鄂尔多斯盆地侯北地区三叠系延长组长6储层特征

收稿日期:2004 09 30作者简介:韩会平(1975 ),男,陕西宝鸡人,主要从事沉积学与石油地质专业方向的研究.文章编号:1673 064X(2005)03 0067 05鄂尔多斯盆地侯北地区三叠系延长组长6储层特征Reservoir characteristics of the sixth unit of Triassic Yanchang Formation in Houbei area,Eerduosi Basin韩会平1,2,王宝清2,李勇1,武春英1,蒋继辉2(1.长安大学地球科学与国土资源学院,陕西西安710054; 2.西安石油大学资源工程系,陕西西安710065)摘要:鄂尔多斯盆地侯北地区三叠系延长组长6储集岩大部分为细粒长石砂岩,少数为细粒岩屑长石砂岩.孔隙度在10%~15%之间,渗透率在(0.1~1.0) 10-3m 2之间,以低孔、低渗、较强的非均质性为特点.长6沉积于三角洲前缘环境,水下分流河道中发育储集砂体.稳定的大地构造条件和沉积环境有利于大面积、较厚的砂体形成.方解石、浊沸石和绿泥石等自生矿物沉淀压实作用,大大降低了原始沉积物孔隙度,长石、中基性火山岩岩屑及浊沸石溶蚀作用产生了相当数量的粒内溶蚀孔和胶结物溶蚀孔.关键词:鄂尔多斯盆地;侯北地区;长6油层组;储层特征;沉积环境;成岩作用中图分类号:P618.130.2+1;TE122.2+22 文献标识码:A 侯北地区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部,其行政区划属陕西省安塞县和靖边县,面积约220km 2.区内三叠系延长组发育,厚约1200~1500m.按沉积旋回特征将延长组划分为5段,自下而上为T 3Y 1,T 3Y 2,T 3Y 3,T 3Y 4和T 3Y 5.T 3Y 3为深灰色泥、页岩与灰色粉砂岩、细砂岩互层,下部发育一套油页岩、泥岩夹薄层凝灰岩.鄂尔多斯盆地东北部本段中部及上部发育数层含凝灰质泥岩.本段中部砂岩含量高,划分为长6;下部泥岩含量高,划分为长7;上部泥岩含量也高,划分为长4+ 5.1 岩石学特征1.1 岩石类型及其组成岩心观察及薄片鉴定表明,长6含油层系由泥岩、粉砂岩和砂岩互层组成的若干个沉积旋回组成.砂岩为浅灰、褐灰、深灰、绿灰、浅绿灰、灰、深灰、灰绿、浅灰绿、灰白色;泥岩颜色为黑色;粉砂岩颜色较泥岩浅,较砂岩深.泥岩水平层理发育,砂岩中平行层理、楔状交错层理常见,粉砂岩中沙纹层理、上叠沙纹层理、波状层理、透镜状层理、脉状层理发育.根据X 射线衍射分析结果,石英占岩石总质量的14.4%~23.4%,长石占35.9%~52.1%,碳酸盐占2.9%~8.5%,黏土占3.0%~ 5.2%.根据岩石薄片鉴定,石英碎屑占岩石总体积的17%~29%,平均20%.长石碎屑占岩石总体积的43%~59%,平均54%.岩屑占岩石总体积的5%~15%,平均6%.岩屑为中基性火山岩岩屑、酸性火山岩岩屑、泥岩岩屑、粉砂岩岩屑、燧石和石英岩岩屑,以火山岩岩屑和沉积岩岩屑常见.与典型的海相砂岩相比,该区以低的石英含量、高的长石含量、中等岩屑含量为特点,为低成分成熟度和较高的结构成熟度,具有典型的陆相沉积特征[1].根据Folk 砂岩分类[2],储集岩大部分属于长石砂岩,少数为岩屑长石砂岩(图1).1.2 结构特征研究区岩石总体上以细粒为主,就单个样品而言,59.7%~94.0%的碎屑颗粒为细砂,其粒度在2005年5月第20卷第3期西安石油大学学报(自然科学版)Journal of Xi an Shiy ou U niversity(N atural Science Edition)M ay 2005V ol.20No.3图1 储集岩的成分及分类命名2~4 之间,即0.0625~0.25mm间.仅1.75%~ 38.50%的碎屑颗粒为中砂,其粒度在1~2 之间,即0.25~0.5m m间.