董 策 朱建偉
(吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,長春130061)
伊通盆地岔路河斷陷的梁家構(gòu)造帶油氣資源豐富[1-5],是吉林探區(qū)儲(chǔ)量增長的潛力區(qū)塊之一。以往岔路河斷陷梁家構(gòu)造帶的油氣勘探以深層為主,近年來雖然在淺層油氣勘探有所突破,但該區(qū)未作為目的層,基礎(chǔ)研究比較薄弱,基本處于研究初期。本文對(duì)梁家構(gòu)造帶淺層古近系萬昌組儲(chǔ)層特征進(jìn)行了研究,通過詳細(xì)分析孔隙度、滲透率數(shù)據(jù),確定2號(hào)斷層沉積區(qū)儲(chǔ)層物性特征,并對(duì)不同層位的物性特征進(jìn)行分析。本文的研究成果對(duì)尋找有利目標(biāo),實(shí)現(xiàn)岔路河斷陷油氣補(bǔ)充資源的突破具有重要意義。
伊通盆地屬佳-伊地塹的南段,是郯廬斷裂帶的北延部分[6-10],限制在東遼河斷裂和第2松花江斷裂之間,長達(dá)300km,寬5~20km不等,西面是大黑山,東面是那丹哈達(dá)嶺,沿北東向縱貫吉林省中部的長春和吉林兩地之間。根據(jù)基底性質(zhì)和蓋層的區(qū)域地質(zhì)特征,伊通盆地可分為莫里青斷陷、伊丹隆起、鹿鄉(xiāng)斷陷和岔路河斷陷4個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元,本文涉及的研究區(qū)位于岔路河斷陷南部的梁家構(gòu)造區(qū)(圖1)。
圖1 伊通盆地構(gòu)造單元與樣式Fig.1 Tectonic units and style of the Yitong basin
梁家構(gòu)造帶位于伊通地塹岔路河斷陷西部[11-13],為岔路河斷陷的次級(jí)構(gòu)造單元,位于岔路河斷陷西南端2號(hào)斷層下降盤,與五星構(gòu)造帶隔2號(hào)斷層相望,西北緊鄰新安堡生油凹陷,是油氣長期運(yùn)移指向地區(qū)[5]。所以,該區(qū)既受盆地西北緣和東南緣控盆斷裂的影響,又受2號(hào)斷層影響[14,15],但總體構(gòu)造格架呈南淺北深的沉積格局。岔路河斷陷自下而上主要發(fā)育有古近系雙陽組、奢嶺組、永吉組、萬昌組、齊家組和新近系岔路河組及第四系[1-5]。萬昌組地層厚度0.8~1.2 km,巖性為灰色、灰綠色泥巖與灰白、雜色砂巖、砂礫巖互層;縱向上,萬昌組可劃分為3個(gè)巖性段,與下伏永吉組呈角度不整合接觸。
2.1.1 電性與物性的關(guān)系
孔隙度測(cè)井系列包括聲波測(cè)井、密度測(cè)井和中子測(cè)井,從本區(qū)803個(gè)樣品的砂礫巖、粉砂巖的孔隙度與聲波時(shí)差的散點(diǎn)關(guān)系來看,二者關(guān)系密切(圖2)??紫抖扰c聲波時(shí)差呈線性關(guān)系:
相關(guān)系數(shù)為0.80,方差為3.700 09,表明聲波時(shí)差與孔隙度具有較好的相關(guān)性。
2.1.2 物性與含油性的關(guān)系
岔路河斷陷萬昌組13口井的錄井、氣測(cè)見油氣顯示,其中9口錄井有熒光顯示,9口評(píng)價(jià)井在萬昌組平均單井鉆遇氣水層以上17層48m。星109-1、星109-2井在萬二段試氣,均獲高產(chǎn)氣流。4口試油井在萬一段獲工業(yè)油氣流,星109-4、星19-1、昌30-3井均獲日產(chǎn)氣>15 000m3的高產(chǎn)氣流,昌30-1井獲日產(chǎn)油55.4m3的高產(chǎn)油流。
圖2 孔隙度與聲波時(shí)差關(guān)系曲線Fig.2 Relation curve of porosity and acoustic transit time
