劉占良,石萬(wàn)里，柳　潔，蔣傳杰，孫　振，杜孝華

(中國(guó)石油股份公司 長(zhǎng)慶油田公司 第五采氣廠, 陜西 西安　710018)

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鄂爾多斯盆地烏審旗東區(qū)馬五1-4亞段碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙特征與成因

劉占良,石萬(wàn)里，柳潔，蔣傳杰，孫振，杜孝華

(中國(guó)石油股份公司 長(zhǎng)慶油田公司 第五采氣廠, 陜西 西安710018)

鄂爾多斯盆地烏審旗東區(qū)奧陶系儲(chǔ)層低孔低滲,儲(chǔ)層發(fā)育受沉積和巖溶地貌等多種因素控制。為探討該區(qū)儲(chǔ)層的特征及其成因,在巖心觀察和測(cè)井曲線分析基礎(chǔ)上,劃分了蘇里格氣田東區(qū)馬五1-4亞段沉積微相;利用薄片觀察、壓汞分析、掃描電鏡等分析技術(shù),研究了儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型、 物性特征、 孔隙結(jié)構(gòu)等儲(chǔ)層特征及儲(chǔ)層成因。 研究后認(rèn)為, 馬五1-4亞段儲(chǔ)層孔隙包括膏核溶孔、膏晶模溶孔、晶間孔、晶間溶孔、裂縫等;孔隙類型組合形式有溶孔裂縫型、孔隙型、微孔型、裂縫-孔隙-孔洞型4種;沉積微相以潮上、潮間、潮下云坪和含泥云坪為主,縱向上變化較快;膏質(zhì)或含膏云坪相最有利于儲(chǔ)層發(fā)育,潮間帶云坪相稍差,含泥云坪相最差;表生期石膏、硬石膏結(jié)核的選擇性溶蝕決定了孔隙規(guī)模;巖溶古地貌控制地表水的流向,使碳酸鹽巖溶蝕向下延伸,影響儲(chǔ)層分布,馬五4亞段成為該區(qū)最有利的儲(chǔ)層;鼻隆和鼻凹等微構(gòu)造對(duì)物性影響較大,鼻隆和鼻凹處孔滲較高,鼻翼最差。

蘇里格氣田；奧陶系；儲(chǔ)層；巖溶地貌；沉積相

碳酸鹽巖巖溶型儲(chǔ)層是中國(guó)當(dāng)前油氣勘探研究的重要對(duì)象之一,目前已經(jīng)在鄂爾多斯盆地、塔里木盆地和渤海灣盆地的地層中發(fā)現(xiàn)了數(shù)個(gè)大型碳酸鹽巖溶型油氣田[1]。李景陽(yáng)等認(rèn)為石灰?guī)r的溶蝕首先是對(duì)泥晶基質(zhì)和亮晶膠結(jié)物進(jìn)行溶蝕，其結(jié)果是形成粒間孔及粒屑狀的溶濾層，白云巖的進(jìn)一步溶蝕是沿著白云石菱形晶體、解理面進(jìn)行，形成大量的溶蝕孔隙[2]。Loucks總結(jié)了地表和地下巖溶發(fā)育的特征,對(duì)巖溶在垂向剖面上的分帶性以及洞穴充填物的分帶性進(jìn)行了非常詳細(xì)的描述[3]。國(guó)內(nèi)學(xué)者以典型古巖溶油氣田為例,總結(jié)了古風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)集體的特征[4];并將層序地層學(xué)理論和方法引入巖溶洞穴層成因的研究中,依據(jù)層序界面發(fā)育級(jí)別的不同,對(duì)巖溶進(jìn)行了分類[5];或根據(jù)巖溶儲(chǔ)集體的母巖成因類型和構(gòu)造地質(zhì)演化特點(diǎn)劃分了不同類型的巖溶儲(chǔ)集體[6]。準(zhǔn)確把握碳酸鹽巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)層特征,明確其成因及控制因素,對(duì)海相油氣田的勘探開發(fā)具有重要意義。

