差异性成岩演化过程对储层致密化时序与孔隙演化的影响
罗静兰 罗晓容 白玉彬 罗春燕 白雪见 李向军 李弛
摘要：通过岩芯观察、常规薄片与铸体薄片显微镜下鉴定与定量统计，利用电镜扫描、图像孔喉分析、荧光分析、孔隙度与渗透率、毛细管压力测定，以及流体包裹体均一温度、激光拉曼成分测定，结合前期鄂尔多斯盆地西南缘长8—长6砂岩碎屑锆石LAICPMS微区UPb定年物源示踪研究成果，分析了鄂尔多斯盆地西南部上三叠统长7致密浊积砂岩类型及其骨架矿物成分对砂岩成岩作用、成岩产物与成岩演化过程的制约，讨论了差异性成岩演化过程对砂岩致密化时序、储层孔隙演化与储集质量的影响。结果表明：受源区母岩性质的影响，长7砂岩类型及骨架矿物成分及其含量存在一定差别，并在纵向上呈现出规律变化；砂岩类型及骨架矿物成分在很大程度上影响成岩演化过程，后者致使储层的致密化过程在时间上有先有后，最终导致长7各砂岩类型的孔隙演化和孔隙结构特征、储层储集质量及其在时空分布上的强非均质性。
关键词：岩石学组分；差异化成岩演化；储层致密化时序；孔隙演化；浊积砂岩；长7；鄂尔多斯盆地
中图分类号：P618.130.2；TE122文献标志码：A
0引言
长期以来，鄂尔多斯盆地中生界三叠系延长组长7段被作为生油层进行相关研究与勘探开发。随着对低渗透油气藏研究的深入、认识与思路的转变以及勘探力度的加大，自2000年开始在盆地湖盆沉积中心及其相邻地区发现了以内陆坳陷湖盆三角洲前缘、半深湖—深湖相砂质碎屑流与滑塌重力流浊积砂岩为主的大面积连续分布的低渗岩性油藏[14]，特别是盆地西南部与南部长7段湖相烃源岩中发现的产油井均位于浊积砂体中[56]，从而认识到长7段浊积砂体是鄂尔多斯盆地石油储产量的重要接替层位。前人对长7浊积砂体的研究已经在沉积特征与发育演化模式[710]、成因机制[3，1112]、成藏条件与成藏特征[56，1315]、烃源岩特征[1617]及油藏渗流特征[18]等方面获得了一批重要成果与认识。但是对于长7段砂岩类型及其骨架矿物成分引起的差异性成岩演化过程与致密化时序及其对储层质量影响的精细研究依然缺乏。
近年来，砂岩的物质成分及其差异性成岩演化过程造成的储层物性非均质性已引起国内外学者的广泛关注[1924]。鄂尔多斯盆地不同地区由于源区母岩性质不同，砂岩的类型与矿物成分存在差别[22，25]。不同砂岩类型的岩石学组分在成岩作用过程中发生的变化、水岩反应产物及其空间分布、成岩演化过程存在较明显的差异，进而决定了各砂岩的孔隙发育状况、孔隙结构特征及储集性能与产能的优劣[2223，26]。本文对鄂尔多斯盆地西南部上三叠统延长组长7浊积砂体的砂岩类型以及与砂岩物质组分相关的成岩作用特征、差异性成岩油气充注致密化过程及其对孔隙演化和储层质量的影响进行了较为深入的研究。研究成果对于深入理解中国各大盆地中低孔低渗、致密砂岩储层的成因和储层非均质性，预测相对优质储层的时空分布均具有重要的理论意义与实际意义。
1地质概况
研究区吴堡地区位于鄂尔多斯盆地西南部，地理位置位于陕西省志丹县吴堡乡，为上三叠统延长组沉积时期的湖盆中心，面积约135 km2。钻遇地层自上而下为第四系、白垩系、侏罗系和三叠系。其中，上三叠统延长组是该区也是鄂尔多斯盆地主要的勘探目的层系。延长组一般按沉积旋回自下而上划分为长10～长1等10个油层组。研究区主要含油层位为延长组长6段，其次为长7、长8段。长7段为半深湖—深湖相泥页岩沉积，发育浊积砂体（图1），由下至上可划分为长73、长72、长71等3个小层。长7浊积砂体紧邻烃源岩，具有先天捕集油气的能力（图1），成为有利的勘探靶区。长7油藏主要分布在长72小层，其油气富集与成藏主要受长73“张家滩页岩”烃源岩及长7有效砂体分布范围的控制[17]。截至2012年底，研究区钻穿长7地层的探井35口，开发井91口，试油和试采井48口，其中41口井获得工业油流，最高试油日产油21.68 m3。
1.1长6—长8沉积物源和沉积体系与相序组合
