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南部地區(qū)砂巖儲層作用劃分論文
蘇里格南部地區(qū)(以下簡稱蘇南)位于鄂爾多斯盆地西南部，構(gòu)造單元屬伊陜斜坡[1-5]，勘探面積為9000km2。區(qū)內(nèi)發(fā)育大型辮狀河三角洲[6]，砂體連片分布，處于很有利的沉積相帶，儲層的成巖改造作用強烈，其埋深已超過3400m，機械壓實作用使得原生孔隙大大減少，形成了致密砂巖儲層。成巖相是構(gòu)造、流體、溫壓等條件對沉積物綜合作用的結(jié)果，預(yù)測有利孔滲性成巖相是儲集層研究和油氣勘探的重點[7-9]。為此，筆者對蘇南沉積相進行研究，優(yōu)選影響致密砂巖儲層的物性參數(shù)，劃分并定義了不同成巖相，以為下一步的勘探部署提供一定參考。
1主要成巖作用類型與成巖階段
1.1機械壓實作用蘇里格南部地區(qū)下二疊統(tǒng)石盒子組盒8段埋深介于3400~4400m，已達(dá)到深埋藏階段，壓實作用強烈。碎屑顆粒之間以凹凸接觸、縫合線接觸為主(圖1-a)，在某些區(qū)域剛性顆粒出現(xiàn)了微裂隙(圖1-b)。壓實作用使得原生孔隙幾乎消失殆盡，顆粒之間的塑性礦物(如云母，泥質(zhì)等)以假雜基的形式賦存。機械壓實作用是造成盒8段儲層致密及滲透率低下的主要原因，而且在較細(xì)顆粒中的壓實作用更強，滲透率更低。
1.2膠結(jié)作用
1.2.1自生黏土礦物膠結(jié)作用通過鏡下觀察和薄片鑒定報告，發(fā)現(xiàn)自生黏土膠結(jié)物主要有伊利石和高嶺石(表1)。高嶺石多數(shù)是長石蝕變生成的，保持了原顆粒的形態(tài);而伊利石則賦存在顆粒周圍(圖2-b、c)，占據(jù)了大量的孔隙空間;由于成巖階段已進入中成巖B期，蒙脫石含量相對較低，同時伊利石大量生成。經(jīng)統(tǒng)計，蘇南盒8段儲層中自生黏土膠結(jié)為主要的膠結(jié)類型，是造成儲層質(zhì)量下降的主要因素之一。
1.2.2硅質(zhì)膠結(jié)作用盒8段儲集層硅質(zhì)膠結(jié)作用的主要形式表現(xiàn)為石英的次生加大現(xiàn)象，硅質(zhì)膠結(jié)物含量介于0~15%。加大邊寬度在0.15mm左右，可見到石英加大Ⅲ—Ⅴ級現(xiàn)象(圖2-a)。石英次生加大現(xiàn)象明顯的顆粒成縫合線形式接觸，孔隙空間幾乎被占據(jù)，僅發(fā)育少量粒內(nèi)溶孔，儲層質(zhì)量較差。自生綠泥石的膠結(jié)作用在盒8段也較為常見(圖2-d)，而與其他黏土礦物不同的是，綠泥石在中成巖階段轉(zhuǎn)化為了綠泥石環(huán)帶(膜)，附著在剛性顆粒的周圍，從而有效地減少了壓實作用對孔隙的破壞作用，對儲層質(zhì)量起到了一定的保持作用[10-12]。
1.2.3碳酸鹽膠結(jié)作用碳酸鹽膠結(jié)物主要有方解石和鐵方解石，少量白云石和鐵白云石以及菱鐵礦。碳酸鹽膠結(jié)物主要以充填粒間空隙、交代礦物、襯邊狀以及連晶形式出現(xiàn)(圖2-e、f)。長石的溶蝕提供了大量的Ca2+，Ca2+結(jié)合了孔隙流體中的CO32-，形成了方解石沉淀，同時隨著成巖階段的不斷深入，方解石會結(jié)合黏土礦物轉(zhuǎn)化中釋放出的Fe2+，生成鐵方解石[13]。隨著地層pH值的升高，碳酸鹽礦物缺乏有效的溶解，致使其成為導(dǎo)致盒8段致密的一個重要因素。但從另一個角度來說，早期形成的碳酸鹽膠結(jié)可能會被后期酸性水溶蝕，為形成次生溶蝕孔隙提供物質(zhì)基礎(chǔ)[14-16]。
