马岭地区长81优质储层控制因素及分布规律

叶博 马继业 史立川 崔小丽 梁晓伟 毛振化 宋娟

摘要：马岭地区上三叠统延长组长8i储层整体为低孔、特低渗储层，局部发育相对高孔高渗的优质储层，为了弄清优质储层的成因机理及分布规律，通过钻井资料，铸体薄片、扫描电镜及高压压汞等分析方法，对长8.沉积相与砂体展布、储层岩石学、孔隙结构及成岩作用等进行了研究。结果表明，马岭长8.期浅水三角洲前缘水下分流河道微相发育，多期水下分流河道叠加沉积形成了连片分布的有利储集砂体;压实作用和碳酸盐、伊利石胶结作用形成了长8.储层的低孔低渗背景，长石溶蚀作用、绿泥石膜胶结作用使低渗背景上发育了相对高孔高渗储层。将长8.储层分为I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ类，其中I，Ⅱ类储层为相对高孔高渗的优质储层，约占储集砂岩的45%，主要分布于主水下分流河道沉积微相，同时长石溶蚀或绿泥石膜胶结成岩作用发育的地区。有利沉积、成岩作用共同控制了优质储层的形成与展布，为长81下步勘探部署指明了方向。

关键词：鄂尔多斯盆地;延长组长81;优质储层;分布规律;控制因素

中图分类号：TE 122

文献标志码：A

文章编号：1672 -9315（2019）06 -1016 -10

DOI：10. 13800/j.cnki.xakjdxxb. 2019. 0614

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

收稿日期：2019 -01 - 12

责任编辑：李克永

基金项目：国家自然科学基金（41390451）

通信作者：叶博（1983 -），男，陕西西安人，工程师，E-mail： yeb_cq@ petrochina.com.cn

0 引言

鄂尔多斯盆地处于华北克拉通的西南部，是在华北地台基础上发展演化形成的一个大型中、新生代陆相沉积盆地，盆地内构造简单、地层平缓（倾角不足1。）[1-2]。晚三叠世，盆地内部形成大型内陆淡水湖泊，发育了一套完整的陆相河流一三角洲一湖泊沉积体系，期间沉积的上三叠统延长组为主要含油岩系，自上而下分为10个油层组（长1到长10）[2]。马岭地区位于鄂尔多斯盆地西南部，横跨天环坳陷与伊陕斜坡（图1），是近年鄂尔多斯盆地石油勘探与评价的重点地区之一。该区延长组长8地层厚度约80 - 90 m，根据沉积旋回进一步分为长8.和长822个小层，相应的存在长8.和长822套含油层系，其中长8.含油面积广，油层更发育，为近年勘探开发主力层系。截止目前，马岭地区已有500余口探井钻穿长8.地层，约150口井试油获工业油流，勘探成效显著。

然而马岭地区长8.河道砂体变化快，储层总体属于低孔、特低渗储层（孔隙度约6% -10%，渗透率约0. 06 -0.5×10μm2），在低渗背景上发育相对高孔高渗区（孔隙度大于10%，渗透率大于0.7×10μm2），在相同成藏条件下，相对高渗储层往往成为油气富集区。因此，分析长8相对高孔高渗储层的成因机理及分布规律，在低渗背景上寻找优质储层显得尤为重要。前人对该区长8油层组的研究主要集中于物源、沉积相[3-7]及储层基本特征上[8-11]，认为长8期沉积物源主要来自盆地西南方向，为浅水辫状河三角洲沉积，储层为低孔特低渗砂体，非均质性较强，对优质储层的分布规律及控制因素研究较少或不够深入。近年随着该区长8勘探程度的不断提高，大量钻探、分析化验资料为进一步研究奠定了基础。文中在研究马岭地区长81沉积相与砂体展布、储层特征及成岩作用的基础上，进行了储层分类评价，分析了优质储层控制因素，总结其分布规律，研究结果为该区长8下步勘探部署指明了方向。

1 沉积特征

鄂尔多斯晚三叠世湖盆为一大型淡水内陆湖泊，由延长组长10至长1，湖盆经历了一个发生、发展以至消亡的沉积过程。长10，长9期为湖盆形成早期，半深水湖仅局限于一隅;到了长8早期，盆地抬升，湖盆迅速减小，长8晚期，湖盆又开始逐渐扩张;长7期，盆地在较短时间段内发生一次大规模沉降，湖盆范围达到最大，沉积了一套暗色泥岩及油页岩，为中生界优质烃源岩[2]。

