延气2井区盒8段储层成岩作用及对孔隙演化的影响

康治华

(长庆油田分公司第三采油厂，宁夏 银川750000)

延气2井区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东侧近中部，构造背景为平缓的西倾单斜。延气2井区盒8段沉积属湖泊三角洲沉积体系，主要以三角洲前缘以水下分流河道砂岩与分流间湾泥岩沉积为主[1-5]。储层物性属于典型的致密岩性气藏[5]。盒8段储层受成岩作用改造强烈，对原生孔隙的破坏和保存，以及次生孔隙的发育特征都有直接的影响。因此，进行研究区盒8段储层成岩作用类型及特征研究对表征储层致密程度具有重要意义。

1 储层特征

根据岩心描述及室内近165个岩石薄片和180个铸体薄片统计分析，延气2井区盒8段储层砂岩类型主要为岩屑石英砂岩、次为岩屑砂岩，石英砂岩含量也较多(图1)，碎屑成分以石英、岩屑为主，石英含量高，占碎屑总量的59% ～94.5%，平均 78.1%;岩屑含量较高，一般为 3.2% ～41%，平均为21.3%，岩屑类型主要为中低级变质岩屑，并含有大量的火山碎屑物质;长石含量很低，一般占碎屑总量的0.1%～ 4.4% ，平均 0.6% 。

图1 延气2井区盒8段砂岩分类图

研究区盒 8段填隙物含量为 7.5% ～29.5%，平均14.1%，主要有粘土矿物和硅质、铁方解石等(表1)。其中硅质、高岭石、水云母在研究区广泛存在，含量较高;铁方解石在多数井中发育，含量较高，平均值为1.7%;凝灰质在部分井存在，含量也较高，平均为2.0%。

表1 YQ2井区碎屑岩填隙物组分统计表

研究区盒8段砂岩储层以巨-粗粒砂岩为主，次为中-粗粒砂岩，粒径主要分布在0.4～1.2 mm，分选性好 -中等;磨圆性以次圆和次棱 -次圆状为主，少量圆状和次棱状;胶结类型以次生加大 -孔隙式为主，具少量孔隙式胶结;颗粒间呈镶嵌状接触。

2 物性特征

依照石油与天然气行业标准[6][7]划分孔隙度和渗透率方案(表2)，分析研究致密储层物性分布特征。

研究区盒8段孔隙度分析表明(图2)，盒8段储层孔隙度分布范围是1.1% ～16.1%，平均值为6.8%，孔隙度小于5.0%的超低孔样品占 56.82%，孔隙度在 5.0% ～10.0%范围内的特低孔样品占37.94%，孔隙度在10.0% ～15.0%范围内的低孔样品占 4.04%，孔隙度在 15.0% ～25.0%范围内的中孔样品占1.2%。盒8段孔隙度分布范围较广，以超低孔和特低孔储层为主。

表2 储层孔隙度与渗透率划分方案

图2 盒8段孔隙度频率分布图

研究区盒8段渗透率分析表明(图3)，盒8段储层渗透率平均值为0.5×10-3μm2。盒8段储层渗透率分布范围是0.01 ×10-3～5.0 ×10-3μm2之间，峰值为 0.1 ×10-3μm2，渗透率小于0.1×10-3μm2的致密样品占47.1%，渗透率在0.1×10～1.0×10-3μm2范围内的特低渗样品占 36.85% ，渗透率大于1.0×10-3μm2范围内的低渗样品占 16.05%。盒8段渗透率以致密和特低渗储层为主。

图3 盒8段渗透率频率分布图

对延气2井区盒8段储层的孔隙度、渗透率的相关性进行分析(图4)，储层的孔渗相关性中等偏好，表明储层沉积相对稳定、沉积粒度分选较好，成岩作用对储层的改造相对均匀。

3 成岩作用特征

3.1 压实作用

压实作用使碎屑颗粒发生定向排列，从游离状接近或达到最紧密的堆积状态，颗粒的接触方式有线接触、凹凸状接触，塑性岩屑挤压变形，泥页岩岩屑、千枚岩岩屑、碳酸盐岩屑变形，挤入孔隙中形成假杂基，并堵塞孔隙空间，软矿物颗粒破裂，弯曲进而发生成分变化(图5-a)。刚性碎屑矿物如石英颗粒受应力作用压碎或压裂产生脆性裂缝(图5-b)。

3.2 化学压溶作用

压实作用的不断增强使颗粒间呈嵌合接触，碎屑颗粒发生化学压溶作用。镜下(图5-b，c)特征表现为:由于研究区目的层压溶作用强烈，大量出溶的SiO2在颗粒边缘形成次生加大边;砂岩中也常见夹有黑色碳质薄膜的石英压溶缝合线。

