作者简介:张晏榕 1999年生,西安石油大学硕士研究生在读,主要从事储层地质学研究工作。通信地址:710065 陕西省西安市雁塔区西安石油大学电子二路18号。电话:18534310418。E-mail:2338210581@qq.com
吴定地区是鄂尔多斯盆地开采规模较大的油田之一,延9段储层作为主要开采层位,其储层特征及影响因素研究较少,明确研究区储层特征及沉积、成岩作用对其影响是后续勘探开发工作急需解决的问题。采用岩心观察、扫描电镜、铸体薄片等方法对吴定地区延9段储层特征及影响因素进行研究,结果表明:延9段储层以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主,砂岩碎屑分选为中等-好,磨圆较差,成熟度较低;储层孔隙度的平均值是15.08%,渗透率的平均值是59.02 mD。储层特征主要受沉积与成岩作用两个因素影响,水下分流河道砂体是有利沉积相带;延9段储层主要受压实、胶结及溶蚀作用的影响,压实、伊利石胶结及碳酸盐胶结作用破坏了原有孔隙结构,使储层物性变差;高岭石在储层物性的影响上表现出双面性;溶蚀作用产生较多的次生孔隙,是提高孔渗能力改善储层物性的关键;研究区延9段储层成岩演化已进入中成岩阶段B期。该研究为储层综合评价及有利区优选提供了地质依据。
Wuding area is one of the larger oilfields in the Ordos Basin, and Yan 9 reservoir, as the main exploitation layer, is less studied in terms of reservoir characteristics and influencing factors, so clarifying the reservoir characteristics of the study area and the influence of sedimentation and diagenesis on it is an urgent problem to be solved in the subsequent exploration and development work. The characteristics and influencing factors of the Yan 9 reservoir in the Wuding area were explored using core observation, scanning electron microscopy, cast thin section. The results show that the Yan 9 reservoir is dominated by rock-chip feldspathic sandstone and feldspathic clastic sandstone, with sandstone clasts sorted to medium-good, poorly rounded, and low maturity; the average value of reservoir porosity is 15.08%, and the average value of permeability is 59.02 mD. The characteristics of the reservoirs are mainly influenced by both sedimentation and diagenesis, of which, the sand body of the submerged diversion channel is a favourable depositional phase zone; the Yan 9 reservoirs are mainly affected by compaction, ilmenite cementation and carbonate cementation destroy the original pore structure and deteriorate the physical properties of the reservoir; kaolinite has a dual influence on the physical properties of the reservoir; dissolution produces more secondary pore space, which is the key to increase the pore permeability to improve the physical properties of reservoirs; the evolution of the Yan 9 reservoir mafic rocks in the study area has entered the meso-mafic stage B. The study provides geological basis for the comprehensive evaluation of the reservoir and the selection of favourable areas.
