姬塬地区长9油层组储层成岩作用特征与孔隙演化定量评价

陈淑娜,刘翰林，田景春,范立勇

(1.成都理工大学沉积地质研究院，四川成都 610059；2.西安石油大学地球科学与工程学院；3.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院)

姬塬地区长9油层组储层成岩作用特征与孔隙演化定量评价

陈淑娜1,刘翰林2，田景春1,范立勇3

(1.成都理工大学沉积地质研究院，四川成都 610059；2.西安石油大学地球科学与工程学院；3.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院)

摘要：运用铸体薄片、扫描电镜、压汞分析等测试分析方法，对鄂尔多斯盆地姬塬地区三叠系延长组长9油层组储层成岩作用及孔隙演化进行定量研究。研究表明：姬塬地区长9储层主要以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩和长石砂岩为主，残余粒间孔发育；砂岩储层经历了复杂的成岩作用，其中，压实作用使孔隙度减小10.8% ～ 14%，平均降低13.1%；胶结作用和交代作用使孔隙度损失11.4% ～ 17.2%，平均损失为 12.8%；而溶蚀作用使孔隙度增加1.9% ～7.2%，平均增加 2.87%。现今储层的孔隙度约为15%，具有良好的孔渗能力。

关键词：鄂尔多斯盆地；姬塬地区；储层特征；孔隙演化；长9油层组

姬塬地区处于鄂尔多斯盆地西北部，区域上横跨天环坳陷东部及陕北斜坡西缘两个构造单元。区内延长组自下而上划分出10个油层组，长9油层组处于延长组发育早期，经历了湖泊初始坳陷和稳定沉降的演化过程[1-2]。该时期西北部盐定三角洲与东北部的安边三角洲在此交汇，研究区受古水流和物源的影响，砂体延伸方向总体沿北西和北东两个方向展布[2-3]，发育三角洲平原亚相沉积[4]。近年来，随着勘探开发的突破，对于该地区的研究，前人的工作主要集中在物源、沉积环境和沉积相以及油气成藏规律研究方面，对储层成岩作用的的定量研究还没有进行细致的分析。本文运用铸体薄片、扫描电镜和物性分析等方法，对姬源油田长9油层组储层砂岩所经历的成岩作用及孔隙演化特征进行研究，以期为该地区油气勘探提供有益的借鉴。

1储层岩石学特征

依据35口钻井200块薄片组分统计，采用曾允孚(1986)砂岩分类方案，结果表明，姬塬地区长9储层岩石类型主要属于长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩和长石砂岩(图1)，且长石含量可达35%。

1.1碎屑组分特征

姬塬地区的西北区即灵武-盐池地区的物源来自阿拉善古陆，东北区即安边地区的物源来自阴山古陆[5]。受不同物源区的影响，两地区的岩石类型及其组分表现出一定的差异，如表1所示。

图1　姬塬地区长9储层岩石类型三角端元投影图

西北灵武-盐池地区的储集砂岩中石英平均含量约31.4%，岩屑平均含量为22.3%，含少量长石砂岩，岩屑以变质岩屑和火成岩岩屑为主，沉积岩屑少见；而东北安边地区砂岩中石英平均含量为25.5%，岩屑平均含量为27.2%，含少量岩屑砂岩，岩屑主要是变质岩岩屑和云母碎屑。

1.2填隙物特征

研究区内长9砂岩储集层填隙物以硅质、绿泥石、水云母、方解石和铁方解石为主，浊沸石和长石质次之，含少部分的高岭石、网状黏土和凝灰质等。

填隙物各组分的含量在西北部和东北部的分布亦表现出一定的分区性，如表2所示。

表1　姬塬地区长9储层碎屑组分含量统计　　　　　　　　　　　　　　%

表2　姬塬地区长9储层填隙物组分统计　　　　　　　　　　　　　　%

1.3砂岩结构特征

西北灵武-盐池地区距物源区近，离阿拉善古陆100～120 km，东北安边地区距物源区远，离阴山古陆300～400 km，由于距古陆远近的不同，西北区比东北区的砂岩结构更粗，砂体更厚、更宽，透镜状储集砂体更大，因此西北区比东北区的长9砂岩储集层更发育。

