鄂尔多斯盆地南部煤系地层砂岩储层特征及其影响因素

陈 晶 黄文辉 伊 硕

（1. 中国自然资源经济研究院，北京 101149；2. 中国地质大学（北京）经济管理学院，北京 100083；3. 中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083；4. 中海油研究总院有限责任公司，北京 100028）

0 引 言

随着油气需求的增长，常规油气产量难以满足市场所需，得益于日趋成熟的油气勘探技术［1］，低孔低渗油气藏逐渐成为油气勘探的重点领域［2］。国内外多个大型致密气藏与煤系地层有着密切关系，如美国圣胡安盆地白垩系煤系地层、加拿大艾伯塔盆地白垩系煤系地层及四川盆地三叠系煤系地层三者均是重要的致密气藏开发层位。煤系地层中的致密油气藏一直是重要研究领域，李建忠等［3］认为煤系地层巨大的生烃潜力、持续性的气源充注及源储之间的有效配置是致密气藏形成的重要因素。于兴河等［4］认为致密砂岩气田的形成多与煤系地层有关，沉积期较弱水动力条件、较慢的沉积速率等因素导致了储层的致密化。煤系地层的致密气藏的发育特点具有一定的共性特征，但在不同的地区，受多种地质因素影响，气藏的分布规律具有差异性。张水昌等［5］对比分析了鄂尔多斯盆地及四川盆地致密砂岩煤成气藏，认为二者气藏特征的差异性主要受盆地构造及成藏过程2 方面影响，因此，气藏的发育特征需结合具体地质条件作详细分析，明确气藏的储层分布特点及其控制因素是致密化储层背景下探寻“甜点区”的关键。

鄂尔多斯盆地上古生界二叠系为典型的煤系地层，砂岩储层普遍具有低孔低渗的特点，是中国重要的油气产地之一。前人对鄂尔多斯盆地尤其是盆地北部地区的煤系地层开展了大量研究，汪泽成等［6］认为鄂尔多斯盆地上古生界主要发育岩性气藏，早期烃类充注和后期裂缝发育带利于优质储层的形成。赵宏波［7］对榆林地区煤系地层致密储层形成机理开展了研究，认为山2 段石英砂岩储层的致密化主要受压实作用及硅质胶结作用影响。谢英刚等［8］研究了临兴地区煤系致密砂岩储层，认为优质储层的形成受沉积微相及溶蚀作用控制。近年来，鄂尔多斯盆地南部地区煤系地层砂岩储层展现出了良好勘探潜力［9］，然而储层的地质研究相对薄弱，随着勘探力度的不断加大，亟需研究砂岩储层的发育特征。

在前人研究基础上，利用岩心、镜下薄片及扫描电镜等资料，结合储层岩石学特征，对鄂尔多斯盆地南部煤系地层砂岩储层进行了研究，明确了储层影响因素，为低孔低渗煤系砂岩储层的勘探开发提供地质依据。

1 地质概况

鄂尔多斯盆地面积约25×104km2，盆地构造简单，总体为近南北走向的不对称向斜，沉积岩层厚度达5 km。研究区位于鄂尔多斯盆地南部（甘泉—黄龙地区），构造上处于天环坳陷以东，紧邻盆地南部渭北隆起，东部毗邻晋西挠褶带，总体上位于伊陕斜坡的南部地区（图1）。鄂尔多斯盆地上古生界自下而上发育石炭系的本溪组、二叠系的太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组及石千峰组。本文主要针对二叠系煤系地层中的下石盒子组盒8 段砂岩储层开展研究。

图1 研究区构造位置及地层柱状图Fig.1 Structural location and stratigraphic column of studied area

