鄂尔多斯盆地西缘前陆盆地中生界成岩作用及特征研究

鄂尔多斯盆地西缘前陆盆地中生界成岩作用及特征研究X王文才,李　刚,张　戈,喻景华(河南省濮阳市中原油田分公司采油一厂,河南濮阳　457172) 摘　要:鄂尔多斯西缘前陆盆地中生界储层砂岩成岩作用主要受前陆盆地构造演化的影响,不同构造区带砂岩储层的成岩环境存在一定的差别。

研究发现,冲断带近物源区由于杂基和软矿物含量高,压实作用表现较为强烈,砂岩物性较差;但斜坡带远离物源区压实程度较弱,原生粒间孔隙发育。

坳陷带比冲断带、斜坡带含有更高含量的富铁方解石,很难遭受后期溶蚀改造,所以坳陷带中铁方解石含量较高的地区储层物性也比较差,其机理可能与黏土矿物转化和长石类矿物发生溶蚀有关。

关键词:鄂尔多斯西缘;前陆盆地;中生界;溶蚀作用;成岩作用 中图分类号:P534.5 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)02—0119—031　区域地质概况鄂尔多斯盆地西缘经历了三叠纪后印支运动,使西缘广泛向东逆冲、隆起并遭受剥蚀,由西缘向东部剥蚀幅度减小,古地貌也由西向东倾斜,造成侏罗系与三叠系间的不整和接触。

侏罗纪时逆冲带开始向东发展,沉降中心也向东移,成为逆冲带的前渊堆积,构造格局基本定型。

研究区中生界自下而上发育有下三叠统刘家沟组和和尚沟组,中三叠统纸坊组,上三叠统延长组;下侏罗统富县组和延安组,中侏罗统直罗组和安定组;下白垩统志丹群。

由于印支运动和燕山运动导致鄂尔多斯盆地不均一抬升,上三叠统延长组长3油层组以上地层在研究区南部普遍发育不全,而上侏罗统和上白垩统则全区遭受剥蚀而缺失。

2　成岩作用储层的原始孔隙结构特征和分布规律受各种沉积因素的控制,但在埋藏过程中储层的储集空间将会受到成岩作用的改造。

成岩作用既可以破坏原生孔隙又可以促进次生孔隙的发育,使原生孔隙面貌发生变化。

西部前陆盆地延长组和延安组砂岩的成岩现象比较丰富,主要有压实作用、压溶作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用等。

2.1　压实作用压实作用主要发生在早成岩阶段。

研究区延长组和延安组砂岩经历了强烈的压实作用,造成泥岩、页岩、千枚岩、片岩等软岩屑的塑性变形,碎屑颗粒的定向排列,另外还有石英、长石等刚性颗粒的破裂和粒间接触程度的提高。

不同的岩石类型可以造成压实程度的不同。

例如马岭油田的中北区和北区以石英砂岩为主,机械抗压能力较强,经压实后保存了较多的粒间孔隙(表1)。

而南区以长石岩屑砂岩为主,抗压能力较弱,总孔隙度只有6%,其中保存下来的粒间孔隙仅有2.1%。

表1　马岭油田延10砂岩孔隙组成统计地区岩性总孔隙度(%)粒间孔(%)次生孔隙(%)次生孔溶蚀孔晶间孔裂隙孔马岭油田南区长石岩屑砂岩 6.930.269607.8 1.2马岭油田中北区石英砂岩16.684.915.112.22.70.22.2　胶结作用西缘前陆盆地延长组和延安组储层砂岩主要的成岩胶结物类型包括粘土矿物(自生成因的主要为绿泥石和高岭石),沸石类矿物(以浊沸石为主),碳酸盐矿物(方解石、白云石、铁方解石和铁白云石等),以及自生石英胶结物和自生长石胶结物等。

