鄂尔多斯盆地西峰东部长8致密砂岩储层特征研究

刘 浪 王 琳 蔡永吉 路 敏 吴雨风

（1.中国石油长庆油田公司采油二厂，甘肃 庆阳 744100；2.长安大学资源学院，陕西 西安 710054）

0 引言

自20 世纪初，国内开始进行油气勘探开发以来，目前已超过110年［1-2］。前期的开发重点为常规油气藏的勘探开发［2-4］。而进入21 世纪以来，煤层气、致密油（气）、页岩油（气）等非常规油气的勘探开发逐渐引起国内外相关行业和相关领域的诸多专家与学者的关注［3-5］。

鄂尔多斯盆地中生界三叠系广泛发育致密砂岩油气储层，储层物性普遍介于0.05～1mD 之间［6-8］。前人厘定为中国典型致密油储层，具有含油层系多、分布面积大、储层物性差、微观孔隙结构复杂等特点［9-10］，研究致密油储层差异性成藏规律是该类广覆式分布的岩性油层取得勘探开发突破的关键。前人对鄂尔多斯盆地长8 段低丰度、低产含油致密储层特征及其富集规律进行了大量研究，通过持续开展分层系物源分析技术研究［11-12］，精细刻画了砂体展布规律［13-14］，深化了地层格架和沉积演化规律研究进展［15-16］，致密油勘探取得了一定的突破［17-19］。西峰地区长8段储层砂体总体为致密砂岩带（渗透率小于1mD），致密油多富集于相对较高渗透率的河道主砂带，且高产井多受控于优质储层（渗透率大于1mD）［20-22］，但对于研究区长8 段致密油储层特征及其控制因素的分析还相对较少，制约了该区域的勘探进程。

本研究综合采用岩石薄片、扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）及高压压汞（Highpressure Mercury Intrusion Porosimety，HMIP）等多种分析测试手段，对储层特征进行研究，并分析成岩作用对储层特征的影响，为陇东地区西峰东部的致密油高效勘探开发提供参考。

1 地质背景

鄂尔多斯盆地是我国内陆第一大常规—非常规油气、煤及地热等全能源的沉积盆地，盆地内能源资源丰富。西峰地区位于甘肃省庆阳市，地处盆地西南部油气富集区［23-24］，其位置如图1 所示。研究区范围南起宁159 井区，北至西27 井区，西从西15井区，东到西90井区，面积约550 km2。

图1 研究区位置

研究区湖盆在晚三叠世历经长9 期小型湖侵作用、长8期三角洲进积沉积作用、长7期大型湖侵作用后，达到鼎盛。因此，长8期是在长9期小型湖侵背景上发育的建设性三角洲沉积，主要表现为长8 前期（长82）由于受小型湖侵影响而沉积规模小，后期（长81）沉积规模则逐渐变大的特征［25-26］。

2 主要沉积相标志

2.1 沉积相标志

研究区长8 储层中三角洲前缘沉积特征明显，常见有斜层理、平行层理及块状层理等。说明砂体沉积时期受到间歇性湖浪和河流双向水动力作用，在较快沉积速度下，易形成正粒序垂向序列。

2.2 沉积相及测井相特征

西峰东部长8 致密砂岩主要沉积于三角洲前缘水下分流河道或分流间湾环境，研究区长8 组沉积相类型见表1。水下分流河道发育的储集砂体具有箱形和钟形GR 或SP 曲线形态，分流间湾发育的储集砂体则具有锯齿状GR 或SP 曲线形态。局部地区发育多期河道砂体叠置的河口坝储集砂体，具有钟形或（箱形＋钟形）GR 或SP 曲线形态。

表1 研究区长8组沉积相类型

3 储层特征

3.1 储层岩石学特征

西峰东部地区长8 致密砂岩储层主要发育长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，含少量岩屑砂岩。西峰东部地区长8 储层砂岩成分分类如图2 所示。优质储层储集砂体岩性以（中）细粒岩屑长石砂岩为主，物性相对较好，分选好～中等；多见次棱状颗粒、孔隙及压嵌-孔隙胶结、线接触，少见点-线接触。

图2 西峰东部地区长8储层砂岩成分分类三角

3.1.1 碎屑组分特征。西峰东部地区长8 段储层以细粒岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩为主。经统计，长81层142 个样品、长82层120 个样品可知，长81、长82石英含量分别为31.4%、30.6%；长81、长82长石含量分别为32.5%、31.7%；长81岩屑和云母含量分别为24.6%、3.6%，长82岩屑和云母含量分别为23.9%、5.3%。

3.1.2 填隙物特征。西峰东部地区长8 储集砂体填隙物以绿泥石、水云母、（铁）方解石和硅质为主。其中，铁方解石含量、水云母含量及绿泥石含量由长82至长81递减，大班方解石含量递增明显，硅质含量、长石含量及高岭石含量由下向上略微增加。

3.2 孔隙特征

3.2.1 孔隙类型。西峰东部地区长8 段储层各小层孔隙类型组成变化较大，多见残余粒间孔、粒间溶孔、长石溶孔和晶间孔等。长81可见少量微裂隙。晶间孔、岩屑溶孔及长石溶孔由长82至长81自下而上逐渐增多。

3.2.2 孔隙结构特征。西峰东部地区长8 段储层孔喉结构型整体为细-微孔细喉道型或微孔细喉道型，储层非均质性强，中值半径较小。块状砂岩的门槛压力和中值压力均较低，而含泥质纹理砂岩的门槛压力和中值压力则均较高。块状砂岩平均排驱压力为1.098 MPa，而含泥质纹理砂岩的平均排驱压力为5.741 MPa。