鄂尔多斯盆地上古生界地层主要为陆表海沉积，二叠系地层为煤系地层，太原组及山西组地层中煤层普遍发育，中二叠系石盒子组沉积期，盆地发育河流—三角洲—湖泊相沉积体系，盆地北部物源区持续隆升，北部三角洲体系向南快速推进，盆地南缘物源进一步往北推进，在盆地中南部浅湖相发育［10］。研究区主要为浅水辫状河三角洲沉积体系，同时接受南北物源沉积，富县一带为浅湖沉积区，三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相普遍发育，沉积微相以分支河道、水下分支河道、泛滥平原及分流间湾为主，河口坝普遍不发育。砂体岩心常见楔状交错层理、平行层理及板状交错层理，这些沉积构造反映了较强的水动力条件。研究区浅水辫状河三角洲的骨架砂体以分支河道及水下分支河道砂质沉积为主，沉积砂体主要分布于南部、西北及东北部地区，砂体累计厚度为2.4~35.1 m，砂地比均值为40.0%，纵向上，河道砂体普遍呈孤立状分布，单砂体厚度普遍较大。

2 储层特征

2.1 储层岩石学特征

对鄂尔多斯盆地南部41 口井的岩心资料进行分析，结果表明：盒8 段储层以中砂岩为主，粗砂岩次之，二者总量占84%，细砂岩较少，偶见巨砂岩及不等粒砂岩，浅灰色、灰色、灰白色砂体普遍发育。盒8 段砂岩包括岩屑砂岩、岩屑石英砂岩及石英砂岩3 类，其中岩屑石英砂岩最多，占44%，岩屑砂岩次之，占40%，石英砂岩较少。碎屑颗粒中，石英体积分数为29.2%~95.9%，平均为74.4%，岩屑体积分数为4.1%~69.7%，平均为24.9%，长石含量极少。

盒8 段储层填隙物体积分数为2.0%~33.0%，均值为11.4%。填隙物中泥质杂基占主导地位，杂基体积分数为3.0%~9.0%，平均为5.1%，多见云母、火山凝灰质（图2（a））、高岭石矿物。胶结物多见硅质胶结，钙质胶结及黏土矿物胶结次之。硅质胶结以石英为主，石英次生加大普遍发育（图2（b））；钙质胶结多为方解石胶结、铁方解石胶结，铁白云岩、菱铁矿胶结较少，钙质胶结多呈大面积的连晶胶结；黏土矿物胶结多见伊利石及高岭石胶结（图2（c）），绿泥石胶结次之（图2（c））。对48 个砂岩样本中黏土矿物进行X射线衍射分析，黏土矿物中伊利石体积分数最高，为0~90.5%，平均为53.4%，高岭石次之，为0~96.0%，平均体积分数为28.7%，伊/蒙混层及绿泥石较少，平均体积分数分别为9.2%、8.7%。

图2 鄂尔多斯盆地南部盒8段储层填隙物微观照片Fig.2 Interstitial material microscopic photos of Member He-8 reservoirs in south Ordos Basin

2.2 储集空间特征

利用铸体薄片及扫描电镜进行研究观察，盒8 段砂岩储层中原生孔隙仅在局部零星发育，镜下多为不规则形状，孔隙与颗粒边界清晰，在颗粒接触处表现为三角形（图3（a））。混合孔发育普遍较少，可见由颗粒边缘溶蚀孔与原生粒间孔共同组合形成的混合孔（图3（a））。次生孔隙占主导地位，类型多样，主要包括粒内溶孔、粒间溶孔、铸膜孔、晶间孔、微裂缝，粒缘溶孔偶有发育，次生孔隙是盒8 段砂岩储层最主要的储集空间。

图3 鄂尔多斯盆地南部盒8段储层储集空间微观照片Fig.3 Reservoir space microscopic photos of Member He-8 reservoirs in south Ordos Basin