圖1　研究區(qū)位置圖Fig.1　Site of Research area

該研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地蘇里格氣田東部,南接烏審旗和靖邊氣田, 東鄰榆林氣田, 為一長(zhǎng)方形區(qū)域,面積約610 km2(見圖1)。 受加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響, 該區(qū)馬家溝組頂部地層于加里東期被剝蝕時(shí)間長(zhǎng)達(dá)130 Ma,形成了廣泛分布的侵蝕面,其風(fēng)化殼厚度在局部地區(qū)可達(dá)100 m左右[7-13]。 目的層位涉及下古生界馬家溝組馬五1-4亞段(見圖2)：馬五1亞段厚8～30 m,發(fā)育灰、淺灰色泥晶細(xì)粉晶白云巖,夾少量深灰色泥質(zhì)云巖和云質(zhì)泥巖,構(gòu)成4～5個(gè)米級(jí)旋回,頂部為風(fēng)化殼剝蝕面(見圖2);馬五2亞段厚度為5～10 m,上部灰、淺灰色白云巖和泥質(zhì)云巖,下部淺灰色泥晶細(xì)粉晶白云巖;馬五3亞段厚l7～30 m,發(fā)育深灰色泥質(zhì)白云巖、云質(zhì)泥巖,夾少量淺灰色泥晶細(xì)粉晶白云巖,常發(fā)育巖溶角礫巖,有時(shí)夾少量白色硬石膏巖;馬五4亞段厚約40～50 m,頂部2～4 m，為淺灰色具溶孔白云巖,有些溶孔中含較多殘留硬石膏,主體為深灰色細(xì)粉晶白云巖和泥質(zhì)云巖。由此可知,馬五1-4亞段地層從下到上殘余厚度變厚，分布范圍也逐漸增大；馬五3—馬五4亞段地層保存相對(duì)較好，地層連片分布,馬五1亞段地層保存較少，零星狀分布。研究區(qū)馬五段地層共劃分了11個(gè)產(chǎn)氣層(見圖2),其中馬五13，馬五22，馬五41a，馬五43是主力產(chǎn)氣層。受沉積環(huán)境、成巖作用的影響[14-20],該區(qū)馬家溝組儲(chǔ)層分布有明顯的非均質(zhì)性,且不同區(qū)塊產(chǎn)能差別較大[21-23]。因此，不同的沉積環(huán)境和成巖作用的區(qū)域差異性是尋找儲(chǔ)層發(fā)育帶的重要前提[24]。 該文在沉積相研究的基礎(chǔ)上,利用普通薄片、掃描電鏡、X射線衍射、物性數(shù)據(jù)及壓汞分析等資料,探討了鄂爾多斯盆地烏審旗東區(qū)馬五1-4亞段儲(chǔ)層的特征及其成因,旨在為該區(qū)馬五1-4亞段下一步勘探開發(fā)提供地質(zhì)依據(jù)。

圖2　研究區(qū)馬五1-4亞段地層巖性綜合柱狀圖Fig.2　Lithologic comprehensive histogram of research area M51-4

1　儲(chǔ)層特征

1.1儲(chǔ)集空間類型

通過(guò)巖心觀察、鑄體薄片、掃描電鏡分析,研究區(qū)馬五1-4亞段儲(chǔ)集空間以溶孔、溶洞、晶間孔、晶間溶孔為主,其次為裂縫,角礫間縫、微裂縫少量。

1)膏核溶孔。白云巖中石膏結(jié)核溶孔呈蜂窩狀分布,溶斑面積一般為10%～30%,局部高達(dá)40%,溶孔(溶斑)為圓狀或次圓狀,孔徑一般為1～2 mm,大者直徑可達(dá)3 mm(見圖3A);顯微鏡下，溶孔為圓狀或橢圓狀,多數(shù)溶孔都有滲流粉砂白云石充填,僅被滲流粉砂白云石和少量石英充填的溶孔一般保存較好(見圖4A，B;),少量膏核溶孔中充填的滲流粉砂白云石遭受埋藏溶解作用也可以產(chǎn)生溶孔(見圖4B，C，D，E)。

