HD4油田东河砂岩油层的岩石学特征

孙 娟， 王彦凯， 柳成志

(1．东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆163318;2．大庆油田有限责任公司 勘探开发研究院，黑龙江 大庆163712)

岩石学特征是开展石油储集层研究的物质基础，对油气的开发也具有重要意义，目前，主要用于油气储层的寻找与预测方面。岩石学特征研究的基本技术仍以野外岩石取芯与室内显微镜薄片观察，以及重砂矿物分析为主，其主要测试手段包括扫描电子显微镜、X－衍射仪、图像分析仪等［1］。笔者借助上述研究手段，对塔里木盆地HD4 油田东河砂岩油层岩石学特征进行了研究，为该油气储层的预测、开采提供了有益叁考。

1 地质概况与岩性特征

1.1 地质概况

HD4 油田位于塔里木盆地满加尔凹陷北部的哈得逊构造带上。构造带北部与塔北轮南古凸起连为一体，成为巨型轮南古凸起向南倾没端部分，在满加尔凹陷中形成一南北向低梁［2］，主要含油层为石炭系底部的东河砂岩段，层序I 下伏志留系层系为可能生油层［3］。石炭系油层厚度较小，平均有效厚度小于6 m，可划分为CI－II 油组、CIII 油组［2，4］，两油组平均厚度约为2.6、4.9 m。

1.2 岩性特征

1.2.1 岩石类型

HD4 油田东河砂岩油层碎屑成分主要由石英、长石和岩屑组成，各组分质量分数见表1。由表1可知，CI－II 油组石英平均质量分数为43.1%;长石平均质量分数为41.1%，以钾长石为主，其次为斜长石，风化程度中等;岩屑平均质量分数为15.8%，以酸性喷发岩为主。CIII 油组石英平均质量分数为70.9%，石英次生加大发育;长石为16.9%，以钾长石为主，其次为斜长石，风化程度浅;岩屑平均质量分数为12.2%，以酸性喷发岩为主，随深度增加出现少量变质岩。从碎屑成分看，随深度增加，石英含量增加，至CIII 油组平均质量分数达70%以上，岩性接近长石石英砂岩，而长石含量大幅减少，岩屑含量略微减少。

表1 HD4 油田东河砂岩油层碎屑组分及含量Table 1 Statistics of detrital compositions of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

根据实测的83 块砂岩岩石薄片镜下鉴定结果，HD4 油田东河砂岩油层呈中砂质细砂状、细砂状、粉砂质细砂状结构，少量呈细砂质中砂状、不等粒砂状结构，粒度主要分布在0.03～0.84 mm 之间。磨圆程度主要为次圆、圆状。分选性主要为中、差，少量好。颗粒之间为点接触、线－点接触［5］。由上述分析可知，HD4 油田东河砂岩油层岩性主要为中砂质细粒岩屑长石砂岩、细粒岩屑长石砂岩、粉砂质细粒岩屑长石砂岩，其次为细砂质中粒岩屑长石砂岩、不等粒砂岩(图1a、1b)。

图1 HD4 油田东河砂岩油层显微镜照片Fig．1 Microphotos of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

1.2.2 填隙物类型

HD4 油田东河砂岩油层CI －II、CIII 油组中填隙物主要为方解石［6］，其次为硬石膏，少量泥质(表1)。CI－II 油组方解石平均质量分数为12.3%，硬石膏平均质量分数为4.3%，泥质为1.2%。CIII 油组方解石平均质量分数为9.6%，泥质为2.1%，碳酸盐为3.5%，硬石膏为0.7%。从图1c、1d 可以看出，岩石中方解石多呈团块状、嵌晶状充填孔隙;硬石膏多呈团块状充填孔隙，使得孔隙变差。泥质多具重结晶，呈薄膜状分布，保护了孔隙。

1.2.3 胶结类型

HD4 油田东河砂岩油层胶结类型主要为孔隙式胶结，其次为薄膜－孔隙式胶结、孔隙－薄膜式胶结，少量为孔隙－接触式胶结。

2 物源分析

HD4 油田东河砂岩油层重矿物种类较多，提取的重砂矿物可达18 种之多。如图2 所示，这些重矿物中陆源重矿物主要为白钛石(占陆源重矿物的数量百分比x 为28.6%)、电气石(21.5%)、锆石(18.1%)、磷灰石(11.3%)、石榴子石(4.1%)、钛铁矿(3.0%)，其次为磁铁矿(4.9%)、磁黄铁矿(1.7%)、锡石(1.2%)等。自生矿物主要为黄铁矿(占重矿物的数量百分比为25.2%)、泥碳酸盐(17.3%)、硬石膏(14.6%)，其次为锐钛矿(3.4%)、重晶石(1.8%)等。

图2 HD4 油田东河砂岩油组主要陆源重矿物含量Fig．2 Content of main terrigenous heavy mineral of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

陆源重矿物数量百分比为37.7%左右，自生重矿物为62.3%左右。HD4 油田东河砂岩油层陆源重矿物组合主要为白钛石+电气石+锆石+磷灰石+石榴子石，这种组合属于稳定重矿物和较稳定重矿物组合;绿帘石、角闪石、辉石等不稳定重矿物基本没有。所以，沉积区距物源区较远，沉积碎屑物经过长距离搬运。根据重矿物组合也可以看出，HD4 油田东河砂岩油层的沉积母源岩可能是沉积岩、沉积变质岩以及花岗伟晶岩，油层自生重矿物中硬石膏和泥碳酸盐含量比较高，反映了该地区沉积时可能为蒸发环境。而黄铁矿含量较高，说明成岩环境为强还原环境［7］。