马岭地区长8段沉积时（长8晚期），鄂尔多斯晚三叠世湖盆逐渐扩张，湖岸线向盆地外围大范围迁移，湖水整体较浅，为浅水三角洲沉积[11-13]。研究区长8物源主要来自盆地西南部陇西古陆的元古界石英片岩和中基性火山岩。通过重点井岩心的观察，结合单井、连井相分析，认为研究区长8期为三角洲前缘亚相沉积，进一步可分为水下分流河道、水下天然堤和分流间湾等微相，平均湖岸线在肖关一西川一合道一线（图2）。

由于长8.期湖盆水体浅，三角洲平原分流河道入湖后延伸较远，水动力较强，水下分流河道分叉改道频繁，湖岸线附近不易形成河口坝沉积[14 -16]，或早期沉积的河口坝被后期分流河道冲刷、切割而消亡，加之湖岸线的多期振荡，多期水下分流河道相互叠置，形成平面上呈朵叶状展布且连片性较好的储集砂体。沉积相平面展布显示（图2），研究区长8期发育多条南西一北东向的水下分流河道，河道交汇分叉频繁，在樊家川一木钵一带大范围连片。水下分流河道按照沉积规模进一步分为主水下分流河道和次水下分流河道，主水下分流河道宽约4 -8 km，交汇处宽度可达12km以上，而次水下分流河道宽约2-5 km;研究区主要发育了4条南西一北东向的主水下分流河道。

2 储层特征

2.1 岩石学特征

根据322块铸体薄片分析化验数据统计，马岭地区长8储层岩石类型以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，碎屑组分中石英平均含量为29. 9%，长石含量为27.7%，岩屑为20.1%，长石与石英含量基本相近，岩屑以变质岩屑和火成岩屑为主，含量分别为11. 9%，7.7%，岩石成分成熟度较低。研究区150块砂岩样品图像粒度分析数据表明，长8储集砂岩以细粒砂岩为主，含量占70%以上;少量中粒砂岩，含量约12%;粗砂成分不足1%.砂巖填隙物以伊利石、铁方解石为主，绿泥石、硅质次之，填隙物总量平均为13. 27%（表1）。储层孔隙类型以粒间孔和长石溶孔为主，此外还有少量岩屑溶孔、微裂隙等，平均面孔率为3.13%，总体上表现出面孔率较低的特征（表2）。

2.2 储层物性

根据马岭地区长8段储集砂岩2750块岩心物性分析统计，长8储层孔隙度主要分布于6% -10%区间，占样品数的67. 2%，平均孔隙度为8.3%（表3）。渗透率主要分布于0.06 -0.5×10μm2区间，占样品数的64.6%，平均渗透率为0. 40×10μm2（表4）。总体属于低孔、超低渗储层，沉积、成岩差异使低孔低渗储层背景上局部发育了相对高孔高渗区，平面上非均质性较强。

2.3 微观孔隙结构

马岭地区长8.段180块砂岩样品图像孑L隙资料表明，长8.储层以中孔隙、小孔隙为主，孔隙直径一般为20 - 60 μm，平均孑L隙直径为45.8 μm.98块砂岩样品高压压汞资料表明，长8储层的平均排驱压力为1.67 MPa，中值半径为0.21 μm，最大进汞饱和度为72. 68%，退汞效率为25. 72%，喉道以微细喉、微喉为主。高压压汞曲线形态可以分为3类（图3），分别对应了3种孔喉结构，由好到差依次为：中小孔一细喉微细喉型，小孔一微细喉型，小孔一微喉型，其压汞参数见表5.研究区长8储层以中小孔-细喉微细喉型、小孔一微细喉型为主，约占样品总数的80%，孔喉结构的分类为储层评价提供了依据。