2)膏晶模溶孔。這類溶孔多呈板狀、細(xì)棒狀,晶模孔徑一般比膏核小,其直徑通常為0.5～1 mm;顯微鏡下可見白云巖中晶模溶孔未被充填或被滲流粉砂白云石半充填,面孔率可達(dá)2%～5%。部分白云巖中晶模溶孔被亮晶方解石及少量滲流粉砂白云石全部充填(見圖4F),致使孔隙喪失殆盡。當(dāng)白云巖僅有膏晶模溶孔存在時(shí),巖石物性一般較差或中等,而膏核溶孔和膏晶模溶孔共同出現(xiàn)時(shí),孔隙度一般較高,孔隙之間連通性一般也較好。除了上述膏核溶孔和膏晶模溶孔是最主要的溶孔外,由巖溶作用產(chǎn)生的巖溶縫、管、洞(見圖3B，C，D，E，F(xiàn)，G),以及被滲流粉砂半充填后的殘余孔隙在本區(qū)也較為常見,對(duì)改善儲(chǔ)層物性有很大貢獻(xiàn)。

A 深灰色含石膏溶斑面積約占30%,基本上被方解石充填,有裂縫。陜242井,1(65/68)馬五41a；B 白云巖中縫合線和壓溶縫.蘇東50-49井, 馬五32； C 深灰色粗粉晶云巖,溶蝕孔洞多數(shù)被方解石充填(晶洞),陜244井,7(29/49),3 283.35 m,馬五41；D 淺灰色孔洞狀細(xì)粉晶云巖, 90%充填白云石及方解石, 10%半充填。 陜163井, 3 104.88 m,馬五42； E 肉紅色晶?；?guī)r(去白云石化),溶蝕孔洞大部分被方解石充填。陜243井,馬五21；F 白云巖溶溝發(fā)育,被方解石和泥質(zhì)充填。陜243井,5(19/67),馬五21；G 灰?guī)r表生期溶蝕洞被上覆地層碎屑物質(zhì)充填,底部泥質(zhì)被擠壓嵌入巖石中。陜243井,馬五14；H 細(xì)粉晶云巖,含有針狀溶孔,多數(shù)被白云巖和石英所充填。陜163井,6(1/76),3 070.42 m,馬五31；I 灰色白云巖,下半部有含膏斑點(diǎn)云巖,縫合線的上部是網(wǎng)狀裂縫的云巖,網(wǎng)狀縫被充填。T6 7(9)77；J 白云巖,裂縫發(fā)育。召54—55,8(66)馬五41；K 白云巖,發(fā)育縫合線和不規(guī)則溶縫。陜242井,1(60/68),馬五33；L 灰色巖溶角礫狀白云巖,縫隙被亮晶方解石充填。陜242井,2(34/70)，馬五41圖3　研究區(qū)馬五1-4亞段巖心照片F(xiàn)ig.3　Rock core image of research area M51-4

A 細(xì)粉晶白云巖,石膏結(jié)核溶孔中充填滲流粉砂白云石和方解石，部分溶孔中半充填石英。正交偏光,統(tǒng)18井,3 185.22 m,馬五22； B 泥晶白云巖,石膏結(jié)核溶孔僅有少量滲流粉砂白云石充填。單偏光4×2.5,陜244井,馬五2； C 細(xì)粉晶白云巖,發(fā)育溶孔,有微裂縫與溶孔連通。單偏光(藍(lán)色鑄體),4×10,召93井,馬五12；D 含石膏結(jié)核溶孔細(xì)粉砂晶白云巖,溶孔充填有粉砂白云石、石英和瀝青。單偏光(藍(lán)色鑄體),4×10,召93井,馬五12； E 細(xì)粉晶白云巖,石膏結(jié)核溶孔被亮晶方解石充填。正交偏光4×2.5,陜242井,馬五41； F 泥晶白云巖,發(fā)育石膏晶模,晶模被亮晶方解石所充填。單偏光,5×10,召54井,馬五1b； G 細(xì)粉晶白云巖,發(fā)育溶孔,其少量被亮晶方解石所充填。單偏光(藍(lán)色鑄體)，4×10,召93井,馬五12； H 細(xì)粉晶白云巖,溶孔中充填有亮晶方解石、自形石英和粉砂級(jí)白云石。正交偏光(茜素紅染色)，陜163井,3 089.33 m馬五41a；I 灰?guī)r的晶間孔和晶內(nèi)微溶孔發(fā)育,陜243井,馬五14； J 粉晶白云巖,裂縫發(fā)育,充填有白云石和有機(jī)質(zhì)。單偏光(藍(lán)色鑄體),4×10,召93井,馬五13； K 深灰色含石膏溶斑面積約占30%,基本上被方解石充填,有裂縫。陜242井,1(65/68)馬五41a； L 基質(zhì)泥晶白云石不發(fā)光;溶孔和裂縫中充填物亮晶方解石發(fā)亮橘紅色,滲流粉砂白云石發(fā)暗紅色—亮桔紅色光,陰極發(fā)光5×10圖4　研究區(qū)馬五1-4亞段顯微鏡下照片F(xiàn)ig.4　Images under microscope of Research area M51-4