2.2.1 溶蚀孔

盒8 段储层溶蚀孔大量发育，比例普遍在40%以上。溶蚀孔以粒内溶孔为主，可见独立石英颗粒被溶蚀，或者石英颗粒被连片溶蚀（图3（b）），这种连片溶蚀孔隙扩大了储集空间，提升了孔隙之间的连通性。强烈溶蚀作用下碎屑颗粒被完全溶解形成铸膜孔（图3（c）），铸膜孔在储层中广泛分布，为储层贡献了大量的储集空间。镜下可见岩屑颗粒溶蚀后孔隙呈“蜂窝状”溶孔（图3（c）），石英颗粒边缘溶蚀后形成粒缘溶孔，呈“港湾状”或不规则形状分布于储层中（图3（c））。粒间溶孔常由充填于颗粒之间的黏土矿物溶蚀而成，局部方解石胶结物连片发育亦可形成粒间溶孔（图3（d））。

2.2.2 晶间孔

砂岩储层中，自生矿物晶间孔多为微孔隙，以高岭石晶间孔为主，伊利石等其他类型晶间孔比例较低。高岭石充填于颗粒之间，结晶程度较好，扫描电镜下以集合体形式呈“书页状”分布（图3（e）），晶间孔发育，高岭石发育对储集空间有所改善，但高岭石含量相对较低，因此整体上高岭石对储集空间的贡献有限。镜下可见伊利石呈片状或纤维状集合体分布（图3（f）），多为杂乱堆积，虽有伊利石晶间孔发育，但以“丝状、搭桥状”充填于孔隙之间，增加了流动通道弯度，极大降低了储层渗透率，因此伊利石晶间孔对储层的贡献较低。

2.2.3 微裂缝

研究区储层微裂缝普遍发育，盒8 段储层平均埋深达2 566 m，埋藏较深，上覆地层压力较大，石英颗粒在强压实作用下形成微裂缝（图3（a））。镜下常见微裂缝作用下的破裂石英颗粒，微裂缝切割若干石英颗粒。众多油气钻探实践表明，裂缝的发育程度是致密砂岩储层高产及稳产的关键因素，裂缝能够显著提高低渗致密储层的基质渗透率。因此，微裂缝虽然在储集空间中比例较低，但能够有效沟通孔隙，大大提高储层渗流能力，极大程度改善储层的渗透性。

2.3 储层物性特征

对盒8 段砂岩储层的物性特征进行分析，孔隙度为0.8%~16.8%，平均孔隙度为6.0%，孔隙度为5.0%~10.0%的样品占总数的52.0%（图4（a））；渗透率为0.006 5×10−3~7.82×10−3μm2，平均渗透率为0.31×10−3μm2（图4（b）），按照“致密砂岩气地质评价方法（GB/T 30501—2014） ”规定［11］，盒8 段以渗透率为0.1×10−3~1×10−3μm2的特低渗砂岩为主，比例为63.7%，小于0.1×10−3μm2的致密砂岩发育次之，比例为33.9%，低渗储层比例极低，中渗及高渗砂岩欠发育。总体上，鄂尔多斯盆地南部盒8 段砂岩储层呈低孔低渗的特点，特低渗及致密储层普遍发育，储层物性特征与鄂尔多斯盆地北部苏里格、神木及大牛地等气田一致［12］。

图4 鄂尔多斯盆地南部盒8段储层孔隙度和渗透率分布Fig.4 Porosity and permeability distribution of Member He-8 reservoirs in south Ordos Basin

3 成岩演化序列

对研究区26 个泥岩样品进行镜质体反射率（Ro） 测 定，Ro值 为1.70%~2.35%，平 均 值 为1.98%，黏土矿物以伊利石为主，并且部分伊/蒙混层中φ（蒙脱石层）为10%，镜下可见含铁碳酸盐类矿物（图2 （c）），微裂缝较为发育（图3（a））。依据“碎屑岩成岩阶段划分标准（SY/T 5477—2003）”［13］，通过对有机质热演化成熟度、黏土矿物发育特征、微裂缝发育情况等综合分析，认为鄂尔多斯盆地南部盒8 段地层已进入中成岩阶段B 期，成岩演化序列如图5 所示。