通过长9储层的粒度概率曲线图(图2)可以看出，研究区长9砂岩以中-粗粒、中粒砂岩为主，部分夹含砾粗砂岩。砂岩分选中等，多为棱角状，以点-线及线状接触关系为主，以孔隙-薄膜胶结类型为主，还有少量的加大型和压嵌型。砂岩的结构成熟度中等。

图2　定38井长9储层粒度概率累积曲线

2储层物性特征

2.1孔隙度和渗透率特征

研究区与延长组地层相关的钻井有45口，对其相应的2227个岩心样本进行对比分析，同时剔除个别可能因裂缝导致的渗透率极高值，其结果如表3所示，可以看出长9油层组的中上部分即长91段比其下部的长92段物性偏好，这也是目前长91段为主力油层组的原因。

表3　姬塬地区长91、92段砂岩孔渗特征

2.2孔隙度和渗透率相关性

由孔渗关系图上可见(图3)，长91、长92孔渗关系良好，渗透率随孔隙度的增加而增加，这与该区具有利于形成储层的岩性和利于提高孔渗能力的粗颗粒密切相关。

3储层成岩作用特征

岩心观察、铸体薄片、扫描电镜等资料的分析结果表明，姬塬地区长9储集砂体在成岩过程中发生了压实作用、胶结作用、溶蚀作用和交代重结晶等各种成岩作用。成岩作用对储层物性的影响既有建设性，又有破坏性双重性影响[6]。

图3　姬塬地区长9油层组孔渗关系

压实作用是研究区长9砂岩原生孔隙度降低、孔隙结构变差的主要因素之一，较强的压实作用使得区内砂岩颗粒之间以点-线及线状接触为主。

胶结作用是研究区长9砂岩孔隙度和渗透率降低的主要原因之一。长9砂岩中的胶结物主要有绿泥石、水云母、浊沸石和硅质胶结物，还有方解石和铁方解石等碳酸盐矿物等，另外次生石英加大和粒间硅质充填物较发育，少量高岭石和长石质胶结物，偶见凝灰质胶结物等。胶结物类型多样，彼此之间的关系错综复杂，体现了复杂的成岩作用过程。

溶蚀作用是长9储集砂岩次生孔隙形成的主要成岩作用。长9砂岩储集层被溶解的物质主要是长石和岩屑，浊沸石的溶蚀现象在某些层段较发育。溶蚀作用有效改善了储集层的孔渗性能，利于有效储层的形成。

交代作用在研究区内较普遍，如含铁方解石呈连晶状充填孔隙并交代碎屑，自生绿泥石沿颗粒表面垂直生长形成颗粒包壳，硅质以长石、石英加大边为主，部分沿孔隙壁呈自形石英、长石微晶状生长等。总体来说，交代作用对储层孔渗性能表现出了破坏性的一面[7]。

4孔隙演化定量评价

4.1孔隙类型及面孔率

对于研究区内长9油层组的砂岩储集层来说，残余粒间孔是主要的孔隙类型，溶蚀孔次之。其中溶蚀孔隙类型有长石溶孔、岩屑溶孔、浊沸石溶孔，还有少量晶间孔、微裂缝等(表4)。

长9储层孔隙类型和面孔率在西北区灵武-盐池地区和东北安边地区的分布亦具有不同特征，这主要是由于物源和沉积环境的影响作用不同而导致的。沉积物颗粒的平均粒径在西北区比东北区偏大，而填隙物的总体含量在西北区又比东北区偏低，这样以来西北区的残余粒间孔就比东北区更发育，面孔率也相对更高。虽然长9砂岩储层整体面孔率较低，但在峰2井、峰6井、元153井、虎1井等井区仍存在面孔率大于10%的局部高孔隙发育区。

表4　姬塬地区延长组长9储层孔隙类型及面孔率统计　　　　　　　　　　　%

4.2孔隙演化定量评价

在埋藏成岩阶段, 各种成岩作用是孔隙演化过程中的主控因素，同时沉积物自身又影响着成岩作用的进展[8]。此次研究中，依据研究区内16块有对应物性数据的长9砂岩薄片资料，计算出了该区储集砂岩的孔隙演化结果。

