李愛(ài)榮,徐 崗,王寶萍,張錄社,杜 皎,夏海英
(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安710065;2.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系,陜西 西安710069;3.延長(zhǎng)油田股份有限公司,陜西 延安716000;4.華北油田采油一廠,河北 任丘062452)
鄂爾多斯盆地目前已發(fā)現(xiàn)多套含油氣層系,為我國(guó)典型的低滲透含油氣盆地,其中三疊系延長(zhǎng)組石油最為富集。YZ區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部三角洲之上,隸屬子長(zhǎng)采油廠,主力產(chǎn)油層為長(zhǎng)6油層組,儲(chǔ)層砂體為三角洲沉積的產(chǎn)物[1-4]。儲(chǔ)層經(jīng)歷沉積、成巖等各類地質(zhì)作用,導(dǎo)致儲(chǔ)層具有強(qiáng)非均質(zhì)性[5-11]。
根據(jù)4口井的鑄體薄片資料統(tǒng)計(jì),長(zhǎng)6油層組儲(chǔ)層巖石類型多為細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖,碎屑成分中石英含量平均30.6%;長(zhǎng)石含量平均36.9%;巖屑含量平均20.9%,主要為巖漿巖和變質(zhì)巖巖屑,幾乎不含沉積巖巖屑。一般砂巖的填隙物含量較低,碎屑分選性較好,碎屑顆粒多為次圓-次棱角狀,磨圓度中等(見(jiàn)圖5b、c),結(jié)構(gòu)成熟度較高;巖石的支撐類型為顆粒支撐;碎屑顆粒之間以點(diǎn)-線接觸或線接觸為主(見(jiàn)圖5d),凹凸接觸少(見(jiàn)圖5a);膠結(jié)類型以孔隙-薄膜式、孔隙式膠結(jié)為主(見(jiàn)圖5a)。
填隙物組分以濁沸石和自生綠泥石為主,其含量占填隙物總含量的80%以上,其次為方解石及少量自生高嶺石、自生粘土、泥鐵質(zhì)和石英次生加大等。
研究區(qū)長(zhǎng)6段儲(chǔ)層砂巖中主要發(fā)育兩種基本孔隙類型,即原生孔隙和次生孔隙。
(1)原生孔隙為機(jī)械壓實(shí)、長(zhǎng)石及石英的次生加大和多種膠結(jié)作用充填后剩余的原生粒間孔,也稱為殘余粒間孔或剩余粒間孔,包括早期薄膜狀綠泥石、伊利石膠結(jié)之后的殘余粒間孔,石英、長(zhǎng)石次生加大之后的殘余粒間孔,方解石、粘土礦物充填膠結(jié)之后的殘余粒間孔等。
(2)次生孔隙主要為溶蝕作用產(chǎn)生的溶蝕孔隙,包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、填隙物內(nèi)溶孔和鑄???。次生孔隙對(duì)改善儲(chǔ)層的物性起著非常重要的作用,是本區(qū)最主要的孔隙類型(見(jiàn)圖1)。
圖1 YZ區(qū)孔隙類型分布頻率直方圖
除上述孔隙類型外,裂隙孔在研究區(qū)也有發(fā)育,包括巖石裂隙和顆粒裂隙,是構(gòu)造作用、機(jī)械壓實(shí)作用和收縮作用改造巖石而形成的狹長(zhǎng)孔縫。本區(qū)延長(zhǎng)組砂巖中裂隙不發(fā)育,僅發(fā)育在部分砂巖中(見(jiàn)圖5f),主要為層間縫,裂縫沿黑云母或植物碎屑富集的層面發(fā)育,見(jiàn)少量的壓裂縫和斜交層理的張裂縫,泥巖中裂縫很發(fā)育,寬度在0.01~0.04 mm之間(見(jiàn)圖5e)。
綜合巖石鑄體薄片、壓汞分析、毛細(xì)管壓力曲線等資料,可知本區(qū)長(zhǎng)6段儲(chǔ)層砂巖的孔隙結(jié)構(gòu)為小孔微喉型,次為小孔微細(xì)喉型。
根據(jù)探井863塊樣品的物性分析數(shù)據(jù),研究區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6儲(chǔ)層物性變化較大,孔隙度最小為 1.3%,最大可達(dá)19.5%,平均值為9.72%,主要分布在8% ~12%,占樣品總數(shù)的82%;滲透率從小于 0.001 ×10-3μm2到 95.4 ×10-3μm2(為裂縫),平均值為 1.1 ×10-3μm2,主要分布在 0.1 ~2×10-3μm2,占樣品總數(shù)的90%(見(jiàn)圖2)。按照原石油行業(yè)碎屑巖儲(chǔ)層物性劃分標(biāo)準(zhǔn)[12],本區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層多屬低孔低滲和低孔特低滲儲(chǔ)層。
縱向上,孔隙度隨著埋藏深度的變化具有變小的趨勢(shì),主要原因是隨地層埋深增加,地層的壓力增大,使得儲(chǔ)層中的原生孔隙降低;滲透率隨著埋深的增加也降低,在埋深200~600 m的深度范圍內(nèi)發(fā)育多個(gè)孔滲高值帶,主要是不同時(shí)期的成巖作用的結(jié)果(見(jiàn)圖3)。
圖2 YZ區(qū)孔隙度、滲透率分布直方圖
圖3 YZ區(qū)孔隙度、滲透率與深度關(guān)系圖
沉積環(huán)境主要影響儲(chǔ)層砂巖的粒度、分選性、碎屑成分、泥質(zhì)雜基的含量,導(dǎo)致不同沉積微相儲(chǔ)層物性差異明顯。沉積相研究表明,本區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6儲(chǔ)層屬三角洲沉積體系,總體上看,三角洲相沉積中以分流河道、水下分流河道砂體物性較好,其次為河道側(cè)翼砂體,河道間沉積物性最差。
