凝灰质成分对致密砂岩储层质量的影响分析与研究

◇中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院 张向宇 刘玉婷 李 群 唐洁云 傅 巍 张 宏

凝灰质成分的存在对于储层物性以及非均质性具有一定的影响，不但可以增强储层的非均质性，而且能够改变储层的渗流能力。本文通过对多口井的下石盒子组盒8段的砂岩类型及组成特点、成岩相带划分进行分析，进而研究鄂尔多斯宁县地区凝灰质成分对致密砂岩储层质量的影响，以期为该地区二叠系油气勘探提供有效的指导与借鉴。

据相关研究发现，在我国很多盆地中均发现凝灰质砂岩，并且该类砂岩分布比较广泛[1]。随着油气勘探的日渐深入，难度较小的油气藏基本勘探殆尽，各大石油公司的目标开始转向更加复杂、难度较大的岩性油气藏，而凝灰质砂岩逐渐成为了一个比较关键的勘探领域[1-2]。由于凝灰质砂岩中存在一定量的火山碎屑，使其与常规砂岩不同，两者的特征明显存在比较多的差异，如矿物成分、岩性、成岩作用等，从而使大部分的凝灰质砂岩具有孔隙度较小、渗透性较差的特征。与此同时，凝灰质成分的存在能够改变储层的物性以及非均质性。凝灰质为次生孔隙提供溶蚀母质，孔隙边缘凝灰质抑制石英次生加大，从而改善砂岩储集空间[2-4]。凝灰质成分溶蚀致使孔隙吼道堵塞增强储层非均质性，改变渗流能力[5-6]。因此，对储层中凝灰质成分进行研究能够助于深入了解储层的特征，进而为研究区的油气勘探提供一定的指导。

1 区域地质概况

鄂尔多斯盆地是以华北板块为根基，然后逐渐发育起来的典型克拉通盆地，该盆地的北部、西部、西南部分别与兴蒙造山带（中间隔河套地堑）、阿拉善地块（中间隔银川地堑）、河西走廊-北秦岭构造带相邻，主体经历了多期演化、旋回叠合沉积[5-7]。鄂尔多斯盆地的构造运动不强烈，而周边构造运动较强，断裂褶皱比较发育，使得该盆地整体上呈现周边隆起、内部东高西低的区域性斜坡的特征。根据现今构造和演化特征，可将鄂尔多斯盆地划分为以下6个二级构造单元：①伊陕斜坡；②渭北隆起；③天环坳陷；④晋西挠褶带；⑤伊盟隆起；⑥西缘冲断构造带[3-5]。本文研究区位于伊陕斜坡西南部临近渭北隆起，该区在盒8期的沉积相主要为辫状河三角洲，储集砂体十分发育[7]。

2 砂岩类型及组成特点

宁县地区盒8段砂岩类型主要为岩屑砂岩，其次为岩屑石英砂岩。粒径主要为中粗砂、粗砂。碎屑成分主要为石英（平均69.63%）和岩屑（平均27.28%）（图1（a））。岩屑的类型比较多，主要为千枚岩、石英岩、板岩、泥化碎屑，其次为钙化碎屑、花岗岩、片岩、中性喷出岩等。通过薄片下鉴定可知，粒间填隙物的含量为3%-25%，一般为7.4%，主要成分为高岭石、凝灰质，其次含有一定量的方解石、泥铁质、水云母。与此同时，通过全岩X衍射分析可知，黏土矿物的平均含量为7.81%，主要成分为伊蒙混层，含量比较高（74%），其次还含有少量的高岭石、绿泥石以及伊利石（图1（b））。

3 成岩相带划分

研究区盒8段的不同类型的砂岩之间差异比较小，主要为岩屑砂岩，但是内部的结构比较复杂，使得物性差异较大，因此单纯的岩性划分无法满足储层评价需求，而盒8段储层的发育程度与成岩相带密切相关。本区主要的成岩作用分为以下4种：①胶结；②压溶；③压实；④溶蚀。根据孔隙的类型，最开始可以划分成岩相，然后对其胶结物的含量、种类进行仔细分析和统计[6-7]。依据这个划分原则，初步将宁县地区的盒8段划分为4类成岩相带：①凝灰质中等胶结中等压实次生溶孔相；②中-强胶结中等压实次生溶孔相；③强胶结强压实次生溶孔相，凝灰质强胶结中等压实微孔；④微缝相。

