陇东地区延长组长4+5特低渗储层岩石学特征

孙 健，姚泾利，廖明光，南珺祥，廖纪佳

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500；2.西南石油大学，四川 成都 610500；3.中国石油长庆油田分公司，陕西 西安 710018)



陇东地区延长组长4+5特低渗储层岩石学特征

孙 健1，2，姚泾利3，廖明光1，2，南珺祥3，廖纪佳1，2

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500；2.西南石油大学，四川 成都 610500；3.中国石油长庆油田分公司，陕西 西安 710018)

根据铸体薄片、扫描电镜、粒度分析等资料，对陇东地区延长组长4+5特低渗储层的岩石学特征及其在不同物源方向上的分布规律进行了深入研究。研究表明，陇东地区延长组长4+5存在东北、西南和西部、南部等不同方向的物源，不同物源方向上岩石类型和岩屑成分的分布均呈现北东—南西差异。储层胶结物类型以铁方解石、铁白云石、硅质等为主；颗粒粒度较细，分选性较好，磨圆度以次棱角状为主。砂岩岩石学特征对研究区特低渗储层的成岩作用和物性发育有重大影响。

特低渗储层；岩石学特征；物源；长4+5；陇东地区

0 引 言

鄂尔多斯盆地是中国大型含油气沉积盆地之一[1]，随着油田开发程度的不断深入，低渗透、超低渗透油藏已经成为鄂尔多斯盆地油田稳产高产的主要接替资源[2]。陇东地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡一级构造单元西南部，北起长官庙，南至庆阳，西至环县。三叠系延长组致密油资源丰富，勘探开发潜力巨大[3]，为一套河流—三角洲—湖泊为主的陆相碎屑岩沉积体系，主要发育西南和东北两大方向物源[4]。延长组长4+5油组主要由曲流河三角洲沉积体系、辫状河三角洲沉积体系和湖泊沉积体系组成，发育水下分流河道、河道坝、河道间、分流间湾等沉积微相[5]。长4+5油组孔隙度为8.00%～16.00%，平均为11.69%，渗透率为0.03×10-3～3.00×10-3μm2，平均为1.19×10-3μm2，属于低孔、特低渗储层。

前人对陇东地区长4+5特低渗储层的岩石学特征做了一定的研究[4-10]，如：研究区长4+5油层组砂岩类型以岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩为主，岩屑主要为变质岩屑、沉积岩屑以及火成岩屑[5]；镇北地区长4+5油层组储层砂岩主要以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩为主，颗粒大小以极细—细、细—中粒为主，分选中等—好[7]。在综合分析研究区154口井921块砂岩样品铸体薄片、粒度分析等化验资料的基础上，重点研究长4+5特低渗储层岩石学特征在不同物源方向上的平面分布规律，为该类储层综合评价和筛选相对高孔、高渗的有利开发区提供了地质依据[11]。

1 物源分析

目前主要是从沉积物的岩矿组合特征出发，利用碎屑成分、重矿物平面展布规律，结合粒度分析资料来分析物源[6]。砂岩是陆源碎屑岩的主要岩石类型，其碎屑成分主要来源于母岩的机械破碎作用，是研究物源的重要标志[12]，此次研究主要利用碎屑成分在平面上的分布规律来对研究区的物源进行分析。

对研究区砂岩碎屑成分进行平面分析，结果表明，长4+5特低渗储层碎屑成分在平面上的分布呈北东—南西差异(图1)。西南庆城、镇原地区和西部环县地区骨架矿物组成极为相似，石英和岩屑绝对含量高，其中西南地区石英和岩屑绝对含量分别为42.30%和17.70%；西部地区石英和岩屑绝对含量分别为44.30%和22.63%；东北白豹、华池地区的骨架矿物组成相似，且碎屑成分分布规律与西南和西部地区相反，长石绝对含量高，平均为43.00%；南部合水地区，碎屑成分的绝对含量均在西南和东北地区之间。研究区存在东北、西南和西部、南部等不同方向的物源，这与前人研究基本吻合。

