塔里木盆地西達(dá)里亞油田阿克庫(kù)勒組儲(chǔ)層黏土礦物特征及其對(duì)儲(chǔ)集空間的影響

林曉紅,陽(yáng)國(guó)進(jìn)　(中石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

朱喜萍　(中石油新疆油田分公司準(zhǔn)東采油廠，新疆 阜康 831511)

塔里木盆地西達(dá)里亞油田阿克庫(kù)勒組儲(chǔ)層黏土礦物特征及其對(duì)儲(chǔ)集空間的影響

林曉紅,陽(yáng)國(guó)進(jìn)(中石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

朱喜萍(中石油新疆油田分公司準(zhǔn)東采油廠，新疆 阜康 831511)

[摘要]塔里木盆地西達(dá)里亞油田三疊系主要含油層位為阿克庫(kù)勒組一段、三段(T2a1、T2a3)，油層埋藏較深，約在4400～5000m，儲(chǔ)層物性好，屬于中孔-高滲砂巖儲(chǔ)層。通過分析T2a1、T2a3砂巖儲(chǔ)層中的黏土礦物特征及樣品物性，討論了成巖過程中黏土礦物對(duì)儲(chǔ)集空間的影響。研究認(rèn)為：T2a1、T2a3儲(chǔ)層中高嶺石對(duì)儲(chǔ)集空間起破壞性作用，綠泥石對(duì)儲(chǔ)集空間起建設(shè)性作用，伊-蒙混層主要起阻塞、減小喉道空間，降低滲透性的作用。

[關(guān)鍵詞]西達(dá)里亞油田；砂巖儲(chǔ)層；黏土礦物；儲(chǔ)集空間；高嶺石；綠泥石

黏土礦物是砂巖油藏儲(chǔ)層的重要組成部分，其賦存狀態(tài)和物理化學(xué)特性的不同以致對(duì)儲(chǔ)層起到的作用不同。隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)碎屑巖儲(chǔ)層黏土礦物研究的不斷加深，不同類型和特征的黏土礦物在漫長(zhǎng)的成巖過程中對(duì)儲(chǔ)集空間的保護(hù)或破壞作用也逐漸被重視[1～4]。

西達(dá)里亞油田位于新疆輪臺(tái)縣塔里木河的北岸，所在構(gòu)造為塔里木盆地東北坳陷區(qū)沙雅隆起阿克庫(kù)勒凸起上的一個(gè)局部斷背斜構(gòu)造。其儲(chǔ)油層位為中三疊統(tǒng)阿克庫(kù)勒組一段、三段(T2a1、T2a3)和上三疊統(tǒng)哈拉哈塘組。T2a1、T2a3油藏埋深4400~5000m，均為辮狀河三角洲相沉積體系。

1儲(chǔ)層特征及儲(chǔ)集性能

T2a1、T2a3儲(chǔ)層巖性主要為淺灰色長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖，成分成熟度較低；巖石粒度多為中粒，少數(shù)為細(xì)粒和粗粒，分選中等，碎屑以次棱角狀-次圓狀為主，結(jié)構(gòu)成熟度中等；粒間填隙物主要有高嶺石、綠泥石，局部碳酸鹽發(fā)育。

據(jù)巖石薄片觀察，T2a1、T2a3儲(chǔ)層孔隙以粒間孔為主，少量的粒內(nèi)溶孔、粒內(nèi)微孔、晶間微孔。巖心常規(guī)物性分析，T2a3儲(chǔ)層孔隙度介于10.1%～29.7%(平均24.8%)，主要分布區(qū)間為22%～28%；滲透率介于11.7～5100mD(平均1585.2mD)，主要分布區(qū)間為320~2560mD。T2a1儲(chǔ)層孔隙度介于10.3%～25.4%(平均21.8%)，主要分布區(qū)間20%～26%；滲透率介于10.6～5100mD(平均1526.6mD)，主要分布區(qū)間40～2560mD?？傮w上為中孔-高滲儲(chǔ)層。

2黏土礦物特征

根據(jù)油藏某井樣品的掃描電鏡和黏土礦物X射線衍射結(jié)果，其黏土礦物主要類型有高嶺石、綠泥石、伊-蒙混層、伊利石等4種類型，且以前3種類型為主。其中T2a3伊-蒙混層含量最高，混層比較高；T2a1高嶺石含量最高，混層比低(表1)。

T2a1、T2a3儲(chǔ)層中高嶺石呈書頁(yè)狀、蠕蟲狀、不規(guī)則狀分布于粒間，占據(jù)粒間孔隙或溶蝕孔隙(圖1(a)、(b))；綠泥石呈頁(yè)片狀規(guī)則地包裹于顆粒表面，稱顆粒包膜，同時(shí)也作為粒間孔的內(nèi)表面，也有人稱之為孔隙襯里(圖1(c)、(d))；伊-蒙混層呈片狀、碎片狀貼附于顆粒表面，搭橋狀分布于粒間(圖1(e)、(f)、(g))；伊利石在顆粒之間呈搭橋狀或毛發(fā)狀(圖1(h))。

圖1　研究區(qū)某井樣品掃描電鏡照片

層位深度/m黏土礦物絕對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%黏土礦物相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%I-SIKC混層比/%T2a34412.962.26584317854414.931.536451615904415.792.835053114904420.362.574043323804422.932.744841632804433.292.211663840204434.111.69195472920T2a14472.725.042532250204474.462.572784322204479.732.311396315204480.872.5427112735204484.921.19279521220

