鄂尔多斯盆地延113-延133井区盒8段
储层特征及控制因素
石英砂岩陈 刚1,阚洪阁2,陈登祺2,刘 熠3,杜奎甫3,于代国2
(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
)  摘 要:鄂尔多斯盆地天然气富集区的南缘研究较少,通过薄片、扫描电子显微镜、压汞测试等方法,表征了鄂尔多斯盆地延113-延133井区盒8段储层岩性、物性、储集空间与孔喉结构,结果表明岩性是影响盒8段物性的控制因素。盒8段储层岩性主要为岩屑石英砂岩和岩屑砂岩,其中变质岩为岩屑的主要成分,黏土矿物含量随着石英含量的增加而降低。目的层主要发育次生孔隙;结合压汞测试与薄片分析,岩屑石英砂岩主要发育由粒间溶蚀孔构成的较粗孔喉;而岩屑砂岩主要发育岩屑内溶蚀孔、晶间孔与少量的粒间溶蚀孔,具有二元结构孔喉特征,岩屑内溶蚀孔与晶间孔构成的小孔喉占比更大。成岩作用下,岩屑石英砂岩与岩屑砂岩由于岩性差异经历不同的孔喉演化路径,造成差异化的孔喉结构,并最终造成岩屑石英砂岩的孔隙度、渗透率均优于岩屑砂岩。
关键词:鄂尔多斯盆地;延113-延133井区;
盒8段储层;孔隙类型;孔喉结构  中图分类号:
P618.130.2  文献标识码:A  文章编号:1006—7981(2018)07—0092—05  延1
13-延133井区位于延安市以北,鄂尔多斯盆地天然气富集区的南缘。井区主要分布在子长县西部、延安市宝塔区北部,西部边缘部分处于安塞县境内,东部边缘小部分处于延川县境内,整体井区面
积为2341km
。上古生界二叠系石盒子组盒8段为区块内主要储层,在区块内普遍发育,累计厚度较大。目前盒8储层的研究工作集中于鄂尔多斯盆地天然气富集区北部
[1-4
]。富集区南缘研究较少,尤其在延
113-延133井区盒8储层的研究程度较差。本文借助薄片、压汞、孔渗等分析手段,深入探究延113-延
133井区盒8段储层特征及控制因素,为本区盒8段致密气藏的有效开发提供一定理论基础。1 储层岩石学特征
表1 延113-延133井区盒8段岩屑石英砂岩与岩屑砂岩主要矿物成分含量统计表砂岩类型数值(%)石英长石
岩屑
填隙物
岩屑石英砂岩平均值70.19 0.08 16.65 10.57范围65~82 0~2 10~22 7~15岩屑砂岩
平均值51.88 0.35 35.99 11.65范围
26~68 0.5~4 14~63 8~1
5表2 
延113-延133井区盒8段岩屑石英砂岩与岩屑砂岩填隙物组分含量统计表
砂岩类型数值(%)高岭石伊利石绿泥石凝灰质铁方解石铁白云石菱铁矿硅质磁铁矿白钛矿岩屑石英砂岩平均值1.85 2.31 1.83 0.17 0.98 0.01 0.01 3.42 0 0范围1~6 1~8 1~7 1~6 0.5~10 0~2 
0~2 1~10 0~0
0~0岩屑砂岩
平均值1.13 
4.77 
2.88 
0.73 
0.72 
0.01 
0.02 1.33 0.01 0.03范围
1~7 1~13 1~11 1~14 1~14 1~2 
1~3 
1~5 
1~2 
1~3
9内蒙古石油化工          2018年第7期 
  收稿日期:
2018-05-18作者简介:陈刚(1984-)