儲(chǔ)層的物性與其含油性具有較大的關(guān)系。從本區(qū)的含油性與儲(chǔ)層物性的關(guān)系(表1)可以看出,油層、油氣層、氣層、水層等物性參數(shù)有所不同,油層要求孔隙度和滲透率等物性的下限高,平均孔隙度達(dá)到24.70%,下限為22.93%;平均滲透率達(dá)到55.06×10-3μm2,下限為49.69×10-3μm2。而氣層的孔滲下限相對(duì)較低,平均孔隙度只要達(dá)到20.22%即可。水層的孔隙度和滲透率的下限最低。具有良好的儲(chǔ)層物性砂體與有利的構(gòu)造配置,是今后在該區(qū)尋找有利目標(biāo)區(qū)的重點(diǎn)。
表1 含油性與儲(chǔ)層物性的關(guān)系Table 1 Relation of oil-bearing property and reservoir property
單井砂巖識(shí)別結(jié)果表明,萬昌組儲(chǔ)層砂巖主要為砂礫巖、粉砂巖,在電阻率曲線上表現(xiàn)為明顯的高值、低聲波時(shí)差[16]。本文綜合利用單井砂巖數(shù)據(jù)、聯(lián)井砂巖對(duì)比成果、測(cè)井約束地震巖性反演結(jié)果,分析了萬昌組砂巖平面分布特征。
萬一段砂巖等厚圖表明,萬一段中的砂體在星6—星108、星19-3、昌29-1、昌30等井區(qū)附近發(fā)育砂礫巖,而其他井區(qū)的砂體則多為粉砂巖分布帶。砂體厚度相對(duì)高值區(qū)主要有6個(gè),即星108、星121、星120、星19-3、昌29-1、昌30井這6個(gè)井區(qū),它們基本上分別與砂地比高值區(qū)相對(duì)應(yīng)。最大砂巖厚度148m。在昌30—昌105井區(qū)內(nèi)的昌30-2、昌30-3、昌105井砂巖極厚,并且粒度較粗,說明這幾口井位于主溝道的位置;同時(shí),6昌30與昌30-1井砂巖厚度相對(duì)較薄,結(jié)合單井相圖可以說明水流在此位置發(fā)生擺動(dòng)與分叉(圖3)。
萬二段砂巖等厚圖表明,萬二段中的砂體在星6、星108、星121、星109-2、昌29-1、昌30井等井區(qū)附近發(fā)育砂礫巖,而其他井區(qū)的砂體則多為粉砂巖分布帶。此6個(gè)井區(qū)均為砂體厚度相對(duì)高值區(qū),它們基本上分別與砂地比高值區(qū)相對(duì)應(yīng)。在西南部,形成了3個(gè)砂體分布高值帶,即星6、星108、星121井區(qū),砂巖厚度最大值為158m。在東南部相應(yīng)地形成了2個(gè)砂體分布高值帶,砂巖厚度最大值為130m。每個(gè)高值帶靠近邊緣的核部主要為砂礫巖沉積,向外過渡為砂巖帶,最外緣為較寬的粉砂巖帶(圖4)。
圖3 萬一段砂巖等厚圖Fig.3 Sandstone isopach map of Member 1of Wanchang Formation
圖4 萬二段砂巖等厚圖Fig.4 Sandstone isopach map of Member 2of Wanchang Formation
萬三段砂巖等厚圖表明,萬三段中的砂體在星6、星108、星120、星109-2、昌29-1、昌30井等井區(qū)附近發(fā)育砂礫巖,而其他井區(qū)的砂體則多為粉砂巖分布帶。此6個(gè)井區(qū)均為砂體厚度相對(duì)高值區(qū),它們基本上分別與砂地比高值區(qū)相對(duì)應(yīng)。在西南部形成了3個(gè)砂體分布高值帶,砂巖厚度最大值為168m。在東南部相應(yīng)地形成了2個(gè)砂體分布高值帶,砂巖厚度最大值為140m。每個(gè)高值帶靠近邊緣的核部主要為砂礫巖沉積,向外過渡為砂巖帶,最外緣為較寬的粉砂巖帶(圖5)。
在昌30井區(qū),砂巖相對(duì)比較發(fā)育,但單層砂體橫向分布范圍較小,縱向上呈疊加方式分布。萬一段砂體厚度要大于萬二段、萬三段砂體的厚度。在星19井區(qū),砂巖相對(duì)比較發(fā)育且單層厚度也較大,單層砂體橫向分布范圍較大,連通性較好。而星109井區(qū),砂巖相對(duì)發(fā)育程度較差,且單層砂巖厚度也較薄。萬一段上部和萬二段下部砂體比較發(fā)育。