3 优质储层控制因素

通过深入分析马岭地区长8优质储层成因机理，认为有利沉积作用和成岩作用共同控制着相对高孔高渗的优质储层的形成与分布。

3.1 沉积作用

沉积作用对储层的控制，实质上为沉积相对砂体类型及其孔渗性特征的控制，不同沉积微相形成的砂体具有不同的物性特征和分布规律[17]。

马岭地区长8沉积期，三角洲前缘水下分流河道微相发育，多期水下分流河道叠加形成了连片分布的储集体，成为研究区有利的油气成藏、富集带。主水下分流河道微相沉积时，水动力较强，砂体由水流携带的碎屑物多次冲刷、充填和垂向加积而成，单砂体厚度为5 -10 m，纵向累计厚度一般大于15 m;储集砂岩以中、细粒砂岩为主，分选较好，颗粒磨圆以次棱角状为主，杂基含量低，原始粒间孔隙发育，流体渗流性较好;砂岩现今孔隙度一般为9% - 12%，渗透率大于0.3×10μm2.次水下分流河道沉积时，水动力相对较弱，单层砂体沉积较薄，为4-6m，累计砂厚一般小于10m.以细砂岩、粉砂岩为主，粒度相对较细，杂基含量较高;储集砂岩现今孔隙度一般为6% - 9%，渗透率小于0.3×10μm2.下分流河道边部以粉砂岩沉积为主，砂岩厚度一般小于4m，储层致密。可见马岭地区主水下分流河道微相沉积形成的砂体，经过后期成岩作用更易形成相对高孔高渗砂岩，有利沉积微相控制了优质储层的分布。

3.2 成岩作用

成岩作用对原生孔隙的保存和次生孔隙的形成、发育都有影响[18]，并直接影响了储集砂岩的孔渗条件及非均质展布，马岭地区长8.砂岩成岩作用类型多样，主要有压实作用、碳酸盐胶结作用、伊利石胶结作用，绿泥石膜胶结作用以及长石溶蚀作用等。

3.2.1 压实作用和碳酸盐、伊利石胶结作用形成储层低渗背景

早成岩阶段，随着埋深加大，地层压力增加，压实作用造成云母和塑性岩屑挤压变形、弯曲（图4（a））;使碎屑颗粒定向排列;颗粒接触关系渐趋紧密，由点接触到线接触，直至凹凸接触，使原始孔隙度大幅度降低。经过估算[19]，马岭地区长8.储集砂岩原始孔隙度约为33.8%，压实作用损失了约16.4%的孔隙度。

马岭地区长8，储集砂岩中碳酸盐胶结较发育，胶结物含量一般为0%- 10%，平均含量为3.6%，成分主要有铁方解石、方解石、铁白云石等，以铁方解石为主（平均含量2. 9%）。镜下碳酸盐胶结主要呈连晶状充填粒间孔隙，或交代长石颗粒，占据了孔隙空间，堵塞喉道（图4（b）、（c））。碳酸盐胶结物在整个成岩过程中都可以生成，早成岩阶段主要为方解石的沉淀，中成岩阶段主要为铁方解石析出[20]。铸体薄片数据统计发现，铁方解石含量与面孔率呈负相关性（图5），可见碳酸盐胶结降低了储层物性。碳酸盐胶结在水下分流河道边部更为发育，胶结物含量最高可达20%，河道中部含量较低，一般小于2%，受压实作用、碳酸盐胶结影响，河道边部的砂岩物性均较差。

伊利石胶结在马岭地区长8.储层也较为发育，含量一般为0%

-12%.镜下伊利石主要呈片狀或丝发状分布于颗粒表面或充填粒间孔隙中（图4（d）），常与自生硅质共同充填粒间孔喉生长，占据了孔隙空间，降低了储集物性[21-22]。经过估算，碳酸盐、伊利石、硅质等胶结作用又损失了约13. 1%的原始孔隙度。

3.2.2 绿泥石膜胶结作用、长石溶蚀作用形成相对高孔高渗储层

马岭地区长8.储层中绿泥石膜胶结物含量一般为1%

-6%，主要为自生的颗粒包膜和孔隙衬里绿泥石，形成于早成岩阶段。镜下绿泥石膜呈鳞片状包裹碎屑颗粒生长（图4（e）、（f）），绿泥石膜厚度不一，较薄处3 -5μm，较厚处达10 - 15μm，常吸附有机质。绿泥石膜的形成、分布与铁镁物质来源和沉积环境关系密切[9]，研究区绿泥石胶结分布于主水下分流河道部位，在分流河道交汇处沉积的厚砂体处更为发育;铁镁物质主要由河流入湖处絮凝沉淀的含铁镁沉积物溶解提供，以及黑云母、中性火山岩岩屑的水解作用提供。研究区铸体薄片数据统计表明，随着绿泥石膜含量的增高，粒间孔含量有增高的趋势，但当绿泥石膜含量较高时，约大于7%时，粒间孔含量又有减少趋势（图6），可见绿泥石膜胶结表现为双重成岩作用。含量较低时，阻止硅质沉淀、保护粒间孔隙[23 -25]，为建设性成岩作用;含量较高时，占据孔隙空间，降低储层物性，表现为破坏性成岩作用。研究区长8储层绿泥石膜含量整体较低，总体表现为建设性成岩作用。

