榆林地区下石盒子组储层微观特征研究

孟楠（中石化华北分公司第一采气厂，河南 郑州 450006）

榆林地区位于伊陕斜坡与晋西挠褶带之间，下石盒子组为该区的主要目的层段，沉积相类型为河流相，天然气分布主要受沉积相控制［1］。储层是地下天然气的主要存储空间与场所，储层的微观特征决定着储层的宏观表象，因此有必要从微观的角度研究储层的特征。

1 储层岩性特征

下石盒子组属于二叠系下统［1］。下石盒子组厚90～150m，是一套河流相沉积，旋回特征十分显著。沉积旋回性明显，粒度下粗上细，旋回底部为细－中砾岩。据此将下石盒子组自下而上分为盒1段、盒2段、盒3段［2］。储层岩石主要由浅灰绿、灰白、灰黄色块状含砾粗－中砂岩、细砂岩夹紫棕、棕褐及灰绿色泥岩、粉砂质泥岩和少量炭质泥岩组成（见图1）。

据26块薄片分析统计，下石盒子组储集岩主要为长石砂岩与岩屑砂岩，岩石成分主要为石英、长石和泥质岩屑。石英含量40%～90%，平均65%；岩屑含量为7%～20%，平均15%；长石含量一般不超过15%。储层砂岩为颗粒支撑，孔隙式胶结。胶结物主要成分为自生绿泥石、高岭石、水云母和菱铁矿等，含量一般小于10%。区内砂岩分选性中等－差，磨圆以棱角状、次棱角状为主。颗粒间接触关系以线接触为主，部分凹凸－线接触，表明压实作用较强。

图1 下石盒子组岩性特征分布

2 储层物性特征

孔隙性的好坏直接决定岩层储存油气的数量，渗透性的好坏则控制了储集层内所含油气的产能。因此，岩石的孔隙性和渗透性是反映岩石储存流体和运输流体能力的重要参数［3］，通常称为储集物性。

2.1 孔、渗特征

1）孔隙度 盒3段平均孔隙度为8.82%，大约80%的测井数据的孔隙度分布在4%～10%；盒2段平均孔隙度为8.3%，分布在4%～10%的大约占70%；盒1段平均孔隙度为9.51%，65%左右的样品孔隙度分布在5%～12%。相对而言，盒1段孔隙最好，盒3段次之，盒2段最差。

2）渗透率 盒3段平均渗透率为1.55mD，基本分布在0.12～1mD和2～5mD；盒2段平均渗透率为2.11mD，基本分布在0.1～3mD；盒1段平均渗透率为2.12mD，大约70%的分布在0.3～5mD。相对而言，渗透率是盒1段最好，盒2段次之，盒3段最差。统计渗透率与孔隙度的数据并且绘制散点图（见图2），可得两者成正相关。盒1段、盒2段、盒3段的孔隙度与渗透率相关性都很明显，相对而言盒1段的相关性最好。

2.2 含油饱和度特征

根据钻进与测井数据统计资料，绘制油气储层中含油饱和度与储层深度、孔隙度的散点图，如图3和图4所示。由图3和图4可以发现，随着孔隙度的增加，含油饱和度增大，孔隙度的变化与含油饱和度是正相关；随着深度的增大含油饱和度逐渐减小，可能由于深度的增大压实作用增强，从而导致了含油饱和度的减小。

2.3 孔隙类型

通过铸体薄片特征（见图5）研究可以发现，剩余正常粒间孔在总孔隙中所占比例一般不超过15%，此外还有粒溶孔隙、粒间溶蚀扩大孔以及粒内溶孔和云母解理缝、微裂缝、晶间孔隙、长石解理缝等。

图2 下石盒子组各段孔、渗关系图

图3 下石盒子组含油饱和度与深度散点图

图4 下石盒子组孔隙度与含油饱和度散点图

根据扫描电镜结果（见图6）发现，下石盒子组储层含有正常粒间孔、残余粒间孔隙、粒溶孔隙、粒间溶蚀扩大孔洞、粒内溶蚀孔隙、晶间孔隙、裂缝、孔洞等。

图5 铸体薄片孔隙类型

图6 扫描电镜孔隙类型

2.4 黏土矿物

研究区发育的黏土矿物有高岭石、伊利石、绿泥石、蒙脱石与伊/蒙混层。但黏土矿物含量最大的为高岭石与伊利石（见图7、图8）。

图7 高岭石

图8 伊利石

3 成岩作用对储层的影响

该研究区的成岩作用有压实作用、溶蚀作用、胶结和交代作用。

3.1 压实作用

压实作用是沉积物最重要的成岩作用之一。指沉积物沉积后，由于上覆沉积物不断加厚，在重荷压力下所发生的作用［4］。通过压实作用沉积物发生脱水，孔隙度降低，体积缩小，密度增大，松软的沉积物变成固结的岩石。压实导致孔隙水排出，孔隙度减少。不同岩性的压实特征不同，碳酸盐容易发生胶结作用，压实作用影响较小；压实早期对泥岩的影响较对砂岩更显重要。