鄂尔多斯盆地西南缘构造演化与LAICPMS砂岩碎屑锆石微区UPb同位素定年物源示踪研究结果[27]显示，晚三叠世延长组长8沉积末期—长7沉积初期是鄂尔多斯盆地西南缘构造格局的重要转折期。受此构造格局转变的影响，源区位置及母岩性质及供给量发生了相应变化。盆地西南部长8沉积期（大于225 Ma）物源主要来自西缘阿拉善地块和西南缘祁连造山带稳定地块相对单一的古老结晶岩系及晚古生代岩浆物质；
长7沉积期（220～225 Ma）除来自与长8沉积期相同的西缘与西南缘源区物质外，南部秦岭造山带新元古代和少量中生代早期以火成岩为主的物质开始输入盆地；长6沉积期（小于220 Ma）随着秦岭造山带伸展与隆升剥蚀的加剧，为盆地物质充填提供更多的陆源物质。此外，来自东北部源区的物质经过长途搬运也加入到长6段沉积物中[25，28]。由此构造体制转变导致的源区位置与母岩性质的变化，致使盆地西南部长8、长7、长6段沉积体系与相序组合、砂体发育规模发生了相应的改变。长8沉积期，盆地西部与西南部地形相对较平坦，以辫状河三角洲及滨湖—浅湖沉积为主[29]。长7沉积期，随南部秦岭造山带隆升加剧，湖盆沉积演化发生了重大变革，盆地西缘、西南缘地区坳陷幅度急剧增大，近源区形成冲积扇沉积，远源区则由扇三角洲沉积过渡为半深湖—深湖相与重力流沉积环境。近源区形成由下部（长8）的三角洲平原向上部（长7、长6）的冲积扇，向上粒度变粗且水体变浅的进积沉积相序组合；远源区则由下部（长8）的三角洲前缘向上部（长7、长6）的深湖相与深湖重力流沉积，向上粒度变粗但水体变深的沉积相序演化，反映出物源供给不断加强、盆地沉降速率逐渐增大的一个过程[27]。从长72沉积开始，随着南部秦岭造山带物源向盆内输入量的逐渐增大，研究区由北到南，由长73到长72，再到长71，砂体发育程度、砂体厚度及其连续性逐渐变好（图2）。这暗示了长73沉积期主要受西部与西南部物源的控制，长73砂体较厚地带主要分布在西北部；从长72开始，随着南部秦岭造山带物源向盆内输入量的逐渐增多，砂体较厚地带的位置逐渐向南移。
摘要：通过岩芯观察、常规薄片与铸体薄片显微镜下鉴定与定量统计，利用电镜扫描、图像孔喉分析、荧光分析、孔隙度与渗透率、毛细管压力测定，以及流体包裹体均一温度、激光拉曼成分测定，结合前期鄂尔多斯盆地西南缘长8—长6砂岩碎屑锆石LAICPMS微区UPb定年物源示踪研究成果，分析了鄂尔多斯盆地西南部上三叠统长7致密浊积砂岩类型及其骨架矿物成分对砂岩成岩作用、成岩产物与成岩演化过程的制约，讨论了差异性成岩演化过程对砂岩致密化时序、储层孔隙演化与储集质量的影响。结果表明：受源区母岩性质的影响，长7砂岩类型及骨架矿物成分及其含量存在一定差别，并在纵向上呈现出规律变化；砂岩类型及骨架矿物成分在很大程度上影响成岩演化过程，后者致使储层的致密化过程在时间上有先有后，最终导致长7各砂岩类型的孔隙演化和孔隙结构特征、储层储集质量及其在时空分布上的强非均质性。
关键词：岩石学组分；差异化成岩演化；储层致密化时序；孔隙演化；浊积砂岩；长7；鄂尔多斯盆地
中图分类号：P618.130.2；TE122文献标志码：A
0引言
长期以来，鄂尔多斯盆地中生界三叠系延长组长7段被作为生油层进行相关研究与勘探开发。随着对低渗透油气藏研究的深入、认识与思路的转变以及勘探力度的加大，自2000年开始在盆地湖盆沉积中心及其相邻地区发现了以内陆坳陷湖盆三角洲前缘、半深湖—深湖相砂质碎屑流与滑塌重力流浊积砂岩为主的大面积连续分布的低渗岩性油藏[14]，特别是盆地西南部与南部长7段湖相烃源岩中发现的产油井均位于浊积砂体中[56]，从而认识到长7段浊积砂体是鄂尔多斯盆地石油储产量的重要接替层位。前人对长7浊积砂体的研究已经在沉积特征与发育演化模式[710]、成因机制[3，1112]、成藏条件与成藏特征[56，1315]、烃源岩特征[1617]及油藏渗流特征[18]等方面获得了一批重要成果与认识。但是对于长7段砂岩类型及其骨架矿物成分引起的差异性成岩演化过程与致密化时序及其对储层质量影响的精细研究依然缺乏。