3) 晶間孔和晶間溶孔。晶間孔和晶間溶孔常發(fā)育于粗粉晶—細(xì)晶白云巖中(見圖3H,4G，H，I)。在下古生界馬家溝組中,晶間孔和晶間溶孔也可發(fā)育于膏核溶孔白云巖中(見圖4D),晶間孔和晶間溶孔面孔率約為8%～14%,常形成良好的儲(chǔ)集層。該區(qū)晶間孔呈多邊形或不規(guī)則形狀,孔徑為2～25 μm;晶間溶孔形態(tài)多呈不規(guī)則狀,晶間溶孔孔壁彎曲呈港灣狀,其孔徑比晶間孔大,孔隙周圍的白云石常具有港灣狀溶蝕痕跡。

4)裂縫。研究區(qū)馬五段儲(chǔ)層中裂縫較為發(fā)育,成因主要為構(gòu)造成因和風(fēng)化成因。其形成期主要有3期：第一期為加里東期,形成各類與風(fēng)化期有關(guān)的裂縫;第二期為燕山中期構(gòu)造運(yùn)動(dòng),是一次重要的構(gòu)造破裂期;第三期為燕山晚—喜山早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。此外,風(fēng)化殼儲(chǔ)層內(nèi)存在部分裂縫[25-27]，成因有構(gòu)造成因垂直縫和風(fēng)化破裂垂直縫兩種,其寬度為0.1～1 mm,縫長(zhǎng)5～20 cm,有張開、半充填和全充填3種形式,規(guī)模大小不一;斜交裂縫相對(duì)于垂直縫要少得多，且斜交縫主要是構(gòu)造成因的;馬五1儲(chǔ)層中巖心的水平縫較多,但馬五1地層處于埋深3 000 m以下,巨大的上覆地層壓力使其呈閉合狀,多為無(wú)效縫,無(wú)滲流意義;網(wǎng)狀縫成因也分為構(gòu)造成因和風(fēng)化成因(見圖3I),風(fēng)化期網(wǎng)狀縫和微裂隙(見圖3A，J)是馬五1儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間。由于構(gòu)造作用先期形成微裂隙,多組微裂隙疊加組成網(wǎng)狀縫,網(wǎng)狀縫形成時(shí)期晚,充填程度較低,是馬五儲(chǔ)層中的有效縫, 其在馬五13小層最為發(fā)育, 馬五12次之, 馬五11和馬五14段相對(duì)較少。未完全充填的風(fēng)化期裂縫和構(gòu)造裂縫對(duì)改善儲(chǔ)滲流作用有積極作用,因而裂縫成為該區(qū)重要的儲(chǔ)集空間。

5)角礫間殘留孔和角礫內(nèi)孔隙。巖心觀察發(fā)現(xiàn)，巖溶塌積角礫巖中極少量角礫間孔被粒屑和亮晶白云石或方解石充填后,殘留一些晶間孔或粒間孔,但大部分被完全充填,成為無(wú)效儲(chǔ)層(見圖3K，L)。

1.2儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)分析蘇東區(qū)馬五1-4亞段四百多個(gè)化驗(yàn)數(shù)據(jù),該區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層平均孔隙度為3.03%,滲透率為0.618×10-3μm2,屬于低孔低滲型儲(chǔ)層(見圖5)。其中,馬五4亞段儲(chǔ)層物性相對(duì)好,孔隙度0.46%～13.06%,平均6.61%,滲透率(0.03～6.63)×10-3μm2,平均0.637×10-3μm2;馬五1亞段儲(chǔ)層物性相對(duì)較好,孔隙度多, 馬五3亞段儲(chǔ)層物性最差,孔隙度0.43%～7.64%,平均1.96%,滲透率(0.003～9.01)×10-3μm2,平均0.398×10-3μm2。研究表明,該區(qū)白云巖樣品孔隙度和滲透率相關(guān)性較差,具有相似滲透率的樣品可能孔隙度相差較大,這主要是由復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)和微裂縫分布不均勻造成的。

