鄂尔多斯盆地华庆地区长63亚段储集层与成岩相研究

刘晓英，李廷艳，张居增，尤 源，马继业

（1.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院）

华庆地区位于鄂尔多斯盆地湖盆中部（图1），上三叠统延长组长63亚段由多期湖底扇砂质碎屑流水道沉积形成连续叠置的厚层砂体［1-4］（图2），砂体规模大且分布稳定，储层物性较好，含油饱和度高，是该区勘探评价的重点层位。近年来，该区长63亚段勘探开发进展较快，已成为开发建产的重点目标区，但储集层非均质性严重、开发难度较大等问题，严重制约了勘探、开发进程，因而开展储集层特征及成因研究受到关注。

研究发现，多物源是研究区储层特征的重要影响因素之一。该区长63亚段沉积期物源主要来自北东和南西2个方向［5-7］，在元城、白豹以北地区以北东方向物源为主，八珠、五蛟、山庄以南至上里塬地区以南西方向物源为主，而白马—五蛟一线为混合物源供给区。笔者通过岩心观察、铸体薄片和扫描电镜等资料分析，按不同方向物源区对储层进行物质组分、成岩作用、成岩相对比研究，分析储层特征的差异性，揭示影响华庆地区长63储层性能差异的内在因素，对该区长63亚段储层分类和高效开发评价具有重要意义。

图1 研究区构造位置Fig.1 Structural location of the study area

图2 华庆地区白115井长63段沉积演化序列Fig.2 The evolutionary series of Chang 63sub-member in Bai 115 well in Huaqing area

1 储集岩矿物特征

1.1 碎屑组分差异

通过岩心观察和普通薄片、铸体薄片的镜下鉴定，华庆地区长63亚段岩性主要为极细—细粒长石砂岩和极细—细粒岩屑长石砂岩，成分成熟度较低。受沉积物源区影响，储层矿物组分有明显的差异性（表1），特点为：来自北东部物源区的砂岩矿物成熟度极低，碎屑成分表现为低石英（26.68%）、低岩屑（8.25%）、高长石（42.07%）含量的特征，并富含云母和绿泥石［8］；来自南西部物源区的砂岩矿物成熟度也很低，表现为较高石英（42.17%）、高岩屑（21.54%）、低长石（16.09%）含量的特征；而混合物源供给区砂岩的碎屑成分特征介于北东部与南西部2个物源区之间，石英为28.22%，长石为35.86%，岩屑为9.23%。

表1 华庆地区长63亚段轻矿物成分对比表Table 1 The light minerals of Chang 63sub-member in Huaqing area

1.2 填隙物差异

华庆地区长63亚段储层填隙物类型主要以伊利石、碳酸盐、绿泥石、硅质为主，碳酸盐以铁方解石和铁白云石为主，其中伊利石和碳酸盐矿物含量较高，绿泥石薄膜胶结物普遍发育［8-9］。

分源区的砂岩岩矿定量分析结果（表2、图版Ⅰ）显示，不同物源区带控制的砂岩各类胶结物含量差别明显，有2个显著特点：①绿泥石薄膜胶结物含量在北东部物源控制区带和混源区带较高，平均含量分别为3.91%和3.40%，而在南西部物源控制区带很低，平均含量仅为0.04%；②伊利石、碳酸盐和硅质等胶结物含量由北东部物源控制区带向南西部物源控制区带依次增高。

表2 华庆地区长63亚段填隙物含量对比表Table 2 The matrix of Chang 63sub-member in Huaqing area

2 成岩相分析

2.1 成岩作用

通过对研究区取心井普通薄片的镜下观察及扫描电镜、阴极发光等资料研究，确定该区砂岩所经历的成岩作用主要有压实作用、胶结作用、溶解作用和破裂作用［8-10］。

华庆地区沉积物粒度细，杂基、云母及塑性岩屑含量高，压实作用强，使颗粒排列紧密，导致原生粒间孔大量损失。胶结作用对储层的影响既有破坏性的一面，也有建设性的一面。如华庆地区长63亚段储层绿泥石胶结作用大多发生在成岩作用早期，形成的绿泥石薄膜以孔隙衬边和薄膜包壳状产出（图版Ⅰ-1），绿泥石的产出虽然占据并缩减了部分孔隙，但在很大程度上抑制了机械压实作用和其它胶结物如石英等次生矿物的析出。需要指出的是，早期绿泥石薄膜的包壳状胶结作用发生在相对封闭的半咸水和微咸水沉积-成岩环境中［11］，此特征与长63亚段沉积期华庆地区恰恰处于半咸水—微咸水的半深湖环境相对应［12］，因此非常有利于深水扇砂质碎屑流水道所沉积砂岩中剩余粒间孔隙的保存。此外，伊利石（水云母）胶结物、碳酸盐胶结物（图版Ⅰ-2和图版Ⅰ-3）及少部分发生在晚成岩阶段的绿泥石胶结物呈孔隙充填状产出，使储层原生粒间孔大量丧失，导致储层物性变差［8，13］。 溶解作用是形成次生孔隙、改善本区储层储渗条件的主要成岩作用之一，通常表现为碎屑颗粒的溶解和填隙物的溶解，特别是长石碎屑的溶解更为常见（图版Ⅰ-4）。

