延113-延133 井区山1、山23储层特征 及差异性研究

陈 刚，阚洪阁，陈登祺，刘 熠，杜奎甫，于代国

（1.延长石油集团油气勘探公司，陕西延安 716000；2.斯伦贝谢长和油田工程有限公司，陕西西安 710016；3.斯伦贝谢中国公司，北京 100015）

鄂尔多斯盆地为大型多层系含油气盆地，盆地内发现苏里格、榆林、米脂、子洲等气田，致密砂岩气藏主要发育于上古生界石炭系-二叠系[1-4]。二叠系山西组是鄂尔多斯盆地主力气层之一，自上往下 依次为山1 段与山2 段，根据沉积旋回各分为3个亚段。山1 段和山23亚段储层为鄂尔多斯盆地的主力产气层[5-9]。延113-延133 井区位于子洲和米脂气田以南，延安市以北。井区主要分布在子长县西部、延安市宝塔区北部，面积2 341 km2，山1 段与山23亚段储层普遍发育。基于压裂试气结果，两套储层产气能力差别显著。山1 储层压裂试气单米无阻流量0.1×104～0.3×104m3/d，山23储层无阻流量0.5×104～1.0×104m3/d。本文利用薄片、扫描电镜、压汞、核磁等分析手段，深入研究山1、山23储层的岩石学、物性、储集空间、孔喉结构，对比分析山1 和山23储层的差异性及原因，为进一步研究分析区内两套储层产气能力与有效开发气藏提供地质依据。

1 储层岩石学特征及差异对比

根据46 口井389 块山1 储层岩石薄片鉴定结果，岩屑砂岩、岩屑石英砂岩在山1 段大量发育，石英砂岩占比小（图1）。山1 储层碎屑成分主要为石英，其次为岩屑，长石平均含量低于1.00%（表1）；填隙物平均含量11.31%，由高岭石、伊利石、绿泥石等黏土矿物及硅质、铁方解石胶结物组成（表2）。山1 储层碎屑为中-粗粒，粒径为0.3～0.6 mm，颗 粒分选中等-好，磨圆度为次棱角状，颗粒间凹凸 接触。25 口井134 块薄片鉴定结果表明，山23储层主要发育石英砂岩及岩屑石英砂岩，岩屑砂岩较少。碎屑成分以石英为主，其次为岩屑，薄片内未见长石；填隙物平均含量11.52%，以高岭石、伊利石等黏土矿物及硅质、铁白云石胶结物为主，绿泥石含量较少。山23储层碎屑以中-粗粒为主，粒径为0.3～0.8 mm，颗粒分选较好，磨圆度为次棱角状-次圆状，颗粒间凹凸-镶嵌接触。山23储层成分成熟度和结构成熟度高，岩屑占比低，石英含量高，碎屑粒径较大，优于山1 储层。

表1 延113-延133 井区山1 和山23储层主要矿物成分含量

表2 延113-延133 井区山1 和山23储层填隙物组分含量

2 储层物性及差异

山1 储层2 197 块岩心物性的统计分析结果表明，山1 储层孔隙度1.99%～7.70%，平均4.70%，分布中值4.34%；渗透率0.01×10-3～0.53×10-3μm2，平均0.06×10-3μm2，分布中值0.07×10-3μm2。山23储层664块岩心物性统计分析结果表明，储层孔隙度1.87%～6.71%，平均4.50%，分布中值4.62%；渗透率0.02 ×10-3～0.83×10-3μm2，平均0.12×10-3μm2，分布中值0.13×10-3μm2。山23储层平均孔隙度略低于山1 储层，但平均渗透率高一倍，相同孔隙度下，山23储层渗透率高于山1 储层（图2）。

上古生界致密砂岩发育微米级和亚微米-纳米级孔喉体系，非均质性强，不同层段储层孔喉结构参数具有一定差异。4 口井44 块岩样压汞分析结果表明，山1 储层排替压力0.31～4.14 MPa，中值压力1.17～121.76 MPa；山23储层排替压力0.74～2.52 MPa，中值压力0.74～78.52 MPa（表3）。山1、山23储层排替压力接近，但山1 储层中值压力更高。因此，山1 与山23储层最大孔喉半径相近，山1 中值半径较小，小孔喉占比高。山23储层压汞分选系数小于山1 储层，表明山23储层孔喉结构更均质， 以大孔喉为主。

核磁共振技术是认识储层结构的重要手段，山1 与山23储层核磁共振谱进一步验证两套储层的孔隙结构差异（图4），山1 储层小孔隙占比高，仅少量流体被离心，束缚水饱和度高；山23储层大孔隙占比高，离心后束缚水饱和度较低。所选岩心样品的孔隙度相近，但山23储层岩心渗透率（0.49×10-3μm2）高于山1 储层岩心渗透率（0.32×10-3μm2），与山1 和山23储层物性分析结果一致。山23储层大孔隙占比高，大孔隙对储层渗透率贡献大，因此，山23储层平均渗透率高于山1 储层。