碎屑粒度的C值在0.27~ 0.44m m之间,M值在0.14~0.23mm之间,说明碎屑颗粒细.根据矩法求出粒度分布的标准偏差( 1)在0.75~0.83之间,根据图解法求出标准偏差( 1)在0.50~0.61之间,反映粒度分选中等至较好.偏度(SK1)分布在0.08~0.30之间,而且多数在0.10~0.20间,为正偏态,个别样品近于对称[3],具有三角洲前缘分流河道砂体的特点.表1 长6砂岩常见填隙物成分和砂岩结构井号水云母/%绿泥石/%方解石/%铁方解石/%浊沸石/%合计/%粒度/mm分选圆度胶结类型支撑类型镰123413200.15~0.40好次棱薄膜-孔隙颗粒镰123413200.15~0.40好次棱薄膜-孔隙颗粒塞1541111130.10~0.20好次棱薄膜颗粒塞1541111130.10~0.20好次棱薄膜颗粒塞155816150.10~0.20好次棱孔隙-薄膜颗粒塞155816150.10~0.20好次棱孔隙-薄膜颗粒常见的胶结物有绿泥石、浊沸石、碳酸盐及水云母等.胶结物含量一般在13%~20%之间,平均为16%(表1).其中,绿泥石在各个样品均有分布,含量较高,占岩石体积的1%~12%,平均6%.绿泥石含量低者,多以薄膜 孔隙式胶结出现;高者,则多为薄膜或孔隙 薄膜胶结出现.浊沸石胶结物分布不均,最高可达岩石体积的13%,但有相当一部分样品不含浊沸石.方解石、铁方解石是主要的碳酸盐岩胶结物,含量占岩石体积的1%~4%,平均为2%.2 物性特征根据全区525个样品分析结果,孔隙度在3.40%~16.60%范围内,平均10.40%.64.57%的样品孔隙度在10%~15%之间,33.33%的样品的孔隙度在5%~10%之间,1.71%的样品的孔隙度小于5%,0.38%的样品的孔隙度大于15%(图2 (a)).渗透率分布范围大,说明储层具有较强的非均质性.64.53%的样品渗透率在(0.1~1) 10-3 m2之间,20.93%的样品渗透率在(0.1~0.01) 10-3 m2之间,13.76%的样品渗透率在(1~10) 10-3 m2之间,0.78%的样品渗透率小于0.01 10-3 m2(图2(b)).储层孔隙类型以粒间孔为主,这些粒间孔都是原生粒间孔经压实作用改造而明显缩小的,又有不同程度溶蚀的粒间孔.此外,有粒内溶蚀孔、铸模孔或残余铸模孔、复合孔、胶结物溶蚀孔、微孔和裂缝等,这些孔隙约占总孔隙的1/3.3 沉积相特点长6沉积于三角洲前缘,即三角洲平原外侧的向湖方向,处于湖水面以下,为河流和湖水的剧烈交锋带,沉积作用活跃.主要发育水下分流河道、支流间湾、水下分流河道侧翼和水下天然堤等微相.3.1 水下分流河道水下分流河道是陆上分流河道的水下延伸部分.沉积物以砂、粉砂为主,泥质极少.冲刷 充填构造明显,并见层内变形构造;侧向上变为细粒沉积物,为一套正韵律沉积[4].由于在河流流水对沉积改造的同时,还有湖泊波浪对沉积物的改造,在局部出现下细上粗的逆粒序特征.碎屑颗粒0.05~0.25 mm,碎屑含量大于90%,碎屑为颗粒支撑,少数情况下出现杂基支撑.岩石除粒间孔外,以长石溶蚀孔为主,有相当数量的微孔.孔隙度10%~15%,渗透率(10~2) 10-3 m2.根据王允诚分类评价,此类储层为中等储层[5].68西安石油大学学报(自然科学版)图2 侯北地区长6油层系孔隙度和渗透率分布直方图和累积频率曲线图3.2 支流间湾支流间湾为水下分流河道之间相对凹陷的湖湾地区,与湖相通.当三角洲向前推进时,在分流河道间形成一系列尖端指向陆地的楔形泥质沉积体.支流间湾以泥质悬浮沉积物为主,含少量粉砂和细砂.砂质沉积多是洪水季节河床漫溢沉积的结果,常在泥岩中以薄的砂质夹层或透镜体出现.支流间湾沉积物以水平层理和透镜状层理常见,可见浪成波痕及生物介壳和植物残体等,孔虫及生物搅动构造发育.3.3 水下天然堤水下天然堤是陆上天然堤的水下延伸部分,为水下分流河道两侧的砂脊.