陕北南泥湾油田长6储层成岩—成孔演化特征

张凤润

摘要：南泥湾油田三叠系延长组长6油层为典型的低孔隙度、特低渗透率致密砂岩储层，油藏类型为岩性油藏，成岩作用及其孔隙演化是影响储层物性的主控因素，进而控制了油层的分布。根据铸体薄片、扫描电镜、电子探针、X-衍射分析，对南泥湾三叠系延长组长6油层成岩-成孔演化特征进行系统研究，认为：延长组长6油层成岩作用强烈，较强的压实压溶作用、碳酸盐胶结是孔隙度减少的主要因素，溶蚀作用明显的改善储层质量，目前处于中成岩A期，长6油层原始孔隙度约为40%，压实及胶结作用致使孔隙度减少到30%左右，溶蚀作用使孔隙度增加2～3%，晚期碳酸盐胶结是储层致密的根本原因，溶蚀作用改善了储层质量，局部形成甜点储层。

关键词：储层；成岩作用；延长组；南泥湾油田；鄂尔多斯盆地

中图分类号： 618.130.2 文献标识码： A

1、前言

南泥湾油田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡东南部，是鄂尔多斯盆地中生界油气较富集的一个地区。三叠系延长组长6油层是其主要生产层系，储集体主要为三角洲平原分流河道沉积的细粒长石砂岩，杂基含量少、分选中等，孔隙式胶结，孔隙度介于7-10%，渗透率介于0.3-0.9×MD，储集空间类型主要以残余粒间孔、粒间溶孔为主，次为粒内溶孔、裂隙孔等，多为小孔细喉或微细喉孔隙结构，为典型的低孔隙度、特低渗透率致密砂岩储层。南泥湾油田长6油藏为岩性油藏，储层砂体分布及物性是油气分布的主控因素，近年来勘探实践表明，该区长6油层组分流河道砂体连片分布，叠置砂体厚度达20余米，为油气聚集提供很好的地质基础，但由于该类储层成岩作用强烈，孔隙演化悬殊，导致该区储集性能变化大，油气平面分布难以预测[1-10]，因此明确该区长6油层储层成岩-成孔演化特征，分析“甜点”储层控制因素，对指导该类致密岩性油藏勘探具有主要意义。

2、储层成岩作用类型

南泥湾油田长6油层组储层成岩作用较强，类型多样（图1），主要有：

压实压溶作用：包括机械压实及化学压溶作用，在成岩早期以机械压实作用为主，主要表现为：颗粒间紧密的线-凹凸接触，长石矿物双晶滑动、机械断裂，柔性浅变岩岩屑与石英等钢化颗粒均匀分布形成刚柔相济的颗粒结构，云母或泥质含量较高储层压实作用相对较强，晚期以压溶作用为主，主要为石英、长石的次生加大，常见Ⅱ级石英加大边发育，局部石英镶嵌状接触。压实压溶作用使原生粒间孔急剧减少，同时，降低储层渗透能力。

胶结作用：延长组长6油层组储层砂岩中胶结物主要有粘土矿物、碳酸盐岩、硅质等。

①自生粘土胶结

长6油层组自生粘土矿物含量约为2.5-11%，平均为4.5%，其中绿泥石相对含量65%，伊蒙混层及伊利石相对含量10%，高岭石相对含量25%，绿泥石是主要的粘土矿物，可见多期生成，常呈碎屑包壳产出，约为25μm，少数呈毛发状充填孔隙，绿泥石薄膜在一定程度减缓压实作用程度。伊利石、高岭石含量较少，呈孔隙充填状产出。

③碳酸盐岩胶结

长6油层组碳酸盐岩含量平均为3.6%，变化较大，最高含量约为28%，主要碳酸盐岩矿物有方解石、含铁方解石、铁方解石、白云石、含铁白云石，可分为早晚2期胶结，早期以方解石为主，以嵌晶式充填和微晶式充填多见，晚期以白云石、铁方解石、铁白云石及少量菱铁矿显微晶集合体为主，胶结方式主要为孔隙式充填，其次为基底～孔隙式，晶粒较小，常见溶蚀边或蚀变，晚期碳酸盐胶结物主要有含铁方解石、铁方解石，微量白云石，常成连晶状充填孔隙，或交代碎屑形成钙化碎屑，该时期铁方解石、铁白云石等的发育使孔隙发育的渗透层变为非渗透层，甚至致密层，是导致储层致密的主要原因.

