富县槐农地区长6油层组碎屑岩成岩作用特征

王 全，张 庆，段昕婷，邓南涛，李晓路，陈西泮

（1．延长油田股份有限公司富县采油厂，陕西延安 757500；2．延长石油集团研究院）

富县槐农地区位于陕西富县西部，构造上位于鄂尔多斯盆地东南部。其三叠系长6储层主要为岩性控制的特低孔特低渗油藏，为三角洲前缘相沉积，水下分流河道砂体是油气主要储层。储层成分及结构成熟度低、非均质性强，成藏控制因素复杂[1]。本区录井、试油数据表明：长6油层组录井显示级别主要为油迹、油斑，试油日产油量均超过1 t，显示出较好的勘探潜力。由于勘探前期探井密度低、分析测试样品少，对储层物性的控制因素研究较少，认识较局限。在前人研究的基础上，笔者收集了近几年新完钻井资料，以系统的沉积地质理论为指导，进行大量储层样品测试，对长6储层成岩作用特征进行了研究，探讨了控制储层物性的成岩因素，预测了油气富集区域，为增产措施提供科学依据。

1 岩石学特征

富县槐农地区长6油层组岩性为灰白色、灰褐色长石细砂岩及少量岩屑质长石细砂岩，以长石和岩屑为主，长石含量大于50%，石英含量小于60%（图1）；杂基含量大于4.76%，胶结物含量较高，平均为9.0%～11.6%。碎屑颗粒粒径0.250 0～0.062 5 mm，占统计岩石的 82.31%。砂岩的成分成熟度为 0.52，结构成熟度较低；分选性较好；磨圆以次棱角状及次棱角–棱状为主，占91.03%；颗粒间呈线状接触，胶结类型主要为孔隙式胶结，占83.33%。储层发育四种孔隙类型：粒间孔（1.83%）、溶蚀孔（1.58%）、微孔隙和裂隙（0.05%），总体以残余粒间孔为主。

图1 富县槐农地区长6油层组砂岩组分

2 成岩作用类型及对储层的影响

温度、压力、流体性质及矿物成分决定矿物所经历的成岩作用的类型及强弱，对原始孔隙的保存或次生孔隙的形成起到关键作用[2–4]。黏土矿物的类型及含量、与碎屑颗粒的附着状态是研究成岩作用的手段之一。本区主要的成岩作用类型有：压实作用、胶结作用、溶解作用和矿物交代作用。

2.1 成岩作用类型

2.1.1 压实作用

压实作用对砂岩孔隙度的影响很大[5]，其影响深度可达几千米。许多学者都曾经用实验的方法将石英压实，由于颗粒重新排列和调整，聚集物的厚度减少10%～15%[6–7]，说明压实作用减小孔隙体积较明显。镜下观察可见长6油层组中均存在一定数量的泥质碎屑、云母等可塑性颗粒碎屑定向排列、软颗粒塑性变形、泥岩岩屑变形后假杂基化，故存在一定程度的内压实现象。计算结果表明，富县槐农地区压实率为 61.8%，压实作用是造成孔隙度下降最直接、最重要的因素。

2.1.2 胶结作用

胶结作用堵塞孔隙，但不减小粒间体积，与压实作用的成岩效应有所差别[8]。研究区常见的胶结方式有三种：孔隙式胶结、压嵌胶结和基底式胶结。根据胶结物的类型来看，本区主要有黏土矿物胶结、碳酸盐胶结以及硅质三种。其中胶结物中，碳酸盐含量对储层孔渗影响较明显，两者呈负相关关系（图2），对孔隙度影响稍大；而黏土矿物含量和硅质含量对孔渗的影响相对较小。计算结果表明，富县槐农地区胶结率为 26.2%，说明胶结作用是该区孔隙度下降的重要因素。

图2 鄂尔多斯盆地富县槐农地区长6油层组碳酸盐含量与孔隙度和渗透率关系

2.1.3 溶解作用

溶解作用主要表现为各种砂岩组分发生部分溶解，甚至全部溶解，并形成多种类型的次生孔隙。

长石溶蚀：富县槐农地区长6油层组砂岩中长石含量较高，随着孔隙水中有机酸含量的增加及地温升高，长石发生溶蚀，产生次生孔隙。这类孔隙的存在，在一定程度上改善了储层物性。钾长石与斜长石的溶解，往往形成粒内溶孔、粒缘溶孔，导致长石呈网状、岛弧状。据观察长石溶蚀作用形成的溶蚀面孔率为0.07%～5.00%（表1）。

表1 富县槐农地区长6储层长石溶孔面孔率统计

杂基溶蚀：镜下可见到杂基溶蚀，这种无选择溶蚀作用形成的溶孔与烃类的成熟及运移有关联，杂基溶孔的形成可能与干酪根热降解形成的酸性流体有关。

2.1.4 交代作用

交代作用是由于被交代矿物的溶解和交代矿物的沉淀同时进行而导致的矿物替代现象[9]。研究区主要的交代作用是方解石交代长石。交代过程服从体积保持不变定律和质量守恒定律，对储层影响不大。

2.2 成岩作用对储层的影响

储层在形成后，经过一系列不同类型、不同强度的成岩演化，导致储层的储集性能发生改变，具体可以归为两类：破坏性成岩作用和建设性成岩作用，其中压实作用和胶结作用造成原生孔隙损失，属破坏性成岩作用；溶解作用属建设性成岩作用；交代作用基本不改变颗粒体积，其影响可以忽略。