图5 鄂尔多斯盆地南部盒8段储层成岩演化序列Fig.5 Diagenetic evolution sequences of Member He-8 sandstone reservoirs in south Ordos Basin

早成岩阶段A 期，Ro小于0.35%，古地温小于65 ℃，φ（伊/蒙混层）大于70%，该阶段为地层快速埋藏阶段，以压实作用为主，并伴有溶蚀作用，绿泥石薄膜及高岭石发育。该时期地层尚处于半开放系统状态，大气中CO2可溶解于地层水，并且下覆山西组煤系地层处于早期泥炭化阶段，在微生物作用下，有机质水解酸化释放CO2气体参与地层水循环［14］，地层流体介质普遍呈酸性，酸性环境有利于岩屑、火山凝灰质及少量长石的溶解，同时生成高岭石矿物。此外，水动力较强的三角洲前缘水下分支河道携带丰富的含铁胶体溶液，随着成岩作用进行，绿泥石薄膜逐渐发育［15-16］。

早成岩阶段B 期，Ro为0.35%~0.5%，古地温为65~85 ℃，φ（伊/蒙混层）为50%~70%，地层持续沉降，压实作用持续进行。早期成岩阶段当地层温度达80 ℃时，煤系地层有机质形成大量腐殖酸［17］，钙长石、火山凝灰质等易溶颗粒在酸性地层水作用下溶蚀，硅质胶结与泥质胶结发育，钙质胶结普遍受抑制。石炭纪—二叠纪鄂尔多斯盆地周缘火山活动剧烈，大量火山灰富集于地层中［18］，火山灰富含蒙脱石矿物，大量蒙脱石向伊利石和伊/蒙混层矿物转化，同时生成了一定量的绿泥石及硅质胶结物。火山碎屑携带了大量铁离子，酸性地层水极易与火山碎屑发生反应，随着地层埋深加大，富铁流体介质在碱性环境下，颗粒边缘的绿泥石包边开始形成［19］。溶蚀矿物释放的二氧化硅及钙离子逐渐富集于孔隙水中，饱和后沿颗粒边缘沉淀析出形成Ⅰ期石英次生加大边。随着埋深加大，地层流体流动性降低，酸根离子大量消耗，孔隙水中钠、钾、钙等碱性金属离子增多，地层流体酸性减弱，孔隙水逐渐呈弱酸性—弱碱性，钙质胶结少量发育。

中成岩阶段A 期，Ro为0.5%~1.3%，古地温为85~140 ℃，φ（伊/蒙混层）为15%~50%，该阶段地层在埋藏过程中伴有多次小幅度抬升，但地层整体以埋藏为主。初期烃源岩处于低成熟期，大量排出有机酸，在温度与压力的共同作用下，岩屑、长石及火山凝灰质开始大规模溶蚀。长石逐渐黏土化，钙长石、钾长石及钠长石在酸性地层水作用下溶蚀，消耗H+，大量形成高岭石、二氧化硅，并释放游离的Ca2+、K+及Na+。方解石胶结物亦被有机酸溶蚀。中期，有机酸产量下降，流体酸性逐渐减弱，高岭石生成量逐渐降低，蒙脱石进一步向伊/蒙混层转化直至消耗完全，伊/蒙混层矿物进一步伊利石化，Ⅱ期石英次生加大发育。末期，孔隙流体再次呈强酸性，岩屑与长石尤其后者再次遭遇规模性溶蚀。前人对于鄂尔多斯盆地煤系地层长石普遍“缺失”现象进行了研究，认为晚侏罗世至早白垩世期间，盆地受岩石圈热液活动影响，地层温度出现热异常，出现了“酸性流体酸洗地层事件”，热事件持续了10~40 Ma，直至中成岩B 期初期［20］，盒8 段地层受高温热效应影响，最大埋深温度可达160~170 ℃，地层增温效应使得有机质进入生烃高峰期，催生出大量有机酸及CO2，孔隙流体酸性增强。在高温催化作用下，长石溶蚀作用异常强烈。