3.1 凝灰质中等胶结中等压实次生溶孔相

这种成岩相带的岩性主要为岩屑砂岩，粒径主要为中粗粒和粗粒。颗粒点、线-点接触，碎屑成分以石英和岩屑为主，岩屑主要为花岗质岩类、泥化碎屑、中性喷出岩。粒间填隙物的含量为3%-8%，主要成分为凝灰质以及高岭石，其次含有比较少的泥铁质。孔隙类型主要为次生溶蚀孔，这些溶蚀孔主要为火山物质溶孔，其次存在一些微孔以及晶间孔。孔隙度大于比较大，基本都高于10%，渗透性也比较好，渗透率性比较好，一般可以达到3.4mD。这类储层具有以下3个特点：①中性岩屑的成分比较多；②比较容易形成岩屑溶孔；③粒间凝灰质能够形成凝灰质溶孔。其次，一定量凝灰质成分的存在能阻碍后续长英质次生增长的形成，从而有利于次生孔隙的保存。

3.2 中-强胶结中等压实次生溶孔相

这种成岩相带的岩性主要为岩屑砂岩，岩屑主要为泥化碎屑、花岗质岩类。粒径主要为粗粒和中-粗粒。颗粒之间主要为点-线、点-点接触。粒间填隙物的含量为4%-8%，主要成分为高岭石和硅质，其次含有少量的水云母。长英质次生加大强0.5%-2.5%。孔隙类型主要为次生溶蚀孔，其次含有少量的微孔和晶间孔。孔隙度中等，一般为9%，渗透性也是中等，一般为0.84mD。该类储层由于缺少易溶火山物质成分，主要以长石的溶蚀为主，因此溶孔相对不发育。另外，粒间次生加大相对第一类储层要强，因而物性中等。

3.3 强胶结强压实次生溶孔相

这种成岩相带的岩性主要为岩屑砂岩，岩屑主要为花岗质岩类、泥化碎屑，其次含有少量的片岩、千枚岩、板岩、钙化碎屑等塑性岩屑。粒径主要为粗粒和中-粗粒。颗粒之间主要为点-线、线-线接触。粒间填隙物的含量为5%-7%，主要成分为高岭石、硅质、水云母以及碳酸盐。长英质次生加大强0.5%-2%。孔隙类型主要为次生溶蚀孔，其次含有少量的晶间孔。孔隙度比较小，一般为5%，渗透性也非常差，一般为0.035mD。该类储层由于塑性组分含量高，压实作用非常强。另外，粒间次生加大作用也相对强，因此渗透率较低。

3.4 凝灰质强胶结中等压实微孔、微缝相

这种成岩相带的岩性主要为凝灰质岩屑砂岩，岩屑主要为花岗质岩类和泥化碎屑。粒径主要为中-粗粒、粗粒以及粗-中粒。颗粒之间主要为点-点接触。粒间填隙物的含量为15%-25%，主要成分为凝灰质，凝灰质的胶结作用比较强。孔隙类型主要分为2种：①微孔；②微裂缝（图2）。孔隙度为4%-8%，一般为6.8%，渗透性非常差，一般为0.09mD。

图2 凝灰质强胶结中等压实微孔、微缝相典型图版

4 凝灰质作用探讨

通过不同成岩相带特征的分析可知，凝灰质成分的存在为盒8段砂岩提供了易容组分，给次生孔隙的发育提供了物质基础，同时一定量粒间凝灰质物质的存在能抑制后期长英质次生加大的形成和加剧，利于次生孔隙的保存[8]。这也是第一类岩相-凝灰质中等胶结中等压实次生溶孔相的主要成因机制，该类岩相的孔渗性都要优于其他岩相。但是凝灰质成分的这种积极作用受控于粒间凝灰质含量的高低。当粒间凝灰质含量超过10%时，就形成了第四类岩相-凝灰质强胶结中等压实微孔、微缝相，粒间高含量的塑性凝灰质使得岩石受到压实作用的影响更大，岩层压实致密，不单是影响孔隙的有效保存，同时导致成岩流体滞留或者无法流入，没有有效流体的参与，次生溶蚀孔隙发育差。尽管这些凝灰质填隙物无法与流体进行有效反应，进而生成比较多的次生溶蚀孔，但是它们通常会发生相应的脱水收缩作用，进而出现微收缩缝隙，在一定程度上能够有效改善储层的渗透性[8]。

5 结论

（1）宁县地区二叠系下石盒子组盒8段储层可划分出4类成岩相，其中凝灰质中等胶结中等压实次生溶蚀相为最优质储层。

（2）不同粒间凝灰质成分含量对储层起到不同的作用。当凝灰质含量比较小（<10%）时，凝灰质的存在能够为盒8段砂岩提供了一定量的易容组分，从而给次生孔隙的发育提供了相应的物质基础；当凝灰质含量比较大（>10%）时，次生溶蚀孔发育程度比较差，容易生成收缩微缝。