2.2.1　碳酸盐胶结作用。

碳酸盐矿物是延长组、延安组储层中分布最广泛的一种自生矿物,由方解石和白云石构成。

碳酸盐岩胶结物充填对储层的孔渗性能具有强烈的破坏作用,是导致储层致密化的重要原因。

他们在不同油层组的分布状况如图1所示,无论是方解石胶结物还是白云石胶结物,其在延长组的含量均显著高于延安组,这是延长组储层质量远差于延安组的一个重要因素。

图　盆地西部白云石含量分布直方图119　2012年第2期 内蒙古石油化工X收稿日期作者简介王文才(—),男,本科,年毕业于成都理工学院石油地质专业,现从事石油地质综合研究工作。

.91:2011-12-20:19772000从平面上分析,南部区块长8砂岩比北部有更高的碳酸盐岩胶结物含量,由于碳酸盐岩胶结物难以在晚成岩阶段发生溶蚀,因此不利于南部长8储层中次生孔隙的形成。

2.2.2　绿泥石胶结作用。

盆地西部延长组的绿泥石主要分布在长6及其以下油层组中,长2-3分布较少,延安组则很少出现。

从产状看绿泥石大多附着在颗粒表面、垂直碎屑颗粒表面生长。

绿泥石的沉淀虽然占据了一定的孔隙空间,但它包裹在碎屑颗粒表面,不但增强了岩石的抗压实能力,还有效阻止了石英等矿物的次生加大。

因此,对粒间孔隙的保存起积极作用。

2.2.3　浊沸石胶结物。

浊沸石在北部马家滩-盐池地区长8油层组砂岩胶结物中较为普遍。

前人研究表明浊沸石的形成与火山物质的水化、长石及岩屑等不稳定组分溶蚀以及粘土矿物的转化等关系密切。

其形成按以下反应进行:NaAlSi3O8CaAl2Si2O8(斜长石)+2SiO2(石英)+4H2O→CaAl2Si4O124H2O(浊沸石)+ NaAlSi3O8(钠长石)从上面的化学反应中可以看出,斜长石是参与形成浊沸石的反应物之一,黄思静研究成果表明,只有当长石端元的含量在碎屑中的含量超过32%时才能形成浊沸石。

由于浊沸石是一类不稳定的易溶矿物,当水介质条件变化时,特别是由碱性向酸性转化时,会受到不同程度的溶蚀,从而可以产生大量的次生孔隙,改善储层物性。

2.2.4　高岭石胶结作用。

高岭石胶结物在研究区各主要油层组的分布方式构成反V字形,即在不整合面附近的各油层组含量相对较高(图2)。

从长1到长8油层组,高岭石含量有减少的总体趋势;而从富县到延6油层组,高岭石含量也有减少的总体趋势。

高岭石的这种变化趋势与长石的变化趋大致相反,说明高岭石的沉淀与长石的溶解有关。

由于较高的高岭石含量和较低的长石含量都出现在不整合面附近的油层组中,表明长2、长1、富县、延10、延9等油层组都不同程度地存在暴露、侵蚀和大气水的作用,该作用是不整合面附近次生孔隙形成的重要机制。

图　盆地西部自生高岭石含量分布直方图5　硅质胶结。

硅质胶结物在延安组和延长组都有分布,但以延长组含量较高。

尽管如此,硅质胶结物在延长组砂岩中的平均值仅为0.54%,在延8-10油层组砂岩中的平均值为0.33%。

在硅质胶结物的成因上,延8-10及延长组上部油层组(包括大气水作用深度较大的盆地西南部相对较深的油层组)的一部分硅质胶结物与表生成岩作用有关,延长组下部长6、8砂岩,成因可能与埋藏成岩过程中的某些化学过程,如粘土矿物的演化和埋藏过程中长石的溶解等有关。

