成岩相在低渗透砂岩储层评价中的应用

李丙喜，王秀娟，马俊胜，郭 冰，叶 博

(1.中国矿业大学，北京 100083;2.中油长庆油田分公司，陕西 西安 710021)

引 言

中国第三次资源评价结果显示低渗透油藏资源量占总资源量49%[1]。成岩作用是储集层发育和形成的必经过程，最终决定储集层性能的优劣。致密厚层砂岩建设性成岩作用是决定长81储集层有效性的关键[2]。成岩作用研究可以进一步确定有利储层，对油气勘探工作具有重要指导意义[2－3]。鄂尔多斯盆地环江地区长81油藏渗透率为0.1×10－3～2.0 ×10－3μm2，为典型低渗透油藏[4]，在此地区开展成岩作用研究，探索成岩作用研究的技术方法，对指导低渗透油藏的研究具有重要意义。

目前对成岩相的划分和命名尚无统一的认识，国内外关于成岩相的划分依据和侧重点各有不同。国内主要从沉积相背景、岩石组成矿物、孔隙类型以及物性条件进行成岩相划分[5－7]。国外研究人员对成岩作用类型进行了归整，划分类型较少[8－9]。目前对测井与地震资料应用于成岩相的研究仍处于探索阶段，对成岩相的划分主要依据镜下鉴定资料，在成岩相变较快的区域受钻井及取心资料等的限制不能很好的将成岩相研究成果应用于生产。因此基于对鄂尔多斯盆地环江地区长81油藏成岩矿物及微观孔隙与物性关系的分析，尝试结合成岩效应所造成的物性变化与主要成岩矿物及孔隙类型进行成岩作用的划分，利用成岩相研究成果预测有利储层分布。

1 成岩相划分

基于成岩效应划分成岩相的思路是分析主要成岩矿物及孔隙类型与物性的关系，找出控制储层物性的主要成岩矿物作为划分成岩相的标准。砂岩的矿物组成和填隙物的含量直接影响着储层原始的储集性能和渗流性能，并且是储层成岩改造的物质基础[10]，因同一油藏储层主要碎屑成分(石英、长石和岩屑)含量差异较小，影响储层性质的矿物主要为填隙物成分及孔隙类型。因此，本文基于主要填隙物特征、孔隙特征及物性资料进行成岩相研究。

1.1 主要填隙物

鄂尔多斯盆地环江地区长81顶面构造为单斜构造，呈东高西低趋势，西南部位最低。储层填隙物平均含量为13.44%，以铁方解石和水云母含量最高，其次为绿泥石薄膜、硅质和高岭石及其他一些填隙物。铁方解石为主要的碳酸盐岩胶结物，随着铁方解石含量的增高，储层的孔隙度及渗透率都呈现下降的趋势(图1a)，表明铁方解石胶结主要使得储层物性下降，为一类破坏性成岩作用。从绿泥石薄膜含量与储层物性的关系(图1b)来看，绿泥石薄膜的存在对储层物性有2个方面的作用，在其含量低于5.5%时，绿泥石薄膜的存在使物性变好，当绿泥石薄膜含量超过5.5%时，随绿泥石薄膜含量增加，物性变差，其对储层物性的破坏性作用超过了建设性作用。从高岭石含量与储层物性的交会图(图1b)来看，高岭石的含量大致与物性呈正相关的关系，从镜下鉴定来看，在高岭石含量较高时，同时粒间孔也比较发育。水云母的含量与渗透率略呈正相关关系，与孔隙度的关系不明显(图1b)。其原因是由于研究区水云母主要呈丝状分布于孔隙中，尽管降低了孔隙度，但孔隙连通性较好，同时水云母发育时伴随有较高的粒间孔含量。

图1 主要胶结物与物性关系

1.2 孔隙特征

环江地区长81油藏岩石面孔率平均为2.8%，孔隙主要为粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔、晶间孔及微裂缝等5种类型。其中以粒间孔与长石溶孔为主，其含量为总孔隙的98%。因此主要针对岩石面孔率、粒间孔及长石溶孔开展研究。

从物性与面孔率的关系来看，孔隙度与面孔率为正相关关系，随面孔率的增加样品孔隙度增加。渗透率与面孔率也为正相关，但随面孔率增加渗透率增加速度较慢。从粒间孔、长石溶孔与渗透率的关系来看，随长石溶孔含量增加，渗透率正相关增加，而粒间孔在一定范围内含量增加渗透率变化不大。将面孔率对渗透率的贡献分解来看，长石溶孔具有较好的连通性，对渗透率的增加贡献更大。而粒间孔受连通性影响对渗透率的贡献弱于长石溶孔。

