鄂尔多斯盆地胡尖山油田延长组长61储层特征及控制因素分析

付文耀,刘春武,刘丽丽,王俊英 (长庆油田分公司第一采油技术服务处,陕西延安716000)

鄂尔多斯盆地是一个稳定沉降的多旋回克拉通盆地,油气资源丰富[1]。胡尖山油田位于陕北斜坡带,为一平缓的西倾单斜构造 (倾角仅0.5°)[2],研究区勘探面积695km2。近年来随着勘探开发的深入,长61储层已成为胡尖山油田储量增长的主力层。研究区构造圈闭不发育,沉积相带纵横向变化较大,储层空间展布复杂、储层非均质性强、物性普遍较差,总体上为特低孔、渗储层。因此,深入分析该区延长组特低孔、渗储层的控制因素,对预测相对有利储层分布区,实现油气勘探的重大突破具有重要意义。笔者在前人研究的基础上,通过大量钻井、测井和薄片观察资料进行了深入的储层地质学研究,分析了储层的宏观和微观特征,并探讨了形成该区储层特低孔、渗特征的主控因素。

1 储层岩石学特征

储集砂岩岩性特征受控于其所处沉积环境和物源区性质[3]。胡尖山油田延长组属于鄂尔多斯盆地东北三角洲沉积体系,研究区主要发育一套三角洲前缘环境中形成的陆源碎屑沉积。依据砂岩分类标准,通过研究区67块样品的岩心观察和砂岩薄片鉴定表明,研究区储层主要为灰色-浅灰色极细-细粒长石砂岩和岩屑长石砂岩 (图1)。其组分特征为:石英含量 (Q)为17.8%～26.5%,平均值为22.0%,包括单晶石英和多晶石英;长石含量 (F)为 36.9%～60.8%,平均值为 51.7%;岩屑含量 (R)为8.0%～22.2%,平均值为13.7%,主要为火成岩、云母、变质岩和沉积岩的岩屑。研究区砂岩成分成熟度和结构成熟度都较低,成分成熟度指数Q/(F+R)平均为0.3,反应沉积物搬运距离不远。

图1 胡尖山油田长61储层砂岩分类三角图

砂岩填隙物组分主要为粘土矿物 (含量为5.1%)、碳酸盐岩 (含量为2.6%)和硅质 (含量为0.59%)。粘土矿物X射线衍射分析表明,高岭石含量最高 (含量为2.6%);其次为绿泥石 (含量为1.7%)。碳酸盐岩中以铁方解石 (含量为2.6%)为主,方解石、白云石和铁白云石含量较少。

砂岩粒度普遍较细,以细砂岩为主,其次为粉砂岩和中砂岩,主要粒径为0.1～0.25mm,分选磨圆中等-较好,多见次棱角状。砂岩颗粒间以点-线接触为主,胶结类型以孔隙式和加大-孔隙式为主。

1.1 孔隙类型

通过铸体薄片和扫描电镜资料统计分析,认为长61储层的储集空间包括残余粒间孔、长石溶孔、晶间孔和岩屑溶孔,其中以残余粒间孔和长石溶孔为主要的储集空间。

残余粒间孔是指砂岩原生孔隙经过压实作用、胶结作用等成岩作用之后残余的孔隙空间。一般形成于早成岩阶段,是由部分原生孔隙被保存下来或者原生孔隙经胶结作用之后仍保留下来的少量原生粒间孔 (图2(a))。

胡尖山油田长61储层经历了中等压实作用和各种成岩作用后,碎屑颗粒接触紧密,砂岩的原生粒间孔大大减小,由于研究区砂岩成分成熟度低,砂岩颗粒易被压实,原生粒间孔丧失程度更大。然而,在中晚成岩阶段由于溶蚀作用形成的长石溶孔 (图2(b))、岩屑溶孔等次生孔隙,极大地改善了储层的物性。根据铸体薄片观察与定量统计,研究区长61储层总面孔率为0.7%～4.7%,平均面孔率2.67%,储层孔径较大,主要分布在5～80μm之间,平均孔径40.63μm。