1.3溶蝕作用由于埋深的不斷加深和地溫的上升，組分中較不穩(wěn)定的組分發(fā)生了溶蝕作用。其中主要是長石的溶蝕(圖3-a)和巖屑的溶蝕(圖3-b)。有機質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的有機酸是長石等硅鋁酸鹽礦物和其他易溶組分溶解的重要成巖流體。石盒子組下伏地層為海陸過渡相的煤系地層，有機質(zhì)成熟度高，以腐殖型為主，部分為混合型[17-20]，具備產(chǎn)生大量有機酸的條件，為不穩(wěn)定礦物的溶解提供了充足的酸性介質(zhì)來源[21]。長石常沿其解理縫或邊緣溶蝕，形成的孔隙類型主要為粒內(nèi)溶孔、鑄模孔，此外長石在大量有機酸的作用下，變得很不穩(wěn)定，有利于長石的高嶺土化。使得高嶺石的晶間孔成為另一個重要的孔隙來源。巖屑溶蝕常見斑點狀或蜂窩狀，主要是富凝灰質(zhì)的火山巖巖屑的溶蝕作用普遍，其對提高儲層質(zhì)量起到了積極作用。
1.4成巖序列與成巖階段盒8段經(jīng)強烈的壓實作用，顆�；疽园纪菇佑|為主，僅少部分顆粒以點—線接觸，在壓實作用較強的區(qū)域，出現(xiàn)縫合線接觸以及微裂縫;石英次生現(xiàn)象加大嚴(yán)重，長石溶蝕強烈，自生伊利石含量較高，同時蒙脫石含量很低，此外孔隙中出現(xiàn)了鐵白云石膠結(jié)物，泥質(zhì)巖中的干酪根鏡質(zhì)體反射率介于1.5%~2.1%。對照成巖階段劃分規(guī)范表，認(rèn)為盒8段目前處于成巖演化階段的中成巖B期與晚成巖階段的過渡時期(圖4)。圖4中反映了孔隙度隨埋深增加的變化特征，研究層段深度范圍內(nèi)存在3個孔隙較為發(fā)育的層帶，分別是3700~3800m、3950~4030m和4280~4330m，通過統(tǒng)計對比這3個層帶內(nèi)次生孔隙發(fā)育區(qū)和正常壓實區(qū)的某些特征礦物含量及孔隙度變化規(guī)律(表2)，認(rèn)為造成前2個層段孔隙增大的原因主要是次生溶蝕孔隙的形成，而第三個層段孔隙增大則主要是由于剛性礦物的支撐作用，最大限度保持了孔隙空間。
2成巖相類型及其特征
筆者的成巖相劃分方案(表3)，是從現(xiàn)今成巖現(xiàn)象和成巖機制的角度出發(fā)，優(yōu)選多個儲層物性參數(shù)(如孔隙度、滲透率等)量化不同成巖相的優(yōu)劣級別。
2.1成巖相劃分方案
2.1.1相對高滲粗粒弱壓實—溶蝕相多為粗粒、含礫巖屑石英砂巖及石英砂巖，石英含量介于32%~88%，泥質(zhì)含量平均值為0.78%。由于砂巖顆粒較粗，分選較好，儲層抗壓實能力較強，且在成巖作用早期，大氣降水在儲層中流動較好，使得儲層的連通性更好[22]。儲層溶蝕作用較強烈，孔隙度介于3%~18%，平均值為7%，滲透率介于0.01~39mD，平均值為1.7mD。此成巖相主要發(fā)育于辮狀河三角洲平原的河道和心灘微相中。
2.1.2低孔滲中—粗粒溶蝕—膠結(jié)相多為中—粗粒巖屑石英砂巖及石英砂巖，石英含量介于48%~85%，泥質(zhì)含量平均值為0.62%。此成巖相主要發(fā)育在水下分流河道和河口壩中，相比于第一種成巖相，碳酸鹽膠結(jié)物及黏土膠結(jié)物(主要是伊利石膠結(jié))含量較多，且埋深較第一種成巖相深，所以孔隙度和滲透率都有所下降。但綠泥石膜含量增加，在一定程度上保持了孔隙�？紫抖冉橛�1.2%~11.4%，平均值為5.0%，滲透率介于0.04~10mD，平均值為1.00mD。此成巖相也是蘇南盒8段相對較好的儲集相。