1.3 成岩相划分

基于以上分析，根据镜下鉴定矿物及孔隙类型组合关系，将工区成岩作用类型主要划分为铁方解石胶结相、高岭石胶结相、水云母胶结相、水云母胶结+粒间孔相+长石溶孔相、高岭石胶结+粒间孔+长石溶孔相及绿泥石薄膜胶结+粒间孔+长石溶孔相。从不同成岩作用类型与物性的关系(图2、表1)来看，铁方解石胶结样品物性最差;高岭石胶结与水云母胶结样品具有相近的物性区间，其物性较铁方解石胶结样品好;水云母胶结+粒间孔+长石溶孔相与高岭石胶结+粒间孔、长石溶孔相样品具有相近的物性区间，物性最好;而绿泥石薄膜胶结+粒间孔、长石溶孔的样品物性分布范围很大。成岩作用的最终效应直接表现为物性好坏，因此结合工区的成岩作用类型及其物性分布特征，将研究区成岩相划分为铁方解石胶结相、水云母/高岭石胶结相、绿泥石薄膜胶结相和长石溶蚀相4种成岩相。铁方解石胶结相、水云母/高岭石胶结相为破坏性成岩相，长石溶蚀相为建设性成岩相，绿泥石薄膜胶结相为过渡性成岩相。

图2 不同成岩相类型与物性关系

表1 环江地区长81不同成岩相类型物性特征

2 环江地区长81成岩相特征

2.1 成岩阶段

环江地区长81黏土矿物的X射线衍射分析表明:该区自生黏土矿物中，蒙脱石基本消失，伊/蒙混层含量在研究区较低，同时有大量的伊利石、绿泥石和高岭石出现，伊蒙混层比在20%以下。从岩石结构特征来看，砂岩中泥质岩屑和云母碎片等塑性碎屑普遍发生了比较强烈的塑性变形，部分泥质碎屑受压变形形成假杂基，还可见到个别刚性颗粒受压破碎，碎屑颗粒紧密排列的现象比较普遍，以线接触为主，其次为点—线接触，表明研究区储集砂岩经受了比较强的压实作用改造。长81的镜质体反射率Ro为1.2% ～2.0%，表明环江地区长81成岩作用已达到中成岩阶段的B阶段。

2.2 长81成岩相平面展布特征

根据基于成岩效应分析的成岩相划分方案，利用实测样品薄片鉴定分析资料，结合储层物性特征对环江地区长81成岩相进行了研究(图3)。长81成岩相明显呈现带状分布，对储层物性最有利的长石溶蚀相主要发育在工区北部，呈北西—南东向条带分布，分别为罗60—罗33井条带、耿79—耿193井条带和樊学—张腰岘条带，其间为铁方解石胶结相和水云母/高岭石胶结相分隔。绿泥石薄膜胶结相主要呈南西—北东向条带分布在工区的南部，分别为环90—环89井条带、木23—环23井条带和环69—里69井条带。其间主要为铁方解石成岩相带间隔。另外在工区的中部罗221—白31井区发育一条北西—南东向的绿泥石薄膜胶结相条带，为铁方解石胶结相和水云母/高岭石胶结相夹持。从成岩相分布来看，环江地区长81储层较为有利区域占据研究区大部分区域。

图3 环江地区长81成岩相平面分布

2.3 成岩相与储层分布

低渗透油藏的主控因素为储层。从部分层成岩相与试油关系来看(表2)，研究区长石溶蚀相与绿泥石薄膜胶结相试油结果主要为工业油层与水层，产液量比较好;水云母/高岭石胶结相储层主要为干层与低产层;铁方解石胶结相主要发育干层。表明长石溶蚀相与绿泥石薄膜胶结相的储层物性较好，水云母/高岭石胶结相物性略差，铁方解石胶结相物性最差，认为研究区长石溶蚀相与绿泥石薄膜胶结相为研究区储层最有利成岩相。从工区主要油层分布来看，剖面上，构造低部位主要发育水层，油层在构造相对较高部位发育，呈透镜状分布，在侧向上受岩性遮挡或致密层遮挡成藏(图4)。平面上油层在构造高部位呈条带状分布，含油区域主要发育在长石溶蚀相与绿泥石薄膜胶结相区域，上倾方向发育铁方解石胶结相及水云母高岭石胶结相。长石溶蚀相与绿泥石薄膜胶结相控制了有利的储层分布，上倾方向相邻的铁方解石胶结相与水云母高岭石胶结相形成良好的封堵条件。表明研究区油层分布与成岩相分布是相关的。基于成岩效应可以预测有利储层，指示有利成藏区域。

表2 成岩相划分与部分试油层段关系

图4 环78—里96井油藏剖面

3 结论

(1)通过建立镜下鉴定资料与样品物性之间的关系，分析主要孔隙类型及成岩矿物组合关系的成岩效应，将环江地区长81油藏成岩相划分为4种类型，以长石溶蚀相与绿泥石薄膜胶结相为最有利成岩相。

(2)储层发育有利的长石溶蚀相与绿泥石薄膜胶结相呈条带状展布，占据研究区大部分区域。从研究区看，试油产液较高的砂层主要分布于长石溶蚀相与绿泥石薄膜胶结相带。

(3)研究区油层分布与成岩相分布相关。基于成岩效应分析的成岩相研究可以很好地预测有利储层，指示有利成藏区域。

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