鄂尔多斯盆地吴起地区延安组延9油层组储层特征研究

【摘要】通过对本地区取芯井常规薄片、铸体薄片、扫描电镜等资料的研究，确定该区延安组的砂岩储层所经历的成岩作用主要有压实作用、压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和自生矿物的形成作用等，研究发现延9油层组平均孔隙度为14.91%，平均面孔率约为4.7%，平均孔径为25μm，平均喉道直径为0.19μm。最主要的孔隙类型为粒间孔（包括粒间溶孔）和长石溶孔，两者所占总面孔率的相对比例较大，分别占到了54.3%和37.1%；包含部分粒内溶孔、岩屑溶孔，分别为1.27%、3.25%。喉道类型主要为缩颈型喉道和片状或弯片状喉道。

【关键词】吴起地区 延9油层组 储层特征

吴起地区位于鄂尔多斯盆地湖盆中部，地处鄂尔多斯盆地二级构造单元陕北斜坡中西部（图1研究区）。勘探开发与研究程度的不断深入，人们对鄂尔多斯盆地陕北斜坡延安组石油地质基本特征的认识也越来越清楚了，积累了大量的理论知识，发表了很多有价值的学术论文。随着勘探开发程度的提高，对于具体区域内的储层岩石学特征提出了更高的要求，笔者以工作中涉及的吴起地区延9油层组的研究，对该区域内的储层岩石学特征作进一步的阐述。

笔者查阅了相关资料，通过岩石薄片、扫描电镜、铸体薄片观察分析等手段加深了对吴起地区延安组延9油层组的储层岩石学特征的认识，并且对延9油层组的岩石成分、含量、结构、构造、颗粒接触关系类型、胶结类型等作了详细分析。

1 储层岩石学特征

研究区延9油层组储层主要为浅灰、灰褐、灰黑色中细、中、粗砂岩及砂质砾岩，有少量的细砾岩及细粉砂质泥岩。岩性以长石砂岩、岩屑长石砂岩、长石石英砂岩为主，含有长石岩屑砂岩、岩屑砂岩和岩屑石英砂岩。碎屑颗粒大小主要为中―细砾，可见粗粒和不等粒，颗粒大多呈半棱角―次圆状，圆状和棱角状较少，分选程度以中、中―好为主，中-差次之，胶结类型主要是孔隙型。砂岩碎屑成份平均占全岩含量82.2%，其中石英含量为29%～74%，平均值为45.2%；长石含量为10%～39%，平均为28.8%，局部可见7%～10%；岩屑含量为5%～17%，平均为8.2%。（见图2）

图2 吴起地区延9油层组砂岩组成

研究区延9油层组砂岩储层填隙物含量平均值为17.73%（表6-2），灰泥杂基含量为0.5%～28%，平均值3.61%；碳酸盐胶结物含量为0.5%～36%，平均值5.78%；粘土质含量为1%～18%，平均值为14.25%。（见表1）

2 储层孔隙类型

通过常规薄片，铸体薄片和扫描电镜观察，延9油层组储层空间类型主要包括粒间孔、粒间溶孔、长石溶孔等。其中粒间孔、粒间溶孔是本地区最主要的储集空间。

2.1 粒间孔和粒间溶孔

粒间孔是岩石颗粒经压实、压溶作用、胶结作用后剩余的原生孔隙，形态多为不规则多边形（图3c）。

粒间溶孔是经过溶蚀作用改造的粒间孔或早期填隙物被溶蚀而形成的孔隙，前者可以极大改变孔隙与孔隙之间的点状喉道和线状喉道的大小，改善储层的渗流能力；后者主要形成杂基溶孔，其发育程度有限，且孔径较小，―般小于10μm。由于孔隙较小，连通性较差，对储层影响不大。

2.2 粒内溶孔

粒内溶孔为碎屑颗粒被溶蚀而形成的溶孔，主要发育在长石颗粒和岩屑颗粒中（图3e）。

3 成岩作用

成岩作用是指沉积物有效埋藏以后至变质作用发生或抬升至地表遭受风化作用以前，沉积物在上覆压力和各种流体作用下，岩石矿物发生的广泛物理化学作用过程。

通过对本地区取芯井常规薄片、铸体薄片、扫描电镜等资料的研究，确定该区延安组的砂岩储层所经历的成岩作用主要有压实作用、压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和自生矿物的形成作用等，这些成岩作用对储集层孔隙发育具有明显的影响。储集体原始孔隙的结构特征和分布规律受沉积因素控制。但在埋藏成岩过程中，储集空间受到成岩作用的改造。成岩作用既可促进次生孔隙的发育，又可破坏原生孔隙，使原始孔隙分布规律发生变化。

3.1 压实和压溶作用

压实作用在本地区普遍出现，主要是通过颗粒之间距离变小，沉积物体积收缩、变形等方式来进行的，它使得颗粒紧密，软组分发生变形、挤入孔隙，水分排出，孔隙空间减少，渗透性变差（图3i）。

压溶常发生在压实作用之后，胶结作用之前或同时进行，是骨架颗粒在接触点的溶解所引起的岩石总体积的减少过程。它也是由于岩石压应力和上覆沉积物的重量引起的，但与压实作用不同的是，它不仅受重力的影响，还受接触处颗粒的性质、流体的性质等因素的影响，如石英颗粒表面的水膜，尤其是在颗粒之间存在的粘土薄膜，能促进石英颗粒接触处优先溶解和溶解物质的扩散。