近年来，砂岩的物质成分及其差异性成岩演化过程造成的储层物性非均质性已引起国内外学者的广泛关注[1924]。鄂尔多斯盆地不同地区由于源区母岩性质不同，砂岩的类型与矿物成分存在差别[22，25]。不同砂岩类型的岩石学组分在成岩作用过程中发生的变化、水岩反应产物及其空间分布、成岩演化过程存在较明显的差异，进而决定了各砂岩的孔隙发育状况、孔隙结构特征及储集性能与产能的优劣[2223，26]。本文对鄂尔多斯盆地西南部上三叠统延长组长7浊积砂体的砂岩类型以及与砂岩物质组分相关的成岩作用特征、差异性成岩油气充注致密化过程及其对孔隙演化和储层质量的影响进行了较为深入的研究。研究成果对于深入理解中国各大盆地中低孔低渗、致密砂岩储层的成因和储层非均质性，预测相对优质储层的时空分布均具有重要的理论意义与实际意义。
1地质概况
研究区吴堡地区位于鄂尔多斯盆地西南部，地理位置位于陕西省志丹县吴堡乡，为上三叠统延长组沉积时期的湖盆中心，面积约135 km2。钻遇地层自上而下为第四系、白垩系、侏罗系和三叠系。其中，上三叠统延长组是该区也是鄂尔多斯盆地主要的勘探目的层系。延长组一般按沉积旋回自下而上划分为长10～长1等10个油层组。研究区主要含油层位为延长组长6段，其次为长7、长8段。长7段为半深湖—深湖相泥页岩沉积，发育浊积砂体（图1），由下至上可划分为长73、长72、长71等3个小层。长7浊积砂体紧邻烃源岩，具有先天捕集油气的能力（图1），成为有利的勘探靶区。长7油藏主要分布在长72小层，其油气富集与成藏主要受长73“张家滩页岩”烃源岩及长7有效砂体分布范围的控制[17]。截至2012年底，研究区钻穿长7地层的探井35口，开发井91口，试油和试采井48口，其中41口井获得工业油流，最高试油日产油21.68 m3。
1.1长6—长8沉积物源和沉积体系与相序组合
鄂尔多斯盆地西南缘构造演化与LAICPMS砂岩碎屑锆石微区UPb同位素定年物源示踪研究结果[27]显示，晚三叠世延长组长8沉积末期—长7沉积初期是鄂尔多斯盆地西南缘构造格局的重要转折期。受此构造格局转变的影响，源区位置及母岩性质及供给量发生了相应变化。盆地西南部长8沉积期（大于225 Ma）物源主要来自西缘阿拉善地块和西南缘祁连造山带稳定地块相对单一的古老结晶岩系及晚古生代岩浆物质；
长7沉积期（220～225 Ma）除来自与长8沉积期相同的西缘与西南缘源区物质外，南部秦岭造山带新元古代和少量中生代早期以火成岩为主的物质开始输入盆地；长6沉积期（小于220 Ma）随着秦岭造山带伸展与隆升剥蚀的加剧，为盆地物质充填提供更多的陆源物质。此外，来自东北部源区的物质经过长途搬运也加入到长6段沉积物中[25，28]。由此构造体制转变导致的源区位置与母岩性质的变化，致使盆地西南部长8、长7、长6段沉积体系与相序组合、砂体发育规模发生了相应的改变。长8沉积期，盆地西部与西南部地形相对较平坦，以辫状河三角洲及滨湖—浅湖沉积为主[29]。长7沉积期，随南部秦岭造山带隆升加剧，湖盆沉积演化发生了重大变革，盆地西缘、西南缘地区坳陷幅度急剧增大，近源区形成冲积扇沉积，远源区则由扇三角洲沉积过渡为半深湖—深湖相与重力流沉积环境。近源区形成由下部（长8）的三角洲平原向上部（长7、长6）的冲积扇，向上粒度变粗且水体变浅的进积沉积相序组合；远源区则由下部（长8）的三角洲前缘向上部（长7、长6）的深湖相与深湖重力流沉积，向上粒度变粗但水体变深的沉积相序演化，反映出物源供给不断加强、盆地沉降速率逐渐增大的一个过程[27]。从长72沉积开始，随着南部秦岭造山带物源向盆内输入量的逐渐增大，研究区由北到南，由长73到长72，再到长71，砂体发育程度、砂体厚度及其连续性逐渐变好（图2）。这暗示了长73沉积期主要受西部与西南部物源的控制，长73砂体较厚地带主要分布在西北部；从长72开始，随着南部秦岭造山带物源向盆内输入量的逐渐增多，砂体较厚地带的位置逐渐向南移。
