鄂尔多斯盆地油层组成岩作用研究

吕婷婷

（西南石油大学，四川 成都 610500）

1 选题依据及研究意义

鄂尔多斯盆地属于我国第二大沉积性盆地，包括吕梁山与太行山两片区域，在吕尔多斯盆地中，其姬塬地区是一个近些年来新发现的油气勘探基地，其开发层系共包括延长组与油层组两大部分，不过，在姬塬地区油气开采工作中，该地区出现例如注水不受效等一系列问题。这就急需了解长2油层组的储层特征及其分布规律。但整体上姬塬腹地因其显著的低孔、低渗、低压、低阻和较强非均质性，导致其较盆地内其它地区勘探程度低剩余资源量大，因此需要应用地层学、沉积学、石油地质学、储层地质学等理论和方法，对姬塬地区成岩作用进行研究，为下一步的勘探开发提供有利帮助。

2 国内外研究现状及存在问题

1868年，德国著名学者C.W.冈贝尔首次提出了成岩作用这一概念，该概念的含义为地层中所分散的松散沉积物经过长期的地层物理、化学作用而形成的沉积岩石。成岩作用原理是松散沉积物在地层中受到厌氧细菌的作用而使其内部有机质发生分散和腐烂，从而分解为硫化氢、甲烷、氨气和二氧化碳等多种气体，进而使碳酸基矿物在发生溶解后生成了一种全新的物质，即重碳酸盐，而矿物中的高价氧化物则在溶解作用下被还原为低价的硫化物，从而使地层中松散沉积物从原有的酸性氧化环境转变成最终的碱性还原环境，使觉积物中的各个组分得以重新组合与分配，胶体矿物被压缩胶结后固结成最终的沉积岩石。

我国对成岩作用的研究有很大突破，但仍有较多问题亟需解决：其一，成岩作用给储层性质中孔隙所造成的影响尚未得到深入的研究，关于成岩作用在油田开发、油气成藏等方面的研究文献较少；其二，对成岩作用进行研究的主要手段及方法过于单一化，我国学者王允诚便对成岩作用的主要研究手段及方法进行了相应的总结，其认为研究成岩作用的手段与方法共包括九种，不过在实际研究过程中，仅扫描电镜与薄片鉴定较为常用，而对于其他七种研究手段与方法则很少采用；其三，对成岩作用中的成岩相研究尚不深入，对成岩相的研究有助于分析储层性质，其对于储层预测来说有着重要的意义，不过关于成岩相的研究则较为少见，其研究成果也不多；其四，对储层地质学和成岩作用之间关系的研究较为少见。总而言之，对于地质过程来说，其地质作用往往是非常复杂的，并且某些地质作用还具备相互关系，因此对成岩作用与地质作用的研究和分析需要引起重视。

3 姬塬地区的地理概况

姬塬地区作为鄂尔多斯盆地中的重要油气勘探基地，其地理位置处于盆地西侧，并分别与宁夏、陕西与甘肃相接，地质构造上属盆地伊陕斜坡中西部及西缘逆冲带中部。其位于伊陕斜坡，与天环坳陷毗邻。姬源地区共有钻井160余口，在这些钻井中，仅有十几口钻井处于油层组中，油层组中的油层厚度可达20m以上，而其他大部分钻井则属于油水井。鄂尔多斯三叠世姬塬地区处于湖盆向西部的海原-中卫通道影响的部位，物源主要受北东水系控制，而且西北方向较小水流也给予补充。

4 鄂尔多斯盆地延长组地层特征

鄂尔多斯盆地的陆源碎屑沉积主要分为湖泊相与河流相两种，其底部和中三叠统纸坊组之间属于假整合接触，而其顶部则和侏罗系富县组或延安组属于假整合接处，并且还存在程度不一的剥蚀现象。在鄂尔多斯盆地中的陆源碎屑沉积厚度通常在400～1400 m，并以南厚北薄的形式呈现出来，在北部延长组地层中，其沉积物的厚度为100～600 m，而在南部延长组地层中，其沉积物的厚度则为1000～1400 m，不过其南部边界周边由于受到剥蚀的作用，使其沉积物厚度较薄。在延长组西测的石沟骚及华亭等地的沉积物厚度则往往要超过3000 m以上。

5 影响成岩作用的主要因素

5.1 碎屑岩成分

碎屑岩的成分是影响成岩作用重要的影响因素，碎屑岩主要包括填隙物与碎屑颗粒等成分，其受到储层沉积环境及成岩变化的作用而形成不同类型的沉积岩。对于岩石来说，其原始成分的不同以及结构类型的不同，也会造成不同程度的压实效应，其中，如果岩石中的柔性成分较多，并且其磨圆与分选较差，则其压实效应也较为明显。此外，在碎屑岩中不同的杂基含量与骨架颗粒，也会使碎屑岩的孔隙度与抗压性能有很大不同。在碎屑岩中如果含有较高的长石及石项等刚性颗粒，则其抗压性能也就越大，相应的碎屑岩中的原生孔隙度也就越大。此外，碎屑岩中的粒度也会给成岩作用造成一定程度的影响，如果碎屑岩中的中细砂和中砂岩分选较好，则压实给储层物性造成的改造作用也就越差，如果其细砂及粉砂岩分选较差，则这种改造作用反而会较强，但相应的经过成岩作用后的沉积岩所具备的孔渗性能也比较差。

