南部地區(qū)砂巖儲(chǔ)層作用劃分論文

　　蘇里格南部地區(qū)(以下簡(jiǎn)稱蘇南)位于鄂爾多斯盆地西南部，構(gòu)造單元屬伊陜斜坡[1-5]，勘探面積為9000km2。區(qū)內(nèi)發(fā)育大型辮狀河三角洲[6]，砂體連片分布，處于很有利的沉積相帶，儲(chǔ)層的成巖改造作用強(qiáng)烈，其埋深已超過3400m，機(jī)械壓實(shí)作用使得原生孔隙大大減少，形成了致密砂巖儲(chǔ)層。成巖相是構(gòu)造、流體、溫壓等條件對(duì)沉積物綜合作用的結(jié)果，預(yù)測(cè)有利孔滲性成巖相是儲(chǔ)集層研究和油氣勘探的重點(diǎn)[7-9]。為此，筆者對(duì)蘇南沉積相進(jìn)行研究，優(yōu)選影響致密砂巖儲(chǔ)層的物性參數(shù)，劃分并定義了不同成巖相，以為下一步的勘探部署提供一定參考。

　　1主要成巖作用類型與成巖階段

　　1.1機(jī)械壓實(shí)作用蘇里格南部地區(qū)下二疊統(tǒng)石盒子組盒8段埋深介于3400~4400m，已達(dá)到深埋藏階段，壓實(shí)作用強(qiáng)烈。碎屑顆粒之間以凹凸接觸、縫合線接觸為主(圖1-a)，在某些區(qū)域剛性顆粒出現(xiàn)了微裂隙(圖1-b)。壓實(shí)作用使得原生孔隙幾乎消失殆盡，顆粒之間的塑性礦物(如云母，泥質(zhì)等)以假雜基的形式賦存。機(jī)械壓實(shí)作用是造成盒8段儲(chǔ)層致密及滲透率低下的主要原因，而且在較細(xì)顆粒中的壓實(shí)作用更強(qiáng)，滲透率更低。

　　1.2膠結(jié)作用

　　1.2.1自生黏土礦物膠結(jié)作用通過鏡下觀察和薄片鑒定報(bào)告，發(fā)現(xiàn)自生黏土膠結(jié)物主要有伊利石和高嶺石(表1)。高嶺石多數(shù)是長(zhǎng)石蝕變生成的，保持了原顆粒的形態(tài);而伊利石則賦存在顆粒周圍(圖2-b、c)，占據(jù)了大量的孔隙空間;由于成巖階段已進(jìn)入中成巖B期，蒙脫石含量相對(duì)較低，同時(shí)伊利石大量生成。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，蘇南盒8段儲(chǔ)層中自生黏土膠結(jié)為主要的膠結(jié)類型，是造成儲(chǔ)層質(zhì)量下降的主要因素之一。

　　1.2.2硅質(zhì)膠結(jié)作用盒8段儲(chǔ)集層硅質(zhì)膠結(jié)作用的主要形式表現(xiàn)為石英的次生加大現(xiàn)象，硅質(zhì)膠結(jié)物含量介于0~15%。加大邊寬度在0.15mm左右，可見到石英加大Ⅲ—Ⅴ級(jí)現(xiàn)象(圖2-a)。石英次生加大現(xiàn)象明顯的顆粒成縫合線形式接觸，孔隙空間幾乎被占據(jù)，僅發(fā)育少量粒內(nèi)溶孔，儲(chǔ)層質(zhì)量較差。自生綠泥石的膠結(jié)作用在盒8段也較為常見(圖2-d)，而與其他黏土礦物不同的是，綠泥石在中成巖階段轉(zhuǎn)化為了綠泥石環(huán)帶(膜)，附著在剛性顆粒的周圍，從而有效地減少了壓實(shí)作用對(duì)孔隙的破壞作用，對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量起到了一定的保持作用[10-12]。

　　1.2.3碳酸鹽膠結(jié)作用碳酸鹽膠結(jié)物主要有方解石和鐵方解石，少量白云石和鐵白云石以及菱鐵礦。碳酸鹽膠結(jié)物主要以充填粒間空隙、交代礦物、襯邊狀以及連晶形式出現(xiàn)(圖2-e、f)。長(zhǎng)石的溶蝕提供了大量的Ca2+，Ca2+結(jié)合了孔隙流體中的CO32-，形成了方解石沉淀，同時(shí)隨著成巖階段的不斷深入，方解石會(huì)結(jié)合黏土礦物轉(zhuǎn)化中釋放出的Fe2+，生成鐵方解石[13]。隨著地層pH值的升高，碳酸鹽礦物缺乏有效的溶解，致使其成為導(dǎo)致盒8段致密的一個(gè)重要因素。但從另一個(gè)角度來說，早期形成的碳酸鹽膠結(jié)可能會(huì)被后期酸性水溶蝕，為形成次生溶蝕孔隙提供物質(zhì)基礎(chǔ)[14-16]。