圖5　研究區(qū)孔隙度、滲透率分布直方圖Fig.5　Distribution histograph of Porosity and permeability in research area

1.3孔隙結(jié)構(gòu)類型

根據(jù)研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙及裂縫的發(fā)育程度及其在空間上的組合形式可將其劃分為4種不同的儲(chǔ)集類型:① 膏核晶模溶孔-裂縫型,以膏核溶孔、膏晶模溶孔發(fā)育為特征,是蘇東地區(qū)馬五1-4亞段儲(chǔ)層的主要類型。該類儲(chǔ)層滲透率大于1×10-3μm2。膏核晶模溶孔型儲(chǔ)層孔喉分選中等—好,略粗歪或粗歪,排驅(qū)壓力較小,中值壓力不高,最大進(jìn)汞飽和度較高,退汞效率一般較高。這類儲(chǔ)層中,有裂縫作為滲流通道,則滲透率明顯改善，其壓汞曲線表現(xiàn)為毛管壓力曲線具有一個(gè)寬闊的平臺(tái)斜線狀,為典型的裂縫-溶孔型儲(chǔ)層(見圖6)。② 孔隙型,在粗粉晶-細(xì)晶白云巖中發(fā)育,尤其是細(xì)晶白云巖的晶間孔和溶孔極為發(fā)育,孔徑一般為0.02～0.3 mm,物性較好,孔隙度5%～7%,滲透率(1～5)×10-3μm2,孔喉分選中等—差,偏細(xì)歪度,最大進(jìn)汞飽和度中等,中值壓力較高,退汞效率較溶孔型低,其壓汞曲線表現(xiàn)為下彎弧形曲線。③ 微孔型以膏晶?？啄嗑О自茙r為特征,儲(chǔ)集空間是少量的分散的半—完全充填膏核孔,晶間孔不太發(fā)育。微孔型白云巖物性一般較差,孔隙度3%～5%,滲透率小于0.01×10-3μm2,孔徑0.01～0.02 mm,毛管壓力曲線為上凸曲線型,孔喉分選差,細(xì)歪度,最大進(jìn)汞飽和度較低,排驅(qū)壓力較大,這種儲(chǔ)層若配上裂縫為其滲流通道,可以改善儲(chǔ)集性能。④ 裂縫-孔隙-孔洞型數(shù)量極少,表現(xiàn)為晶間孔、晶間溶孔極為發(fā)育,并與層狀分布的溶孔洞相伴生,物性最好,裂縫還較發(fā)育,是馬家溝組氣田高產(chǎn)井的儲(chǔ)層,孔隙度7%～14%,滲透率(5～165)×10-3um2。

從總體上來(lái)看,研究區(qū)馬五1-4亞段儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)和孔隙度、滲透率的對(duì)應(yīng)關(guān)系較好,隨著孔隙度和滲透率的增高,其相應(yīng)的排驅(qū)壓力、中值壓力逐漸降低,最大連通孔喉半徑、中值半徑增大,以細(xì)至中粗喉道為主,滲濾條件較好。

圖6　研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)類型與壓汞分析(據(jù)文獻(xiàn)[27]修改)Fig.6　Analysis of pore structure types and mercury intusion (Revised by 27th document)

2　儲(chǔ)層成因分析

碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育的影響因素很多, 影響過(guò)程也相當(dāng)復(fù)雜。 鄂爾多斯盆地烏審旗東區(qū)馬五1-4亞段沉積環(huán)境差異、成巖作用差異、巖溶古地貌差異和構(gòu)造活動(dòng)差異等,都對(duì)儲(chǔ)層形成和演化起重要的控制和影響作用。下面詳細(xì)敘述沉積微相、成巖作用、巖溶古地貌等因素是如何控制馬五1-4亞段儲(chǔ)層發(fā)育和演變。

圖7　研究區(qū)馬五1-4亞段沉積微相對(duì)比圖Fig.7　Comparison diagram of sedimentary microfacies in research area Ma′wu subsegment 1-4

2.1沉積微相是儲(chǔ)層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)

