鄂尔多斯盆地延川地区上古生界山西组-石盒子组储集条件及其影响因素分析——以延X井为例

(西安石油大学油气资源学院，陕西 西安710065；中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安710054）

李玉宏，张慧元，魏建设，史冀忠(中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安710054）

鄂尔多斯盆地东部天然气勘探始于1985年，以麒参1井获得工业气流为标志，拉开了东部天然气勘探的序幕，发现了千5段、盒3段、盒7段、盒8段、山1段、山2段、本1段7个储层段[1]。延X井是以上古生界天然气藏为勘探目的探井，位于陕西省延安市延川县禹居乡河子坪村西南，构造位置为鄂尔多斯盆地陕北斜坡东南部。晚石炭世本溪期～早二叠世太原期，鄂尔多斯盆地东西海域的逐渐完全贯通，陆棚沉积体系扩大，表现为泻湖～障壁岛～泻湖～潮坪～陆棚的跳跃式海侵演化过程；从山西期开始，海水完全退出，进入湖盆演化时期，主要发育三角洲～湖泊沉积；早中三叠世刘家沟期到纸坊期，表现为三角洲～湖泊～三角洲湖泊～三角洲～湖泊的演变过程，在垂向上，下部主要为三角洲前缘相，纸坊组上部主要为滨浅湖，为一振荡性的湖进过程；晚三叠世延长期，主要为辫状河三角洲前缘到湖泊、三角洲前缘、湖泊、三角洲前缘、三角洲平原再到曲流河沉积[2-5]。下面，笔者对鄂尔多斯延川地区上古生界山西组-石盒子组储集条件及其影响因素进行分析。

1 储层特征

1．1 岩石学特征

石盒子组和山西组主要为岩屑石英砂岩，矿物成分主要为石英，岩屑主要为岩浆岩屑和变质岩屑，沉积岩屑较少，此外还含有少量燧石；填隙物组分总体含量高，变化较大，主要成分为云母、高岭石、方解石、硅质和少量绿泥石和白云石；石盒子组的胶结类型以再生～孔隙式为主，具少量基底式和孔隙式。主要为细、中粒砂岩，分选好～中等，磨圆以次棱角状为主，少量次圆和次棱～次圆；山西组的胶结类型以再生～孔隙式和孔隙式胶结为主，偶见基底胶结，主要为中～细粒、中粒砂岩和中～粗粒砂岩，分选好～中等，磨圆以次圆～圆状为主。

1．2 储层物性

1）孔隙度和渗透率分布 石盒子组孔隙度主要分布在4%～9%范围内，平均为6．15%；渗透率主要集中在(0．2～0．3）×10-3μm2，平均为0．243×10-3μm2，储集性能较好。山西组平均孔隙度主要分布在3%～9%范围内，平均为6．42%；渗透率主要集中在(0．1～0．3）×10-3μm2，平均为0．298×10-3μm2，因而储集性能较石盒子组好。

2）孔隙度和渗透率的关系 孔隙度和渗透率的关系可以通过利用大量岩心分析资料来建立。用岩心分析孔隙度与渗透率值进行回归分析，得到石盒子组和山西组各个层段相关性方程分别为石盒子组：k＝0．0201e0．3452Φ（R＝0．7442，n＝54）；山西组：k＝0．0179e0．3698Φ（R＝0．8806，n＝63）。由此可见，石盒子组孔、渗相关性差，山西组孔、渗相关性较好。需要说明的是，该井分析的样品数总体较少，其代表性较差，上列关系式仅供参考。

1．3 孔隙结构特征

1）孔隙类型 上古生界砂岩储层发育有多种孔隙类型(主要包括粒间孔、粒间溶孔、长石溶孔、岩屑溶孔、沸石溶孔和晶间孔），各层段主要储集空间的孔隙类型及孔隙的发育程度亦有所差异(见表1）：山西组孔隙发育最好，面孔率最高，石盒子组次之。