　　1.3溶蝕作用由于埋深的不斷加深和地溫的上升，組分中較不穩(wěn)定的組分發(fā)生了溶蝕作用。其中主要是長(zhǎng)石的溶蝕(圖3-a)和巖屑的溶蝕(圖3-b)。有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸是長(zhǎng)石等硅鋁酸鹽礦物和其他易溶組分溶解的重要成巖流體。石盒子組下伏地層為海陸過渡相的煤系地層，有機(jī)質(zhì)成熟度高，以腐殖型為主，部分為混合型[17-20]，具備產(chǎn)生大量有機(jī)酸的條件，為不穩(wěn)定礦物的溶解提供了充足的酸性介質(zhì)來源[21]。長(zhǎng)石常沿其解理縫或邊緣溶蝕，形成的孔隙類型主要為粒內(nèi)溶孔、鑄�？�，此外長(zhǎng)石在大量有機(jī)酸的作用下，變得很不穩(wěn)定，有利于長(zhǎng)石的高嶺土化。使得高嶺石的晶間孔成為另一個(gè)重要的孔隙來源。巖屑溶蝕常見斑點(diǎn)狀或蜂窩狀，主要是富凝灰質(zhì)的火山巖巖屑的溶蝕作用普遍，其對(duì)提高儲(chǔ)層質(zhì)量起到了積極作用。

　　1.4成巖序列與成巖階段盒8段經(jīng)強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，顆�；�本以凹凸接觸為主，僅少部分顆粒以點(diǎn)—線接觸，在壓實(shí)作用較強(qiáng)的區(qū)域，出現(xiàn)縫合線接觸以及微裂縫;石英次生現(xiàn)象加大嚴(yán)重，長(zhǎng)石溶蝕強(qiáng)烈，自生伊利石含量較高，同時(shí)蒙脫石含量很低，此外孔隙中出現(xiàn)了鐵白云石膠結(jié)物，泥質(zhì)巖中的干酪根鏡質(zhì)體反射率介于1.5%~2.1%。對(duì)照成巖階段劃分規(guī)范表，認(rèn)為盒8段目前處于成巖演化階段的中成巖B期與晚成巖階段的過渡時(shí)期(圖4)。圖4中反映了孔隙度隨埋深增加的變化特征，研究層段深度范圍內(nèi)存在3個(gè)孔隙較為發(fā)育的層帶，分別是3700~3800m、3950~4030m和4280~4330m，通過統(tǒng)計(jì)對(duì)比這3個(gè)層帶內(nèi)次生孔隙發(fā)育區(qū)和正常壓實(shí)區(qū)的某些特征礦物含量及孔隙度變化規(guī)律(表2)，認(rèn)為造成前2個(gè)層段孔隙增大的原因主要是次生溶蝕孔隙的形成，而第三個(gè)層段孔隙增大則主要是由于剛性礦物的支撐作用，最大限度保持了孔隙空間。

　　2成巖相類型及其特征

　　筆者的成巖相劃分方案(表3)，是從現(xiàn)今成巖現(xiàn)象和成巖機(jī)制的角度出發(fā)，優(yōu)選多個(gè)儲(chǔ)層物性參數(shù)(如孔隙度、滲透率等)量化不同成巖相的優(yōu)劣級(jí)別。

　　2.1成巖相劃分方案

　　2.1.1相對(duì)高滲粗粒弱壓實(shí)—溶蝕相多為粗粒、含礫巖屑石英砂巖及石英砂巖，石英含量介于32%~88%，泥質(zhì)含量平均值為0.78%。由于砂巖顆粒較粗，分選較好，儲(chǔ)層抗壓實(shí)能力較強(qiáng)，且在成巖作用早期，大氣降水在儲(chǔ)層中流動(dòng)較好，使得儲(chǔ)層的連通性更好[22]。儲(chǔ)層溶蝕作用較強(qiáng)烈，孔隙度介于3%~18%，平均值為7%，滲透率介于0.01~39mD，平均值為1.7mD。此成巖相主要發(fā)育于辮狀河三角洲平原的河道和心灘微相中。