溶蚀作用发生于中成岩阶段早期，是形成次生孔隙、改善长8储渗条件的主要成岩作用之一。马岭地区长8砂岩主要为长石颗粒的溶蚀，其次为岩屑的溶蚀。镜下，长石常沿解理面、双晶结合面或边缘等薄弱环节开始溶蚀（图4（g）、（h》，个别长石溶蚀殆尽。研究区溶蚀作用发育，是由于长8.段砂体紧邻上覆的长7烃源岩，烃源岩在有机质成熟过程中形成的有机酸运移进入长8储集砂岩后，造成长石、岩屑等碎屑颗粒的普遍溶蚀[26 -27]。主水下分流河道微相沉积的砂岩因溶蚀作用形成的溶蚀孔含量高，一般为0. 8% -1.4%，局部溶蚀作用强烈的地区溶蚀孔含量可达1.6%。以上。通过估算，溶蚀作用增加了约4.0%的孔隙度。

绿泥石膜胶结作用有效保存了砂岩原始粒间孔隙，长石溶蚀作用形成的次生孔隙扩大和增加了孔隙喉道，使压实作用和胶结作用后形成的低渗储层的储渗性能得到了一定程度的改善，是形成该区相对高孔高渗储层的重要因素。

4 储层分类评价

根据马岭地区长8储层的沉积特征、填隙物含量、孔隙类型、孔喉结构、砂岩物性以及成巖作用等，将马岭地区长8储层质量由好到差依次分为I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ类（表6，图7）。

I类储层在研究区砂岩中分布频率约15%，位于三角洲前缘主水下分流河道交汇处，以中一细粒砂岩沉积为主，砂岩累计厚度一般大于15 m，储集砂岩绿泥石膜胶结或长石溶蚀作用强，碳酸盐胶结和伊利石胶结作用弱。填隙物含量一般为8% - 13%，面孔率大于3.5%，平均孔隙直径大于50μm，孔隙组合类型以粒间孔和粒间孔一溶孔为主。高压压汞实验结果显示I类储集砂岩排驱压力低，一般小于0.5 MPa，中值半径一般大于0.2μm，孔喉结构类型为中小孔一细喉微细喉型、小孔一微细喉型。储层孔隙度一般大于10%，渗透率大于0.7×10μm2，非均质性弱。

Ⅱ类储层主要为主水下分流河道沉积，在研究区砂岩中分布频率约30%，以细砂岩为主，砂岩累计厚度一般为10 - 15 m.储集砂岩长石溶蚀或绿泥石膜胶结作用强，填隙物含量一般为11% -15%，面孔率为2% - 4%，平均孔隙直径为40 - 50μm，孔隙组合类型以粒间孔一溶孔为主。砂岩排驱压力较低，一般为0.5-1.0 MPa，中值半径为0.2 μm左右，孔喉结构类型为小孔一微细喉型、小孔一微喉型。Ⅱ类储层孔隙度一般为9% - 12%，渗透率主要分布于0.4 -0.9×10μm2区间，非均质性较弱。

Ⅲ类储层在研究区砂岩中分布频率约30%，主要位于主水下分流河道处，以细砂岩沉积为主，砂体厚度一般为5 - 10 m.储集砂岩伊利石胶结作用强，长石溶蚀作用相对较弱。填隙物含量一般为14% - 16%，面孔率含量为2% -4%，平均孔隙直径为30 -40 μm.孔喉结构类型为小孔一微细喉型、小孔一微喉型。该类储层孔隙度一般为8% -10%，渗透率为0.2-0.6×10μm2，非均质性中等。