注：I-S為伊-蒙混層；I為伊利石；K為高嶺石；C為綠泥石。

3黏土礦物對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間的影響

3.1　綠泥石

作為顆粒包膜或孔隙襯里的綠泥石，多形成于較早成巖階段，與富鐵沉積環(huán)境有關(guān)[1]。研究區(qū)T2a1、T2a3儲(chǔ)層均為辮狀河三角洲沉積環(huán)境，由河流帶來豐富的溶解鐵，給綠泥石的形成提供了物質(zhì)來源。根據(jù)對(duì)T2a1、T2a3砂巖儲(chǔ)層的綠泥石絕對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和孔隙度試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)表明，兩者呈正相關(guān)關(guān)系，即反映了綠泥石的存在確實(shí)對(duì)儲(chǔ)集空間的保存有利，且綠泥石含量越高，砂巖孔隙度越大。

綠泥石對(duì)砂巖儲(chǔ)層孔隙的保護(hù)作用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)抗壓實(shí)作用大量研究證實(shí)，壓實(shí)作用是使孔隙減少的最主要因素[7]。形成于早成巖早期顆粒的綠泥石包膜，從孔隙流體中沉淀出來，將顆粒膠結(jié)在一起，在一定程度上起到了抗壓實(shí)作用。

2)保護(hù)溶孔等次生孔隙在掃描電鏡照片中，可以看到不少碎屑溶蝕后形成的鑄模孔因綠泥石襯里的存在而得以保存。

3)阻止石英的次生加大，保護(hù)粒間孔石英的次生加大是砂巖孔隙減少的重要因素，次生石英往往以石英顆粒為核，沿核的晶格繼續(xù)生長(zhǎng)，當(dāng)綠泥石包膜緊密包裹了碎屑顆粒，自生石英將不易找到生長(zhǎng)點(diǎn)，若在此之前有流體交換，會(huì)將Si4+帶走，避免或減緩了石英的沉淀，保留了更多的粒間孔隙。據(jù)T2a1、T2a3儲(chǔ)層掃描電鏡觀察，大多數(shù)有包膜的石英顆粒沒有發(fā)生次生加大現(xiàn)象。

3.2　高嶺石

結(jié)合區(qū)內(nèi)砂巖儲(chǔ)層樣品中的高嶺石絕對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與孔隙度測(cè)試結(jié)果分析，二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。砂巖中書頁(yè)狀、蠕蟲狀高嶺石為六方板狀集合體，形成于酸性環(huán)境，同時(shí)伴生SiO2沉淀，導(dǎo)致石英次生加大現(xiàn)象發(fā)生，堵塞原生粒間孔及次生孔隙。其反應(yīng)方程式如下：

2KAlSi3O8+2H++H2O=Al2Si2O5(OH)4+4SiO2+2K+

鉀長(zhǎng)石高嶺石

2NaAlSi3O8+2H++H2O=Al2Si2O5(OH)4+4SiO2+2Na+

鈉長(zhǎng)石高嶺石

CaAl2Si2O8+2H++H2O=Al2Si2O5(OH)4+Ca2+

鈣長(zhǎng)石 高嶺石

對(duì)T2a1、T2a3共12個(gè)樣品的測(cè)試分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，伊利石和伊-蒙混層的絕對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與孔隙度相關(guān)性不大(圖2)，但與滲透率呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖3)。通過掃描電鏡觀察，伊-蒙混層礦物呈片狀、碎片狀貼附于顆粒表面，搭橋狀分布于顆粒之間，占據(jù)孔隙，使孔隙內(nèi)壁變得毛糙，阻塞和減小喉道空間，使巖石的滲流能力變差。而伊利石在顆粒之間呈搭橋狀或毛發(fā)狀，在儲(chǔ)層發(fā)育中，其作用與伊-蒙混層類似。

圖2　伊利石+伊-蒙混層絕對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與孔隙度關(guān)系圖　　圖3　伊利石+伊-蒙混層絕對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與滲透率關(guān)系圖

4結(jié)論

1)西達(dá)里亞油田T2a1、T2a3黏土礦物以高嶺石、伊-蒙混層礦物、綠泥石為主，含少量伊利石。

2)綠泥石在T2a1、T2a3儲(chǔ)層中作為顆粒包膜或孔隙襯里存在，形成于早成巖早期，與孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系，起到了保護(hù)儲(chǔ)集空間的作用。

3)高嶺石為長(zhǎng)石等碎屑溶蝕后的產(chǎn)物，以蠕蟲狀、書頁(yè)狀充填在原生、次生孔隙內(nèi)，與孔隙度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

4)伊-蒙混層與伊利石包裹了顆粒和孔隙，尤其是孔隙喉道，大大降低了巖石的滲透性。

[參考文獻(xiàn)]

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[引著格式]林曉紅,陽(yáng)國(guó)進(jìn)，朱喜萍.塔里木盆地西達(dá)里亞油田阿克庫(kù)勒組儲(chǔ)層黏土礦物特征及其對(duì)儲(chǔ)集空間的影響[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版) ,2015,12(29):18~21.

[中圖分類號(hào)]TE122.2

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2015)29-0018-04

[作者簡(jiǎn)介]林曉紅(1980-)，女，工程師，現(xiàn)從事礦物巖石、油藏地質(zhì)研究工作，79685600@qq.com。

[基金項(xiàng)目]國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05049-01)。

[收稿日期]2015-06-22