中成岩阶段B 期，Ro为1.3%~2.0%，古地温为140~175 ℃，φ（伊/蒙混层）小于15%，该阶段地层在埋藏达最大深度后进入抬升期。初期，热事件引发的溶蚀作用持续进行，长石逐渐消耗殆尽，彻底黏土化。长石在溶蚀作用中释放的硅质矿物饱和沉淀析出，再次形成石英次生加大。此外，受盆地构造抬升影响储层微裂缝发育［21-22］。后期，经过一系列的反应，有机酸已被消耗殆尽，地层流体逐渐趋于半封闭−封闭状态，流体介质以弱碱—碱性为主，胶结作用普遍发育，石英溶蚀（图3（b））现象主要发生于该阶段。当流体介质pH 大于9 时，石英开始发生溶蚀，并且高温高压环境，可促进石英的溶蚀［23］。地层流体介质的碱性环境有利于黏土的伊利石化及绿泥石化，伊/蒙混层矿物中蒙皂石层含量进一步降低。伊利石方面，地层温度大于120 ℃的环境中，自生伊利石迅速增加，高岭石大量向伊利石转变。绿泥石方面，碱性环境下高岭石与孔隙中富含Mg2+、Fe2+离子的流体反应，亦可向绿泥石转变。方解石胶结普遍开始发育，可见含铁碳酸盐胶结物。该阶段较高的地层温度及压力满足了铁方解石与铁白云石生成的先决条件［24］，此外，长石及岩屑的溶蚀为方解石胶结提供了物质基础，富含Mg2+与Fe2+的地层流体与碳酸盐矿物反应，先后形成铁方解石、铁白云石，埋深越大，该反应越剧烈。

4 储层质量影响因素

储层的质量是多因素共同作用的结果，砂体的原始沉积环境奠定了储层的物性基础，砂体的分布规模、厚度及物质组成等均受到沉积作用影响。基于砂体的沉积特性，后期成岩作用将对储层进行进一步改造，同时在漫长的地质历史时期中，成岩演化过程也受到盆地构造演化及沉积物质的影响。

4.1 沉积作用

4.1.1 岩性

砂岩粒径与储层物性关系密切，粒径的大小影响了砂岩储层质量。对鄂尔多斯南部盒8 段不同粒度的砂岩储层物性开展研究（图6），孔隙度方面，研究区粗砂岩与中砂岩均以5.0%~10.0%的孔隙度样品为主，比例分别为61%、55%，粗砂岩与中砂岩的平均孔隙度分别为7.7%、6.3%，粗砂岩孔隙度较中砂岩稍高，但整体上二者孔隙度差异不太大，而细砂岩孔隙度主要为1.0%~5.0%，比例达62%，细砂岩的孔隙度整体偏低。一般情况下砂岩粒度与孔隙度呈正相关性［25］，颗粒粒度较粗的砂岩原始沉积期孔隙度较高，经压实后仍有大量孔隙被保留，颗粒较细的砂岩则相反。渗透率方面，中砂岩的渗透率主要为0.1×10−3~1×10−3μm2，特低渗储层比例高达72%，致密储层次之；粗砂岩、细砂岩均以渗透率小于0.1×10−3μm2的致密储层为主，比例分别为55%、59%，中砂岩的储层渗透率普遍较粗砂岩及细砂岩大。沉积物粒度的大小指示了水动力条件的强弱，细砂岩沉积期水动力条件比较弱，碎屑颗粒之间杂基含量相对较高，杂基等塑性颗粒含量增高导致砂岩抗压性减弱，在成岩过程中孔喉大大缩减，渗透率下降，故研究区细砂岩渗透率相对较低，而较粗粒度的沉积物较细粒沉积物搬运距离短，碎屑颗粒的磨圆度及分选性相对较差，故研究区粗砂岩渗透率相对较低。综合对比不同粒度砂岩的孔隙度及渗透率，研究区中砂岩储层的物性较好，为优势储层。