5.2 沉积相及其沉积环境

在成岩作用中，沉积环境会对储层的孔隙演化产生重大影响，其直接对沉积物的类型产生决定性的作用。沉积环境中的储层孔隙直接关系到沉积物类型的演化和形成。考虑到沉积物粒度的不同也使成岩的演化序列有很大差异，进而使储层孔隙也有很大不同。对于优质的储层来说，其往往具备较强的水动力条件，比如滨岸、重力流水道、三角洲等，在这些优质储层中，相带主体更是决定其储层优质性的重要条件，当相带主体中的砂体厚度较大时，则储层在进行成岩时所产生的胶结作用也往往较弱，由于岩石成分多为刚性颗粒，具备较强的抗压性能，因此该储层不仅有助于保存原生孔隙，还有助于次生孔隙的后期发育。可以说，沉积性是优质储层中的关键性条件，其不仅决定了储层中所具备的空间分布特征，还会给成岩作用初期与晚期造成一定影响。据表三可知，姬塬地区为曲流河前三角亚相与三角洲前缘，其中，沉积微相类型共分为支流间湾、水下分流河道、河口砂坝、远砂坝和前三角洲泥。这就又一次证明了研究区抗压实作用能力较强，原生孔隙保存较为完整。

5.3 温压场给成岩作用造成的影响

沉积物的同生水、结构及组分是由气候类型所决定的，其对成岩作用初期有着非常明显的影响作用，温压场是影响成岩作用的一大关键性因素，温度场中的温度升高会使砂岩中岩与水之间的反应速率加快，并促进机械压实，从而大大增加砂岩的压实速率。温压场中的地温给成岩作用造成的影响在以下四个方面中有所体现：其一，温度升高会使大部分矿物的溶解度增大；其二，地温所具备的不同梯度会使矿物的转化深度不同；其三，温度决定化学反应中的平衡常数；其四，温度变化会使有机质中催生出不同的化学成分，而这些化学成分中包含的有机酸也给矿物带来明显不同的溶解作用。

在温压场中的地层压力也是影响成岩作用的一大因素，其地层压力主要体现在以下三个方面：其一，地层压力处于较高异常水平时，会减缓甚至停止胶结物增长；其二，当地层压力处于较高异常水平时，会抑制油气生成与有机质的热演化作用，进而使生油窗范围得以拓宽，同时有机质在进行热演化时所生成的大量无机酸与有机酸，会使岩酸盐胶结物中的酸溶解强度大大增加，进而生成大量的次生孔隙。对于温压场来说，其砂岩储层的压力水平越高，则其孔隙度也往往较高，相应的储层中的油气性也就较好；其三，地层压力处于较高异常水平时，会在初期形成时对覆地层的压力进行部分抵消，进而降低因压实作用而使孔隙减少。

5.4 埋藏条件给成岩作用带来的影响

在埋深条件相同时，不同的经历时间也会造成地层压实程度差异，由粘弹塑体应力与应变模型中可以推导出，在同一埋藏条件中，经历时间与埋深之间的双元函数便是地层孔隙度，此双元函数说明了地层孔隙度演化过程中的两大因素分别是埋深与埋深时间。此外，通过压实物理实验可证明在压实过程中，承压时间的不同也会使压实程度有很大不同，也就是说，深度与埋藏时间是影响孔隙度的两大因素。

6 结语

（1）长2储层主要为长石砂岩、岩屑长石砂岩，主要胶结物有高岭石、绿泥石、铁方解石及硅质，次为伊利石、铁白云石、方解石及长石质，储层以细粒砂岩为主，分选好，磨圆度中等。反映了储层砂岩成分成熟度低，结构成熟度高的特点。储集性能具有中孔、低渗的物性特点。孔隙类型以残余粒间孔为主，长石溶孔次之，岩屑溶孔和晶间微孔相对较少。孔隙结构为中小孔、中细喉型。

（2）姬塬区长2地层所经历的主要成岩作用类型有压实作用、胶结作用、交代作用和溶蚀作用。成岩作用对研究区砂岩储层起着重要的控制作用，姬塬区因砂岩粒度较细，成分成熟度低，因此压实作用较强，是造成孔隙减小最重要的因素，胶结作用和交代作用也在一定程度上会造成孔隙度减小的情况，而溶蚀作用则不仅增加了长2孔隙，而且很大程度上改善了储层的渗流条件，使储层性能得到很大的改善。

（3）姬源地区长2油层组自晚三叠世以来经历了3次沉降过程、2次抬升剥蚀事件和1次沉积间断，在此过程中其依次经历了同生成岩阶段、早成岩阶段A期、短暂的表生成岩阶段、早成岩阶段A期、早成岩阶段B期、晚成岩阶段A期六个阶段，现处于晚成岩A期，以次生溶蚀孔隙为主。

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