儲(chǔ)層物性除受沉積相的影響外,位于同一相帶儲(chǔ)層物性的差異主要受成巖作用的控制,其中包括:(1)壓實(shí)及壓溶作用;(2)膠結(jié)物的類型、含量及其分布特征;(3)骨架顆粒及濁沸石、方解石、自生綠泥石等膠結(jié)物的溶解作用。其中前兩者是降低儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的重要原因,后者對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能具有一定的改善作用。
4.3.1 機(jī)械壓實(shí)作用和壓溶作用
機(jī)械壓實(shí)作用是沉積物在上覆重力和靜水壓力作用下,水分排出,碎屑顆粒緊密排列,軟組分?jǐn)D入孔隙,從而使巖石孔隙體積縮小,孔隙度降低滲透性變差的作用。與此同時(shí),沉積物的密度增加,抗侵蝕能力增強(qiáng)。
壓實(shí)作用在長(zhǎng)6砂巖中的主要表現(xiàn)為碎屑顆粒排列緊密,呈點(diǎn)—線接觸,顆粒在垂向壓力作用下形成定向排列組構(gòu)(見(jiàn)圖5b、d)。隨著沉積物埋深的增加,壓力和溫度的升高,壓實(shí)作用逐漸被壓溶作用所代替,表現(xiàn)為顆粒間由點(diǎn)—線接觸過(guò)渡為凹凸接觸,長(zhǎng)石、石英發(fā)生次生加大(見(jiàn)圖5a)。其結(jié)果使原生粒間孔隙進(jìn)一步減小,同時(shí)也使喉道半徑大大縮小,降低了儲(chǔ)層的滲透能力,本區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層砂巖中壓溶作用不顯著,顆粒之間的凹凸接觸關(guān)系在個(gè)別薄片中可見(jiàn)(見(jiàn)圖5f),石英的次生加大較常見(jiàn)(見(jiàn)圖5a)。
4.3.2 膠結(jié)作用
在各種膠結(jié)物中,以碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)層滲透率影響最大,隨著滲透率的增高,碳酸鹽含量有降低的趨勢(shì),這對(duì)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的改善具有重要的作用;對(duì)孔隙度的影響甚微,二者相關(guān)性不明顯,可能和樣品數(shù)目少有關(guān)(見(jiàn)圖4)。其次是濁沸石對(duì)長(zhǎng)6油層組砂巖物性的影響,主要起改善作用。除此之外,粘土礦物、石英次生加大對(duì)儲(chǔ)層物性也有很大的影響(見(jiàn)圖5b)。砂巖中石英和長(zhǎng)石次生加大較發(fā)育,鑄體薄片中可以明顯地看到新生長(zhǎng)石、石英形成的凈邊或增生邊(見(jiàn)圖5a)。
圖4 YZ區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物含量與儲(chǔ)層物性關(guān)系圖
4.3.3 溶解作用
晚期成巖階段及表生成巖階段由碎屑顆粒及濁沸石、碳酸鹽膠結(jié)物的溶解作用是改善延長(zhǎng)組砂巖物性的重要因素[13-14]。觀察發(fā)現(xiàn),研究區(qū)的巖石顆粒的溶解作用非常發(fā)育,主要以粒間溶孔為主(見(jiàn)圖5c、d)。
在低滲透儲(chǔ)層中,尤其是在深成巖作用下形成的次生低滲透儲(chǔ)層中,隨著巖石的致密程度增加,巖石的強(qiáng)度和脆性增大,因而在構(gòu)造應(yīng)力的作用下將不同程度地產(chǎn)生裂縫。天然裂縫在低滲透油藏開(kāi)發(fā)中占有重要的地位,首先,裂縫是低滲透油藏中油氣滲流的重要通道和儲(chǔ)集空間,與裂縫有關(guān)的次生孔隙構(gòu)成了油氣儲(chǔ)集的主要空間,裂縫分布控制著儲(chǔ)層分布;其次天然裂縫在低滲透油藏中具有較強(qiáng)的導(dǎo)流作用,并能控制地下流體的流動(dòng)方向[15-17]。
根據(jù)鏡下觀察,本區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層見(jiàn)裂縫,主要發(fā)育在泥巖中(圖版I-5),砂巖中裂縫很少見(jiàn),這為油氣的初次運(yùn)移提供了很好的通道作用。
(1)鄂爾多斯盆地YZ區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖石類型多為細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖,填隙物含量較低,碎屑分選性較好,碎屑顆粒多為次圓-次棱角狀,磨圓度中等,結(jié)構(gòu)成熟度較高,膠結(jié)類型以孔隙-薄膜式、孔隙式膠結(jié)為主。
(2)儲(chǔ)層發(fā)育原生孔和次生孔,并以次生孔隙為主,次生孔隙主要為溶蝕作用產(chǎn)生的溶蝕孔隙,包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、填隙物內(nèi)溶孔和鑄模孔。儲(chǔ)層砂巖多屬低孔-低滲和低孔-特低滲,孔隙結(jié)構(gòu)以小孔微喉型為主。