3 孔隙类型

图3 HD4 油田东河砂岩油组孔隙特征Fig．3 Pore characteristics of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

HD4 油田东河砂岩油层孔隙类型主要为原生粒间孔［8］，其次为粒内孔、缩小粒间孔，少量裂隙孔(图3a、3b)。原生粒间孔指在成岩机械压实作用后沉积碎屑颗粒和杂基之间的孔隙空间［9］，为本井主要的孔隙类型;粒内孔、缩小粒间孔和裂隙孔属次生孔隙，它们不同程度的改造了孔隙发育情况。通过铸体薄片鉴定和图像分析实测，CI－II 油组平均面孔率为7.2%，CIII 油组平均面孔率为11.1%，其中，CIII油组下部孔隙开始变差，可见，东河砂岩油组孔隙发育程度随深度增加经历了由小到大再到小的变化。

利用扫描电子显微镜观察可以发现，东河砂岩油层孔隙发育一般，连通性较差(图3c、3d)。原因是，颗粒排列较紧密，部分颗粒呈镶嵌状，粒间孔隙中生长有次生石英，并充填有高岭石、方解石;颗粒表面贴附的岩石碎屑、伊利石和绿泥石以及颗粒表面生长的次生石英等都使得孔隙发育变差［10］。

4 黏土矿物组合特征

HD4 油田东河砂岩油层CI －II 油组黏土矿物组合较单一，所含黏土矿物以绿泥石为主，其次是伊利石，少量伊蒙混层。绿泥石质量分数平均为50.3%，伊利石平均为46.6%，伊蒙混层平均为3.1%;CIII 油组所含黏土矿物以伊利石为主，其次是高岭石、绿泥石，少量伊蒙混层，伊利石平均质量分数为28.5%，高岭石为49.1%，绿泥石为17.0%，伊蒙混层为5.4%。HD4 油田东河砂岩油层黏土矿物绝对含量(每100 g 岩石中黏土矿物的质量)低，CI－ II 油组黏土矿物中，伊利石平均绝对含量为0.19 g，绿泥石为0.29 g，伊蒙混层为0.02 g。CIII 油组出现高岭石，高岭石平均含量为0.48 g，伊利石为0.30 g，绿泥石为0.20 g，伊蒙混层为0.06 g(表2)。

表2 HD4 油田东河砂岩油层黏土矿物含量Table 2 Statistics of clay mineral contents of Donghe sandstone reservoir in HD4 oilfield

从黏土矿物的组成和含量来看，CI－II 油组黏土矿物以伊利石、绿泥石为主，不见高岭石，随深度增加，CIII 油组高岭石含量迅速增加，成为黏土矿物主要成分之一。由于岩石中不含单独存在的蒙脱石，虽见到伊蒙混层，但其含量不大，因此，东河砂岩油层黏土矿物遇水膨胀率也会比较低。黏土中伊利石和绿泥石占有绝对优势，运移也不是影响储层物性的主要特征，所以东河砂岩油层是相对较好的储层。

5 结 论

(1)HD4 油田东河砂岩油层岩性以中砂质细粒岩屑长石砂岩、细粒岩屑长石砂岩、粉砂质细粒岩屑长石砂岩为主，颗粒磨圆好，分选中等，点接触，孔隙式、孔隙－薄膜式胶结，填隙物为方解石、泥质和硬石膏。

(2)陆源碎屑经过长距离搬运，沉积区距物源区较远。沉积环境为蒸发环境。

(3)该油层孔隙较发育，孔隙类型主要为原生粒间孔，其次为缩小粒间孔、粒内孔和裂隙孔。受方解石、硬石膏等胶结物充填孔隙，加之石英次生加大作用影响，孔隙发育变差。

(4)油层黏土矿物以绿泥石、伊利石和高岭石为主，未见单独存在蒙脱石，伊蒙混层含量不大，因此，东河砂岩油层是相对较好的储层。

［1］姜在兴．沉积学［M］．北京:石油工业出版社，2003．

［2］孙丽霞，周 勇，李宇平，等．HD4 油田石炭系薄砂层沉积模式及储集特征［J］．新疆石油地质，2003，24(1):44 －46．

［3］蔡希源．塔里木盆地台盆区油气成藏条件与勘探方向［J］．石油与天然气地质，2005，26(5):590 －597．

［4］赵靖舟，田 军．塔里木盆地HD4 油田成藏年代学研究［J］．岩石矿物学杂志，2002，21(1):62 －68．

［5］刘清俊，于炳松，周芳芳，等．阿克库勒凸起东河砂岩成岩作用与成岩相［J］．西南石油大学学报:自然科学版，2011，33(5):54 －62．

［6］李建交，曹自成，岳 勇．塔里木盆地巴楚隆起泥盆系东河砂岩成岩作用研究［J］．石油实验地质，2012，34(2):125－128．

［7］白云风，王振升，韦阿娟，等．黄骅坳陷东营组重矿物时空展布特征及物源体系分析［J］．大庆石油地质与开发，2008，27(2):39 －42．

［8］任 艳，于炳松，刘清俊，等．塔中—巴楚地区东河砂岩储层发育特征及其主控因素［J］．大庆石油学院学报，2012，36(2):41 －47．

［9］邢顺全，姜洪启．松辽盆地陆相砂岩储集层性质与成岩作用［M］．哈尔滨:黑龙江科学技术出版社，1993．

［10］郭 倩，蒲仁海，杨 林，等．塔里木盆地塔河地区志留系上倾尖灭圈闭油气成藏［J］．石油实验地质，2011，33(2):120 －128．