4.2.1 恢复初始孔隙度

依据薄片粒度资料，应用R.Sneider的初始孔隙度图解法[9]求得的长9砂岩的初始孔隙度φ1为37%～39%，平均为38%(表5)。

4.2.2 压实作用后的孔隙度

在机械压实过程中，原有的孔隙率部分被压实，部分被保存在早期胶结物中，部分保留下至今，即残余粒间孔。因此压实后的孔隙度φ2就由残余粒间孔和早期胶结作用保存的孔隙这两部分组成[9]，φ2可依据以下公式求得：

表5　姬塬地区长9砂岩初始孔隙度统计

(1)

φcomp=φ1-φ2

(2)

式中，φ2为压实作用后的孔隙度；φ1为初始孔隙度；P1为残余粒间孔面孔率；Pcem为胶结物溶孔面孔率；Pt为总面孔率；Pm为岩心分析孔隙度；W为胶结物的质量分数。φcomp为压实损失孔隙度。计算结果表明，长9沉积期姬塬地区计算求得的因压实、压溶作用减少的孔隙度为10.8%～14.0%，平均13.1%。

4.2.3 胶结和交代作用损失的孔隙度

胶结作用过程中，胶结物充填于部分粒间孔和

早期溶孔中。通常情况下，胶结作用损失的孔隙度可认为约等于胶结物的含量，这样的话，在压实作用和胶结交代作用之后的砂岩孔隙度φ3即可认为相当于目前剩余粒间孔的孔隙度。

(3)

φcem=φ2-φ3

(4)

式中，φ3为经历压实、胶结作用后的孔隙度；φcem为胶结作用后损失的孔隙度。长9期姬塬地区胶结交代作用损失孔隙度(钙质砂岩除外)在11.4%～17.2%，平均12. 8%。

4.2.4 溶蚀作用增加的孔隙度

研究区储集砂岩中的次生孔隙在溶蚀过程中大量地形成，进而提高了储层的孔隙度，使得储层物性变好。这里所增加的次生孔隙度等于保留到现今的次生孔隙度。增加后的孔隙度φ4即为现存的溶蚀孔孔隙度，计算公式如下：

(5)

式中，φ4为溶蚀作用后增加的孔隙度；P2为粒内溶孔面孔率；P3为粒间溶孔面孔率。经计算，长9期姬塬地区溶蚀作用增加的孔隙度一般在1.9%～7.2%，平均为2.87%。

4.2.5 孔隙演化分析

通过4.2.1～4.2.4所展示的计算过程。计算出了研究区未固结砂岩的初始孔隙度为38.0%，经过压实作用后减少到24.9%，胶结作用后又减少到12.1%，而后经溶蚀作用增加到现今的孔隙度约为15.0%，最终的结果使得研究区储层拥有了良好的孔渗能力(表6)。

表6　姬塬地区延长组长9储层组孔隙演化数据

5结论

长9储层砂岩类型主要为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩和长石砂岩；长91段的物性整体上优于长92段，且长91段、长92段的孔渗相关性均好。长9储层主要经历了压实、胶结、溶蚀和交代等成岩作用，区内残余粒间孔发育，溶蚀孔次之。孔隙度经历了因压实和胶结过程而降低、因溶蚀而升高的演化过程，其中，压实作用使孔隙度平均降低13.1%；胶结作用和交代作用使孔隙度损失平均损失为12.8%；而溶蚀作用使孔隙度平均增加2.87% ，最终使得现今研究区内长9储层具有较好的孔渗性能。

参考文献

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编辑：吴官生

文章编号：1673-8217(2016)01-0052-04

收稿日期：2015-11-30

作者简介：陈淑娜,1986年生，2008年毕业于成都理工大学勘查技术与工程专业，在读硕士研究生，主要从事储层沉积学研究。

基金项目：国家重大专项“大型油气田及煤层气开发”(2011ZX05007-004)资助。

中图分类号：TE112.23

文献标识码：A