图4 盒8段储层孔隙度—渗透率的关系图

图5 储层铸体薄片和电镜扫描照片

3.3 胶结作用

3.3.1 硅质胶结

盒8段储集层硅质胶结作用的主要形式呈加大边、充填于孔隙中的自生石英、裂隙粘补型自生石英等产出形式(图5-b，d)。加大后的石英颗粒呈镶嵌状接触，加大边一般达到Ⅲ期。石英的次生加大使孔隙被充填程度提高，喉道缩小，渗滤能力变差，使储层变得较为致密。自生石英多呈它形不规则粒状，晶粒大小不一，充填于孔隙内的自生石英常呈晶芽、晶簇状。在阴极发光照片中可见粘补碎裂石英或裂缝石英的自生石英，愈合后仍隐约可见残余碎裂缝、裂纹、微细缝的痕迹(图 5-b，d)。

3.3.2 黏土矿物充填胶结

依据铸体薄片、扫描电镜、X衍射资料统计分析，高岭石是研究目的层的主要黏土矿物，绝对含量在1.9%，相对含量在50.8%。高岭石主要有两种类型(图5-e.f)，一种是火山碎屑的蚀变产物，这类高岭石晶形较差，另一种是孔隙中直接沉淀析出的高岭石，这类高岭石晶形较好，呈典型的假六方片状。在扫描电镜下，最常见的是充填于孔隙中形态呈蠕虫状和书页状集合体的高岭石(图5-e.f)。值得说明的是，高岭石虽然充填孔隙，占据了孔隙的部分和大部分空间，但由于高岭石晶形较好，因而保留了良好的晶间孔，所以高岭石晶间孔也是目的层的储集空间之一。

依据铸体薄片、扫描电镜、X衍射资料统计分析，伊利石是含量最高的黏土矿物，伊利石绝对含量为3.1%，相对含量为65.3%，大量发育的伊利石大大降低了渗透率。在扫描电镜下，伊利石呈毛发状、卷曲片状、搭桥状(图5-g)。

依据铸体薄片、扫描电镜、X衍射资料统计分析，绿泥石在盒8储层中普遍存在，但含量相对前两者较少，绝对含量平均1.3%，相对含量一般 1.5% ～42.9%，扫描电镜下，绿泥石多以薄膜状、叶片状充填于粒间或附着在岩石颗粒表面上(图5-h)。

依据铸体薄片、扫描电镜、X衍射资料统计分析，伊/蒙混层粘土矿物含量很低，相对含量占粘土矿物总量的2.3%，并且随深度的增加含量减少。扫描电镜下，伊-蒙混层多以孔隙充填和孔隙衬垫的形式出现(图5-g)。

3.3.3 碳酸盐胶结物

据扫描电镜、薄片资料分析，碳酸盐胶结物在研究区目的层普遍发育，碳酸盐矿物的胶结有两种方式(图5-i)，一种是呈连晶胶结，形成于成岩早期，此种类型的碳酸盐矿物含量低;另一种是呈自形、半自形充填于孔隙或交代颗粒，为后期成岩阶段的产物。目的层中碳酸盐胶结物多以孔隙充填的形式存在，从薄片统计看，碳酸盐胶结物有菱铁矿、铁方解石和铁白云石，其中以铁方解石和铁白云石为主(图5-i)。盒8段储层中碳酸盐胶结物主要是铁方解石，含量较低平均为1.7%，局部井中含量在10%以上。

3.3.4 蚀变作用

蚀变作用是本区主要的成岩作用之一。常见黑云母的水云母化和高岭石化，钾长石的高岭石化，中 ～酸性火山岩屑常硅化形成泥晶、微晶硅质或高岭石;中 ～基性火山岩屑多蚀变为水云母、绿泥石(图5-e，j)，火山灰尘多呈假杂基填隙于颗粒间，部分酸性火山灰尘蚀变为无色的泥晶硅质，分布于粒间，而中～基性火山灰尘则多蚀变为绿泥石及水云母。

3.3.5 溶蚀作用

溶蚀作用在本区普遍发育，对储层的形成具有重大的建设意义，溶蚀作用大致可分为早、晚两期，早期主要受沉积水介质和生化甲烷期的酸性介质控制，晚期与有机质热演化有机酸的大量生成有关，研究区溶蚀作用以晚期溶蚀为主。溶蚀作用具有明显的选择性，常见长石、喷发岩等骨架颗粒的溶蚀以及碳酸盐胶结物、凝灰质的溶蚀(图5-k)。对于不同砂岩类型来说，溶蚀作用较易发生在石英砂岩或岩屑质石英砂岩中，由于这类砂岩刚性颗粒相对较多，机械压实作用相对减弱，保留了一些粒间孔隙，利于有机酸的进入，成岩介质排替较快。相反在塑性颗粒和杂基含量较高的砂岩中，一经强烈的压实，孔隙就所剩无几，酸性流体难以进入，成岩介质处于封闭状态，成岩作用以蚀变交代为主。盒8段次生溶孔面孔率一般为0～4.4%，平均为0.8%。