图1 陇东地区延长组长4+5砂岩碎屑成分及填隙物绝对含量平面分布

2 岩石成分特征

2.1 岩石类型特征

采用石英、长石、岩屑和杂基4组分砂岩分类法，对研究区长4+5特低渗储层154口井921块砂岩薄片进行统计分析。结果表明，陇东地区长4+5特低渗储层岩石类型主要包括长石岩屑质石英砂岩、长石砂岩、岩屑质长石砂岩、长石质岩屑砂岩、岩屑砂岩、杂砂岩6类(图2)。其中，以长石砂岩、岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩为主，其次为岩屑砂岩。

图2 陇东地区延长组长4+5储层岩石类型

研究发现，不同物源方向上岩石类型不同，其中东北物源区储层岩石类型主要为长石砂岩、岩屑质长石砂岩，还有少量长石质岩屑砂岩、岩屑砂岩；西南和西部物源区岩石类型主要为长石质岩屑砂岩，其次为岩屑质长石砂岩和岩屑砂岩，还有少量的长石岩屑质石英砂岩。前人认为，鄂尔多斯盆地东北为阴山古陆，母岩为一套太古代和早元古代中基性火山岩为主的变质岩和太古代的二长花岗岩，富含长石和黑云母；湖盆西南为陇西古陆，母岩为中上奥陶统—志留系的碳酸盐岩、浅变质岩、中—酸性火山岩[13-14]，由于物源和搬运距离的不同导致不同物源方向上的岩石类型的差异。

2.2 岩屑成分特征

岩屑是母岩岩石的碎块，是保持母岩结构的矿物集合体。因此，岩屑是提供沉积物来源区岩石类型的直接标志。基于研究需要以及岩屑本身性质，将岩屑及云母分为刚性和塑性2类，刚性组分分为易溶和难溶2类，塑性组分又分为易压实变形和易蚀变2类[15]。

2.2.1 岩屑成分统计特征

储层岩屑类型复杂，岩浆岩、沉积岩、变质岩岩屑均有发育。其中，以变质岩岩屑为主，约占岩屑和云母总量的37.00%；其次为云母，约占岩屑和云母总量的33.00%；岩浆岩岩屑约为16.00%，沉积岩岩屑约为11.00%；其他岩屑约为3.00%。

2.2.2 岩屑成分平面分布特征

对研究区长4+5不同类型岩屑及云母绝对含量统计分析结果表明，刚性、塑性岩屑含量分布也呈现北东—南西差异(图3，表1)：西南和西部物源区表现为以刚性组分为主，平均含量约为12.57%，主要为白云岩和千枚岩岩屑，平均含量分别为5.05%和4.26%；东北物源区以塑性组分为主，平均含量约为10.27%，含大量云母片，平均含量约为6.77%；南部物源区，也表现出以刚性组分为主的特征。从研究区岩屑成分在不同物源方向上的分布规律可以看出，不同物源区的母岩性质是有本质差别的。总体上，偏南部物源以刚性组分为主，偏北部物源以塑性分为主。

图3 陇东地区延长组长4+5岩屑类型平面分布

地区刚性组分/%刚性难溶燧石花岗岩隐晶岩高变岩石英岩刚性易溶灰岩白云岩喷发岩塑性组分/%塑性易变形片岩千枚岩板岩泥岩塑性易蚀变云母白豹046000064131133013123169057179068023646华池046052089110150027226147060203095015707合水044000113013200113369244025281225000263庆城085000118029327022614254074420154018281镇原033000130090193000230143170438183000530环县065000169056322056670164115420230007372

2.3 填隙物特征

对研究区154口井921块砂岩样品的填隙物统计分析，结果表明，研究区杂基含量较低为0.00%～2.00%，平均为1.18%；胶结物含量为5.00%～15.00%，平均为12.90%。其中，长4+51砂组胶结物含量较高，平均为13.50%；长4+52砂组胶结物含量约12.30%。

对220块薄片的观察、分析化验结果表明，研究区胶结物类型以铁方解石、铁白云石、硅质、绿泥石、伊利石、高岭石为主。其中，铁方解石、铁白云石多充填于残余粒间孔或长石、岩屑发生溶蚀产生的次生孔隙内，有时交代碎屑颗粒(图4a、b)；硅质胶结物主要以2种方式产出：环绕石英颗粒周围的石英次生加大边和充填孔隙的自生石英晶粒(图4c)；绿泥石主要以包膜或孔隙衬里产出(图4d)，部分表现为充填孔隙式胶结；伊利石呈弯片状、蜂窝状、毛发状等形态，多以颗粒包膜或孔隙衬边形式出现，有时呈网状搭桥式分布于孔隙中(图4e)；高岭石多呈书页状、蠕虫状集合体赋存在原生粒间孔和次生溶孔中(图4f)。