圖5 萬三段砂巖等厚圖Fig.5 Sandstone isopach map of Member 3of Wanchang Formation
從砂巖預(yù)測(cè)平面變化趨勢(shì)可以看出:萬一段砂巖厚度較大的區(qū)域分布在昌30井區(qū)和星6—星108井區(qū),在星19井區(qū)和星121井區(qū)還有2個(gè)小的厚度高值區(qū),厚度<40m時(shí)呈連片分布;萬二段基本與萬一段類似,但星6—星108井區(qū)砂巖厚度高值區(qū)已經(jīng)明顯擴(kuò)大到星121井區(qū);萬三段在各井區(qū)砂巖厚度有所增大,但物源規(guī)模有所減小。
2.3.1 物性時(shí)空展布
a.不同沉積相帶儲(chǔ)層物性分布特征
綜合對(duì)比研究區(qū)各鉆井物性測(cè)試資料的層位和沉積相,找出其中物性資料較完善的層位,并選出位于水下扇的中扇部分、中扇尾部以及外扇的井段,對(duì)不同沉積相帶儲(chǔ)層的物性分布特征進(jìn)行了對(duì)比,以了解不同沉積相帶儲(chǔ)層物性的分布規(guī)律。
分析萬昌組各種沉積相的孔隙度、滲透率數(shù)據(jù),以昌30井為例。
水下扇中扇部分的儲(chǔ)層孔隙度主要分布在15%~25%之間;10%~15%和<10%也有分布。水下扇中扇尾部的儲(chǔ)層孔隙度主要分布在10%~15%和<10%。水下扇外扇孔隙度級(jí)別較低,以<10%的為主;其次為10%~15%。
水下扇中扇部分的儲(chǔ)層滲透率主要分布在(10~500)×10-3μm2之間,(0.1~10)×10-3μm2和<0.1×10-3μm2也有分布。水下扇中扇尾部的儲(chǔ)層滲透率主要分布在(0.1~10)×10-3μm2,(10~500)×10-3μm2和<0.1×10-3μm2也有分布。水下扇外扇滲透率級(jí)別較低,以<0.1×10-3μm2和(0.1~10)×10-3μm2為主。
綜上可見,該區(qū)儲(chǔ)層物性的分布特征規(guī)律性明顯,中扇儲(chǔ)層相對(duì)較好,主要為中孔中、低滲;外扇儲(chǔ)層主要為低孔低滲儲(chǔ)層,物性較差。
b.不同層位的儲(chǔ)層物性特征
為了解不同層位儲(chǔ)層物性的變化規(guī)律,對(duì)萬昌組各層段的孔隙度和滲透率特征進(jìn)行了初步分析。
萬一段儲(chǔ)層孔隙度和滲透率分布直方圖顯示(圖6),孔隙度主要分布在15%~25%,占52.8%;而分布于10%~15%和<10%的,分別占26%和15.4%:為中、低、特低孔。滲透率主要分布在(0.1~10)×10-3μm2和(10~500)×10-3μm2,分別占39.4%和54.9%:為中、低滲儲(chǔ)層。
圖6 萬一段孔隙度、滲透率分布直方圖Fig.6 Histogram of porosity and permeability of Member 1of Wanchang Formation
萬二段儲(chǔ)層孔隙度和滲透率分布直方圖顯示(圖7),孔隙度主要分布在15%~25%,占60.6%;而10%~15%和<10%的分別占17.6%和11.9%:以中孔為主,低孔、特低孔為次。滲透率分布在(0.1~10)×10-3μm2和(10~500)×10-3μm2,分別占34%和62%:為中、低滲儲(chǔ)層。
圖7 萬二段孔隙度、滲透率分布直方圖Fig.7 Histogram of porosity and permeability of Member 2of Wanchang Formation
萬三段儲(chǔ)層孔隙度和滲透率分布直方圖顯示(圖8),孔隙度主要分布在15%~25%,占65.2%;而10%~15%和>25%的分別占13.6%和20.5%:中孔為主,高、低孔為次。滲透率主要分布在(10~500)×10-3μm2,占81.1%;而(0.1~10)×10-3μm2占18.9%:為中、低滲儲(chǔ)層。將上述各段常規(guī)物性對(duì)比分析可知,本區(qū)儲(chǔ)層以萬二、萬三段物性最好,主要為中孔中滲;萬一段儲(chǔ)層物性次之,以中低孔中滲或中低孔低滲為主,部分甚至為非滲透層。