沉積微相對(duì)整個(gè)馬五1-4亞段儲(chǔ)層的形成起著非常重要的作用,它決定了沉積環(huán)境中的巖石類型,由于不同微相沉積物在成分、結(jié)構(gòu)等方面存在微細(xì)差異,可能會(huì)對(duì)儲(chǔ)層孔隙空間的形成與演化起著不同程度的影響。蘇東地區(qū)馬五1-4亞段屬于蒸發(fā)潮坪的沉積環(huán)境,沉積時(shí)水體較淺,水循環(huán)受限,波浪和潮汐流作用較弱,蒸發(fā)作用較強(qiáng)。按照沉積相標(biāo)志和巖性組合特征,將蒸發(fā)潮坪沉積相劃分為潮上帶、潮間帶和潮下帶3種亞相(見圖7)：潮上帶亞相主要由(含)石膏結(jié)核泥-細(xì)粉晶白云巖組成,常出現(xiàn)干裂構(gòu)造,有時(shí)可見水平紋層;潮間帶亞相巖石類型主要為膏晶模泥-細(xì)粉晶白云巖、藻紋層泥-細(xì)粉晶白云巖和泥-細(xì)粉晶白云巖;潮下帶亞相主要以受局限排水不暢的低能沉積為主,高能的顆粒碳酸鹽沉積很少,常見紋層泥-粉晶白云巖和云質(zhì)泥巖。

準(zhǔn)同生期白云石化過(guò)程中形成的含硬石膏結(jié)核(或晶體)泥-細(xì)粉晶白云巖,是馬五1-4亞段儲(chǔ)層發(fā)育的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。因?yàn)榘自茙r中石膏含量直接影響表生巖溶期孔隙發(fā)育的狀況,表生巖溶期,暴露于大氣中的白云巖中石膏(結(jié)核和晶體)一般都被選擇性溶蝕掉而形成孔隙。一般而言,白云巖中石膏(結(jié)核和晶體)愈多,則成巖早期的孔隙愈發(fā)育。細(xì)晶白云巖埋藏白云石化作用對(duì)晶間孔和晶間溶孔發(fā)育有重要的貢獻(xiàn)。由此可知，最有利于儲(chǔ)層發(fā)育的沉積微相是潮上帶膏質(zhì)或含膏云坪，然后為潮間潮上帶含膏云坪，再次是潮間帶云坪；僅含少量石膏晶體,不利儲(chǔ)層發(fā)育的沉積微相是潮下帶含泥云坪。

圖8　研究區(qū)古巖溶地貌與儲(chǔ)層物性關(guān)系圖Fig.8　Relation schema between Ancient karst landform and reservoir physical property of research area

2.2表生巖溶期是碳酸鹽巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵時(shí)期

由于加里東運(yùn)動(dòng)的影響,研究區(qū)奧陶系馬家溝組地層遭受了1.3億多年的風(fēng)化剝蝕，從而使位于古風(fēng)化殼頂端的馬五1-4亞段地層進(jìn)入表生成巖環(huán)境而發(fā)生巖溶作用。表生巖溶期溶解作用選擇性較強(qiáng),使白云巖中石膏、硬石膏結(jié)核被選擇性淋濾溶解,從而形成大量的溶孔、次生孔隙和溶縫等,并使碳酸鹽巖局部發(fā)生角礫化,故研究區(qū)絕大多數(shù)的溶解孔洞都是石膏或硬石膏被溶解而成的,少見泥晶白云巖被溶解形成的孔洞。另一方面,表生期巖溶作用形成的孔洞、縫易于被埋藏期的酸性流體改造,從而使溶蝕孔洞縫中的充填組分再溶解和巖溶孔洞縫的局部溶解再擴(kuò)大,有利于提高儲(chǔ)層的物性。