硅质胶结主要表现为石英的次生加大及其自生石英晶体充填孔隙。浊沸石的胶结不发育，仅局部见及，由于浊沸石易溶解，其形成的溶蚀孔隙对总体面孔率贡献较大。

交代及蚀变作用：研究区长6油层组交代及其蚀变作用非常普遍，但对储层的孔隙度和渗透率的影响较小，常见的交代及蚀变作用有：碳酸盐矿物交代长石及其自生浊沸石，局部形成钙化碎屑，粘土矿物交代长石及其岩屑，偶见泥化碎屑，常见长石表面高岭土化、水云母化等，其次，黑云母矿物常绢云母化，石英蚀变较弱，仅见边缘不规则，长石沿节理缝蚀变最为常见。

破裂作用：在岩心观测及其镜下薄片鉴定，都可发现长6油层不同程度发育构造裂缝及其成岩裂缝，构造裂缝切穿矿物碎屑及胶结物，多被有机质充填，裂缝面笔直，成岩裂缝多顺层分布，多为云母层间缝及泥质条带边缘滑脱缝，破裂作用对增加储层渗透能力具有显著作用，对增加储集空间意义较弱。

压实作用 云母定向排列 长石溶蚀普遍发育

长石溶孔 少量残余粒间孔

图1典型成岩作用（44井）

溶蚀作用：长6油层溶蚀粒间孔、溶蚀粒内孔分别占面孔率30%、15%，对改善储层质量具有重要作用，常见溶蚀为粒间胶结物溶蚀，特别是浊沸石溶蚀显著，形成溶蚀残余结构，局部发育超大溶孔、铸模孔，此外，长石粒内溶孔较为普遍，长石多沿节理缝溶蚀交代，往往形成孤岛状、网状，在部分井层微裂缝发育段，沿微裂缝溶蚀形成裂隙孔，极大改善储层渗透性能。溶蚀作用增加储层孔隙度3-5%，使成岩后期形成的差储层改善为有效储层。

3、成岩序列与成岩阶段划分

结合鄂尔多斯盆地中新生代盆地演化及储层自生矿物产状、相互交代作用分析长6油层组成岩演化序列。在铸体薄片及其扫描电镜下观察，自生石英多沿绿泥石包壳外次生加大，方解石不但充填粒间孔，部分充填长石粒内溶孔，石英加大边可见被方解石交代，高岭石充填原生粒间孔，部分交代长石，在微裂隙及其晚期铁方解石矿物、浊沸石矿物、石英次生加大边发现烃类流体包裹体，据此，6油层组成岩演化序列为：机械压实-早期绿泥石、方解石胶结--浊沸石胶结-早期溶解（粒间、长石粒内）-石英次生加大-高岭石胶结-晚期溶解-烃类早期充注-晚期铁方解石胶结-烃类晚期充注-含铁白云石胶结。endprint

结合鄂尔多斯中新生代盆地演化古温标、有机地化指标，及其长6油层组成岩自生矿物产状、孔隙类型对成岩阶段进行划分。该区长6油层总体处于晚成岩A期，主要依据为：

研究区长6流体包裹体样品的分析确定古地温为115℃左右；镜煤反射率Ro介于0.7%～0.9%之间，Tmax为450℃左右，表明该区长6油层组有机质处于成熟阶段；粘土矿物主要以绿泥石为主，约65-75%，伊/蒙混层平均含量约为11%，少量高岭石、伊利石，I/S混层中的蒙皂石（S）的含量介于15～20%，为有序混层带；石英次生加大多为Ⅰ级，少见Ⅱ级，碳酸盐胶结物以方解石为主，少量含铁方解石充填次生溶孔，粒间溶孔、长石粒内溶孔发育，但仍以残余粒间孔为主，微裂缝不发育。以上说明长6油层组砂岩储层成岩作用一般已进入晚成岩A期左右。

