鄂尔多斯盆地胡尖山地区长72储层特征研究

马 治 国

(1. 西安石油大学 地球科学与工程学院， 西安 710065;2. 陕西省油气成藏地质学重点实验室， 西安 710065)

以往针对鄂尔多斯盆地的油气勘探和开采工作，主要在长3、长4+5、长6、长8等油气丰富的层系进行[1-3]，较少关注长7油层组。自2010年以来，在长7油层组发现了大量的工业流油井，但是这些油井大部分表现出明显的低产特征。其主要原因是，长7储层为致密储层，物性差，平均孔隙度不足10%[4]。为了更好地认识这些致密油储层油气，研究人员围绕储层微观特征展开了多次讨论[5-8]。

鄂尔多斯盆地胡尖山地区延长组的储层岩石微观特征、储层孔隙结构等多方面特性还有待深入研究。其中长7储层中的长72层位岩石微观特征相对更加显著，在胡尖山地区具有一定的代表性。因此，为了给后期油气勘探和开发提供依据，本次研究针对长72储层的岩石学特征和储层物性影响因素进行分析。

1 地质概况

胡尖山地区位于鄂尔多斯盆地的中西部，在区域构造上位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡且紧邻天环坳陷，是该盆地构造单元中的核心部分。其构造比较简单，除低幅度鼻状构造外，不发育断层与其他局部构造(见图1)。 胡尖山地区长72储层最早时期的沉积环境主要是半深湖 — 深湖沉积，随着时间的推移和周围沉积环境的逐渐改变，逐渐演变为三角洲前缘相沉积[9-10]，区内沉积了丰富的储集砂体[11]。研究区储层为典型的致密储层，其主要物源来自东北和西北，物性较差。

图1 研究区构造及位置简图

2 长72储层特征

2.1 储层岩石学特征

通过对胡尖山地区长72储层的岩心观察及薄片资料数据分析发现，该储层岩屑绝大部分是石英砂岩、灰白色粉 — 细粒长石砂岩、岩屑砂岩等3种类型。其中，砂岩粒度变化较大，从磨圆度来看以次棱状为主，分选性相对较好[12-13]。该储层中岩屑长石砂岩储量最多，长石砂岩和长石岩屑砂岩次之(见图2)。储层岩矿成分中，长石的含量最高，石英次之，岩屑最低(见表1)。沉积类岩屑的体积分数约2.69%，其他类岩屑的总体积分数约4.06%。长解石体积分数最高，水云母次之，高岭石最低。

图2 长72储层砂岩分类三角图

表1 胡尖山地区长72储层岩矿成分及填隙物(体积分数) %

2.2 储层孔隙结构特征

根据砂岩薄片观察及扫描电镜资料分析可知，长72储层砂岩的孔隙类型主要有溶蚀孔和粒间孔，岩屑溶孔和微裂隙较少。储层的岩屑孔隙平均面孔率为2.33%。其中，溶蚀孔是研究区砂岩储集层最主要的孔隙类型，平均体积分数为1.65%，约为平均面孔率的71%(见表2)。溶蚀孔广泛分布于长石砂岩中，因而研究区储层有较好的连通性[14]。长石溶孔是长72储层的主要溶蚀孔隙类型，溶孔平均含量为1.01%。长石溶孔是由岩石颗粒内部溶蚀而形成，通常情况下粒间溶孔、长石溶孔和粒间孔伴生分布[15]。

表2 胡尖山地区长72储层孔隙组合类型

储层的物性特质是对孔隙结构的反映，微观孔隙结构是引起不同低渗透储层物性特质差异的主要因素[14]。根据胡尖山地区长72储层的岩石铸体薄片分析可知，该地区储层孔隙主要有粒间溶孔、残余粒间孔、粒内溶孔和微裂隙(见图3)。其中，残余粒间孔是未被填满胶结物的孔，被填充薄膜胶结的铁方解石和绿泥石等填隙物(见图3a)。粒间溶孔主要是由粒间胶结物或颗粒边缘溶出而形成，其溶出成分主要是长石和方解石(见图3b)。粒内溶孔主要是由于岩石颗粒内部发生部分溶解而形成，一般出现在长石、云母和岩石碎屑中，通常与颗粒间溶解孔有关且伴生分布(见图3c)。微裂隙孔隙主要是由于压实和破裂的刚性碎屑相互作用而形成，是油气运移和储集的重要通道(见图3d)。