圖8 萬三段孔隙度、滲透率分布直方圖Fig.8 Histogram of porosity and permeability of Member 3of Wanchang Formation
2.3.2 物性總體特征
砂巖的孔隙度和滲透率是反映砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能和滲濾條件的最基本參數(shù)[17-19]。從孔隙度和滲透率的直方圖中可以看出,本區(qū)儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率分布范圍較大??紫抖戎饕植加?5%~25%之間,滲透率值主要介于(10~500)×10-3μm2之間(圖6、圖7、圖8)。
參照中國石油天然氣行業(yè)物性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知,本區(qū)儲(chǔ)層孔隙度主要為中等孔隙和低孔隙,滲透率中、低滲均有分布。分析各井儲(chǔ)層孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)可知,雖然由于壓實(shí)作用,總體上孔隙度和滲透率具有隨著埋深加大而減小的趨勢(shì),但由于溶解作用使得次生孔隙度加大,即在大約750~1 500m深度范圍內(nèi)出現(xiàn)第一次生孔隙帶,而在更深的部位還會(huì)出現(xiàn)第二次生孔隙帶(圖9)。
2.3.3 儲(chǔ)層物性的控制因素
a.埋深對(duì)儲(chǔ)層物性的控制
沉積巖隨著上覆巖層的加厚和深埋,地層靜壓力和溫度的增加,使得巖石排列更加緊密,顆粒間發(fā)生非彈性的、不可逆的移動(dòng),使孔隙度下降[20]。當(dāng)顆粒緊密排列到達(dá)最大限度時(shí),上覆地層壓力的進(jìn)一步增加,就會(huì)促使顆粒在接觸點(diǎn)上的局部溶解,溶解的礦物則在孔隙空間重新結(jié)晶,進(jìn)一步導(dǎo)致孔隙度的降低(圖9)。因此,從整體的變化趨勢(shì)來看,孔隙度和滲透率總體隨埋深的增大呈逐漸變小的趨勢(shì)。
b.粒度及分選性的影響
圖9 孔隙度隨深度變化關(guān)系曲線Fig.9 Relation curve of porosity and depth
碎屑巖儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)包括粒度和分選性。粒度越大,分選性越好,孔隙度越大。在通常情況下,粒度與砂巖的孔隙度、滲透率成正比關(guān)系[18]。
我們大體把該區(qū)巖性按照粒度大小分成砂礫巖、礫巖-粉砂巖互層、粉砂巖??紫抖入S著巖石粒度變粗,大孔隙增加,小孔隙減少,整體孔隙度變大。而滲透率整體也是隨著巖石粒度變粗而變大(表2)。
表2 梁家構(gòu)造帶淺層儲(chǔ)層巖石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Parameter of petrophysical property of reservoir rocks in the Liangjia tectonic belt
c.沉積微相類型對(duì)儲(chǔ)層物性的控制
從本區(qū)儲(chǔ)層主要沉積微相類型與孔隙度和滲透率的統(tǒng)計(jì)分析表明,水下扇中扇辮狀溝道的儲(chǔ)層物性最好,其次為疊覆扇舌和外扇末梢濁積巖微相。表明不同沉積微相砂體,其儲(chǔ)層物性特征有所不同。本區(qū)的良好的儲(chǔ)層是水下扇的辮狀溝道和疊覆扇舌砂體,其次為外扇末梢濁積巖(表3)。
表3 不同沉積微相儲(chǔ)層的孔滲特征Table 3 Characteristics of porosity and permeability in different microfacies reservoirs