3.3.6 微裂隙化作用

微裂隙按成因分为两种类型:一是与构造应力有关的构造裂隙;二是与成岩作用有关的成岩缝。铸体薄片中最常见的是成岩缝，如受强烈压实石英等刚性矿物颗粒的破裂，凝灰质失水收缩形成条片状裂隙等(图5-b，l)，这些裂隙又进一步裂开、溶蚀扩大，形成粒缘缝。

由成岩作用类型分析，目的层成岩类型很多，对于天然气储层，溶蚀、微裂隙化、高岭石化、绿泥石胶结为建设性成岩作用，而强烈的机械压实作用、硅质及钙质的胶结作用严重的破坏了储层的储集性能。

4 成岩演化及孔隙度演化

依据铸体薄片、扫描电镜、X衍射资料统计分析，研究区盒8段目前处于中成岩B期[8]，经历的成岩作用主要有压实作用、压溶作用、蚀变作用、胶结作用、溶蚀作用和微裂隙化作用。成岩演化序列为:早期机械压实-粘土矿物环边-火山物质蚀变-早期方解石胶结 -压溶-硅质胶结-早期溶蚀开始-大量有机酸进入-溶蚀作用强烈进行-自生高岭石、石英大量沉淀-铁方解石、铁白云石胶结-微裂隙化。

砂岩储层孔隙的变化与盆地的构造演化史、沉积史、埋藏史、热演化史、地下流体活动以及原始沉积物的结构成熟度、成分成熟度有关[8-12]。

表3所示为延气2井区盒8段砂岩储层孔隙定量演化模式。通过定量计算，研究区所测样品未固结砂岩初始孔隙度为 33.3% ～42.0%，平均初始孔隙度为 37.75%;压实作用使原生孔隙度减小为21.32%，压实率为56.28%;胶结作用使孔隙度减小为15.97%，平均胶结率为42.51%;溶蚀作用使孔隙度增加了2.28%，增孔率为6.02%。由此表明延气2井区盒8段储层原始孔隙受压实和胶结作用破坏严重，溶蚀作用产生的次生孔隙对储层孔隙度的增加贡献不是很大。

5 结语

(1)延气2井区盒8段储层砂岩类型以中一粗粒岩屑石英砂岩和岩屑砂岩为主，分选性中-好，磨圆度较差，胶结类型以加大一孔隙式为主。胶结物以硅质、高岭石、伊利石、碳酸盐为主。物性以超低孔和特低孔、致密和特低渗储层为主;

表3 储层孔隙度演化定量计算结果

(2)储层机械压实作用强烈，是原生孔隙减小的主要控制因素。硅质胶结、伊利石胶结、高岭石胶结、铁方解石和铁白云石的胶结作用发育，使原来较小的孔隙空间更加狭小，甚至被完全充填，对储层物性破坏更加严重。溶蚀作用有利的改善了储层物性;

(3)压实作用在该区成岩演化过程中起主要作用，压实作用使原生孔隙度减小为21.32%，压实率为56.28%;胶结作用使孔隙度减小为15.97%，平均胶结率为42.51%;溶蚀作用使孔隙度增加了2.28%，增孔率为6.02%。

[1]王峰，田景春，陈蓉，等.鄂尔多斯盆地北部上古生界盒8储层特征及控制因素分析[J].沉积学报.2009，27(2):238-245.

[2]邓军，王庆飞，高帮飞，等.鄂尔多斯盆地多种能源矿产分布及其构造背景[J].地球科学(中国地质大学学报).2006，31(3):330-336.

[3]魏永佩，王毅.鄂尔多斯盆地多种能源矿产富集规律的比较[J].石油与天然气地质.2004，25(4):385-392.

[4]陈孟晋，汪泽成，郭彦如，等.鄂尔多斯盆地南部晚古生代沉积特征与天然气勘探潜力[J].石油勘探与开发.2006，33(1):1-5.

[5]杨希濮.延安地区盒8和山2段低渗透气藏储层特征及主控因素研究[D].西北大学.2010.

[6]国家能源局.SY/T6832-2011致密砂岩气地质评价方法[S].北京:石油工业出版社.2011.

[7]国家能源局.SY/T 6285-2011，油气储层评价方法[S].北京:石油工业出版社.2011.

[8]国家经济贸易委员会.SY/T 5477-2013，碎屑岩成岩阶段划分[S].北京:石油工业出版社.2013.

[9]任大忠.低渗—超低渗透岩性油藏精细描述[D].西北大学.2012.

[10]吴小斌，侯加根，孙卫.特低渗砂岩储层微观结构及孔隙演化定量分析[J].中南大学学报(自然科学版).2011，42(11):3438?3446.

[11]刘小洪.鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层的成岩作用研究与孔隙成岩演化分析[D].西安:西北大学.2008:15-69.

[12]王瑞飞，沈平平，赵良金.深层储集层成岩作用及孔隙度演化定量模型—以东濮凹陷文东油田沙三段储集层为例[J].石油勘探与开发.2011，38(5):552-556.