图3 长72储层砂岩铸体薄片

2.3 储集层物性

在相同的油气源条件下，储层砂体的含油饱和度会受到储层物性的影响。在物理特性良好的层段面，孔喉较大，毛细压力较小，原油更易进入油藏聚集区[15]。对研究区长72储层的126个砂岩样品进行了常规物性测试(见图4)。其中：平均孔隙度为9.1%，集中分布于6%～11%；平均渗透率为0.21×10-3μm2，集中分布于(0.1～0.3)×10-3μm2。当孔隙度发生一定变化时，其渗透率也随之变化[16]，即孔隙度与渗透率之间呈相关关系。根据石油行业储层划分标准[13]，长72储层应属于低孔渗储层。

图4 胡尖山地区长72储层物性分布

2.4 储层喉道特征

储层喉道主要受到岩石颗粒形态、岩石大小、颗粒接触关系、颗粒间胶结作用的影响[14]。长72储层砂岩的压汞数据资料分析显示，该储层喉道较细，中值半径均值小于0.20 μm。长72储层喉道较细，以微喉道为主，其砂岩压汞参数如表3所示[15]。

表3 胡尖山地区长72储层砂岩压汞参数

3 储层物性影响因素

3.1 原始物质组分

(1) 岩屑。长72储层砂岩中岩屑含量与面孔率之间的如图5所示。当岩屑体积分数低于25%时，随着岩屑含量的增大，面孔率呈上升趋势；当储层岩屑体积分数超过25%时，储层孔隙呈下降的趋势。同时，由于研究区储层内存在大量的泥页岩屑和云母碎屑，当碎屑受到压实作用时更易进入附近的孔隙空间而形成假杂基，进而缩小孔隙，使储层的物性变差。

图5 长72岩屑含量与面孔率的关系(N=446)

(2) 长石。长72储层中长石含量与储层面孔率成正相关，如图6所示。长石含量越高，储层的岩石物性就越好。长石是储层内碎屑颗粒被溶蚀的主要组分，长石含量越高，其溶蚀强度就越大，溶蚀孔隙就越容易发育。

图6 长72长石含量与面孔率的关系(N=446)

(3) 石英含量。沉积物源是岩石前期演化的物质基础，直接决定着储层中砂岩碎屑的成分。储层砂岩的储量、孔隙度和渗透性会受到碎屑物含量和成分的影响[17-18]。石英属于一种刚性颗粒，不容易被压实、变形和溶蚀，可以有效地形成支撑物，能够很好地保护最初的孔隙结构。对研究区储层的石英含量进行了统计，石英含量与孔隙度、渗透率的关系如图7所示。其中，长72储层中石英含量可高达27.10%，孔隙度为6%～11%，渗透率为0.05%～0.20%。孔隙度、渗透率随着石英含量的变化而发生相应变化，这说明石英含量是影响储层物性的重要因素之一。

图7 胡尖山地区长72储层石英含量与孔隙度、渗透率的关系

3.2 碳酸盐胶结物含量

通过对长72储层岩石薄片及扫描电镜等资料的研究发现，储层中碳酸盐胶结物发育充分，其平均体积分数达到了4.7%。碳酸盐胶结物由铁方解石、白云石和铁白云石组成，其中铁方解石发育最好，体积分数最高，可达到5.35%。根据孔隙度、渗透率与碳酸盐胶结物的相互关系可知，随着碳酸盐胶结物含量增加，储层孔隙度渐呈下降趋势。相比之下，储层渗透率受碳酸盐胶结物的影响较小，其变化趋势相对平稳(见图8)。总之，碳酸盐胶结物含量对储层孔隙度的影响更为明显，而对渗透率的影响较小，这表明碳酸盐胶结物对储层物性差异产生影响。