早成岩和中成岩阶段早期的机械压实作用是造成研究区埋深小于一定值，砂岩原生孔隙大量丧失，渗透率急剧减小的主要原因，主要表现为：①石英、长石、部分岩屑等刚性颗粒的脆 性 破 碎（见 图9）；②云母、千枚岩等塑性颗粒的挤压变形，刚性颗粒（石英或长石颗粒）嵌入变形颗粒中，③黏土质岩屑挤压变形呈假杂基状；④颗粒之间以点－线 接 触 为 主（见 图9），凹凸接触及缝合线接触也可见到；⑤碎屑颗粒呈明显的定向排列等特征（见图10）。

图9 颗粒破裂缝，颗粒之间为点－线接触

图10 颗粒定向排列明显

3.2 溶蚀作用

溶蚀作用对研究区储集物性的改善有着举足轻重的作用，溶蚀孔隙是研究区下石盒子组砂岩储层的主要储集空间。溶蚀作用的出现可使得原来孔隙加大［5］。岩石中含有对易被酸溶蚀的矿物，即可以加大其孔隙（见图11、图12）。

3.3 胶结和交代作用

研究区胶结作用普遍，胶结物类型多样，主要有自生黏土矿物、碳酸盐和自生石英等［6］。交代作用主要表现为碳酸盐胶结物之间的相互交代，以及碳酸盐和黏土矿物胶结物对碎屑颗粒的交代等（见图13～15）。

图11 溶蚀孔隙

图12 长石溶蚀后留下的孔洞

4 储层评价

根据储层物性、微观孔隙结构特征、储层非均质性特征等综合分析，结合岩性和含油性分析，依据长庆油田鄂尔多斯盆地储层分类标准（见表1），下石盒子组储层划分为Ⅲ类（差）储层。

图13 方解石胶结物中的晶间孔隙

图14 自生石英晶体

图15 孔隙中充填高岭石

表1 长庆油田鄂尔多斯盆地储层评价标准

5 结论

1）下石盒子组储层岩石以砂质岩为主，分选和磨圆较差；砂岩普遍表现出成分成熟度中等到差，结构成熟度中等－差的特点，从下往上依次为盒1段、盒2段、盒3段。下石盒子组埋深在2000～2300m，厚度80～190m，岩性浅灰色中细砂岩，浅灰、灰白色砂砾岩、含砾粗砂岩、中粗砂岩与棕褐色、灰色、深灰色泥岩互层。

2）整个下石盒子组平均孔隙度为8.88%，平均渗透率为1.94mD，含油饱和度平均值为10.89%；自生成岩矿物有黏土矿物、碳酸盐矿物和自生石英等；主要孔隙类型有剩余原生粒间孔、次生孔隙和高岭石晶间孔隙，孔隙结构以细喉中孔型为主；溶解作用作为主要的建设性成岩作用，该区发育程度较好。

3）下石盒子组储层物性为低孔、低渗，储层属于Ⅲ类（差）储层。

［1］蒋有录，查明.石油天然气地质与勘探 ［M］.北京：石油工业出版社，2010：97-135.

［2］何自新，付金华，席胜利.苏里格大气田成藏地质特征 ［J］.石油学报，2003，24（2）：1-5.

［3］裘亦楠，薛叔浩.油气储层评价技术 ［M］.北京：石油工业出版社，1997：71-80.

［4］方少仙，侯方浩.石油天然气储层地质学 ［M］.北京：石油大学出版社，1998：115-166.

［5］王建伟，鲍志东.天环向斜北部山西－下石盒子组砂岩储集特征 ［J］.天然气工业，2004，24（6）：2-6.

［6］徐深谋，林春明，王鑫峰，等.鄂尔多斯盆地大牛地气田下石盒子组盒2-3段储层成岩作用及其对储层物性的影响 ［J］.现代地质，2011，25（5）：1-5.

［编辑］ 洪云飞