3.3 物性特征

据研究区钻井岩心的常规物性资料统计数据显示，长8 段孔隙度为0.5%～20.8%（平均9.7%），渗透率为0.03×10-3～18.2×10-3μm2（平均1.40×10-3μm2），主值区间为0.2×10-3～0.5×10-3μm2。长8段砂岩表现超低孔-低渗型储层特征［27-28］，局部发育呈现相对高孔、高渗区，长82储集砂岩物性（平均孔隙度、平均渗透率分别为11.6%和1.64 mD）略高于长81（平均孔隙度、平均渗透率分别为8.5%和1.26 mD），研究区储层物性统计见表2。

表2 研究区储层物性统计

长石砂岩物性好，多见残余粒间孔和次生长石溶孔，见有中-细粒细砾岩，孔隙度、渗透率较大（平均孔隙度、平均渗透率分别为14.86%和3.24 mD）明显优于岩屑长石砂岩（10.34%和1.97mD）和岩屑砂岩物性（4.94%和0.42mD）。

块状砂岩孔隙度为10%～15%（ 平均13.14%），渗透率为6～10 mD（平均8.74 mD），而含泥质纹理砂岩孔隙度、渗透率多低于7%（平均5.38%）和4 mD（平均1.94 mD）。块状构造砂体的物性明显好于非均质砂体，块状层理是油气富集的沉积构造［29-30］。

4 成岩作用

岩石薄片、SEM 等显微观测是判断方法成岩作用类型的有效技术手段之一［31］。通过显微观测发现，研究区西峰东部长8 致密储集砂岩主要发育呈现强压实作用、强胶结作用（图3a、3b）、强溶蚀作用（图3c）、弱交代作用以及烃类充注等特征。

图3 西峰东部地区成岩作用特征

4.1 压实作用

压实作用是导致砂岩致密化的主要成岩作用之一，并且其过程是不可逆的［32-33］。西峰东部地区长8 储层埋深为1 800～2 300 m，尚未达到深埋藏的标准（3 500 m）。岩心薄片观察多见颗粒定向排列、塑性颗粒（如云母）变形，线接触发育，可见少量点-线接触及凹凸接触表现为强压实作用特征。

4.2 胶结作用

胶结作用也是导致砂岩致密化的重要成岩作用之一［32-33］。研究区西峰东部主要发生方解石胶结、石英胶结（图3a）以及自生黏土矿物胶结（图3b、3c）等。

4.2.1 （铁）方解石胶结。（铁）方解石胶结作用在整个成岩阶段都会发生［33-35］，其会导致原生孔隙被充填，破坏储层物性。但大量（铁）方解石的沉淀会支撑岩石骨架，从而降低压实作用的影响，并为溶蚀作用提供有利条件［36］。

4.2.2 石英胶结。石英胶结主要是来自刚性石英压溶产物、黏土矿物转化产物或长石溶蚀产物［33-35］。西峰东部地区长8致密砂岩可见与碎屑石英呈共轴生长的次生加大、粒间微粒等石英胶结类型。

4.2.3 黏土矿物胶结。西峰东部地区长8 致密储层中多见高岭石、绿泥石及伊利石等黏土矿物胶结。钾长石溶解会导致石英次生加大或自生石英晶体（图3a）等石英胶结类型外，还会产生高岭石沉淀充填孔隙。伊利石多呈搭桥状、丝缕状（图3b）充填粒间孔，其会堵塞喉道，降低孔喉连通性和渗透率。富Fe、Mg 的强水动力环境是绿泥石沉淀的有利条件［35］，多种水介质条件使得绿泥石极易被吸附在颗粒表面，从而形成绿泥石环边保护膜，有利于残余粒间孔隙的保存。

4.3 溶蚀作用

酸∕碱性流体使碎屑颗粒（长石、岩屑、石英等）发生溶蚀作用，形成次生溶蚀孔隙，从而扩大储集空间，形成优质储层（渗透率大于1mD）。长石溶孔、岩屑溶孔等次生孔隙发育带是优质储层的有利发育带。岩心薄片观察多见长石溶孔发育（图3c），表现为强溶蚀作用特征。

4.4 其他成岩作用

西峰东部地区长8 致密储集砂岩中还可以观察到交代作用及烃类充注作用现象。镜下可见（铁）方解石交代石英形成的悬浮砂状结构［31］以及黑色残留烃类物质充填或衬垫孔隙。

5 结论

①西峰东部地区长8 致密储层中优质储层发育（中）细粒长石岩屑（岩屑长石）砂岩（长石含量＞35%），多见次棱状颗粒，经过分选，多见压嵌-孔隙或孔隙胶结、线接触。粒间孔和长石溶孔是主要孔隙类型，多见细-微孔细喉道或微孔细喉道孔隙结构。

②水下分流河道发育的块状长石岩屑砂岩及岩屑长石砂岩是主要的储集岩体，强溶蚀作用形成长石溶蚀孔以及绿泥石胶结保护的残余粒间孔是致密油的主要富集空间。（铁）方解石胶结作用和交代作用可以降低压实作用影响或支撑岩石骨架，从而保护原生孔隙或提供有利于溶蚀作用发生的条件。

③储集砂岩致密化的主要原因是强压实作用和方解石胶结作用，石英胶结、高岭石胶结、伊利石胶结及残留烃充填也对储层致密化有一定的促进作用。