2.3巖溶古地貌特征控制了儲(chǔ)層的展布

研究區(qū)巖溶古地貌復(fù)雜, 從西向東依次為巖溶臺(tái)地向巖溶坡地的過(guò)渡帶, 巖溶坡地西邊略高, 向東邊傾斜(見圖8)。 西部的巖溶臺(tái)地上, 發(fā)育有局部的淺洼和高地； 中東部的巖溶坡地上, 發(fā)育有兩條較大的溝槽, 它們發(fā)源于巖溶坡地, 并繼續(xù)向東延伸。 古溝槽的切割深度達(dá)30～40 m以上, 寬度1～2 km, 古溝槽出露的奧陶系頂部層位以馬五21～馬五33地層為主, 其中蘇東50-49井出露馬五41a地層。 一方面, 風(fēng)化剝蝕作用造成了一些具潛在儲(chǔ)層的地層被剝蝕掉, 尤其在研究區(qū)西部，地層剝蝕較嚴(yán)重。 另一方面, 由于巖溶臺(tái)地剝蝕作用和古溝槽下蝕作用, 使古巖溶期地表淡水較容易順地形下滲至碳酸鹽巖地層中并發(fā)生溶蝕。 研究區(qū)古風(fēng)化殼層位相比靖邊中部氣田往下部地層延伸了, 造成本區(qū)馬五4亞段早期溶解作用明顯較強(qiáng), 致使馬五41， 馬五42， 甚至馬五43小層都可能形成儲(chǔ)層。 地貌上最有利的區(qū)塊包括巖溶高地、 巖溶斜坡上端區(qū)和古巖溶臺(tái)地, 其中巖溶高地內(nèi)巖溶作用最為發(fā)育, 儲(chǔ)層物性最好, 有效儲(chǔ)層1～4 m, 區(qū)內(nèi)鉆井無(wú)阻流量可達(dá)(75～88)×104m3/d;古巖溶地貌較有利的巖溶斜坡上端區(qū)次之,儲(chǔ)層物性也較好,個(gè)別井無(wú)阻流量達(dá)67×104m3/d,與巖溶高地相比,大部分井下古生界的產(chǎn)能一般;古巖溶臺(tái)地區(qū)略差于巖溶斜坡上端區(qū),其主力產(chǎn)層是馬五4亞段,無(wú)阻流量最大達(dá)60×104m3/d。古地貌為被溝槽切割的巖溶斜坡儲(chǔ)層物性次之;物性條件最差的屬于巖溶洼地或巖溶殘丘,氣井產(chǎn)能差。

2.4鼻隆和鼻凹部位為儲(chǔ)層形成提供了有益的微構(gòu)造條件

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)120余口井的鉆井、測(cè)井資料,在精細(xì)地層劃分和對(duì)比基礎(chǔ)上,編制了馬五41b底面(K3)構(gòu)造圖(見圖9),并對(duì)井間標(biāo)志層的起伏形態(tài)進(jìn)行追蹤,勾繪了小幅度構(gòu)造的輪廓,以便在此基礎(chǔ)上研究小幅度構(gòu)造對(duì)儲(chǔ)層和天然氣分布的影響。

圖9　烏審旗東區(qū)馬五1-4地面(K3)構(gòu)造圖Fig.9　The ground structure of M51-4 in the east of Wushenqi

本區(qū)小幅度構(gòu)造與伊陜斜坡其他地區(qū)的小幅度構(gòu)造形態(tài)大致相同, 表現(xiàn)為西傾單斜背景上發(fā)育多排鼻狀構(gòu)造, 其大致呈東西方向排列展布, 鼻狀構(gòu)造由鼻隆、 鼻翼和鼻凹3部分組成。 鼻狀構(gòu)造起伏一般30～60 m, 鼻寬2～4 km, 構(gòu)造坡降(2～5)×10-2m/m。 研究區(qū)內(nèi)共計(jì)100多口井鉆遇馬五41小層, 有43口井解釋了有效儲(chǔ)層(見表1)。 其中， 11口井位于鼻隆,其平均氣層厚度2.29 m, 平均孔隙度6.06%, 平均滲透率3.2×10-3um2； 有22口井位于鼻翼位置, 平均氣層厚度2.23 m, 平均孔隙度5.78%, 平均滲透率2.42×10-3um2；有10口井位于鼻凹位置,平均氣層厚度2.38 m,平均孔隙度6.6%,平均滲透率2.6×10-3um2。前人研究認(rèn)為，鼻隆處為最有利的小幅度構(gòu)造部位,鼻翼、鼻凹儲(chǔ)層物性條件是遞次降低,而該區(qū)鼻隆和鼻凹處相對(duì)儲(chǔ)層孔隙度和滲透率較高,鼻翼最差(見圖9),這可能與鼻隆處和鼻凹處構(gòu)造曲率較大,有利于裂縫產(chǎn)生和儲(chǔ)層改造有關(guān);而鼻翼部位,構(gòu)造曲率相對(duì)變化較小,受力較小,不利于裂縫產(chǎn)生和儲(chǔ)層改造。