图6 鄂尔多斯盆地南部盒8段储层不同粒度砂岩孔渗分布Fig.6 Porosity and permeability distribution of sandstone with different grain sizes of reservoirs of He 8 member in south Ordos Basin

4.1.2 沉积相带

对比分析不同沉积相带的储层物性，研究区盒8 段沉积微相对储层物性起明显控制作用（图7），位于辫状河三角洲前缘的水下分支河道的砂岩储层物性较三角洲平原的分支河道好。水下分支河道砂岩储层主体孔隙度为4.0%~9.0%，比例为75.0%，平均值为7.0%，主体渗透率为0.1×10−3~1×10−3μm2，最 高 渗 透 率 可 达7.82×10−3μm2， 平 均 值 为0.37×10−3μm2；分支河道砂岩储层主体孔隙度为1.0%~5.0%，比例为76.0%，平均值为4.1%，主体渗 透 率 为0.01×10−3~0.1×10−3μm2， 平 均 值 为0.18×10−3μm2。沉积微相对于砂岩储层物性的影响，一方面，三角洲前缘砂体较平原搬运距离更远，受河流冲刷分选作用更强，并且三角洲前缘砂体受湖泊水体的反复冲刷，进一步提升了砂体的成分成熟度及结构成熟度；另一方面，具有较高成分及结构成熟度的前缘砂体，填隙物含量相对较低，石英等刚性颗粒含量较高，砂体在成岩过程中抗压实作用强，更有利于原生孔隙结构的保留。

图7 鄂尔多斯盆地南部盒8段不同沉积微相砂岩储层的孔渗关系Fig.7 Relationship between porosity and permeability of Member He-8 sandstone reservoirs with different sedimentary microfacies in south Ordos Basin

4.2 成岩作用

从成岩演化序列的分析中可知，盒8 段储层在沉积后主要经历了压实作用、胶结作用及溶蚀作用，并在各类成岩作用的综合影响下，砂岩储层逐渐向低孔低渗演化，主要从3 类成岩作用对储层孔隙的影响进行分析。

4.2.1 压实作用

鄂尔多斯盆地南部盒8 段埋深普遍为2 000~3 000 m，压实作用是造成孔隙度减小的首要因素，鄂尔多斯盆地经历了早期持续深埋、后期抬升浅埋的过程，早期盒8 段埋藏深度达3 000 m 以上［26］，早期地层持续性的埋藏导致孔隙空间大幅度减小。压实作用也起了一定的建设性成岩作用，在地层的强压实作用下，碎屑颗粒在强上覆地层压力作用下破裂形成微裂缝，改善了储层渗透率。根据Beard 经验公式［27］，可计算得到原始孔隙度，即

式中：φ——原始孔隙度；

So——Trask 分选系数。

经计算，盒8 段砂岩储层原始孔隙度为33.1%，地层自沉积至白垩世持续性埋藏，压实作用导致原生孔隙度下降了25.3%，压实作用是最主要的破坏性成岩作用。

4.2.2 胶结作用

胶结作用对储层物性的影响较为复杂，一方面，胶结作用起破坏性作用，是导致储层孔隙度降低的重要影响因素，另一方面，早期形成的胶结物具有抗压实作用，并且胶结物在后期的成岩过程中可通过溶蚀作用贡献一部分孔隙。研究区盒8 段胶结作用普遍发育（图2（b）、（c）），硅质胶结多见石英次生加大，充填孔隙后使孔渗降低，但另一方面硅质胶结可有效抵抗压实作用，前人研究表明，砂岩气层中硅质胶结物含量大于非气层［4］。钙质胶结物连片发育堵塞孔隙，加剧了储层的致密化，但后期溶蚀可贡献一定孔隙。黏土矿物胶结中，伊利石矿物及高岭石自身的微晶结构对储层的贡献有限，主要起破坏性成岩作用，而绿泥石环边胶结物，成岩早期一方面支撑碎屑颗粒，另一方面缓减了颗粒接触点之间的压溶作用，此外，晶间孔的存在为后期流体溶蚀作用提供了便利性，但绿泥石含量过多时对储层的负面作用将大于正面作用。

