鄂尔多斯盆地旬邑地区长81致密油储层发育影响因素

刘江斌 李文厚 王茜 吴小斌

摘   要：鄂尔多斯盆地旬邑地区三叠系延长组长81段为典型的致密油储层，急需开展储层发育机制研究。通过普通薄片、铸体薄片、高压压汞、核磁共振等测试方法，结合岩心、测井资料研究旬邑地区长81致密油储层发育特征及影响因素。结果表明：长81储层主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，溶蚀孔和粒间孔为主要的储集空间;毛管压力曲线具微喉、门槛压力高特征;Ⅰ类（溶孔-粒间孔型）储层性质最好。储层可动流体饱和度为26.77%～51.65%，粒间孔对流体流动影响明显。水下分流河道中部砂体分布稳定，中粒组分越高，粒间孔隙越发育，储层性质越好。压实作用、碳酸盐胶结为粒间孔减少的主要原因。绿泥石膜对粒间孔的保存有利，溶蚀作用能改善储集性能，但对提高渗流能力作用有限。因此，寻找粒间孔发育良好的相带，是长81储层“甜点”预测的关键。

关键词：鄂尔多斯盆地;旬邑地区;沉积作用;成岩作用;储层特征;长81储层

致密油已在国内取得重要进展[1]。鄂尔多斯盆地三叠系延长组在国内致密油勘探开发中占重要地位[2-3]。旬邑地区长8段具备致密油聚集的良好条件。长8储层受强压实和溶蚀作用[4-5]，盆地西南部发育微裂缝[6]，一方面粒間孔仍得到保存[7-8]，另一方面溶蚀孔明显发育[9-10]，对储层发育起到积极作用。目前对致密储层“甜点”形成的作用机制仍存在不同认识。本文在普通薄片、铸体薄片、物性测试、高压压汞、核磁共振等测试基础上，分析致密油储层发育影响因素，找出“甜点”，指导致密油的勘探开发工作。

1  区域地质概况

鄂尔多斯盆地经历中晚元古代坳拉谷及古生代克拉通演化，中生代盆地演化进入陆内坳陷新时期[11-12]。三叠系延长组自上而下划分为10个油层组，记录了湖盆演化的完整过程[13]。经长10～长9期湖盆的形成演化，长8期进积作用增强，砂体发育。旬邑地区长8为灰绿、灰色细砂岩夹灰、深灰泥岩、泥质粉砂岩，分布较稳定，仅柳林一带被剥蚀。长8段自上而下分为长81、长82两段，长81段平均厚约43 m，成藏条件优越，为致密油勘探的重要目标。

2  储层特征

2.1  储层岩石学特征

旬邑地区取样井见图1。长81段砂岩储层主要岩石类型为岩屑长石砂岩，部分为长石岩屑砂岩。碎屑分选为好、中，多呈次棱角状。石英平均含量39.04%，长石平均含量33%，岩屑平均含量27.96%。岩屑以变质岩屑为主，次为云母和火成岩屑，沉积岩屑含量最少。不同于东北物源，研究区颗粒成分以岩屑、石英含量高为主要特征，岩屑以变质岩为主，表明旬邑地区长81沉积期主要受南部、西南部物源的影响[14]。储层胶结类型主要为孔隙胶结，少量镶嵌胶结。填隙物以胶结物为主，平均14.05%。胶结物中伊利石和铁方解石含量最高，次为方解石和绿泥石，硅质和高岭石较少。自生粘土矿物中伊利石含量最高，绿泥石次之，高岭石含量最低。

2.2  储层物性特征

旬邑地区长81储层孔隙度为0.1%～12.8%，平均5.23%。长81储层孔隙度集中分布于4%～6%，频率40.93%，6%～8%间的频率为28.83%。渗透率为0.01～9.8×10-3 μm2，平均0.13×10-3 μm2。长81储层渗透率频率分布集中在0.01×10-3～0.1×10-3 μm2，频率54.29%，为典型致密砂岩储层。储层孔隙度、渗透率具一定相关性，粒间孔隙越发育，其相关性越好。当孔隙度低于5%时，孔隙特征复杂，相关性差。

2.3  储层孔喉特征

2.3.1  储层孔隙类型

旬邑地区长81段储层发育长石溶孔、粒间孔、微裂隙、岩屑溶孔等，含少量晶间孔（图5-b，c）。长石溶孔含量最高，为0%～3%，平均0.46%;次为残余粒间孔，含量0%～3%，平均0.25%;微裂隙、岩屑溶孔及晶间孔所占比例较小。面孔率为0%～5%，平均0.82%。孔隙组合以粒间孔-溶孔为主。

