂组混层比平均值为0.163，E1+2层Ⅰ砂组混层比平均值为0.182，由此得出研究区伊/蒙混层矿物中蒙脱石平均含量为17%。扫描电镜下伊利石呈片状、丝状、毛发状分布于粒表或粒间（图版Ⅰ-4）；绿泥石呈片状、针状（图版Ⅰ-5）、绒球状、玫瑰花状和叠层状充填于粒间，与高岭石、石英等矿物共生。

表1 E1+2和砂岩黏土矿物相对含量（%）Table 1 Relative contents（%）of clay minerals of E1+2and

表1 E1+2和砂岩黏土矿物相对含量（%）Table 1 Relative contents（%）of clay minerals of E1+2and

伊利石 伊/蒙混层 绿泥石 高岭石区间值 平均值 区间值 平均值 区间值 平均值 区间值 平均值E1+2Ⅰ砂组（91） 21～84 54.5 2～62 26.2 6～59 19.3 0 0 E31Ⅲ砂组（54） 18～65 38.8 0～60 31.7 5～43 24.7 0～25 4.8层位（样品数）

2.3 交代作用

起交代作用的矿物主要是黏土矿物和碳酸盐矿物，被交代的矿物主要是石英、长石和岩屑［9］。研究区储层岩石中主要的交代作用有：

（1）石膏、硬石膏交代石英、长石。薄片观察可见硬石膏广泛交代石英、长石（图版Ⅰ-6）。硬石膏交代、蚕蚀碎屑颗粒边缘，或完全交代碎屑颗粒，呈假象结构。

（2）方解石交代长石和石英。薄片下见方解石部分交代石英、长石和岩屑，方解石与碎屑颗粒呈渐变过渡。

（3）黏土矿物交代长石。通常是钾长石发生高岭土化，表面呈云雾状，颗粒轮廓不清。

2.4 溶蚀作用

目的层段常见长石、岩屑以及方解石胶结物溶蚀，也可见石英颗粒及杂基内部溶蚀。

长石及变质岩岩屑常发生部分溶解，颗粒边缘溶蚀形成港湾状粒间溶孔，或沿解理缝、双晶缝、裂纹溶蚀形成蜂窝状粒内溶孔（图版Ⅰ-7）。方解石胶结物中也可见溶蚀现象（图版Ⅰ-8），使得储层孔隙度增大。薄片中常可见泥质杂基内部发生溶蚀，形成微小的杂基溶孔。

2.5 破裂作用

因构造作用、压实作用、成岩作用等使岩石发生破裂而形成裂缝的作用统称为破裂作用。破裂作用产生的各种裂缝可以改善储层的储集性能。E1+2层Ⅰ砂组裂缝比较发育，构造缝常呈细小片状切穿颗粒和杂基并向一定的方向延伸，或绕过颗粒边界向前延伸（图版Ⅰ-9）。

3 成岩作用阶段及期次

3.1 成岩阶段划分

切6井区储层埋深1700～2300 m，储层温度在60.7～78℃，镜质体反射率Ro为0.4%～0.6%。根据成岩阶段的划分方案及标志［10-11］，得出研究区成岩演化阶段与孔隙演化的对应关系（图2）。

综合判断认为切6井区储层处于中成岩阶段A亚期的末期，其特征为：砂岩颗粒多为线接触与凹凸接触（图版Ⅰ-1）；强溶蚀作用下，储层内部次生孔隙大量增加（图版Ⅰ-7、图版Ⅰ-8）；见蜂窝状伊/蒙混层、发丝状自生伊利石以及绒球状自生绿泥石（图版Ⅰ-5），可见铁白云石胶结物，呈粉—细晶结构，以交代或孔隙式胶结形式出现；石膏脱水转化成硬石膏，可见少量沸石胶结物；石英的次生加大属于Ⅱ—Ⅲ级（图版Ⅰ-2），自形晶面发育，扫描电镜下可见较好的自生石英晶体，石英次生加大边常堵塞孔隙，同时见少量长石自生加大。

图2 切6井区成岩演化阶段Fig.2 The diagenetic evolution phases in Qie 6 well area

3.2 成岩演化序列

切6井区成岩演化序列有如下特点：①目的层段主要为干旱气候条件下辫状河三角洲前缘沉积物。②成岩早期以压实作用为主，砂岩固结度差，原生粒间孔发育；泥—粉晶方解石、白云石的沉淀和胶结作用普遍，但作用均较弱，形成部分残余粒间孔（图版Ⅰ-8）。③埋藏过程中随埋深的增加，压实作用增强，由早成岩阶段B亚期的弱压实→中成岩阶段A亚期的中等压实，原生粒间孔减少（图2）。④早成岩阶段B亚期泥—粉晶碳酸盐矿物（方解石和白云石）胶结作用较强（图版Ⅰ-3），早成岩末期发育石英次生加大作用（Ⅱ—Ⅲ级）（图版Ⅰ-2），中成岩阶段A亚期蒙脱石则完全转化为伊/蒙无序混层等自生黏土矿物。⑤早成岩阶段B亚期—早成岩阶段A亚期碳酸盐矿物由泥—粉晶转化为粉—细晶，沸石开始胶结并充填孔隙，方解石或石膏交代长石（图版Ⅰ-6）、石英、岩屑颗粒。⑥中成岩阶段A亚期石英Ⅲ级次生加大，石膏、硬石膏交代长石、岩屑颗粒，长石（图版Ⅰ-7）和岩屑（图版Ⅰ-8）等不稳定碎屑组分及方解石胶结物部分溶解，伊/蒙无序混层转化为伊/蒙部分有序混层。