鄂尔多斯盆地具有油气分布面积广, 层系数量多的特点, 总体呈现出盆地南缘及上缘含油、北缘及下缘含气的分布模式[1], 其中, 侏罗系延安组因其展布广、埋深浅、产量大而备受重视[2, 3]。尹帅等[4]从古地貌及构造方面对陇东地区洪德区块延安组油藏富集规律进行研究; 张宇等[5]通过试油试采数据及岩心分析资料对油藏有效厚度下限参数进行研究; 孟康等[6]对马岭油田延安组储层特征及控制因素进行研究, 最终确定马岭油田延安组储层主要受沉积作用、物源以及小部分成岩作用影响。吴起-定边油田是鄂尔多斯盆地较大的侏罗系油藏[7], 延9段是该油田的主要开采层位之一, 但由于其储层特征及其控制因素研究较薄弱[8], 制约了该地区的勘探开发工作。因此本文利用现有资料及铸体薄片、扫描电镜、X衍射等分析技术, 对吴起、定边地区(以下简称吴定地区)延9段储层的物性特征开展评价, 从沉积及成岩作用两方面分析储层影响因素, 为下一步优选有利区、储层评价、油气田勘探开发提供地质依据[9, 10, 11]。
吴定地区地处鄂尔多斯盆地天环坳陷东部边缘, 是伊陕断裂带的中段。伊陕斜坡带内[12]发育一组由东向西倾斜的鼻状隆起, 其两侧均有一定的倾角, 通常不超过1.5° 。行政区位于陕西省定边县和吴起县境内, 研究区北至金鸡湾, 南至白豹, 西至红柳沟, 东至巡检寺, 面积约1.2× 104 km2, 地势崎岖, 峡谷纵横交错, 地势高达1 220~1 900 m, 地势相对高差很大。
研究区延9段储层砂岩以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主, 含有少量长石砂岩(图1); 碎屑成分中, 石英含量占33.7%~76.2%, 平均含量57.5%, 占比最多; 其次为长石含量, 占比在8.7%~37.3%之间, 平均值为17.2%; 岩屑占比和长石占比基本持平, 含量平均值为15.2%。岩屑以变质岩岩屑为主, 沉积岩岩屑含量占比最少(图2a)。填隙物平均含量为12.6%, 成分以黏土矿物为主(4.3%), 其次为硅质胶结物(2.6%)、碳酸盐胶结物(2.0%)及其他矿物(3.7%)(图2b)。延9段储层粒度以细-中粒、粗-中粒为主, 砂岩碎屑分选中等-好; 以次棱角状为主, 包含少量次棱角-次圆状, 磨圆较差; 根据Q/(F+R)(Q为石英含量, %; F为长石含量, %; R为岩屑含量, %)成熟度判别公式计算可得, 研究区延9段储层整体成熟度较低, 平均值为1.77。
对吴定地区延9段储层60个样品的孔隙度、渗透率测试数据进行分析, 研究区延9段储层孔隙度平均为15.08%, 多分布在12%~19%范围内; 渗透率平均为59.02 mD, 多分布在1~50 mD范围内。从绘制的孔隙度与渗透率关系图可以看出(图3), 二者之间的正相关关系明显, 即随着孔隙度值的增大, 渗透率的值也随之增大, 除少部分渗透率数值异常明显, 大部分渗透率数值分布在50 mD附近。
通过观察扫描电镜和薄片分析可知, 吴定地区延9段储层总面孔率为6.5%~13.8%, 平均为10.5%, 面孔率较高。吴定地区孔隙发育主要类型包括粒间孔和溶蚀孔, 晶间孔发育较少, 微裂缝含量可忽略不计(图4)。
粒间孔是研究区最主要的孔隙空间形态, 占67.2%, 多以三角形、长条状以及不规则多边形状态出现, 孔隙分布没有规律性, 并且非均质性很强, 因此孔隙形状多为不规则状(图5a、图5b); 其次为溶蚀孔, 包括长石等不稳定组分经过溶解作用形成的次生孔隙, 含量最多的是长石溶孔, 占18.5%, 仅次于粒间孔, 扫描电镜下形态不规则, 分布不一(图5c、图5d); 还含部分岩屑溶孔和晶间孔(图5e), 分别为6%、5%; 其余为微裂缝, 分布较少(图5f), 但是根据其特性, 数量可观情况下能很大程度改善储层的渗流能力。
孔喉大小是影响储层空间渗透率的关键因素, 吴定地区延9段储层喉道类型为中-粗喉道, 主要见缩颈型喉道(图5c)。延9段储层平均喉道直径为0.7 μ m, 储层渗透率较高。储层孔隙类型为粒间孔发育, 孔隙连通性较好, 且孔隙度与渗透率的相关性较明显, 因此研究区具有作为良好储层的潜能。
根据铸体薄片资料统计, 延9段储层孔隙类型分布主要集中在中孔隙, 占比达56%, 其他依次为小孔隙类型占26%, 大孔隙类型占18%, 平均孔隙半径为57.50 μ m, 研究区延9段储层孔喉类型总体属于中孔、粗喉型。压汞特征参数数据分析表明(表1), 延9段储层排驱压力平均值为0.28 MPa, 排驱压力较小, 中值压力平均值为3.43 MPa, 退汞效率平均值为46.81%。排驱压力较低, 孔喉半径较大, 故可以判断研究区的孔隙结构、储层物性较好, 具有成为有利储层的潜质。
沉积微相的发育受沉积方式、水动力条件等因素的制约, 进而会对储层的性质产生影响[13, 14]。