Ⅳ类储层为非有效储层，在研究区储层中分布频率约25%，为次水下分流河道、天然堤、决口扇、河道边部沉积，以细砂岩、粉砂岩为主，砂岩厚度一般小于6 m.储集砂岩压实作用、伊利石和碳酸盐胶结作用强。填隙物含量高，一般大于15%，面孔率小于2%，孔喉结构类型为小孔一微喉型。该类储层孔隙度一般小于8%，渗透率小于0.3×10μm2，非均质性强。5优质储层分布规律

综合以上分析，马岭地区长8段I、Ⅱ类储层为相对高孔高渗储层，为研究区优质储层，约占储集砂岩的45%.优质储层主要分布于三角洲前缘主水下分流河道或河道交汇处，同时位于长石溶蚀作用或绿泥石膜胶结作用发育的地区，有利沉积作用和成岩作用共同控制了优质储层的展布。

沉积作用是后期成岩作用的基础，有利沉积相带形成的砂体，其后期建设性成岩作用也相对发育[28]。马岭地区主水下分流河道微相沉积的砂岩绿泥石膜胶结作用较发育：①研究区位于三角洲前缘入湖处，河流携带的溶解铁镁物质与湖水发生凝絮沉淀，形成包围碎屑颗粒分布的含铁镁沉积物，为自生绿泥石膜的形成提供了充足的铁、镁离子;②主水下分流河道微相沉积时水动力较强，砂体粒度较粗，分选较好，杂基及塑性碎屑相对较少，沉积物在成岩早期会有大量的原生孔隙保存下来，有利于早成岩阶段自生绿泥石膜的形成，因为绿泥石膜发育需要孔隙空间及较好的渗流条件[9]。返过来，绿泥石膜的生长能够阻止后期硅质等其他自生矿物的沉淀，有利于粒间孔隙的保存，使砂岩残余粒间孔相对发育。

主水下分流河道微相沉积的砂岩溶蚀作用更为发育：中成岩阶段早期，上覆长7烃源岩有机质成熟过程中生成的有机酸进入到长8储集砂岩后，造成长石、岩屑等碎屑颗粒发生溶蚀作用;由于主水下分流河道沉积的砂岩原始粒间孔隙发育，流体渗流性能好，长石、岩屑溶蚀作用产生的离子更容易被搬运走，从而使溶蚀作用能够持续发生，砂岩储集性能得到改善。

研究区郝家涧、樊家川、八珠、上里塬以北等地区，为主水下分流河道微相沉积，同时成岩过程中绿泥石膜胶结、长石溶蚀等建设性成岩作用强烈，有利的沉积、成岩共同作用形成了相对高孔高渗储层，为优质储层发育区。

6 结论

1）马岭地区长8期为浅水三角洲前缘亚相沉积，多期南西一北东向的水下分流河道相互叠置，形成连片分布的有利储集砂体。水下分流河道按照沉积规模进一步分为主水下分流河道和次水下分流河道，主水下分流河道宽约4 -8 km，纵向砂岩累计厚度一般大于15 m;而次水下分流河道宽约2 -5 km，累计砂厚一般小于10 m;

2）砂岩填隙物中铁方解石含量与面孔率表现为负相关性，可见碳酸盐胶结占据了孔隙空间，降低了储层物性。绿泥石膜含量与粒间孔表现为2种相关性，当绿泥石膜含量小于约7%时，表现为正相关性;含量大于7%时表现为负相关性，可见绿泥石膜胶结表现为双重成岩作用，研究区长8.储层绿泥石膜含量整体较低，主要表现为建设性成岩作用;

3）压实作用和碳酸盐、伊利石胶结作用形成了长8储层的低孔低渗背景（孔隙度约6% -10%，渗透率约0.06 -0.5×10μm2）;长石溶蚀作用、绿泥石膜胶结作用使低渗背景上又发育了相对高孔高渗储层（孔隙度大于10%，渗透率大于0.7×10μm2）。主水下分流河道微相沉积的砂岩砂岩原始粒间孔隙发育，流体渗流性能好，其后期绿泥石膜胶结作用、长石溶蚀作用也更为发育，易形成相对高孔高渗储层;

4）通过储层综合评价，将马岭地区长8储层质量由好到差依次分为I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ类，其中I，Ⅱ类属于相对高孔高渗的优质储层，约占储集砂岩的45%，主要分布于郝家涧、樊家川、八珠、上里塬以北等地区。有利沉积、成岩作用共同控制着研究区长8优质储层的形成与展布，相对高孔高渗的优质储层为下步勘探开发的重点目标区。

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