2.2 孔隙类型及分布特征

成岩作用可使沉积砂体的孔隙发生改变。华庆地区长63亚段储层孔隙类型按成因可分为残余粒间孔、次生溶孔、晶间孔、微裂隙等4种类型，各类型孔隙的分布统计结果（表3）表明，华庆地区长63亚段储层的早期成岩作用使储层保存了大量的粒间孔，同时长石溶蚀作用普遍，长石溶孔的含量也较高。

表3 华庆地区长63亚段孔隙类型对比表Table 3 The pore types of Chang 63sub-member in Huaqing area

成岩矿物含量和成岩环境的差异，使不同沉积区孔隙类型分布及含量有明显的差别。北东部物源区和混源区绿泥石膜含量高，早期绿泥石膜对孔隙的保护使该区域粒间孔大量保存；南西部物源区伊利石、碳酸盐含量高，胶结充填作用使储层失去大量原始粒间孔，导致粒间孔含量低。

2.3 成岩相分布

“成岩相”系指“在特定沉积和成岩物理化学环境中的物质表现和成岩作用组合与演化的总体特征”，包括碎屑物沉积时的物理化学环境、固结时的成岩作用方式和成岩过程中的演化历史3个方面的内容，可反映成岩作用与储层发育关系，因此，不同成岩相组合控制了不同的储层孔隙发育特征和储集物性而有助于储层的区域评价和预测［9］。通过对成岩作用的相对强度、成岩环境以及成岩产物（图版Ⅱ）纵向与平面分布特点的分析，可将华庆地区长63亚段砂岩划分为如下5种成岩相类型（图3）：

（1）绿泥石膜胶结-粒间孔成岩相 该成岩相在区内较为发育，主要分布于北东部物源区，砂岩胶结物以薄膜状分布的绿泥石为主，残余粒间孔相对发育。

（2）绿泥石膜胶结-粒间孔+长石溶蚀成岩相

该成岩相主要在绿泥石膜胶结粒间孔发育的基础上，发生了较为强烈的长石溶蚀，主要分布于混源区西部长石类矿物发育区，岩性多为细砂岩，长石溶蚀作用较强。

（3）水云母胶结-长石溶蚀成岩相 该成岩相是在水云母胶结的基础上发生长石溶蚀，主要发育在南西部及东部区带。该区水云母含量较高，长石溶孔发育。

（4）碳酸盐胶结成岩相 该成岩相在区内细粒砂岩和粉砂岩中均有出现，各种沉积微相中都可见到，东南部和中部较为发育。表现为碳酸盐胶结物含量较高，呈连晶分布，充填部分甚至大部分的粒间孔隙。

（5）水云母胶结成岩相 该成岩相在区内局部发育，以西部最为发育。

在上述成岩相划分的基础上，综合砂体分布规律与物源区的关系，不难确定华庆地区长63亚段砂岩储层的成岩相平面分布非常明显地受物源区方向和碎屑组分所控制。

图3 华庆地区长63储层平面成岩相与孔隙度（左）、渗透率（右）叠合图Fig.3 The congruent diagrams of diagenetic facies and porosity（left）,permeability（right） of Chang63sub-member in Huaqing area

3 储层物性与成岩相带关系

储层原始孔隙的结构特征和分布规律受沉积因素的控制，但在埋藏成岩过程中储层的储集空间会受到成岩作用改造，从而影响储层孔隙分布规律。孔隙度、渗透率与成岩相平面分布特征显示，绿泥石膜胶结-粒间孔成岩相和长石溶蚀成岩相是华庆地区长63亚段储层最有利的成岩相带，储层在有利成岩相带构成平面相对高孔、高渗区（图3）。在绿泥石膜胶结-粒间孔成岩相发育的白209、白255砂体发育带，物性相对较好，但变化较大，孔隙度一般大于10%，渗透率为0.3～0.6 mD；在长石、岩屑溶蚀强烈发育的西部砂体发育带靠南区域，孔隙度为12%～16%，渗透率一般大于0.5 mD。在碳酸盐胶结成岩相和水云母胶结成岩相带，砂岩储集性能相对较差。

4 结论

（1）物源对储集层性质有控制作用。北东部物源控制区储集层石英、岩屑含量较低、长石含量较高，填隙物含量较低，绿泥石膜发育，剩余原生粒间孔较发育；南西部物源控制区储集层砂体具有石英和岩屑含量较高，长石含量低的特征；混合物源供给区控制的沉积区长63亚段砂体各类碎屑组分的含量介于前二者之间，但主体以富长石为特征，溶蚀作用较强。

（2）该区长63储层成岩相分为5类：绿泥石膜胶结-粒间孔成岩相、绿泥石膜胶结-粒间孔+长石溶蚀成岩相、水云母胶结-长石溶蚀成岩相、碳酸盐胶结成岩相、水云母胶结成岩相。

（3）在不同物源影响下，受沉积和成岩作用的双重控制，区内较为发育的绿泥石膜胶结-粒间孔成岩相和长石溶蚀成岩相是有利储集成岩相，储层在有利成岩相带构成平面相对高渗区。

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