图8 胡尖山地区长72储层孔隙度、渗透率与碳酸盐胶结物含量关系图

3.3 沉积微相

沉积环境不同，就会导致储层的岩石类型、粒度形态和孔隙结构等特征不同，进而使储层物性产生较大差异[19]。根据研究区长72储层沉积微相分析，认为该储层主要以三角洲前缘水下分流河道和分流间湾沉积发育为主。其中，水下分流河道中多数是细砂岩发育，而分流涧湾中主要泥岩和泥质粉砂岩发育。根据电镜扫描图(见图9)及统计数据，在水下分流河道中发育的粒间孔隙和长石溶孔等孔隙半径大于20 μm的孔隙类型比在分流间湾中育的更多，因此得出沉积微相影响孔隙类型及储层物性的结论。对长72储层各类大量岩石样品表面形成的形态进行沉积微相分析，并结合储层物性薄片数据进行对比，发现长72储层的物性特征在不同的沉积环境下存在差异。水下分流河道的孔隙度为8.4%，平均渗透率是0.09 × 10-3μm2；分流涧湾的孔隙度为7.4%，渗透率为0.07 ×10-3μm2(见表4)。这说明沉积微相是导致储层物性差异的因素之一[20]。

表4 胡尖山地区长72储层沉积微相物性对比

3.4 成岩作用

(1) 压实作用。压实作用是降低孔隙空间结构大小的重要因素，主要发生在成岩作用早期。主要表现为紧密压实塑性碎屑时的弯曲变形、塑性变形和伸长等现象，刚性颗粒破裂，颗粒接触变得更紧密，岩片颗粒定向排列并压实为致密结构(见图10a)。长72储层岩石组分中的石英含量相对较低，导致其抗压强度比较弱，使得颗粒之间压实更加容易；岩石粒径相对较小，绝大部分是细砂岩，较小的粒度更易于颗粒之间压实，因此长72储层压实作用比较强烈。

(2) 胶结作用。胶结作用是破坏性的成岩作用。 长72储层的胶结作用主要分为硅质胶结作用、碳酸盐胶结作用以及黏土颗粒物之间的胶结作用，胶结作用发育较好。长72储层中硅质的体积分数为1.31%，其胶结物发育较好，颗粒定向排列，且以石英次生加大和孔隙填充等类型为主(见图10b)。铁方解石是碳酸盐胶结物的主要成分，其体积分数可达到5.35%，颗粒之间填充孔隙并形成致密的胶结结构(见图10c)。黏土胶结物主要有水云母、高岭石和绿泥石等3种主要成分，含量分别达到5.30%、3.82%、0.82%。在该储层中，绿泥石膜主要在颗粒边缘发育，而高岭石和水云母胶结物填充孔隙从而缩小了储层的存储空间(见图10d) 。

图10 胡尖山地区长72储层成岩作用铸体薄片

(3) 溶蚀作用。溶蚀作用是对储层物性有着良好改善的成岩作用。其具体表现在碎屑颗粒、杂基和胶结物溶解等方面。长72储层中长石含量相对最高，达到38.31%，长石溶蚀在该研究区储层中广泛发育(见图10b)。

4 结 语

针对鄂尔多斯盆地胡尖山地区长72储层特征进行了分析。72储层主要砂岩类型包括长石砂岩和岩屑质长石砂岩，岩屑类型主要以变质岩屑和火山岩屑为主，填隙物主要有高岭石、水云母、绿泥石和铁方解石等。储层孔隙类型主要有残余粒间孔、溶蚀孔、粒内溶孔和微裂隙；喉道偏细，为微喉道。储层属于低孔 — 超低渗致密储层。影响研究区储层物性的因素主要有岩屑、长石、石英的含量，沉积微相、碳酸盐胶结物的含量及成岩作用。