1.2 储层物性及孔喉结构特征

常规物性分析表明,胡尖山油田长61储层孔隙度分布在6.25%～15.8%,平均值为11.45%,峰值区间为10%～12%(图3);储层渗透率分布在 (0.03～10.14)×10-3μm2(图3),平均渗透率1.21×10-3μm2,大于1×10-3μm2的高渗透储层所占比例较大。长61储层主要为低孔超低渗储层。

储层孔隙系统由孔隙和喉道组成,喉道是两个孔隙之间的狭窄通道,对储层的渗流能力起着决定性的作用,喉道的大小和形态主要取决于砂岩颗粒的接触关系、颗粒的大小、胶结类型等因素[4]。研究区所受压实作用中等,喉道形态以片状或弯曲片状为主 (图4),孔隙缩小型和管束状喉道较少。压汞曲线特征表明,储层门槛压力大,退汞效率低,孔隙较大,喉道较小,孔喉连通性差。压汞曲线以陡斜式为主,无明显平台段,孔喉分选较差,属于低渗、特低渗储层压汞曲线 (图5)。

图3 胡尖山油田长61储层孔隙度、渗透率直方图

2 储层控制因素分析

一般来说,储层性质受多种因素影响[5],通过综合研究表明,胡尖山油田长61储层特征主要受沉积环境和成岩作用控制。

2.1 沉积环境对储层的影响

沉积相控制了储层的空间展布,是影响储层物性的首要因素。沉积环境的不同导致岩石类型、粒度的差异,甚至孔隙水的差异,最终导致储层的物性差异。沉积相带的分选作用是储层物性的先决条件,沉积相类型基本上决定储层的类型以及储层的发育状况。对沉积微相研究的结果表明,胡尖山油田长61储层为三角洲前缘沉积,主要发育水下分流河道、河口砂坝和水下分流间湾等微相类型;对岩样的沉积微相分析和物性资料统计表明,水下分流河道和河口坝部位储层物性较好 (表1)。

图4 胡尖山油田长61储层喉道类型

储集岩岩性、粒度大小与沉积环境对储层的控制作用具有良好的一致性。胡尖山油田长61储层岩石类型主要是长石砂岩和岩屑长石砂岩。长石和岩屑对储层物性的影响既有积极的一面,又有不利的一面。一方面在成岩作用的不同阶段,由于长石和岩屑的溶解,形成大量的长石溶孔和岩屑溶孔,储层物性得以改善;另一方面,由于研究区岩屑组分含量较高,储层易被压实,使得原生粒间孔隙大量丧失,物性变差。根据物性资料分析表明,胡尖山油田岩性以极细-细粒粉砂岩为主,面孔率较大的岩石粒度主要分布在0.1～0.25mm之间。

图5 胡尖山油田长61储层毛管压力曲线特征

2.2 成岩作用对储层的影响

成岩作用对储层储集性能具有明显的控制作用,主要表现为建设性成岩作用和破坏性成岩作用。胡尖山油田长61砂岩储集性能明显受到成岩作用的影响和改造,对储层物性影响较大的成岩作用主要有压实作用、胶结作用和溶解作用。

表1 胡尖山油田长61储层不同沉积微相砂体储层物性对比

2.2.1 压实作用

压实作用是碎屑岩固化成岩的主要成岩作用之一,其结果使颗粒的原生粒间孔隙大为缩小。胡尖山油田长61储层埋藏深度约为1874～2348m,压实程度中等,主要表现为:柔性碎屑颗粒因压实而弯曲,石英、长石等刚性颗粒受应力作用发生脆性破裂。压实作用对储层物性的影响与碎屑岩储集层的矿物成分有关,一般而言,石英颗粒的抗压能力最强,长石次之,岩屑的抗压强度最小。研究区储层中岩屑、长石含量普遍较高,长石平均含量51.7%,最高达60.8%,岩屑平均含量13.7%,最高达22.2%。较高含量抗压能力低的岩屑和长石,以及中等强度的压实作用共同形成了研究区低孔低渗的特征。