2.3.2  储层微观孔隙特征

通过高压压汞对旬邑地区长81储层近70条毛管压力曲线进行分析，据毛管压力曲线将储层分为4类（图2）：Ⅰ类储层毛管压力曲线参数见表1，以溶孔-粒间孔发育为典型特征，粒间孔对储层储集性及渗透性均有较好贡献，储层性质最好;Ⅱ类主要发育粒间孔-溶孔，溶孔发育提供大量储集空间，储层孔隙性较好。溶蚀孔对渗透率贡献有限，与Ⅰ类相比储层渗透性明显变差;Ⅲ类储层孔隙以微孔型为主，可见少量长石溶孔，储层孔隙度及渗透率明显变差;Ⅳ类储层仅发育少量微孔，储层颗粒定向排列明显，储层性能最差。长81储层以Ⅱ类毛管压力曲线为主，仍存在部分Ⅰ类储层，研究区长81储层总体上具有微喉、门槛压力较高、中等进汞饱和度特征。

对旬邑地区长81储层3个样品进行核磁共振实验，样品T2谱分布如图3所示。样品1（Z1，1676.79 m）T2图谱呈单峰状，峰值明显偏左，可动流体饱和度为27.43%;样品2（Z120，1 719.87 m）T2图谱呈单峰状，峰值偏左，可动流体饱和度为26.77%;样品3（Z66，1 342.41 m）T2图谱呈明显双峰，左侧台阶明显，主峰偏右，可动流体饱和度为51.65%。旬邑地区长81储层可动流体饱和度为26.77%～51.65%，平均35.28%，储层中等、较差。结合高压压汞数据表明，Ⅰ类储层可动流体饱和度最高（样品3），主要原因在于粒间孔的发育。样品1以溶蚀孔发育为典型特征与Ⅱ类储层对应。尽管孔隙性较好，但增加的孔隙对流体流动贡献不大。样品2主要发育微孔，对流体流动不利，因此可动流体饱和度较低。

3  储层发育影响因素

3.1  沉积作用对储层发育的影响

沉积环境决定储层形成的物质基础，沉积微相不同会影响储层发育[15]。旬邑地区长81段发育三角洲前缘相，并发育两支NE向展布的水下分流河道砂体。水下分流河道砂体形成的水动力学环境整体较强，优于分流间湾。水下分流河道砂体中部水动力环境最强，因此分选、粒度及杂基成分优于侧翼。随着平均粒径的增加，颗粒变粗，有利于孔隙保存，使储层渗透率及孔隙度相应升高（表2）。水下分流河道中部发育箱型砂体，砂体厚度多超过4 m，水道跃迁频率低于边部，分布稳定。水动力环境较强，砂岩粒径较大，中粒组分含量较高，粉砂含量低，分选较好，有利于原始粒间孔隙的发育。水下分流河道中部砂体储层物性较好（表3），为致密油聚集“甜点”区，越向侧翼，储层物性越差，分流间湾最差。

总之，沉积环境影响储层发育，水动力学较强的环境有利于孔隙保存。水下分流河道中部，水道分布较稳定，中粒组分含量较高，有利于粒間孔隙发育，易形成Ⅰ类储层。

3.2  成岩作用对储层发育的影响

3.2.1  压实作用对储层发育的影响

在压实作用下脆性矿物及岩屑发生破碎和断裂，如长石颗粒断裂（图5-a）。塑性岩屑如云母、泥质岩和千枚岩等受到上覆岩层压力发生扭曲、膨胀及变形并占据粒间孔隙，使部分原生孔隙丧失，渗透率急剧降低。储层中塑性岩屑含量为6%～23.2%，平均12.9%，含量越高，越易遭受压实，压实明显的储层通常遇到伊利石发生胶结。

3.2.2  胶结作用对储层发育的影响

胶结物含量  旬邑地区长81储层胶结物含量为6.5%～33%，平均14.05%。胶结物在成岩过程中造成孔隙减小及渗透率降低。整体上胶结物含量与储层孔隙度、渗透率呈负相关（图4-a，b），即胶结物含量越高，其孔隙度、渗透率越低。