4 成岩作用对储层物性的影响

压实作用、石英次生加大、胶结作用是破坏性成岩作用。切6井区E1+2和砂岩储层早成岩阶段和中成岩阶段的压实作用使原生孔隙大量减少（图2）；在石英次生加大作用下石英碎屑呈镶嵌接触［12］，使储层物性变差；石英、碳酸盐等自生矿物主要是在粒间孔壁和粒内溶孔中结晶沉淀（图版Ⅰ-3），使储层孔隙度降低［13］。 伊/蒙混层及伊利石以薄膜形式附着在孔隙内壁或颗粒表面（图版Ⅰ-4），遇水膨胀或分散、运移，堵塞喉道。

溶蚀作用和破裂作用是建设性成岩作用。目的层段中成岩阶段A亚期的末期，长石、变质岩岩屑和方解石胶结物被溶蚀（图版Ⅰ-7），有效地改善了储层物性。E1+2层较层方解石胶结和杂基内部溶蚀更为发育。破裂作用主要见于E1+2层，次生孔隙和裂缝的产生改变了岩石的孔隙类型和结构，有利于储层物性的改善［14］。

绿泥石的存在对储层孔隙保存和改善有一定的积极作用，是重要的保持性成岩作用。区内自生绿泥石多以孔隙环边衬里产出（图版Ⅰ-5）。绿泥石的沉淀作用发生在长石溶解前的较早成岩阶段，此时压实作用已大致使颗粒间的接触关系达到点—线接触阶段，但绿泥石沉淀以后颗粒间相对位置的变化非常小，可知绿泥石的存在大大降低了压实作用对岩石粒间孔隙的破坏作用［15］。此外，绿泥石可形成黏土水膜，促进溶蚀作用的发育。

5 结论

（1）切6井区储层压实作用中等；胶结作用较强，E31层主要为方解石胶结，E1+2层主要为方解石和硬石膏胶结；溶蚀作用较强，形成了较多的溶蚀孔隙；破裂作用较弱，E1+2层裂缝相对多见。成岩演化已经达到中成岩阶段A亚期的末期。

（2）成岩作用对储层物性影响较大。中等压实和胶结作用使储层原生孔隙大量减少；中成岩阶段长石、岩屑颗粒以及方解石胶结物被溶蚀，形成大量次生孔隙，改善了砂岩的油气储集性能；E1+2层各种裂缝对提高储层渗透率作用显著；孔隙环边衬里绿泥石具有抗压实作用和一定的促进溶蚀的作用。

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Diagenesis and its influence on reservoir properties in Qie 6 well area of Kunbei Oilfield

LI Wen-long1，MU Zhong-hai1，QU Xin-zhong2，TENG Xian-qing2， HUANG Jing1
（1.Southwest Petroleum University， Chengdu 610500， China；2.Qinghai Oilfield Company， PetroChina， Dunhuang 736202，China）

Based on the analysis of ordinary thin sections,cast thin sections,scanning electron microscope and X-ray diffraction,this paper studied the diagenesis types,evolutionary phase,evolutionary series and influencing factors of reservoir properties ofE1+2andin Qie 6 well area ofKunbei Oilfield.The result shows that the sandstone ofE1+2andis in the late stage of middle diagenetic stage A,and the main diagenesis types are compaction,cementation,dissolution,metasomatismand cataclasis.The experienced compaction,quartzsecondaryenlargement and cementation ofcalcite and anhydrite are the main destructive factors ofreservoir properties,while the dissolution offeldspar,detritus and calcite and cataclasis are the constructive factors ofreservoir properties.

diagenesis；diagenetic evolution； reservoir properties；Qie 6 well area；Kunbei Oilfield； QaidamBasin

TE122.2

A

2011-05-13；

2011-07-06

中国石油天然气股份有限公司重大科技项目“柴达木盆地油气勘探开发关键技术研究”子课题“柴西地区富油气凹陷圈闭精细评价及钻探目标选择”资助（编号：07-01Z-01-02）。

李文龙，1987年生，男，西南石油大学在读硕士研究生，从事沉积学和储层地质学研究。地址：（610500）四川省成都市西南石油大学资源与环境学院硕士 2009级5班。E-mail：542840228@qq.com

牟中海，1960生，男，教授，博士，从事石油地质及层序地层方面的研究工作。E-mail：573503291@qq.com

1673-8926（2011）06-0013-05

图版Ⅰ

于惠宇）