沉积物为极细的砂和粉砂.粒度概率曲线为单段或两段型.基本上由单一的悬浮总体组成.常具有少量的黏土夹层.流水形成的波状层理为主,局部出现流水和波浪共同作用形成的复杂交错层理.其他尚有冲刷 充填构造、虫孔、泥球和包卷层理等.有时可见植物碎片.3.4 水下分流河道侧翼水下分流河道侧翼是水下分流河道与支流间湾的过渡地带,所出现的沉积物粒度和构造特点介于水下分流河道和支流间湾之间.4 影响物性因素分析侯北地区长6储集岩以低孔隙度、低渗透率为特征.影响储层物性及储集性能的因素主要有构造、沉积环境和成岩作用.4.1 构造对物性的影响鄂尔多斯盆地稳定的大地构造条件使得在长6沉积时期侯北地区三角洲前缘环境得以长期发展,水下分流河道的长期存在和侧向迁移形成了分布广泛的水下分流河道砂体.研究区构造稳定,为东高西低的平缓单斜构造,其中仅出现小的鼻状构造.稳定的构造条件有利于较厚的、面积较大的砂体发育,是规模较大的岩性油藏形成的基础.4.2 沉积环境对物性的影响如上所述,侯北地区长6沉积时期为三角洲前缘,研究区既无三角洲平原沉积,也无湖泊沉积.水下分流河道是砂体堆积的惟一环境.水下分流河道的展布和砂体的演化决定了碎屑储集岩的分布.河流沉积是一种侧向加积作用,由于河流的长期、反复的侧向迁移,水下分流河道砂体在平面上有较大的分布范围.为形成较大规范的商业油藏提供了场所.分流河道毗邻分流间洼地和三角洲前缘的分流间湾,这些环境中有机质发育,可以成为很好的烃源岩,同时这些泥质沉积物又可以作为盖层.由于沉积环境的演变,必然形成多个生储盖组合.在其他条件合适的情况下,形成商业油藏.4.3 成岩作用对物性的影响对储集岩性能产生明显影响的成岩作用是压实作用、胶结作用和溶蚀作用.4.3.1 压实作用 由于机械压实作用而导致孔隙度、渗透率降低.主要表现为碎屑颗粒之间以线接触和凹凸接触,偶尔出现缝合接触;云母碎片的塑性形变常见.根据Beard和Weyl[6]的资料,Scherer[7]提出计算湿砂的原始孔隙度公式:原始孔隙度=20.91+(22.9/Trask分选系数).根据上式计算,所研究储集岩的原始孔隙度为36.84%~40.35%,平均38.21%.计算原始孔隙度样品的填隙物含量小于8%,现在所研究的储集岩的孔隙度较原始沉积物的孔隙度平均减少19%左右,即原始孔隙度降低约50%.这是由于压实作用69韩会平等:鄂尔多斯盆地侯北地区三叠系延长组长6储层特征的结果.储集岩的孔隙度随着埋藏深度的增加变化不大,说明沉积物尚未进入此深度以前压实作用已使其孔隙度大致减少到现在的孔隙度.4.3.2 胶结作用 胶结物是由于成岩过程中的大量化学沉积物析出所致[8].根据偏光显微镜下薄片鉴定,大部分样品含有碳酸盐,含量0.1%~35.2%.从碳酸盐含量与孔隙度关系的散点图可以看出,绝大部分样品碳酸盐含量与孔隙度呈负相关性(图3),表明碳酸盐胶结物不利于孔隙的发育.随着碳酸盐含量增加,孔隙度有降低的趋势.由于碳酸盐的沉淀,砂岩的孔隙空间减少.图3 侯北地区长6油层孔隙度与碳酸盐含量关系碳酸盐胶结物的沉淀对储层是一种破坏作用.碳酸盐沉淀于碎屑颗粒间,将减少沉积物的孔隙空间.当大量碳酸盐出现时,碎屑颗粒漂浮于其中,沉积物很少或没有孔隙.研究区储集岩中的碳酸盐胶结物主要是铁方解石,见有少量的白云石和铁白云石.铁方解石胶结物一般呈不规则晶粒状充填于粒间;电镜下观察,铁方解石胶结物呈自形 半自形,白云石和铁白云石呈自形 半自形菱面体或立方体,分散状充填于粒间孔隙或交代方解石胶结物及碎屑颗粒.在颗粒接触部位胶结物不甚发育,表明胶结物形成于压实作用后期;还可见加大边溶蚀的交代残余结构,加大边被溶蚀成锯齿状,后又被铁方解石交代,表明铁方解石形成于晚成岩作用阶段,对储层是一种破坏性的作用.浊沸石在近一半的样品中存在,最高占岩石体积的13%.