图2 延长组成岩演化模式

4、成岩-成孔演化模式

根据鄂尔多斯中新生代盆地演化分析，延长组沉积后，原始孔隙度约为介于40%，于早侏罗世初期上升剥蚀，遭受早期浅埋深成岩作用及其大气淡水淋滤成岩作用，成岩早期压实及碳酸盐岩胶结作用发育，储层早期溶蚀不明显，多被后期胶结物充填，中侏罗世-晚侏罗世盆地一直沉降，在早白垩纪初达到最大埋深，遭受深埋深成岩作用，压实压溶作用、胶结作用强烈，孔隙度急剧减少，储层致密化，根据铸体薄片统计，压实作用减少孔隙度20%左右，胶结作用减少孔隙度15%，也在此阶段有机质成熟，烃类开始充注，排除有机酸溶蚀，发育粒间孔、粒内孔，有效改善储层质量，增加孔隙度3-5%。中白垩世后盆地持续抬升（图2）。

5、结论

①南泥湾油田延长组长6油层主要发生了压实及压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和破裂作用等一系列成岩作用类型，成岩作用复杂，成岩现象丰富，并对储集层孔隙发育及物性影响显著。

② 长6油层成岩序列为：机械压实→早期粘土膜（绿泥石膜或蒙皂石膜）形成→少量方解石沉淀→（含有机酸流体注入）长石颗粒溶解→石英次生加大→石油侵位→晚期铁方解石充填→晚期白云石充填或交代碎屑颗粒；成岩阶段主要处于中成岩阶段的A期

③长6油层原始孔隙度约为40%，压实及胶结作用致使孔隙度减少到5%左右，溶蚀作用使孔隙度增加2～3%，晚期碳酸盐胶结是储层致密的根本原因，溶蚀作用改善了储层质量，局部形成甜点储层。

参考文献：

[1]郑荣才，耿威.鄂尔多斯盆地白豹地区长6砂岩成岩作用与成岩相研究[J]，岩性油气藏，2007，19（2）1-8

[2] 郑浚茂，庞明编著.碎屑储集岩的成岩作用研究[M].武汉：中国地质大学出版社，1989.53-85

[3] 史基安，王金鹏.鄂尔多斯盆地西峰油田三叠系延长组长6—8段储层砂岩成岩作用研究[J]，沉积学报，2003， 21（3）：373-380.

[4] 牟泽辉.鄂尔多斯盆地庆阳以南三叠系延长组长5、长6、长7储层成岩作用[J].天然气工业，2001，21（2）：13-17.

[5] 张金亮，司学强.陕甘宁盆地庆阳地区长8油层砂岩成岩作用及其对储层性质的影响[J].沉积学报，2004，22（2）：225-233.

[6] 柳益群，李文厚，冯乔..鄂尔多斯盆地东部上三叠统含油砂岩的古地温及成岩阶段[J].地质学报， 1997，71（1）：65～74.

[7] 罗静兰，张晓莉.河流-湖泊三角洲相砂岩成岩作用的重建及其对储层物性演化的影响-以延长油区侏罗系-上三叠统砂岩为例[J].中国科学（D辑），2001， 31（12）：1006-1016.

[8] 朱国华.陕北浊沸石次生孔隙砂体的形成与油气的关系[J].石油学报，1985， 6（1）1-8.

[9]杨晓萍，裘择楠.鄂尔多斯盆地上三叠统延长组浊沸石的形成机理、分布规律与油气关系[J].沉积学报.2002， 20 （4）：628～632.