自生粘土矿物  储层伊利石含量0%～14.8%，平均3.8%。铸体薄片和扫描电镜显示，研究区伊利石以丝缕状和叶片状为主，局部可见蜂窝状蒙脱石伊利石化（图5-e，f）。长81储层孔隙度和渗透率与伊利石含量关系复杂。如储层压实明显，颗粒定向排列，伊利石含量通常较高，易发育微孔，在Ⅲ类、Ⅳ类储层中尤为明显。

长81储层绿泥石含量0%～8%，平均1.97%。旬邑地区长81绿泥石以孔隙衬里为主，以针叶状产出

（图5-g）。孔隙衬里产出的自生绿泥石覆盖在颗粒表面，一定程度上阻止了石英颗粒次生加大，起到保护孔隙的作用[16-18]。绿泥石产出占据一定孔隙空间，因此旬邑地区长81储层孔隙度、渗透率与绿泥石含量呈不明显正相关（图4-c，d）。通过镜下薄片及储层物性实验分析，绿泥石大量产出的薄片，粒间孔保存较好，储层孔隙度达10%以上，其中Ⅰ类、Ⅱ类储层绿泥石膜含量为3%左右，粒间孔面孔率为1%～3%，易成为油气聚集的“甜点”。

碳酸盐胶结物  碳酸盐胶结物在延长组砂岩储层普遍分布[19]，胶结物形成期次会对储层发育造成不同影响[20-21]。长81储层碳酸盐胶结物总含量为0%～26%，平均5.55%;以铁方解石及方解石为主，平均含量分别为2.54%和2.4%。早期方解石主要以填充孔隙方式占据残存粒间孔隙（图5-d，h），对储层致密起关键作用。长81储层碳酸盐胶结物含量与储层物性呈负相关 （图4-e，f），对储层发育不利。旬邑地区Ⅲ类、Ⅳ类储层中粘土矿物仍有一定含量，方解石含量较高，达20%，直接造成储层孔隙的丧失，储层性质极差。

3.2.3  溶蚀作用

旬邑地区长81储层长石溶孔含量平均0.46%，岩屑溶孔含量平均0.05%。长石溶蚀以钾长石溶蚀最显著，同时易溶岩屑甚至胶结物也有溶蚀（图5-b，i）。钾长石溶蚀与有机酸的生成有关[22]，有机酸主要来源于长7烃源岩排烃过程。长81段储层物性与溶蚀孔含量呈一定正相关性（图4-g，h），表明溶蚀作用对储层物性起积极作用。溶蚀作用较强的储层孔隙度一般为7%左右，渗透性一般，形成以溶孔为主的孔隙，可动流体的饱和度较低，如核磁共振实验的样品1，储层孔隙为7.84%，但可动流体饱和度仅为27.43%。

考虑到压实、胶结、溶蚀作用的差异，结合孔隙发育特点划分成岩相带。其中塑性颗粒含量较低，压实作用较弱，局部溶蚀，绿泥石胶结的残余粒间孔相为粒间孔发育的最有利相带。明显的溶蚀孔发育形成溶蚀孔相，溶蚀孔相带对储层流体流动作用有限。碳酸盐胶结多形成微孔相，多为Ⅲ类储层，明显压实形成的致密压实相通常以Ⅳ类储层为主。

4  储层“甜点”分布

储层“甜点”主要受“有利相带”控制，一方面位于沉积相的中心相带，水下分流河道中部，粗粒组分较多，砂体厚度超过4 m;另一方面为粒间孔隙发育的成岩相带，粒间孔隙保存较好的层段，多为绿泥石胶结，可见一定的粒间溶孔区带，可动流体饱和度较高（图6）。

5  结论

（1） 旬邑地区长81储层主要为岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩，溶蚀孔及粒间孔为主要储集空间。据毛管压力曲线将储层划分为4类，其中Ⅰ类（溶孔-粒间孔型）储层性质最好。储层可动流体饱和度为26.77%～51.65%，粒间孔对流体流动影响明显。

（2） 沉积微相及砂岩粒度影响储层性质，水下分流河道中部砂体水动力条件强，水道跃迁不明显，岩性稳定，受泥岩影响较小。其中粒组分含量越高，粒间孔隙保存越好，储层性质越好。

（3） 压实作用不利于粒间孔的保存，以塑性颗粒最显著，脆性颗粒仍可保留一定孔隙。绿泥石膜有利于粒间孔的保存，碳酸盐胶结物会造成粒间孔隙急剧减少，导致储层性质变差。溶蚀作用能改善储集性能，但对提高渗流能力作用有限。因此，寻找粒间孔隙发育良好的相带，为旬邑地区长81储层“甜点”预测的关键。

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