根据测井解释(图6), 研究区延9段储层属于以水下分流河道为主体的三角洲前缘沉积体系, 岩性主要为灰色、深灰色的长石砂岩, 其自然电位曲线呈箱形, 物性相对较好, 孔隙度平均值为15.7%, 渗透率平均值为62.5 mD(表2), 是油气聚集的有利储层。分流间湾位于水下分流河道砂体之间, 以细粒沉积为主, 岩性包括泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩等, 测井曲线形态表现为锯齿形, 物性相对较差, 孔隙度平均值为11.3%, 渗透率平均值为14.1 mD(表2)。综上, 沉积环境为研究区现有良好储层奠定了基础。
储层性能除了受前期沉积环境的影响, 还受后期各种成岩作用的影响[15]。结合研究区内相关井位的资料分析, 认为延9段储层主要经历了压实、胶结、溶蚀及交代作用。溶蚀作用有利于次生孔隙的形成, 压实作用、胶结作用在某种程度上对孔隙具有破坏作用, 改变储层的孔隙结构[16], 对储层物性发育具有重要影响。
3.2.1 压实作用
压实作用的发生是岩石颗粒受到压力之后, 颗粒间的空隙变小, 孔渗能力下降, 对储层物性有明显破坏作用。研究区延9段储层碎屑成分中, 石英含量最高, 因刚性颗粒的含量高致使砂岩抗压性能较好, 而且延9段储层埋深较浅, 因此研究区储层压实强度中等, 颗粒接触方式为点-线接触(图7a); 塑性颗粒被挤入孔隙内(图7b), 石英和长石的次生加大不强烈。通过60个样品数据统计表明, 研究区分选系数较好, 平均值为1.21, 用孔隙度演化经验计算公式计算得出(表3)[17], 原始孔隙度平均值为39.83%, 经压实作用后剩余孔隙度平均值为25.4%, 压实作用损失了14.43%的原始孔隙。
3.2.2 胶结作用
胶结作用是贯穿整个成岩时期的重要成岩作用, 胶结物的形成改变原生粒间孔隙的大小[18], 渗透率减弱, 降低原生孔隙的物性特征。胶结作用造成的孔隙度损失率为13.2%(表3), 是研究区仅次于压实作用之后的抑制孔隙发育的成岩作用, 研究区主要有黏土矿物胶结、碳酸盐胶结和硅质胶结作用发生, 主要特征为:
(1)黏土矿物胶结。不同的黏土矿物对储层孔隙度和渗透率的影响具有差异性, 研究区延9段油层组黏土矿物主要发育高岭石及伊利石。镜下观察可见高岭石充填多呈“ 书页” 状集合体或“ 蠕虫” 状(图7c), 在堵塞原生孔隙的同时又产生大量晶间孔, 可见黏土矿物对于孔隙度的影响不是单一的, 在破坏孔隙度的同时也会对孔隙度产生一定的保护作用。伊利石在该区也发育良好, 扫描电镜观察下呈现“ 丝发” 状, 充填于颗粒之间(图7d), 而在岩石薄片中则多为“ 鳞片” 状, 一般充填在粒间孔隙中, 堵塞孔隙空间, 降低了储层的孔渗能力。
(2)碳酸盐胶结。碎屑沉积物被埋藏后, 碳酸盐胶结物渗透进孔隙, 并在成岩作用下产生胶结物, 该区碳酸盐胶结物质以方解石、铁方解石和铁白云石等非均匀分布为主, 对孔隙产生破坏作用, 其含量约为1%~2%, 多为“ 连晶” 状或“ 嵌晶” 状。
(3)硅质胶结。研究区延9段油层组硅质胶结物以次生加大式胶结为主, 可见部分不同程度的硅质胶结, 其中最为常见的是石英呈多种状态胶结于孔隙中, 产状以碎屑石英自生加大充填为主(图7e), 对孔隙产生破坏作用。
3.2.3 溶蚀作用
溶蚀作用对提高储层次生孔隙发育程度和改善储层物性起重要作用[19, 20]。研究区内长石、岩屑经溶蚀作用形成次生溶孔(图7f), 计算表明, 溶蚀作用贡献孔隙度(ϕ 3)增大了3.1%, 是促进孔隙发育的重要成岩作用(表3)。高质量的优质储层往往形成于溶蚀作用很强的局部区域, 溶蚀作用通过改变其孔隙结构, 扩大储集空间, 可以有效提高储层砂岩的孔隙渗透作用。
3.2.4 交代作用
交代作用是指岩石在变质作用下与围岩进行物质交换而产生的一种新的岩石[21, 22], 其成因受温度、压力、溶解度、岩石化学成分等多种因素的影响。研究区延9段储层的交代作用主要表现为黏土矿物交代碎屑长石颗粒等。
(1)鄂尔多斯盆地吴定地区延9段储层岩石类型主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩, 其分选中等-好, 磨圆较差, 成熟度较低; 碎屑成分中石英含量最多, 岩屑以变质岩岩屑为主, 填隙物中黏土矿物占比最多。
(2)吴定地区延9段储层孔隙类型以粒间孔和长石溶孔发育为主, 面孔率较高, 研究区为中孔、粗喉型, 储层孔隙度和渗透率平均值分别为15.08%和59.02 mD, 孔隙连通性较好, 储层物性较好, 具有成为有利储层的潜力。
(3)延9段储层主控因素包括沉积微相和成岩作用, 分流河道沉积微相为有利沉积相带, 储层物性较好, 分流间湾次之。该区影响孔隙发育的主要成岩作用包括压实、胶结、溶蚀。压实作用和胶结作用中的伊利石胶结及碳酸盐胶结会对原生孔隙造成破坏, 导致储层的孔渗能力变差, 从而使储层物性受到影响; 高岭石对储层物性的影响表现出双面性; 溶蚀作用是提高储层次生孔隙发育、改善储层物性的重要因素。
(4)结合储层特征及成岩作用进行阶段划分, 认为研究区延9段储层砂岩成岩演化处于中成岩阶段B期。
编辑 孔宪青
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