通过对比胶结物体积分数与储层物性变化可以看出（图8），胶结物体积分数小于2%时，孔隙度较低；胶结物体积分数为3%~5%时，孔隙度多大于4%，并且渗透率值亦较高，接近3×10−3μm2，而随着胶结物体积分数进一步增大，孔隙度及渗透率均呈下降趋势，因此，一定含量的胶结物对储层物性具有积极建设作用，但是，由于研究区胶结物含量普遍大于5%，故胶结物对储层的作用以破坏性成岩作用为主。经计算，黏土矿物等晶间孔提供了0.9%的孔隙，而综合胶结作用导致储层孔隙度损失可达5.5%。

图8 鄂尔多斯盆地南部盒8段储层胶结物体积分数与孔渗关系Fig.8 Relationship between cement volume fraction and porosity and permeability of Member He-8 reservoirs in south Ordos Basin

4.2.3 溶蚀作用

溶蚀作用是成岩后期改良储层质量、提高孔渗最重要的成岩作用。研究区长石已基本溶蚀殆尽，长石溶蚀后主要生成高岭石，高岭石含量可以反映出溶蚀作用的强弱，地层中高岭石含量较高的地带，相应的孔隙度稍高（图9）。盒8 段储层溶蚀作用普遍作用于长石、岩屑矿物及火山凝灰质，石英颗粒亦出现了溶蚀现象，经计算，溶蚀作用提供的孔隙度为2.8%。

图9 鄂尔多斯盆地南部盒8段储层参数与埋深关系Fig.9 Relationships between reservoir parameters and burial depth of Member He-8 sandstone reservoirs in south Ordos Basin

4.3 储层致密化

鄂尔多斯盆地南部二叠系盒8 段地层的普遍致密化是成岩作用与盆地构造、沉积岩性耦合作用的结果（图10），砂岩储层的致密机理可以概括为酸性介质导致的“早溶贫钙”现象。

图10 鄂尔多斯盆地南部盒8段储层埋藏―成岩―孔隙度演化示意Fig.10 Sketch of burial-diagenesis-porosity evolution of Member He-8 reservoirs in south Ordos Basin

（1）“早溶”是指溶蚀作用发生时间过早。早成岩作用A 期与B 期地层处于快速埋藏阶段，在煤系地层影响下储层先后遭遇了2 次酸性流体的溶蚀，储层中岩屑、火山凝灰质及部分长石逐渐溶蚀，相对于非酸性介质环境，该阶段煤系地层的溶蚀作用较强，这种较早、较强的溶蚀作用导致颗粒支撑强度减弱，颗粒抗压性减弱，溶蚀后的矿物质普遍向黏土化转变，进一步降低了储层的抗压实性，形成的溶蚀孔隙在地层埋藏阶段被迅速挤压，大量原生孔隙损失。同时值得关注的是，杨华等［18］对鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层火山物质进行统计，盒8 段火山灰体积分数达6.5%，反映了同沉积期较高的火山灰含量，中基性火山凝灰质极易在酸性介质中溶蚀，酸性凝灰质相对难溶蚀，因此，凝灰质填隙物大量的及非均质化的溶蚀加剧了储层的压实作用及非均质性。

（2）“贫钙”主要体现在早成岩阶段方解石胶结物在酸性介质中普遍欠发育。研究表明，早期方解石胶结对于后期储层溶蚀改造具有积极的建设作用，含有早期方解石胶结的岩石孔隙度普遍大于10%［28-30］。而盒8 段成岩早期的“贫钙”现象就导致颗粒孔隙之间缺少方解石胶结的有效支撑，降低了储层的抗压实性，并且后期中成岩阶段的强酸介质无法通过溶蚀方解石胶结物的方式贡献溶孔。