[10] 朱国华.碎屑岩储集层孔隙的形成、演化和预测[J].沉积学报，1992，10（3）：114-123.endprint

结合鄂尔多斯中新生代盆地演化古温标、有机地化指标，及其长6油层组成岩自生矿物产状、孔隙类型对成岩阶段进行划分。该区长6油层总体处于晚成岩A期，主要依据为：

研究区长6流体包裹体样品的分析确定古地温为115℃左右；镜煤反射率Ro介于0.7%～0.9%之间，Tmax为450℃左右，表明该区长6油层组有机质处于成熟阶段；粘土矿物主要以绿泥石为主，约65-75%，伊/蒙混层平均含量约为11%，少量高岭石、伊利石，I/S混层中的蒙皂石（S）的含量介于15～20%，为有序混层带；石英次生加大多为Ⅰ级，少见Ⅱ级，碳酸盐胶结物以方解石为主，少量含铁方解石充填次生溶孔，粒间溶孔、长石粒内溶孔发育，但仍以残余粒间孔为主，微裂缝不发育。以上说明长6油层组砂岩储层成岩作用一般已进入晚成岩A期左右。

图2 延长组成岩演化模式

4、成岩-成孔演化模式

根据鄂尔多斯中新生代盆地演化分析，延长组沉积后，原始孔隙度约为介于40%，于早侏罗世初期上升剥蚀，遭受早期浅埋深成岩作用及其大气淡水淋滤成岩作用，成岩早期压实及碳酸盐岩胶结作用发育，储层早期溶蚀不明显，多被后期胶结物充填，中侏罗世-晚侏罗世盆地一直沉降，在早白垩纪初达到最大埋深，遭受深埋深成岩作用，压实压溶作用、胶结作用强烈，孔隙度急剧减少，储层致密化，根据铸体薄片统计，压实作用减少孔隙度20%左右，胶结作用减少孔隙度15%，也在此阶段有机质成熟，烃类开始充注，排除有机酸溶蚀，发育粒间孔、粒内孔，有效改善储层质量，增加孔隙度3-5%。中白垩世后盆地持续抬升（图2）。

5、结论

①南泥湾油田延长组长6油层主要发生了压实及压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和破裂作用等一系列成岩作用类型，成岩作用复杂，成岩现象丰富，并对储集层孔隙发育及物性影响显著。

② 长6油层成岩序列为：机械压实→早期粘土膜（绿泥石膜或蒙皂石膜）形成→少量方解石沉淀→（含有机酸流体注入）长石颗粒溶解→石英次生加大→石油侵位→晚期铁方解石充填→晚期白云石充填或交代碎屑颗粒；成岩阶段主要处于中成岩阶段的A期

③长6油层原始孔隙度约为40%，压实及胶结作用致使孔隙度减少到5%左右，溶蚀作用使孔隙度增加2～3%，晚期碳酸盐胶结是储层致密的根本原因，溶蚀作用改善了储层质量，局部形成甜点储层。

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[3] 史基安，王金鹏.鄂尔多斯盆地西峰油田三叠系延长组长6—8段储层砂岩成岩作用研究[J]，沉积学报，2003， 21（3）：373-380.

[4] 牟泽辉.鄂尔多斯盆地庆阳以南三叠系延长组长5、长6、长7储层成岩作用[J].天然气工业，2001，21（2）：13-17.

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[8] 朱国华.陕北浊沸石次生孔隙砂体的形成与油气的关系[J].石油学报，1985， 6（1）1-8.

[9]杨晓萍，裘择楠.鄂尔多斯盆地上三叠统延长组浊沸石的形成机理、分布规律与油气关系[J].沉积学报.2002， 20 （4）：628～632.

[10] 朱国华.碎屑岩储集层孔隙的形成、演化和预测[J].沉积学报，1992，10（3）：114-123.endprint

结合鄂尔多斯中新生代盆地演化古温标、有机地化指标，及其长6油层组成岩自生矿物产状、孔隙类型对成岩阶段进行划分。该区长6油层总体处于晚成岩A期，主要依据为：

研究区长6流体包裹体样品的分析确定古地温为115℃左右；镜煤反射率Ro介于0.7%～0.9%之间，Tmax为450℃左右，表明该区长6油层组有机质处于成熟阶段；粘土矿物主要以绿泥石为主，约65-75%，伊/蒙混层平均含量约为11%，少量高岭石、伊利石，I/S混层中的蒙皂石（S）的含量介于15～20%，为有序混层带；石英次生加大多为Ⅰ级，少见Ⅱ级，碳酸盐胶结物以方解石为主，少量含铁方解石充填次生溶孔，粒间溶孔、长石粒内溶孔发育，但仍以残余粒间孔为主，微裂缝不发育。以上说明长6油层组砂岩储层成岩作用一般已进入晚成岩A期左右。