3 岩石结构特征

碎屑岩的结构代表了矿物和岩石碎屑的大小与形状、填隙物的结构以及不同组分的空间组合关系，碎屑颗粒的结构特征包括粒度、分选、磨圆度等。研究区整体粒度较细，分选性较好，磨圆度以次棱角为主。

3.1 粒度特征

粒度是碎屑颗粒最主要的结构类型，碎屑颗粒的大小直接决定着岩石的类型和性质。研究区特低渗储层整体上粒度较细，以细砂岩为主，占91.50%；其次为粉砂岩，约占7.50%；中砂岩和粗砂岩相对较少，占0.80%和0.20%。研究区的粒度特征是形成特低渗储层的重要影响因素。

图4 陇东地区延长组长4+5储层胶结物特征

3.2 分选特征

分选表示颗粒粒度大小的均匀性，研究区储层颗粒的分选性较好，以好、中等为主，所占比例分别为56.30%和38.20%。其中，长4+52储层颗粒的分选性优于长4+51，分选好的颗粒占67.00%。

3.3 磨圆度特征

研究区储层颗粒磨圆度以次棱角状为主，所占比例高达94.20%，其他磨圆类型很少。

4 岩石学特征对成岩作用影响

砂岩岩石学特征对研究区特低渗储层的成岩作用和物性发育有重大影响[16-18]。研究区921块样品的物性数据统计结果表明，研究区特低渗储层平均渗透率极低，约为1.19×10-3μm2，其中西南和西部物源区平均渗透率较高，约为2.11×10-3μm2，东北物源区平均渗透率约为1.41×10-3μm2。

石英的抗压性较强，石英含量越高，储层孔隙度受压实作用降低的程度越小。研究区特低渗储层石英含量较低，遭受较强烈的压实作用；研究区长石常发生不同程度的溶蚀，但次生孔隙被后期碳酸盐胶结物充填(图4a)，增加了储层的致密化程度。研究区特低渗储层以粒度较细的细砂岩和粉砂岩为主，在早期快速压实作用下，原生孔隙损失较多，同时也不利于成岩流体的流通，进而影响了次生孔隙的发育，最终导致储层致密化。另外，在不同物源方向上，东北物源区泥岩、板岩、千枚岩等塑性岩屑含量较高，抗压性较差，埋藏过程中常被挤入孔隙，降低了岩石的孔隙度和渗透率；东北物源区含大量云母片，薄片观察表明，云母在孔隙水的参与下常发生水化，在骨架颗粒周围形成绿泥石膜(图4d)，有时形成伊利石、高岭石等填充孔隙(图4e、4f)，因此，既能在一定程度上增强砂岩的抗压实能力，保护粒间孔，又可能占据孔隙喉道，导致东北物源区的渗透率低于西南和西部物源区。也说明砂岩的岩石学特征对成岩作用有着重要影响，也决定了储层的渗透性。

5 结 论

(1) 研究区存在东北、西南和西部、南部等不同方向的物源，不同物源方向上岩石类型的平面分布呈现北东—南西差异：东北物源区岩石类型主要为长石砂岩、岩屑质长石砂岩，西南和西部物源区岩石类型主要为长石质岩屑砂岩，由于物源和搬运距离的不同导致不同物源方向上的岩石类型的差异。

(2) 在不同物源方向上，刚性、塑性岩屑含量分布也呈现北东—南西差异：西南和西部物源区表现为以刚性组分为主，主要为白云岩和千枚岩岩屑；东北主物源区以塑性组分为主，含大量云母片；南部物源区，也表现出以刚性组分为主的特征。从岩屑分布规律可以看出，不同物源区的母岩性质是有本质差别的。

(3) 研究区特低渗储层胶结物类型以铁方解石、铁白云石、硅质、绿泥石、伊利石、高岭石为主。另外，储层粒度较细，以细砂岩为主；颗粒的分选性较好，以好、中等为主；颗粒磨圆度以次棱角状为主。

(4) 砂岩岩石学特征对研究区特低渗储层的成岩作用和物性发育有重大影响。研究区石英含量低、碳酸盐胶结物充填长石溶孔、储层颗粒粒度细等特征导致储层整体致密化；不同物源方向上，东北物源区塑性岩屑含量高、大量云母发生水化形成黏土矿物堵塞喉道，导致东北物源区渗透率低于西南和西部物源区。

[1] 付金华，罗安湘，张妮妮，等.鄂尔多斯盆地长7油层组有效储层物性下限的确定[J].中国石油勘探，2014，19(6)：82-88.