成岩作用对于致密化储层的改善主要是中成岩阶段的2 期酸性溶蚀作用，尤其是后期溶蚀作用。中成岩A 期低成熟有机质大量排酸，孔隙中流体普遍酸化，酸性流体开始对储层进行第1 次大范围溶蚀，形成溶蚀孔隙。但是由于早成岩期损失了大量原生孔隙，中成岩初期储层已普遍致密化，残留于孔隙中的流体相对较少，第1 期溶蚀作用相对受限。第2 期溶蚀作用始于热异常事件作用下的酸性流体介质，经过第1 期溶蚀作用储层孔隙增大，孔隙流体增多，并且地层异常高温加剧了酸根离子与矿物的反应，此外，该阶段储层微裂缝开始发育，大大提升了酸性流体的流通性，微裂缝发育处孔隙普遍发育，第2 期酸性流体对矿物的溶蚀更加剧烈、更加彻底，致使长石普遍缺失，溶蚀孔隙增多。

5 优质储层分布预测

沉积作用直接影响着储层质量的好坏，后期受成岩作用影响储层物性的非均质性增强，因此，在寻找勘探有利区带时，首先应选取优势沉积相带，在此基础上进一步分析溶蚀等建设性成岩作用发育区。研究区盒8 段优质储层主要发育于西北部及东北部三角洲前缘水下分支河道中的中砂岩分布区（图11），水下分支河道砂体长期受水体冲刷，砂体分选程度高，杂基含量低，抗压实能力强，更加有利于后期储层的溶蚀改造，同时，微裂缝发育区溶蚀作用强烈，次生孔隙普遍发育，储层物性较好。目前，研究区东北部水下分支河道层段部分气井产气量已达工业气流，展现出了良好勘探开发前景。综合以上研究，水下分支河道砂体次生孔隙分布带往往为优质储层发育区，是盆地油气勘探开发的重点区域。

图11 鄂尔多斯盆地南部盒8段优质储层分布预测Fig.11 Distribution of high-quality reservoirs of Member He-8 in south Ordos Basin

6 结 论

（1）研究区盒8 段砂岩储层的成岩演化经历了早成岩A 期、早成岩B 期、中成岩A 期及中成岩B期4 个阶段。成岩过程中建设性与破坏性成岩作用交替进行，压实作用是导致储层原生孔隙大幅度降低的首要因素，导致储层孔隙度降低了25.3%，溶蚀作用产生的次生溶蚀孔隙是储层主要的储集空间，胶结作用对储层的影响整体体现为破坏性成岩。

（2）沉积作用奠定了储层的物性基础，研究区中砂岩储层具有较高的孔渗，为优势储层，辫状河三角洲前缘水下分支河道微相为优势相带，受水体搬运冲刷影响，发育于三角洲前缘亚相的砂体分选性好，具有较高结构及成分成熟度，抗压实作用强，储层物性普遍较好。

（3）在成岩作用、盆地构造与沉积岩性的共同作用下，储层经历了先致密后改善的成岩演化过程，储层的致密化主要发生在早成岩作用阶段，受煤系地层酸性介质影响，富含凝灰质的储层经历两次溶蚀，同时钙质胶结生成受抑制，储层抗压实性大大减弱，随着地层快速埋藏，砂岩储层逐渐致密化。中成岩作用阶段先后两次溶蚀作用改善了储层物性，尤其是后期盆地热异常作用下产生的大规模酸性流体，与高温环境、微裂缝共同作用增强了储层溶蚀，提升了储集空间。

（4）位于研究区西北部及东北部的三角洲前缘水下分支河道的中砂岩分布带为盒8 段煤系地层优质储层发育区，展现出了良好的勘探前景。