,男,工程师,学士,主要从事油气田开发地质工作。
  根据井区内5
3口井542个岩石薄片鉴定结果,盒8段储层砂岩可分为岩屑砂岩、岩屑石英砂岩与石英砂岩。其中,岩屑砂岩、岩屑石英砂岩在盒8段大量发育,石英砂岩分布较少。如表1所示,盒8段储层碎屑成分主要为石英,其次为岩屑,长石含量很少。其中岩屑石英砂岩储层的石英含量为65%~82%,平均70.19%,岩屑含量为10%~22%,平均16.65%,长石含量0%~2%,平均0.08%。岩屑以变质岩为主,其次为钙化碎屑和泥化碎屑。填隙物平均含量10.57%,以高岭石、伊利石、绿泥石等黏土矿物以及硅质和铁方解石胶结物为主(表2
)。井区内岩屑石英砂岩以中-粗粒结构为主,主要粒径区间分布在0.3mm~0.7mm范围内,颗粒分选中等-较好,磨圆度次棱-次圆状,颗粒间主要是凹凸接触。而岩屑砂岩石英含量为26%~68%,平均51.88%,岩屑含量为14%~63%,平均35.99%,长石含量0%~4%,平均0.35%。岩屑组成与岩屑石英砂岩类似,
主要以变质岩为主。填隙物平均含量11.65%,同样以高岭石、伊利石、绿泥石等黏土矿物以及硅质和铁方解石胶结物为主,但和
岩屑石英砂岩相比,黏土矿物成分明显增多,硅质胶结物减少。主要粒径区间分布在0.25mm~0.5mm范围内,
颗粒分选中等-较好,磨圆度以次棱状为主,颗粒间以凹凸接触为主。与岩屑石英砂岩相比,岩屑砂岩粒度更细,结构成熟度更低。2 储层物性特征
基于延113-延133井区盒8段154个岩屑石英砂岩样品点岩心物性的统计分析结果(图1),盒8段岩屑石英砂岩孔隙度主要分布区间(累积概率分布10%~90%)3.65%~10.15%,平均为6.71%,分布中值(累积概率分布50%)为6.84%;
渗透率主要分布区间0.028~0.534×10-3μm2
,平均为0.118×10-3μm2,分布中值0.121×10-3μ
m2
。根据盒8段312个岩屑砂岩样品岩心物性的统计分析结果,盒8段岩屑砂岩孔隙度主要分布区间(累积概率分布10%~90%)2.04%~7.48%,平均为4.36%,分布中值(累积概率分布50%)为4.33%;
渗透率主要分布区间0.009~0.213×10-3μm2,平均为0.046×10-3
μm2,分布中值0.046×10-3μ
m2
。因此,井区内岩屑砂岩的储层物性明显较岩屑石英砂岩差
图1 延113-延133井区盒8段砂岩岩心孔隙度、
渗透率分布直方图3 储集空间类型及特征
根据延113-延133井区常规薄片、铸体薄片、扫描电镜等分析结果(图2),盒8段孔隙类型以次生孔隙为主,包括粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔、晶间孔、微裂缝等。其中岩屑石英砂岩发育较多粒间溶蚀孔,形状不规则,非均质分布,孔径为5-50μm。岩屑砂岩由于发育较多千枚岩等塑形成分,受压实作用影响较强烈,粒间孔隙被黏土矿物和岩屑填充,除粒间溶蚀孔外,主要发育粒内溶蚀孔和黏土矿物晶间孔。区域内
的粒内溶蚀孔主要为岩屑粒内溶孔,偶见长石溶孔;既有岩屑中易溶矿物选择性溶蚀形成的小孔径筛状溶孔,
也可见碎屑颗粒大比例溶蚀形成的特大孔隙[5
]。晶间孔主要为高岭石晶间孔隙,孔径分布在0.