[2] 高永利，王勇，孙卫.姬塬地区长4+5低渗储层成岩作用与孔隙演化[J].特种油气藏， 2014，21(1)：68-73.

[3] 葛云锦，贺永红，焦健，等.鄂尔多斯盆地周长地区长9油层组浊积岩及致密油勘探意义[J].中国石油勘探，2015，20(4)：30-36.

[4] 李凤杰，王多云，徐旭辉，等.鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组储层特征及影响因素分析[J].石油实验地质，2005，27(4)：365-370.

[5] 魏虎，任大忠，苏国辉，等.低孔低渗油藏储层物性及其影响因素研究——以鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长3—长4+5油层组为例[J].地下水，2013，35(4)：181-183.

[6] 王洪建，吴小斌，孙卫，等.陇东地区延长组长3、长4+5储层物源及其对储层物性的影响[J].地球科学与环境学报，2008，30(1)：38-43.

[7] 万慈昡，陈洪德，赵俊兴，等.镇北地区长4+5油层组储层特征与控制因素[J].成都理工大学学报：自然科学版，2014，41(3)：302-309.

[8] 胡枭羽，田景春，章辉若，等.镇北—环县地区长4+5油层组致密砂岩沉积相[J].成都理工大学学报：自然科学版，2014，41(1)：55-60.

[9] 刘宝珺，曾允孚.岩相古地理基础和工作方法[M].北京：地质出版社，1985：31-38.

[10] 聂永生，田景春，夏青松，等.鄂尔多斯盆地白豹—姬源地区上三叠统延长组物源分析[J].油气地质与采收率，2004，11(5)：4-6.

[11] 高淑梅，陈娟，胡剑，等.鄂尔多斯盆地马岭油田延长组长8储层特征及影响因素分析[J].特种油气藏，2013，20(2)：34-37.

[12] 赵澄林，朱筱敏.沉积岩石学[M].北京：石油工业出版社，2001：109-114.

[13] 丁晓琪，韩玫梅，刘岩，等.鄂尔多斯盆地延长组物源与成岩耦合关系研究[J].地质与勘探，2013，49(2)：384-392.

[14] 吴小斌，孙卫，王进军.鄂尔多斯盆地陇东地区延长组的物源分析[J].沉积与特提斯地质，2008，28(4)：57-61.

[15] 钟大康，周立建，孙海涛，等.鄂尔多斯盆地陇东地区延长组砂岩储层岩石学特征[J].地学前缘，2013，20(2)：52-60.

[16] Dickinson W R.Provenance of North American Proterozoicsandstones in relation to tectonic setting[J].Bulletin of Geo-logical Society of American，1983，94(2)：222-235.

[17] Salem A M，Morad S，Mato L F，et al.Diagenesis and reservoir quality evolution of fluvial sandstones during progressiveburial anduplift：evidence from the upper jurassic boipebaMember，ReconcavoBasin，Northeast Brazil[J].AAPG Bulletin，2000，84(7)：1015-1040.

[18] Perez R J，Bole J R.Mineralization，fluid flow，and sealingproperties associated with an active thrust fault； San Joaquinbasin，California[J].AAPG Bulletin，2004， 88(9)：1295-1314.

编辑 张 雁

20150617；改回日期：20150925

国家重点基础研究发展计划“973”项目“中国陆相致密油(页岩油)形成机理与富集规律基础研究”(2014CB239005)；国家自然科学基金“泥质岩层对低渗透砂岩储层油气成藏的控制机理研究”(41502146)

孙健(1991-)，男，2013年毕业于山东科技大学资源勘查工程专业，现为西南石油大学地质工程专业在读硕士研究生，从事沉积学和储层地质方面的研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.015

TE122

A

1006-6535(2015)06-0070-05