压溶作用在本地区储层中主要表现为石英碎屑的溶解和次生加大的出现，并使得颗粒间的接触关系由最初的点接触演化到以点+线或线接触为主，少量凹凸接触甚至缝合线接触；这一过程造成孔隙空间进一步压缩，喉道变窄，配位数减少，孔隙的连通性变差。

3.2 溶蚀作用

后期侏罗系地层的地下水比较活跃，这样就有利于长石等易溶物质的溶解，特别是当煤系地层水富含有机酸时表现尤为明显。因此，研究区砂岩储层在大气水和地下水的共同作用下，长石溶孔、粒间溶孔、杂基溶孔都相对比较发育，约占总孔隙的40%，提供了大量的储集空间。

3.3 胶结作用

胶结作用是孔隙水沉淀出矿物对粒间孔隙的充填作用，能造成原生粒间孔孔隙度的降低，从而对储层物性有所影响。但早期胶结物的形成也可抑制机械压实的继续进行，使剩余原生粒间孔隙得以保存，同时胶结物中的易溶组分又为次生粒间孔隙的形成奠定了基础，同时还可以抑制石英次生加大的发生。因此，其对碎屑岩储层也有建设性的一面。胶结作用出现于成岩作用的各个时期，甚至同一类型的胶结物有在不同成岩期出现的现象存在（图3f）。

4 储层储集性能控制因素讨论

沉积作用形成了储层储集性能的基础，而后期的成岩作用则会对储集性能进行改造。4.1 压实和压溶作用

研究发现，研究区中，压实作用可以造成原生孔隙的损失达到19%左右。

研究区压溶作用主要表现为颗粒的凹凸和缝合线状接触、石英的溶蚀和次生加大的而形成，由于薄片中这两种现象均不太发育，因此压溶作用对于研究区储层的破坏作用比较有限。4.2 胶结作用

无论是何种物质的胶结，均表现为孔隙之间物质的充填，因此对孔隙均有不同程度的减少作用。特别的，在研究区的储层中，成岩早期的方解石连晶或嵌晶的胶结作用对孔隙度的减小较为明显，其次为石英的次生加大作用，两者可造成孔隙度减少10%左右。而成岩晚期的含铁碳酸盐矿物、自生粘土矿物、浊沸石， 自生石英的沉淀由于发育有限，因此对孔隙的减少也有限。

早期绿泥石胶结作用对储层的孔隙有特殊的影响，虽然其形成可以减少原生孔隙的空间，但形成的包膜厚度很小，对原生孔隙破坏很有限。相反的，由于这种包膜可以阻止石英次生加大的形成，从而阻止了原生粒间孔的充填；有效增加了颗粒的抗压强度，阻止了岩石因进一步压实作用造成的原生粒间孔的减小；有效保护了长石等颗粒粒内溶孔（包括铸模孔）被压实和后期充填作用的破坏，早期绿泥石胶结作用的存在对于储层孔隙总体是具有建设性作用的，在具有绿泥石包膜存在的层段中一般粒间孔和粒内溶孔较为发育，总的面孔率较高。

4.3 溶蚀作用

研究区砂岩储层在大气水和富含有机酸的地下水的共同作用下，长石溶孔、粒间溶孔、杂基溶孔都相对比较发育，约占总孔隙的40%，为储层提供了大量的储集空间。特别的，在晚成岩期有机酸溶蚀作用下，溶蚀作用可为储层提供7%～8%的次生孔隙。

4.4 交代作用和自生矿物的形成作用

交代作用一般不会影响孔隙度的变化，但是在长石被高岭石交代形成自生高岭石过程中，由于高岭石体积小于被交代的长石体积、形成发育的晶间孔而使总孔隙度增加，因此对于储层储集性能具有建设性的作用。

其他自生矿物的形成，特别是晚成岩期形成的充填孔隙的自生矿物，对孔隙均有破坏作用，但在该区这些自生矿物发育有限，对储层孔隙性的破坏也有限。

总的来看，成岩作用中，对储层具有建设性的作用有早期绿泥石胶结作用、溶蚀作用和长石交代形成自生高岭石的作用，而破坏性的作用主要为压实作用、成岩早期的方解石连晶或嵌晶的胶结作用和石英的次生加大作用，其次为压溶作用、成岩晚期的胶结作用和自生矿物的形成作用。

5 结论

（1）研究区延9油层组储层主要为浅灰、灰褐、灰黑色中细、中、粗砂岩及砂质砾岩，有少量的细砾岩及细粉砂质泥岩。岩性以长石砂岩、岩屑长石砂岩、长石石英砂岩为主，含有长石岩屑砂岩、岩屑砂岩和岩屑石英砂岩。碎屑颗粒大小主要为中―细砾，可见粗粒和不等粒，颗粒大多呈半棱角―次圆状，圆状和棱角状较少，分选程度以中、中―好为主，中-差次之

（2）通过常规薄片，铸体薄片和扫描电镜观察，延9油层组储层空间类型主要包括粒间孔、粒间溶孔、长石溶孔等。其中粒间孔、粒间溶孔是本地区最主要的储集空间。

（3）通过对本地区取芯井常规薄片、铸体薄片、扫描电镜等资料的研究，确定该区延安组的砂岩储层所经历的成岩作用主要有压实作用、压溶作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用和自生矿物的形成作用等，这些成岩作用对储集层孔隙发育具有明显的影响。

（4）沉积作用形成了储层储集性能的基础，而后期的成岩作用则会对储集性能进行改造。

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