d.成巖作用的影響
不同的成巖作用在不同的成巖階段對(duì)巖石的孔隙及滲透性有不同的影響,根據(jù)對(duì)孔滲影響的好壞可分為2大類:①破壞性成巖作用,主要為壓實(shí)作用、壓溶作用和膠結(jié)作用;②建設(shè)性成巖作用,主要為溶解作用、交代過程中的溶蝕、成巖收縮作用等[21-23]。
(1)壓實(shí)作用的影響:本區(qū)砂巖儲(chǔ)層由于壓實(shí)作用的影響,碎屑顆粒呈點(diǎn)-線接觸,局部見凹凸接觸,雜基主要為泥質(zhì),并已重結(jié)晶為黏土礦物。石英和長石顆粒表面被溶蝕。部分石英顆粒有次生加大邊現(xiàn)象,在長石和巖屑顆粒表面有黏土礦化和絹云母化現(xiàn)象(圖10)。巖石總體積減小,孔隙度和滲透率降低,孔隙結(jié)構(gòu)變差。
圖10 砂巖儲(chǔ)層顯微照片F(xiàn)ig.10 Micrograph of sandstone reservoir in Wanchang Formation
(2)膠結(jié)作用的影響:本區(qū)砂巖儲(chǔ)層受膠結(jié)作用的影響,主要表現(xiàn)在隨著成巖過程進(jìn)行,有各種各樣的自生礦物析出,主要是石英次生加大、粒間黏土礦物的生成、長石高嶺石化等,它們以膠結(jié)物的形式產(chǎn)出,充填于粒間或粒內(nèi)溶孔,進(jìn)一步使得原生孔隙極大地減?。▓D11、圖12)。
圖11 石英次生加大掃描電鏡照片F(xiàn)ig.11 SEM image showing quartz overgrowth in Wanchang Formation
圖12 粒間高嶺石掃描電鏡照片F(xiàn)ig.12 SEM image showing intergranular kaolinite in Wanchang Formation
(3)溶解作用的影響:本區(qū)砂巖儲(chǔ)層進(jìn)入晚成巖期的A亞期,有機(jī)質(zhì)處于成熟至高成熟時(shí)期,干酪根裂解釋放出的有機(jī)酸濃度達(dá)到了最大值。在酸性孔隙溶液存在的情況下,不穩(wěn)定組分發(fā)生溶解形成次生孔隙空間,主要包括次生粒內(nèi)溶孔和次生粒間溶孔,增大了儲(chǔ)集層的孔隙體積,不同程度地改變了孔隙和喉道的幾何形態(tài)。局部區(qū)域無烴類注入,則發(fā)育晚期膠結(jié)作用,使得原生孔隙及次生孔隙進(jìn)一步被充填(圖13)。
a.對(duì)萬昌組儲(chǔ)層的電性-物性-含油性的關(guān)系分析可以得出:聲波時(shí)差與孔隙度具有較好的相關(guān)性,油層、油氣層、氣層、水層等物性參數(shù)有所不同,油層要求孔隙度和滲透率等物性下限高,氣層的孔滲下限相對(duì)較低,水層的孔隙度和滲透率的下限最低。
圖13 砂巖儲(chǔ)層鑄體薄片照片F(xiàn)ig.13 Picture of casting thin-section of sandstone reservoir in Wanchang Formation
b.萬一段砂巖厚度較大的區(qū)域分布在昌30井區(qū)和星6—星108井區(qū),在星19井區(qū)和星121井區(qū)還有2個(gè)小的厚度高值區(qū);萬二段基本與萬一段類似,但星6—星108井區(qū)砂巖厚度高值區(qū)已經(jīng)明顯擴(kuò)大到星121井區(qū);萬三段在各井區(qū)砂巖厚度有所增大,但物源規(guī)模有所減小。
c.萬昌組儲(chǔ)層主要為中低孔隙度、中低滲透率。儲(chǔ)層物性的分布特征規(guī)律性明顯,中扇儲(chǔ)層相對(duì)較好,主要為中孔、中低滲;外扇儲(chǔ)層物性較差,主要為低孔、低滲。萬二、萬三段物性最好,主要為中孔、中滲;萬一段儲(chǔ)層物性次之,以中低孔、中孔低滲為主。儲(chǔ)層的控制因素有埋深、粒度及分選性、沉積微相類型、成巖作用等。
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