鄂尔多斯盆地子长地区盒8、山1段储层特征

徐敏，孙细宁，王冠男

（陕西延长石油(集团) 有限责任公司研究院，陕西 西安 710065）

子长地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中东部，二叠系山西组山2 段为本区的主要含气层段。近年来随着勘探开发的不断深入，在非主力层段钻遇多套气层，尤其在盒 8 、山1 段多口气井试气获得工业气流，展示了本区良好的勘探开发前景。然而目前对鄂尔多斯盆地的研究工作大多集中盆地北部[1-3]，针对盆地东部地区储层特征前人做过一部分研究[4-6]，但对子长地区非主力层段盒 8 、山1 段研究程度比较欠缺。因此，进一步开展本区的储层特征研究对于指导后续气田勘探及开发具有重要的理论和实际意义。

1 储层岩石学特征

通过对787 块常规薄片、铸体薄片观察分析，结果表明，盒8 段、山1 段主要砂岩类型以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主，石英砂岩含量相对较少（图1）。盒8 段、山1 段石英平均含量在59.7%，岩屑平均含量高达20%左右，岩屑以变质岩岩屑为主。砂岩填隙物平均总量为12.10%，以黏土矿物为主、碳酸盐和硅质胶结物次之；黏土矿物以伊利石最为发育，高岭石和绿泥石次之，常见碳酸盐类胶结物有方解石、铁方解石、铁白云石、菱铁矿等。硅质胶结也普遍发育，其形态和产状多式多样。砂岩以中-粗粒结构为主，主要粒径区间为0.2～1.0 mm，颗粒分选中等-较好，磨圆度主要为次棱状，其次为次圆-次棱状。颗粒间以线接触为主；胶结类型以孔隙式为主，其次为再生-孔隙式。总体而言，盒8、山1 段储集砂岩结构成熟度较高，成分成熟度中等。

图1 研究区盒8、山1 段砂岩类型三角图

2 孔隙类型及特征

统计分析本区铸体薄片和扫描电镜资料表明，盒8、山1 段储层主要发育原生粒间孔、次生溶孔、晶间孔和微裂缝四类孔隙，以次生孔隙为主，原生孔隙在孔隙构成中居于次要地位。

1）原生粒间孔隙：本区盒8、山1 段储层原生孔隙在压实和胶结作用影响下消失殆尽，仅剩少量残余粒间孔，直径多在 20～70 μm，主要为碎屑颗粒被绿泥石、伊利石薄膜或衬边所包裹后的剩余原生粒间孔隙（图2a）。

2）粒间溶孔：粒间溶孔由于铝硅酸盐或碳酸盐胶结物等被溶蚀而形成的孔隙，通常不规则，孔径大小和分布不均匀,常与长石、岩屑溶孔等伴生，并残留有未溶杂基或胶结物（图2b）。由于杂基及自生胶结物晶粒之间的孔隙本身很小，使流体在其中很难通过，溶蚀作用相对较弱，因此粒间溶孔发育程度总体不高。

3）粒内溶孔：指碎屑颗粒内部所含可溶矿物被溶解，或沿颗粒解理等易溶部位发生溶解而成的孔隙。常见长石溶孔和岩屑溶孔，这类孔隙分布不均，大小悬殊。粒内溶孔为次生孔隙的最主要类型，是研究区形成优质储层最重要的孔隙（图2c、图2d）。

4）晶间孔：晶间孔指成岩过程中自生矿物晶体之间的微孔隙。研究区晶间孔包括自生高岭石晶间孔、自生伊利石晶间孔和自生绿泥石晶间孔，其中自生高岭石晶间孔最为发育，孔径一般小于10μm，其大小与晶体大小、堆积紧密程度等有关。高岭石晶间孔可以提高储层孔渗性能，也是一种重要的次生孔隙（图2e、图2f、图2g）。

5）微裂缝：研究区储层微裂缝孔隙发育（图2d、图2h）。大致可分为收缩缝和构造缝。成岩作用中岩石收缩形成收缩缝，构造应力下碎屑颗粒和填隙物被切割形成构造缝。构造裂缝为流体运移提供了通道，从而改善储层的储集条件。