表1 孔隙特征统计表

2）毛细管压力曲线特征及分类 根据44块储层样品的毛细管压力曲线形态和参数特征分析，可将研究区碎屑岩孔隙结构划分为4种类型：①低门槛压力～粗喉型(Ⅰ类）。该类型曲线基本无明显的平直段，拐点较低，进汞曲线水平长度大，说明最大连通孔喉半径大，最大进汞饱和度高，岩石小孔喉所占体积小(见图1）。孔喉半径直方图呈现粗偏单峰分布。该类储层物性好，储集性能强，属于该区有利储层，主要分布在山西组。②较低门槛压力～较粗喉道型(Ⅱ类）。该类型曲线呈现明显的平直段，拐点较高，曲线斜度较小，水平长度大，说明其排驱压力较大，产出能力较低，最大进汞饱和度较高，岩石中小孔喉所占体积较小。孔喉半径直方图呈单峰分布，分选较好，一般粗偏(见图2）。该类储层物性较好，储集性能较强，属于该区较有利储层，主要分布在上石盒子组和下石盒子组。③中门槛压力～中喉道型(Ⅲ类）。该类型曲线拐点高，斜度大，进汞曲线水平长度不大，说明最大连通孔喉半径小，分选差，最大进汞饱和度大于50%，岩石中小孔喉所占体积大。孔喉半径直方图上直方较低，分选较差，峰顶宽(见图3）。该类储层的孔隙特征为缺乏大的孔隙，孔隙间的喉道窄小，在石盒子组和山西组均有分布，属较差储层。④高门槛压力～细喉道型(Ⅳ类）。该类型曲线曲线拐点高，斜度大，接近45°，进汞曲线水平长度小，最大进汞饱和度小，最大连通孔喉半径小，分选差，岩石中孔喉以小孔喉为主（见图4）。孔喉半径直方图上直方特低，分选差。该类储层主要分布在石盒子组，属较差储层。

图1 Ⅰ类毛细管压力曲线图

图2 Ⅱ类毛细管压力曲线图

图3 Ⅲ类毛细管压力曲线图

图4 Ⅳ类毛细管压力曲线图

2 影响储集条件的因素

从沉积物的沉积到最终固结成岩的漫长地质历史时期中，成岩作用和后期构造改造作用在储层的演化中扮演了重要的角色[6]。上古生界碎屑岩成岩作用类型主要有压实压溶作用、胶结作用、溶解作用、自生矿物重结晶作用及构造破裂作用：①压实作用。该区既发育机械压实作用又发育化学压实作用，浅埋藏以机械压实作用为主，深埋藏则以化学压实作用为主，压实强度与深度间呈指数关系。压实作用使储层孔隙大量减少。石盒子组原生粒间孔很不发育，小于0．15%。山西组的粒间孔高达3．58%，主要是由于山西组主要为石英砂岩抗机械压实能力较强，使砂岩致密成度降低，部分原生粒间孔得以保存。②胶结作用。该区主要为石英次生加大、绿泥石、水云母及少量高岭石的充填胶结。石英的自生加大充填孔隙并堵塞喉道，降低了储层的孔、渗性能。绿泥石以孔隙衬边的形式出现，既缩减了孔喉半径，同时又对压实、压溶作用及其他自生矿物的充填有明显的抑制作用。其次为高岭石以微晶斑状充填孔隙，碳酸盐矿物的充填胶结作用。③溶解作用。成岩作用对砂岩储集层物性的影响既有建设性也有破坏性。压实作用、粘土矿物、浊沸石的胶结作用是破坏储集层孔隙度、降低渗透率的主要因素，而溶蚀作用的发育则保存了原生粒间孔隙并且产生次生溶蚀孔隙，改善了储集层的物性。④自生矿物重结晶作用。重结晶作用使储层物性变差，主要表现有高岭石微晶化，铁白云石沿白云岩岩屑生长。⑤构造破裂作用。构造破裂作用主要在该区产生微细裂缝，在宏观上裂缝并不发育，这些微细裂缝的存在对储层的渗透性有一定的提高。

3 结 论

1）储层总体以低孔低渗为特征，山西组物性最好，石盒子组次之；孔隙结构类型有粒间孔、粒间溶孔、长石溶孔、岩屑溶孔、沸石溶孔和晶间孔。

2）上古生界碎屑岩储层主要分为4类，Ⅰ类和Ⅱ类储层主要分布在山西组和石盒子组；Ⅲ类和Ⅳ类较差的储层主要分布在石盒子组。

3）影响储层物性的主要因素包括成岩作用和构造作用。压实作用、胶结作用和自生矿物重结晶作用是导致储层致密的主要因素；溶蚀作用使储层得到改善；构造破裂产生的微裂缝亦对储层起到一定的改善作用。

[1]刘锐娥，李文厚，陈孟晋，等．鄂尔多斯东部下二叠统山西组2段储层评价及勘探前景 [J]．古地理学报，2006，8（4）：531-538．

[2]樊太亮，郭齐军，吴贤顺．鄂尔多斯盆地北部上古生界层序地层特征与储层发育规律 [J]．现代地质，1999，13（1）：32-36．

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[4]梁月华，詹伟，袁磊．鄂尔多斯盆地大牛地气田盒3段储层评价 [J]．石油地质与工程，2007，21（4）：23-26．

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[6]宁宁，陈孟晋，刘锐娥，等．鄂尔多斯盆地东部上古生界石英砂岩储层成岩及孔隙演化 [J]．天然气地球科学，2007，18（3）：334-338．