2.1.3低孔滲中—細(xì)粒膠結(jié)相為中—細(xì)粒巖屑石英砂巖，石英含量介于44%~82%，泥質(zhì)含量平均值為0.99%。砂巖粒度較細(xì)，壓實程度較高，且泥質(zhì)含量較高，使得孔隙度、滲透率較低�？紫抖冉橛�2.0%~7.9%，平均孔隙度為4.8%，滲透率介于0.01~0.7mD，平均值為0.1mD。此成巖相主要發(fā)育與辮狀河三角洲平原的河漫砂和前緣的水下漫溢砂微相中。
2.1.4特低孔滲細(xì)�！噘|(zhì)致密壓實相巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖、泥巖，發(fā)育于辮狀河三角洲平原的泛濫泥及前緣的水下分流間灣微相。石英含量較低，孔隙度及滲透率幾乎為零，此成巖相不是有利的成巖相帶。
2.2成巖相展布特征經(jīng)研究認(rèn)為，蘇南盒8段并不發(fā)育改造儲層的大型構(gòu)造，區(qū)內(nèi)為寬緩的斜坡，所以沉積微相和巖石學(xué)特征控制后續(xù)成巖作用的類型和強度[7]，也就是說沉積環(huán)境為控制成巖相展布的主要因素[23-24]，如相對高滲粗粒弱壓實—溶蝕相主要形成于辮狀河三角洲平原的水道及心灘，砂巖顆粒分選、磨圓較好，且泥質(zhì)含量較低;低孔滲中—粗粒膠結(jié)相則發(fā)育于辮狀河三角洲前緣水下分流河道及河口壩，泥質(zhì)含量相對較高，可以見到綠泥石環(huán)帶;此外對于河漫砂、水下漫溢砂等偏中—細(xì)砂巖及以泥質(zhì)為主的分流間灣，其抗壓實能力較差，這些微相的孔隙度及滲透率隨著地層深度的增加而迅速減小，并且次生孔隙極不發(fā)育。在此認(rèn)識基礎(chǔ)上編制了盒從展布圖可以看出，盒8上亞段北部相對高滲粗粒弱壓實—溶蝕相較盒8下亞段發(fā)育，而盒8下亞段則以低孔滲中—粗粒溶蝕—膠結(jié)相發(fā)育范圍較大，從平面展布圖上也可看出盒8上亞段的有利儲集相帶較為發(fā)育。
3結(jié)論
1)蘇里格南部地區(qū)盒8段經(jīng)過強烈的壓實作用，原生孔隙基本消失殆盡，硅質(zhì)膠結(jié)、黏土膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)現(xiàn)象在儲層中都有發(fā)育，壓實作用和膠結(jié)作用是造成儲層致密和低孔低滲的主要因素，但溶蝕作用又使得儲層發(fā)育次生孔隙，從而為氣藏發(fā)育提供了基礎(chǔ)。
2)通過判別自生礦物類型，鏡下顆粒接觸形態(tài)，孔隙類型，膠結(jié)物類型以及泥巖鏡質(zhì)體反射率的測定，認(rèn)為盒8段已處于中成巖B期與晚成巖期的過渡階段。
3)研究認(rèn)為蘇南盒8段成巖相主要受沉積環(huán)境影響，結(jié)合孔、滲范圍將儲集層劃分為4種成巖相，其中相對高滲粗粒弱壓實—溶蝕相為最有利的儲集相帶，低孔滲中—粗粒溶蝕—膠結(jié)相次之;低孔滲中—細(xì)粒膠結(jié)相、特低孔滲細(xì)粒—泥質(zhì)致密壓實相為非有利儲集相帶，氣體儲集效果較差。
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