　　2.1.2低孔滲中—粗粒溶蝕—膠結(jié)相多為中—粗粒巖屑石英砂巖及石英砂巖，石英含量介于48%~85%，泥質(zhì)含量平均值為0.62%。此成巖相主要發(fā)育在水下分流河道和河口壩中，相比于第一種成巖相，碳酸鹽膠結(jié)物及黏土膠結(jié)物(主要是伊利石膠結(jié))含量較多，且埋深較第一種成巖相深，所以孔隙度和滲透率都有所下降。但綠泥石膜含量增加，在一定程度上保持了孔隙�？紫抖冉橛�1.2%~11.4%，平均值為5.0%，滲透率介于0.04~10mD，平均值為1.00mD。此成巖相也是蘇南盒8段相對(duì)較好的儲(chǔ)集相。

　　2.1.3低孔滲中—細(xì)粒膠結(jié)相為中—細(xì)粒巖屑石英砂巖，石英含量介于44%~82%，泥質(zhì)含量平均值為0.99%。砂巖粒度較細(xì)，壓實(shí)程度較高，且泥質(zhì)含量較高，使得孔隙度、滲透率較低。孔隙度介于2.0%~7.9%，平均孔隙度為4.8%，滲透率介于0.01~0.7mD，平均值為0.1mD。此成巖相主要發(fā)育與辮狀河三角洲平原的河漫砂和前緣的水下漫溢砂微相中。

　　2.1.4特低孔滲細(xì)�！�泥質(zhì)致密壓實(shí)相巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖、泥巖，發(fā)育于辮狀河三角洲平原的泛濫泥及前緣的水下分流間灣微相。石英含量較低，孔隙度及滲透率幾乎為零，此成巖相不是有利的成巖相帶。

　　2.2成巖相展布特征經(jīng)研究認(rèn)為，蘇南盒8段并不發(fā)育改造儲(chǔ)層的大型構(gòu)造，區(qū)內(nèi)為寬緩的斜坡，所以沉積微相和巖石學(xué)特征控制后續(xù)成巖作用的類型和強(qiáng)度[7]，也就是說沉積環(huán)境為控制成巖相展布的主要因素[23-24]，如相對(duì)高滲粗粒弱壓實(shí)—溶蝕相主要形成于辮狀河三角洲平原的水道及心灘，砂巖顆粒分選、磨圓較好，且泥質(zhì)含量較低;低孔滲中—粗粒膠結(jié)相則發(fā)育于辮狀河三角洲前緣水下分流河道及河口壩，泥質(zhì)含量相對(duì)較高，可以見到綠泥石環(huán)帶;此外對(duì)于河漫砂、水下漫溢砂等偏中—細(xì)砂巖及以泥質(zhì)為主的分流間灣，其抗壓實(shí)能力較差，這些微相的孔隙度及滲透率隨著地層深度的增加而迅速減小，并且次生孔隙極不發(fā)育。在此認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上編制了盒從展布圖可以看出，盒8上亞段北部相對(duì)高滲粗粒弱壓實(shí)—溶蝕相較盒8下亞段發(fā)育，而盒8下亞段則以低孔滲中—粗粒溶蝕—膠結(jié)相發(fā)育范圍較大，從平面展布圖上也可看出盒8上亞段的有利儲(chǔ)集相帶較為發(fā)育。

　　3結(jié)論

　　1)蘇里格南部地區(qū)盒8段經(jīng)過強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，原生孔隙基本消失殆盡，硅質(zhì)膠結(jié)、黏土膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)現(xiàn)象在儲(chǔ)層中都有發(fā)育，壓實(shí)作用和膠結(jié)作用是造成儲(chǔ)層致密和低孔低滲的主要因素，但溶蝕作用又使得儲(chǔ)層發(fā)育次生孔隙，從而為氣藏發(fā)育提供了基礎(chǔ)。

　　2)通過判別自生礦物類型，鏡下顆粒接觸形態(tài)，孔隙類型，膠結(jié)物類型以及泥巖鏡質(zhì)體反射率的測(cè)定，認(rèn)為盒8段已處于中成巖B期與晚成巖期的過渡階段。

　　3)研究認(rèn)為蘇南盒8段成巖相主要受沉積環(huán)境影響，結(jié)合孔、滲范圍將儲(chǔ)集層劃分為4種成巖相，其中相對(duì)高滲粗粒弱壓實(shí)—溶蝕相為最有利的儲(chǔ)集相帶，低孔滲中—粗粒溶蝕—膠結(jié)相次之;低孔滲中—細(xì)粒膠結(jié)相、特低孔滲細(xì)�！�泥質(zhì)致密壓實(shí)相為非有利儲(chǔ)集相帶，氣體儲(chǔ)集效果較差。

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