图4 山1 与山23储层致密砂岩核磁共振T2谱分布

3 储层特征差异化成因

研究区山1 储层与山23储层的岩性、物性、储集空间和孔喉结构差异显著。山1 储层沉积过程中保留较多岩屑与黏土矿物，岩屑溶蚀孔与晶间孔占比高，小孔喉发育；山23储层石英含量较高，岩屑及黏土矿物含量低，储集空间以粒间溶蚀孔为主，孔径较大、孔喉结构均一。两套储层特征的差异由山1、山23储层沉积环境以及后期成岩作用造成。

3.1 沉积环境分析

沉积环境是导致储层差异的基本因素，沉积环境决定沉积物类型，进而影响储层孔隙的形成及演化。鄂尔多斯盆地二叠系山西组沉积时期发育两类三角洲，分别为早二叠世浅水海相三角洲和中晚二叠世浅水湖泊三角洲。11 口井微电阻扫描成像数据表明，山西组古水流方向总体由北至南，山西组砂体是鄂尔多斯盆地北部榆林、子洲气田山西组砂体向南的延续，山1和山23储层均为三角洲前缘沉积。山23砂体为陆表海沉积背景下海相浅水三角洲沉积，而山1 砂体为陆相湖泊三角洲沉积。山23储层羽状交错层理发育，表明山23砂体沉积时受潮汐作用影响，同时，山23砂体铁白云石胶结分布广泛（表2），

铁白云石一般形成于富镁环境，通常与海相环境密切相关。山1 段沉积期，盆地北缘造山带进一步抬升，陆地面积扩大，海水完全退出鄂尔多斯盆地，沉 积体系从早期海相三角洲前缘沉积演化为湖泊三角洲前缘沉积。

沉积环境的变化造成山西组储层物质成分与结构的差异。山23储层沉积时受波浪反复淘洗，储层的成分成熟度与结构成熟度较高、横向连片性好，山23储层石英平均含量高达80.56%，岩屑和黏土矿物含量仅为7.91%和3.23%（表1、表2），分选与磨圆均好于山1 储层。山1 储层为陆相湖泊三角洲前缘沉积，沉积物入湖时，携带陆源物质较多，岩屑和杂基含量较高，砂体延伸较远但侧向连续性差，山1 储层石英平均含量63.42%，岩屑和黏土含量分别为25.23%，7.18%。故沉积环境的差异导致山23储层成分成熟度和结构成熟度高于山1 储层。

3.2 成岩作用分析

沉积物被埋藏后，经历一系列水-岩反应、矿物转化等成岩作用，这些成岩作用影响岩石孔隙的形成与分布，并最终改变储层的储集性能及孔喉结构。山1 和山23储层成岩作用包括压实、胶结和溶蚀作用，其中压实和胶结作用导致孔隙度降低，溶蚀作用改善砂岩的储集性能。

埋藏深度是影响压实强度的主要因素。山1 储层埋藏深度2 700～3 100 m，山23储层埋藏深度2 800～3 200 m。随着埋深增加，上覆压力更大，压实作用更强烈，受压实作用影响，山23储层平均孔隙度小于山1 储层。胶结作用既是固结成岩的主要作用，也是物性变差的重要原因，胶结作用包括硅质胶结、碳酸盐胶结和自生黏土矿物胶结。山23段储层石英含量较高，石英次生加大普遍发育；山1 储层主要发育铁方解石，山23储层主要发育铁白云石（图5）；山1 储层伊利石和绿泥石较发育，丝缕状的伊利石会破坏粒间孔隙，减小有效孔喉粒径，而山23储层主要发育高岭石。溶蚀作用是山西组储层形成次生孔隙的主要原因，包括粒间填隙物的溶蚀及骨架颗粒的溶蚀，其中，有机酸是溶蚀作用发生的重要因素，粒间填隙物完全溶蚀后形成粒间溶蚀孔，岩屑内的不稳定组分发生选择性溶蚀形成粒内溶蚀孔。山1 储层岩屑含量较高，更易发生粒内溶蚀；山23储层石英含量较高，岩屑含量较低，石英作为刚性颗粒有利于原生孔隙保存，酸性流体易于在连通性良好的大孔喉间流动，因此，山23储层的溶蚀作用更强烈，多形成粒间溶蚀孔。

4 结论

（1）延113-延133 井区山1 储层主要发育岩屑砂岩和岩屑石英砂岩，山23储层主要发育石英砂岩与岩屑石英砂岩，山23储层成分和结构成熟度更高；山23储层平均孔隙度小于山1 储层，相同孔隙度下，山23储层渗透率高于山1 储层。

（2）山1 储层岩屑和黏土矿物含量高，粒内溶蚀孔和晶间孔普遍发育；山23储层主要发育粒间溶蚀孔。压汞和核磁数据表明，相较于山23储层，山1 储层小孔隙占比高，孔喉结构差，束缚水含量高。

（3）山1 和山23储层特征的差异主要受沉积环境和成岩作用的影响。山1 储层属陆相湖泊三角洲前缘沉积，粒内溶蚀孔较发育。山23储层属海相三角洲前缘沉积，粒间溶蚀孔较发育。