表1　烏審旗東區(qū)馬五1-4亞段不同構(gòu)造部位物性統(tǒng)計(jì)表

3　結(jié)　論

1)鄂爾多斯盆地烏審旗東區(qū)儲(chǔ)層低孔低滲,孔滲相關(guān)性不大,儲(chǔ)集空間以膏核溶孔、膏晶模溶孔、晶間孔和晶間溶孔為主,裂縫較多且多樣,多由構(gòu)造和風(fēng)化作用形成。儲(chǔ)層按孔隙組合形式可分為膏核晶模溶孔型-裂縫型、孔隙型、微孔型、裂縫-孔隙-孔洞型4種,最有利儲(chǔ)層發(fā)育的為裂縫-孔隙-孔洞型。

2)研究區(qū)儲(chǔ)層特征受沉積環(huán)境、成巖作用差異、巖溶古地貌差異和構(gòu)造活動(dòng)所控制和影響。其中，沉積微相是儲(chǔ)層形成的物質(zhì)基礎(chǔ),潮上帶和潮間潮上帶的膏質(zhì)或含膏云坪相含有大量的硬石膏結(jié)核泥-細(xì)粉晶白云巖,最有利于優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層發(fā)育,潮間帶云坪相稍差,潮下帶含泥云坪相泥質(zhì)含量較高,不利于儲(chǔ)層發(fā)育。表生巖溶期是碳酸鹽巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵時(shí)期,對(duì)白云巖中膏質(zhì)選擇性溶蝕形成了儲(chǔ)層的基本輪廓;巖溶臺(tái)地的風(fēng)化剝蝕作用和古溝槽下蝕作用可控制儲(chǔ)層的展布,使得該區(qū)馬五4亞段成為該區(qū)馬家溝組中的絕對(duì)主力產(chǎn)氣層位;小幅構(gòu)造為儲(chǔ)層形成提供了有益的微構(gòu)造條件,鼻隆和鼻凹處孔滲較高,鼻翼最差。

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(編輯雷雁林)

The characteristics and genetisises of porosity carbonate reservoir from Ma51-4submember, eastern Wushenqi in Ordos Basin

LIU Zhan-liang, SHI Wan-li, LIU Jie, JIANG Chuan-jie, SUN Zhen, DU Xiao-hua

(No.5 Gas Production Plant, Changqing Oilfield Company, PetroChina, Xi′an 710018， China)

The Ordovician reservoir of the Eastern Wu Shenqi in Ordos Basin is with low porosity and permeability, controlled by sedimentary and karst landform. To research the reservoir and its causes, differentiate the detail facies in Ma51-4submember based on core observation and well log analysis. Reservoir space types, physical property, pore structures, reservoir characteristics are defined by thin section observation, mercury porosimetry, SEM and other methods. Conclusions are as follows: Pore types in Ma51-4submember are gypsum concretion and corrosion pores, intercrystalline pores, intercrystalline corrosion pores, cracks etc. There are 4 kinds of pore combinations: corrosion pore-fissure, pore, micro pore and fissure-pore-pore hole. The detail facies include supratidal, intertidal, subtidal dolomitic flat and mud dolomitic flat, with quick variation in vertical direction. Paste and gypseous dolomite facies are best reservoirs, then it′s intertidal dolomitic flat, the mud dolomitic flat is worst. Selective dissolution of gypsum and anhydrite in epigenesist period controlled pore scale. Karst landform controlled the flow of surface water, lead to a deep carbonate erosion and effected the reservoir separation. Ma54submember was the most favorable reservoir. The nose uplift, nasal concave and other micro-structure effected reservoir porosity: higher porosity in nose uplift-nasal concave and lower porosity in pinna nast.

Sulige gasfield; Ordovician; reservoir; karst landform; sedimentary facies

2015-03-12

教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)基金資助項(xiàng)目(211097)

劉占良，男，陜西長(zhǎng)安人，高級(jí)工程師，從事油氣田勘探開發(fā)研究。

P583

ADOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2016-01-017