图2 研究区盒8、山1 段砂岩扫描电镜及薄片特征

3 孔隙结构特征

在众多影响储层孔渗性能的因素当中，储集层的孔隙结构发挥了关键的作用[7]。不同的压汞参数反映不同的孔渗特征[8]，通过对本区盒8、山1 段储层共47 块样品采用高压压汞法测定孔隙结构常用的参数，结果表明（表1），盒8 段砂岩的排驱压力在0.15～15.0 MPa，平均1.76 MPa；中值压力分布在1.91～101.17 MPa 不等，平均23.55 MPa；平均喉道半径为0.02～0.70 μm，平均0.25 μm，排驱压力高而中值压力低，说明孔喉半径变化范围大，但整体偏小。喉道分选系数在0.85～5.88，平均为3.24；变异系数0.08～1.72，平均为0.50，孔喉分选较差。最大进汞饱和度介于 21.62%～99.60%，平均61.63%，说明孔喉的连通性差。因此，盒8 段砂岩孔喉半径变化范围较大，但整体偏小，分选以及孔喉连通性较差。

表1 研究区盒8、山1 段砂岩高压压汞参数统计表

山1 段砂岩的排驱压力在0.01～2.19 MPa，平均1.08 MPa；中值压力分布在8.40～112.42 MPa，平均56.72 MPa；平均喉道半径为0.03～1.95μm，平均0.26 μm，反映砂岩孔喉细小。喉道分选系数在2.01～5.22之间，平均4.10，分选系数较高；变异系数0.16～1.51，平均为0.55，孔喉分选差。最大进汞饱和度介于25.48%～98.85%，平均64.13%，说明孔喉的连通性差。整体看来，山1 段砂岩孔喉偏小，分选和孔喉连通性差。相对而言，盒8 段孔喉结构略优于山1段。

通过以上分析可以看出，研究区盒8、山1 段储层具有孔喉偏小，孔喉分选和连通性一般等特点，表现出低孔、低渗储层较致密的特征。

4 储层物性特征

通过对岩心物性测试数据统计分析发现，盒8段砂岩储集层孔隙度分布区间2.37%～13.18%，均值6.07%，中值5.81%；孔隙度主体介于4%～8%，约占74.0%，孔隙度大于8%约占14.5%，孔隙度小于4%约占11.5%。渗透率分布区间0.0135～2.4921 mD，几何平均值0.1452 mD，中值0.1420 mD；渗透率主体介于0.03～0.3 mD，约占73.5%，渗透率大于0.3 mD 约占21.5%（图3）。

图3 盒8、山1 段储层孔隙度、渗透率频率分布直方图

山 1 段砂岩储集层孔隙度分布区间1.38%～10.34%，均值4.56%，中值4.54%；孔隙度主体介于2%～8%，约占92.0%，孔隙度大于8%约占4.5%，孔隙度小于2%约占3.6%；渗透率分布区间0.012 5～1.756 7 mD，几何平均值0.086 8 mD，中值0.0672 mD；砂岩储集层渗透率主体介于0.01～0.6 mD 约占92.3%，渗透率大于0.6 mD 仅占7.7%（图3）。

总体上，研究区盒8、山1 段储集层渗透率的变化与孔隙度具有较好的一致性。大部分样品的孔隙度和渗透率均偏向低值的一侧，属于低孔、低渗、特低渗储层[8]，盒8 段储层孔渗物性略优于山1 段。

5 储层主控因素分析

结合前人研究结果[5-6,9]，研究区储层主要受沉积作用和成岩作用的控制。

5.1 沉积作用对储层物性的影响

鄂尔多斯盆地上古生界沉积体系类型丰富多样，同一层系不同区域其沉积（微）相差异较大，从而控制储集体类型及平面分布规律。研究区盒8段主要形成于辫状河-三角洲沉积环境，山1 段主要形成于曲流河-三角洲沉积环境，主要发育水下分流河道和分流间湾沉积微相[5,9-12]。优质储层主要发育在水下分流河道主砂带内，这主要由于主河道砂体上具有较强水动力条件，粒度较粗，结构成熟高，泥质含量低，利于原生孔隙的保存；而原生孔隙的存在也为后期溶蚀作用提供了通道和空间，所以储层物性相对较好。