浊沸石交代长石或充填长石溶蚀孔呈斑状分布,或充填粒间孔呈连晶存在.根据胶结顺序看,形成于晚成岩作用阶段.由于浊沸石的胶结,岩石的孔隙空间降低,孔隙度一般不到8%,甚至基本上无孔隙.部分浊沸石胶结物发生了次生溶解、形成胶结物次生孔隙,大大提高了岩石的孔隙度.自生黏土矿物以绿泥石常见,在偏光显微镜下,所有样品中均能见到绿泥石,最高含量占岩石体积的12%,自生绿泥石在碎屑周围呈薄膜状.由于绿泥石的沉淀,岩石的储集空间大大减少,孔隙度降低.4.3.3 溶蚀作用 溶蚀作用对储层是一种重要的建设作用.长石的溶蚀作用是最普遍的溶蚀作用,中基性火山岩岩屑的溶蚀作用也能见到,但由于这类碎屑的含量不高,其溶蚀现象也不多见.石英的溶蚀作用常见,但溶蚀较弱.由于物理化学性质不稳定,在岩浆作用中地下深处形成的长石,一旦进入表生作用带,与大气和淡水接触,就开始溶解.长石的溶解往往从碎屑颗粒内开始,长石颗粒内的解理缝或双晶面首先产生机械破裂,形成微裂缝,粒间溶液沿着微裂缝渗透,溶解长石,形成粒内溶蚀微孔.粒内溶蚀微孔进一步溶蚀,形成较大的溶蚀孔[1,9].中基性火山岩岩屑的斑晶为中基性斜长石,其溶蚀机理和长石碎屑类似.长石的溶解需要酸性的物理化学条件.在海相孔隙水中以及含有高浓度的碱和氧化硅的大陆大气中,长石基本上是稳定的.大部分学者认为有3种情况可以产生酸性条件,使长石溶解: 大气淡水的淋滤作用; 由于干酪根的成熟所形成的CO 2而产生的淋滤作用; 蒙皂石和高岭石向伊利石的转化.大气淡水的淋滤作用仅在早期成岩作用阶段,蒙皂石和高岭石向伊利石的转化也主要发生在早期成岩作用阶段.干酪根成熟产生酸性水发生在晚期成岩作用阶段.石英的溶蚀常见.溶蚀作用都表现在石英碎屑颗粒的边缘,溶蚀后的石英边缘呈港湾状.石英的溶蚀作用远远弱于长石的溶蚀作用.由石英溶蚀所形成的孔隙很少,一般不超过岩石体积的1%.浊沸石的溶解是胶结物的溶解.浊沸石的沉淀发生于晚期成岩作用阶段,其溶解当然只能发生在更晚的时期.溶蚀作用需要酸性的介质条件.由于溶蚀作用发生晚,大气淡水、蒙皂石和高岭石向伊利石转化形成的酸性水都不可能对其溶蚀发挥影响.干酪根成熟产生的酸和上覆煤系地层酸性水下渗对浊沸石溶蚀是必要的.5 结 论(1)长6储集岩主要为细粒长石砂岩.具有低的70 西安石油大学学报(自然科学版)成分成熟度和较高的结构成熟度.(2)长6沉积于三角洲前缘环境,其骨干是水下分流河道,水下分流河道之间是支流间湾.由于河流侧向迁移,多叉道的网状水下分流河道分布范围较大,可形成较大面积的片状分布.(3)储集空间以粒间孔为主,还有长石溶蚀孔和浊沸石溶蚀孔.低孔、低渗是长6油层组储层的特点.(4)稳定的大地构造条件是大面积的、较厚的砂体形成的先决条件.沉积环境控制了砂体分布.压实作用和胶结作用使得原生孔隙大大减少,溶蚀作用使得孔隙增加.参考文献:[1] 王宝清,张荻楠,刘淑芹,等.龙虎泡地区高台子油层成岩作用及其对储集岩孔隙演化的影响[J].沉积学报,2000,18(3):414 418.[2] Folk R L,Andr ews P B,L ewis D W.Detrital sedimentary rock classification and nomenclature for use in N ewZewland[J].New Zealand Journal of Geology and Geo physics,1970,13:937 968.[3] 赵澄林,朱筱敏.沉积岩石学(第三版)[M].北京:石油工业出版社,2001.57 71.[4] 孙永传,李蕙生.碎屑岩沉积相及沉积环境[M].北京:地质出版社,1986.165 168.[5] 王允城.油层物理学[M].北京:石油工业出版社,1993.220 226.[6] Bear D C,Weyl P 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