图2 延长组成岩演化模式

4、成岩-成孔演化模式

根据鄂尔多斯中新生代盆地演化分析，延长组沉积后，原始孔隙度约为介于40%，于早侏罗世初期上升剥蚀，遭受早期浅埋深成岩作用及其大气淡水淋滤成岩作用，成岩早期压实及碳酸盐岩胶结作用发育，储层早期溶蚀不明显，多被后期胶结物充填，中侏罗世-晚侏罗世盆地一直沉降，在早白垩纪初达到最大埋深，遭受深埋深成岩作用，压实压溶作用、胶结作用强烈，孔隙度急剧减少，储层致密化，根据铸体薄片统计，压实作用减少孔隙度20%左右，胶结作用减少孔隙度15%，也在此阶段有机质成熟，烃类开始充注，排除有机酸溶蚀，发育粒间孔、粒内孔，有效改善储层质量，增加孔隙度3-5%。中白垩世后盆地持续抬升（图2）。

5、结论

①南泥湾油田延长组长6油层主要发生了压实及压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和破裂作用等一系列成岩作用类型，成岩作用复杂，成岩现象丰富，并对储集层孔隙发育及物性影响显著。

② 长6油层成岩序列为：机械压实→早期粘土膜（绿泥石膜或蒙皂石膜）形成→少量方解石沉淀→（含有机酸流体注入）长石颗粒溶解→石英次生加大→石油侵位→晚期铁方解石充填→晚期白云石充填或交代碎屑颗粒；成岩阶段主要处于中成岩阶段的A期

③长6油层原始孔隙度约为40%，压实及胶结作用致使孔隙度减少到5%左右，溶蚀作用使孔隙度增加2～3%，晚期碳酸盐胶结是储层致密的根本原因，溶蚀作用改善了储层质量，局部形成甜点储层。

参考文献：

[1]郑荣才，耿威.鄂尔多斯盆地白豹地区长6砂岩成岩作用与成岩相研究[J]，岩性油气藏，2007，19（2）1-8

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[3] 史基安，王金鹏.鄂尔多斯盆地西峰油田三叠系延长组长6—8段储层砂岩成岩作用研究[J]，沉积学报，2003， 21（3）：373-380.

[4] 牟泽辉.鄂尔多斯盆地庆阳以南三叠系延长组长5、长6、长7储层成岩作用[J].天然气工业，2001，21（2）：13-17.

[5] 张金亮，司学强.陕甘宁盆地庆阳地区长8油层砂岩成岩作用及其对储层性质的影响[J].沉积学报，2004，22（2）：225-233.

[6] 柳益群，李文厚，冯乔..鄂尔多斯盆地东部上三叠统含油砂岩的古地温及成岩阶段[J].地质学报， 1997，71（1）：65～74.

[7] 罗静兰，张晓莉.河流-湖泊三角洲相砂岩成岩作用的重建及其对储层物性演化的影响-以延长油区侏罗系-上三叠统砂岩为例[J].中国科学（D辑），2001， 31（12）：1006-1016.

[8] 朱国华.陕北浊沸石次生孔隙砂体的形成与油气的关系[J].石油学报，1985， 6（1）1-8.

[9]杨晓萍，裘择楠.鄂尔多斯盆地上三叠统延长组浊沸石的形成机理、分布规律与油气关系[J].沉积学报.2002， 20 （4）：628～632.

[10] 朱国华.碎屑岩储集层孔隙的形成、演化和预测[J].沉积学报，1992，10（3）：114-123.endprint