5.2 成岩作用对储层物性的影响

研究区储层主体成岩阶段处于晚成岩B 期[13]，储层经历了较强的成岩作用改造，原生孔隙消失殆尽。压实作用和胶结作用是减少砂岩储层孔渗性能的主要因素；而溶蚀作用产生次生溶蚀孔缝，是改善储集性能的主要因素；构造裂缝对储层物性也有一定的建设作用。

5.2.1 压实、压溶作用

研究区盒8、山1 段储层埋藏较深，普遍在2 000～3 200 m 之间，压实作用强烈。储层岩屑含量高，易发生塑性形变，抗压实能力较差，因此压实作用是成岩早中期储集层物性变差的主要影响因素。随着温压的增大，在压溶作用下产生石英次生加大，石英边缘呈现耳状或港湾状溶蚀边，使原生孔隙进一步减小（图2i）。

5.2.2 胶结作用

胶结作用对储层影响的总趋势是使孔隙和吼道变小，使孔隙形态复杂化，从而降低其储集性能[14]。胶结物以黏土矿物为主、碳酸盐和硅质胶结次之。

自生黏土矿物胶结物有高岭石、伊利石及绿泥石等，以伊利石的发育最为广泛。扫描电镜下，伊利石呈纤维状、毛发状堵塞孔隙喉道（图2g），使孔渗大量减少；绿泥石呈花瓣状或叶片状生长于孔隙中（图2f），使孔隙空间大量减少，也会对储层物性产生不利影响；自生高岭石通常呈典型的书页状、蠕虫状充填孔隙（图2e），由于堆积松散从而保留了良好的晶间孔隙，成为重要的储集空间类型之一。而由长石蚀变成的高岭石，重结晶后堆积比较紧密，晶间孔隙小，对储层孔隙贡献不大。

硅质胶结物主要以石英次生加大边和自生微晶石英集合体两种形式（图2i、图2j）。研究区大部分石英具次生加大，次生石英含量较高，会严重堵塞孔隙喉道，降低砂岩的储集性能。自生石英晶粒含量较少，分布于残余粒间孔或次生溶孔内，充填粒间孔隙并堵塞喉道，同样会对储层的储集性能造成不利影响。

碳酸盐胶结作用也比较普遍，早期形成的方解石充填了部分原生粒间孔，但方解石的存在能增强岩石的抗压实能力，然而晚期形成的碳酸盐胶结物在交代骨架颗粒和填隙物的过程中会大量充填早期形成的原生和次生孔隙，对储层造成严重破坏（图2k、图2l）。

5.2.3 溶蚀作用

研究区盒8、山1 段储层溶蚀作用主要表现为对长石、岩屑等碎屑颗粒的溶解（图2c、图2d），形成的溶蚀孔隙较大，但由于发生时间较早，形成的次生孔隙多被后期形成的胶结物充填。后期溶蚀作用是对一些泥质填隙物的溶蚀孔隙（图2b）。溶蚀孔隙对改善砂岩储层的储集性能起到了积极的作用。

5.2.4 破裂作用

研究区盒8、山1 段砂岩裂缝发育，显微镜下大量微裂缝明显切穿碎屑颗粒及胶结物（图2d、图2h），说明裂缝以构造裂缝为主，形成时间较晚。破裂作用能一定程度上改善储层孔渗条件，提供流体运移的通道，为烃类充注创造良好条件[15]。

6 结论

1）研究区盒8、山1 段储集砂体发育于三角洲沉积相带，岩石类型为岩屑砂岩、岩屑石英砂岩和石英砂岩，具有结构成熟度较高，成分成熟度中等的特点。

2）研究区盒8、山1 段储层孔隙类型以次生溶孔为主，晶间孔和微裂隙较发育。孔隙结构和物性特征研究表明，储层具有孔喉偏小，孔喉分选和连通性一般等特点，物性相对较差，属于低孔、低渗、特低渗储层。盒8 段储层孔喉结构和物性略优于山1 段。

3）研究区盒8、山1 段优质储层的发育主要受沉积作用和成岩作用的共同影响。优质储层主要发育在水下分流河道主砂带内，后期强烈的压实、压溶及胶结作用使储层致密化，但高岭石晶间孔隙发育改善了储集空间，溶蚀作用和微裂缝的发育进一步改善了储层物性，在整体致密的条件下形成相对高渗的优质储层。