3 成岩阶段研究

根据岩石学、古地温和有机质成熟度特征，我国石油行业将碎屑岩的成岩阶段划分为同生成岩阶段、早成岩阶段、晚成岩阶段和表生成岩阶段，其中早成岩阶段划分为早成岩（A、B）期，晚成岩阶段划分为晚成岩（A、B、C）期[10–12]。

成岩序列是对成岩场中成岩反应同步性的深刻揭示，也是成岩作用阶段性划分的基础[13]。通过对显微镜和扫描电镜下的各类成岩现象及成岩作用的分析，结合各种自生矿物的产出状况和生成条件，得出以下结论：研究区长6砂岩储层成岩作用具有良好的期次性和世代性。压实作用最先发生，在压实作用形成的碎屑堆积格架孔隙中，依次发生黏土膜覆盖、方解石沉淀、长石颗粒溶解、石英次生加大、铁方解石充填、白云石充填或交代碎屑颗粒。归纳出富县槐农地区长6油层组成岩序列为：机械压实→早期黏土膜（绿泥石膜或蒙脱石膜）形成→少量方解石沉淀→（含有机酸流体注入）长石颗粒溶解→石英次生加大→石油侵位→晚期铁方解石充填→晚期白云石充填或交代碎屑颗粒。由于自生矿物的形成需要一定时间，所以上述各成岩作用会出现重叠的情况。

鄂尔多斯盆地长6碎屑岩的镜煤反射率通常为0.7%～0.9%[14–15]，砂岩普遍经受了较强的压实改造，碎屑颗粒均以线接触为主，砂岩中原生孔隙己大量消失，次生孔隙普遍发育，铁方解石、铁白云石等晚期碳酸盐胶结物大量出现，长石、岩屑以及碳酸盐碎屑等常发生明显的溶蚀作用，高岭石、伊利石、绿泥石等自生黏土矿物比较常见。综合研究表明：富县槐农地区延长组长6油层组砂岩成岩阶段主要处于晚成岩阶段的A期。

4 成岩相类型

成岩相是不同成因的碎屑沉积物，在不同成岩环境下，经受各种物理、化学、生物作用（包括温度、压力、水与岩石以及有机和无机酸之间综合反应）而形成的，具有一定共生成岩矿物和结构特点的岩石类型组合[16–17]。不同成岩相控制着不同储层孔隙结构发育特征和储层物性。长6油层组砂岩的成岩相可归纳为以下4类。

紧密压实成岩相：该成岩相在三角洲前缘水下分流河道间沉积相控制下，黏土、杂基含量较高，机械压实作用强，原生孔隙大大降低，形成微孔-细喉的特征，渗透率低，多属于较致密层。

方解石胶结成岩相：平面上常见于主砂体的侧翼，以方解石胶结为主，绿泥石膜很少或不发育。碳酸盐往往呈基底式、孔隙式致密胶结，有效孔隙消失，形成致密型孔隙组合关系。此类储层虽在岩心上可见一定级别的油气显示，但一般不具有产能。

长石溶蚀相：主要发育于胶结物和杂基含量相对较低的水下分流河道砂体中。绿泥石膜剩余粒间孔较少，长石、岩屑溶蚀所形成的次生孔隙也比绿泥石膜剩余孔发育砂岩中的溶蚀孔隙少得多。此类储层物性一般，含油较少。

早期绿泥石薄膜成岩相：早期绿泥石沿颗粒表面生长，呈环边或薄膜状，有利于储层原生粒间孔保存。该成岩相常形成于三角洲水下分流河道和河口坝等高能量砂体中，砂体原始孔渗性很好，有利于地下流体的流动，为好的油气储层。

5 不同成岩相带储层特征的差异

富县槐农地区长6油层组成岩相平面特征表现为：长石溶蚀相（III类）较为发育，主要位于水下分流河道的主砂体区（图 3），次生孔隙发育良好，具有较好的储集性能；河道侧翼的道间碳酸盐胶结相（IV类）和分流间湾的紧密压实相（I类）由于碳酸盐胶结严重和抗压实效果差，储集性能较差，粒间孔隙大量丧失，储层的储集性能大规模下降，是非常不利的成岩相；绿泥石薄膜相是本区比较有利的成岩相，它的分布区域与碳酸盐胶结成岩相有一定的重合，不同的是，绿泥石薄膜相（II类）常见于两个砂嘴的“间湾”处，说明此处成岩环境较稳定；绿泥石膜的出现有效地抑制了胶结和压实作用的进行，使原生粒间孔隙得以保存，因此储集性能相对较好。

图3 富县槐农地区长6沉积–成岩相

6 结论

（1）富县槐农地区长6油层组成岩作用主要有压实、胶结、溶解、交代四类，压实和胶结作用是降低储层孔渗性的破坏性成岩作用，压实率和胶结率分别为61.8%和26.2%；溶解作用产生次生孔隙，属建设性成岩作用，孔隙度增加约3.3%。

（2）富县槐农地区长6油层组成岩序列大致为：压实作用最先发生，在压实作用形成的碎屑堆积格架孔隙中，胶结作用、溶解作用、交代作用依次或交替发生，最终进入晚成岩A期。

（3）长6油层组成岩相类型主要有：长石溶蚀相、方解石胶结相、早期绿泥石薄膜相、紧密压实相等4类。其中绿泥石薄膜相沉积、成岩环境相对稳定，绿泥石膜在一定程度上抑制了胶结和压实作用的进行，储集层原生粒间孔隙得以保存，因此绿泥石薄膜相储集性能相对较好，是下步勘探的重点。

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