(3)儲(chǔ)層物性特征主要受成巖作用和沉積環(huán)境的控制,埋深在一定程度上也影響著儲(chǔ)層物性;分流河道、水下分流河道砂體物性較好,而河道間沉積物性最差;溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層物性起到了積極的建設(shè)性作用;而壓實(shí)及壓溶作用、膠結(jié)作用則是破壞性作用;微裂隙在改善儲(chǔ)層物性的同時(shí)也加大了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。
圖5 YZ區(qū)巖石類型圖版
[1]宋凱,呂劍文,杜金良,等.鄂爾多斯盆地中部上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組物源方向分析與三角洲沉積體系[J].古地理學(xué)報(bào).2002,4(3):59-66.
[2]武富禮,王變陽(yáng),趙靖舟,等.鄂爾多斯盆地油藏序列特征及成因[J].石油學(xué)報(bào).2008,29(5):639-643.
[3]張哨楠,丁曉琪.鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組致密砂巖儲(chǔ)層特征及其成因[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2010,37(4):386-394.
[4]李愛(ài)榮,王維喜,武富禮,等.鄂爾多斯盆地延安三角洲長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6油氣聚集模式研究[J].石油與天然氣地質(zhì).2013,34(5):667-671.
[5]裘亦楠,薛叔浩.油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社.1994:26-68.
[6]吳勝和,熊琦華.油氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社.1998:122-168.
[7]羅靜蘭,郭德運(yùn),尹鵬,等.蟠龍?zhí)絽^(qū)長(zhǎng)2砂巖儲(chǔ)層物性的控制因素[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2003,33(6):723-728.
[8]李弘,王芙蓉,戴世立,等.綠泥石膜對(duì)儲(chǔ)層孔隙度的影響—以鄂爾多斯盆地M油田延長(zhǎng)組2段為例[J].巖性油氣藏.2008,20(4):71-74.
[9]李書恒,方國(guó)慶,楊金龍,等.鄂爾多斯盆地超低滲透儲(chǔ)層成因研究及意義[J].巖性油氣藏.2012,24(6):32-37.
[10]郭正權(quán),齊亞林,楚美娟,等.鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層致密史恢復(fù)[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).2012,34(6):594-599.
[11]楊巍,陳國(guó)俊,張銘杰,等.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)長(zhǎng)8油層組自生綠泥石對(duì)儲(chǔ)層物性的影響[J].巖性油氣藏.2012,24(3):27-33.
[12]任延廣,王成,吳海波,等.油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法(SY/T6285-2011)[S].北京:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司.2011.
[13]李鳳杰,王多云,徐旭輝.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組儲(chǔ)層特征及影響因素分析[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).2005,27(4):365-370.
[14]孫衛(wèi),楊希濮,高輝.溶孔-粒間孔組合對(duì)超低滲透儲(chǔ)層物性的影響—以西峰油田慶陽(yáng)區(qū)長(zhǎng)8油層為例[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2009,39(3):507-509.
[15]李鳳杰,王多云,徐旭輝.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組儲(chǔ)層特征及影響因素分析[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).2005,27(4):365-370.
[16]王瑞飛,孫衛(wèi).鄂爾多斯盆地姬塬油田上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組超低滲透砂巖儲(chǔ)層微裂縫研究[J].地質(zhì)論評(píng).2009,55(3):444-448.
[17]程俊,李紅,雷川.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層成巖作用研究[J].巖性油氣藏.2013,25(1):69-74.