2.3　溶蚀作用主要发生在早成岩末期和晚成岩早期,在改善储层孔隙结构方面产生了积极作用(图3)。

对延长组深层而言,其作用机理主要为有机质演化产生的酸性流体,作用于长石、岩屑、粘土矿物等不稳定矿物形成次生溶孔。

长6、8砂岩储层主要发育长石溶孔、岩屑溶孔和杂基溶孔。

次生溶孔是长6、8砂岩储层中重要组成部分,安边-吴旗长6储层中长石、岩屑溶蚀较多,对于物性有一定的改善作用。

镇北地区的长8储层粒度粗,不稳定岩屑含量较高,也有较多的次生溶蚀孔隙。

因为坳陷带的埋藏最深,成岩演化程度相对较高,所以其溶蚀作用较斜坡带、冲断带强烈。

图3　长2+3和延8-10砂岩孔隙构成对比直方图与长6-8相比,长2-3储层经历的溶蚀作用更加强烈,除受有机酸性水的溶蚀的之外,印支期盆地西部整体抬升,延长组上部地层长期暴露地表,遭受了较强的大气淡水淋滤作用,因此大气淡水的淋滤作用产生的次生孔隙对改善长2-3油层组的储层物性也起到了十分重要的作用。

3　区域构造运动对成岩作用的影响3.1　前陆盆地对储层岩石结构的影响不同构造单元的储层砂岩的粒度在空间上的分布特征主要受沉积因素控制,由西至东具有明显的分带性,冲断带粒度最粗,以含砾粗砂岩为主,崆峒山、水磨沟等野外露头可见砾岩;坳陷带和斜坡带发育中细砂岩,坳陷带的粒度较斜坡带略粗。

由于西部物源的影响,冲断带粒度最粗,为含砾中砂岩。

另外,由于东北物源的影响,斜坡带北部粒度较坳陷带粗,以中砂岩为主,而坳陷带及斜坡带南部则以细砂120内蒙古石油化工 2012年第2期　22.2.-岩为主。

延安组砂岩在横向上,由于受西部物源的影响,从冲断带到坳陷带、斜坡带,粒度明显变细,冲断带,含砾粗砂岩发育,到斜坡带基本为中砂岩。

与侏罗系相比,三叠系延长组有更多的长石砂岩,但侏罗系的长石石英砂岩相对较多(图4),表明总体上延安组砂岩较延长组砂岩有更高的成分成熟度,碎屑更多的来源于碰撞造山带。

图4　侏罗系和三叠系延长组砂岩岩石类型分布直方图3.2　古侵蚀面对储层物性的影响印支运动使延长组暴露地表,上部地层遭受大气淡水的淋滤作用,大气降水偏酸性,使长石等矿物普遍遭受溶蚀,改善了长2-3储层的孔喉结构,因而直接影响了该套地层的储层物性。

研究表明,在侵蚀面附近,长石含量显著减少,高岭石显著增加,次生孔隙也明显增多,这说明次生孔隙的增加显然与不整合面附近大气淡水对长石的溶解以及高岭石的沉淀有直接的关系。

长石的溶解和高岭石的沉淀及次生孔隙的增加是印支期不整合面附近砂岩物性较好的重要原因。

4　结论4.1　不同构造带孔隙构成存在差异。

对长6-8而言,冲断带埋藏浅,主要发育粒间孔隙;坳陷带埋藏深,发育次生溶孔+粒间孔组合,溶孔比重较大;斜坡带埋藏较浅,粒间孔为主,溶孔发育程度次于坳陷带。

长2-3和侏罗系储层以粒间孔隙为主,但长石溶孔对改善储层物性起了十分重要的作用。

4.2　冲断带-坳陷带马家滩-盐定地区长8储层物性好,但同一区块长6储层物性差。

长8物性好的原因除其砂岩粒度粗、原生孔隙发育之外,与其浊沸石经历了较强的有机酸性水溶解有关;长6储层物性差则与该区砂岩粒度细和方解石胶结物含量高直接相关,而方解石在成因上与该区长期位居深湖区发育的厚层粘土物质有关。

4.3　坳陷带比冲断带、斜坡带有高的富铁方解石含量,这些铁方解石属于成岩晚期的产物,很难遭受后期溶蚀改造,所以坳陷带中铁方解石含量较高的地区储层物性也比较差。

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