2.2.2 胶结作用

胶结作用是对粒间孔隙的充填,能显著降低储层物性,是主要的破坏性成岩作用之一。研究区对储层特征影响较大的胶结类型主要为粘土胶结、硅质胶结和碳酸盐胶结。

粘土矿物主要包括绿泥石、高岭石和伊利石。绿泥石呈等厚环边孔隙薄膜或孔隙衬里产出。环边绿泥石膜均匀地包绕在碎屑颗粒的表面,阻止了石英、长石的次生加大[6],此外,它还可以支撑颗粒,降低机械压实的强度,有利于原生粒间孔隙的保存[7],对储层的孔隙及结构有明显的保护作用。由于研究区长61储层砂岩的成分成熟度较低,骨架颗粒中的长石在酸性环境下极易发生溶蚀,生成自生高岭石矿物,形态上多呈蠕虫状或书页状集合体。伊利石胶结在研究区砂岩中发育程度不高,形态上多呈毛发状,充填于粒间孔隙中。整体上,自生粘土矿物的生长阻塞孔喉,对储层造成不同程度的伤害,使得储层物性变差。

硅质胶结作用在研究区砂岩中分布普遍,但含量较少 (1%～2%),主要以石英次生加大和自形石英晶体产出在碎屑石英颗粒表面、粒间孔壁和粒内溶孔中。随着次生加大石英的不断加大,粒间孔隙逐渐被充填,致使储层物性变差,非均质性增强。

碳酸盐胶结作用在研究区碎屑岩中非常普遍,主要呈粒间胶结物、交代物或次生孔隙内填充物形式出现。常见微晶状、晶粒状或连晶状产出,研究区主要存在3种碳酸盐胶结物类型,即早期的方解石、中晚期的铁方解石和晚期的铁白云石,并且有明显的多期次形成特征。碳酸盐胶物多充填孔隙,缩小或堵塞喉道,降低了储层的孔隙度和渗透率,使储层物性变差。

2.2.3 溶蚀作用

溶蚀作用是研究区砂岩中普遍发生的一种建设性成岩作用类型,是储层物性得以改善的重要原因。其主要表现在各种易溶的砂岩组分发生部分甚至全部溶蚀,形成多种类型的次生孔隙,因而对砂岩有较大改善作用。胡尖山油田长61储层目前处于晚成岩A期阶段[8],该段发育的湖相泥页岩在热演化过程中,有机质可通过脱羧基作用生成一元、二元有机酸,并释放出CO2和氮等组分,并随压实作用的进行排替到砂岩的孔隙系统内。充足的有机酸和CO2使长石溶解,形成溶蚀型次生孔隙,以长石溶孔为主,在一定程度上改善了砂岩储集层的孔隙结构,但是无法从区域上改变砂岩的储集结构[9]。

3 结 论

1)胡尖山油田长61储层主要为极细-细粒长石岩屑砂岩和岩屑质长石砂岩;岩屑主要为火成岩、云母、变质岩和沉积岩岩屑;填隙物组分主要为粘土矿物、碳酸盐岩和硅质。

2)储层发育残余粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔和晶间孔,其中残余粒间孔和长石溶孔是主要的储集空间,片状或弯片状喉道是主要的渗流通道。

3)沉积环境、储层岩性和成岩作用是控制储层特征的主要因素。沉积环境是影响储层物性的地质基础,沉积相带的展布控制了储层物性的平面特征;储层较高的长石含量导致次生孔隙的发育和较强的压实作用。成岩作用对储层既有破坏性,又具有建设性。机械压实作用是孔隙结构变差的主要因素之一;尽管衬边状绿泥石为保存一定的原生孔隙起到了积极作用,但是整体上胶结作用堵塞粒间孔隙,进一步降低了砂岩的储集性能;溶蚀作用在一定程度上改善了储层的物性,对储层改善具有重要意义。

[1]杨俊杰.鄂尔多斯盆地构造演化与油气分布规律[M].北京:石油工业出版社,2002.131～180.

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[7]刘林玉,王震亮,张龙.鄂尔多斯盆地镇北地区长3砂岩的成岩作用及其对储层的影响 [J],沉积学报,2006,24(5):690～697.

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