1-0.3μm。延113-延133井区内盒8段孔隙类型与鄂尔多斯盆地孔隙类型整体一致:鄂尔多斯盆地盒8储层由于石英次生加大导致原生孔隙部分丧失,
次生孔隙占主导[
2,6-8
]。岩屑石英砂岩中主要发育粒间溶蚀孔,粒内溶蚀孔及高岭石晶间孔;岩屑砂岩以粒
9 2
018年第7期       陈刚等 鄂尔多斯盆地延113-延133井区盒8段储层特征及控制因素
内溶蚀孔与晶间孔为主[
。图2 延113-延133井区盒8段次生孔隙类型
a)中粗粒岩屑石英砂岩,粒间溶蚀孔发育,非均质分布,单偏光;b)中粒岩屑砂岩,岩屑内溶蚀孔发育,正交偏光;c)中粒岩屑砂岩,高岭石晶间孔及微裂缝发育,单偏光;d)粒间溶蚀孔;e)片状高岭石晶间孔;f
)微裂缝4 孔隙结构特征
延113-延133井区盒8段储层完成6口井45个岩样的压汞分析。根据压汞分析结果(图3),盒8段岩屑砂岩与岩屑石英砂岩孔、喉结构具有如下特征:岩屑砂岩排替压力范围0.68-1.48MPa,中值压力范围29.74-135.41MPa;最大孔喉半径分布范围0.51-1.1μm,中值孔喉半径0.0055-0.025μ
m;岩屑石英砂岩排替压力范围0.35-2.21MPa,中值压力范围2.36-13.46MPa;最大孔喉半径分布范围0.34-2.1μm,中值孔喉半径0.056-0.32μ
m。两种岩性的排替压力差别较少,但岩屑砂岩的中值压力明显高于岩屑石英砂岩,表明两种岩性的最大孔喉半径相差较小,而中值半径差别较大。压汞曲线形态和参数反映了碎屑岩孔隙喉道的大小与分布。大部分岩屑砂岩的压汞曲线存在明显双台阶,孔喉结构表现出二元特征。岩屑石英砂岩压汞曲线多呈均一分布。
因此,在岩屑砂岩中较细孔喉占比大,结合薄片观察结果,主要为岩屑内溶孔及黏土矿物晶间孔。在岩屑石英砂岩中,孔喉结构均一,主要发育较粗孔喉,根据矿片观察结果,主要为粒间溶蚀孔。岩屑砂岩排替压力与岩屑石英砂岩排替压力差别较小,表
明岩屑砂岩主要发育孔喉较细的岩屑内溶孔与晶间孔,同时伴随少量孔喉较粗粒间溶蚀孔
图3 延113-延133井区盒8段岩屑石英砂岩与岩屑砂岩压汞曲线
5 成岩作用
研究区内主要的成岩作用类型有压实压溶作用、胶结作用、交代和溶蚀作用,这些成岩作用对储集层孔隙发育有显著的影响。
盒8段储层压实及压溶作用强,主要表现在:①刚性矿物(如石英)被压裂产生的微裂隙;②压溶导致的石英次生加大,颗粒间以凹凸镶嵌接触为主;③变质岩岩屑、云母矿物受上覆压力作用发生变形,呈定向-半定向排列。压实作用下,碎屑矿物的抗压
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能力按照石英-长石-岩屑的顺序降低,石英堆积更加紧密。同时,伴随石英的次生加大以及长石、岩屑受挤压变形,原生孔隙快速降低至消失[10]。
盒8段储层的硅质、黏土矿物胶结发育。硅质胶结表现为石英的次生加大。黏土矿物主要发育高岭石、绿泥石和伊利石。充填的硅质胶结对储层孔隙破坏严重。黏土矿物高岭石呈书页状分布,其间发育的晶间孔是天然气重要的储存空间;绿泥石的沉淀会显著提高岩石的机械强度和抗压实能力,使得砂岩的孔隙得以保存[11];丝缕状的伊利石则会对吼道产生一定程度的破坏。
区域内的溶解溶蚀作用主要表现在粒间胶结物的溶蚀及骨架颗粒(岩屑和长石)的溶蚀。其中钙质、黏土矿物胶结物溶蚀形成粒间溶蚀孔;岩屑溶蚀形成蜂窝状岩屑内溶蚀孔。粒间溶蚀孔与岩屑内溶蚀孔共同构成本区盒8段储层的主要孔隙类型。
6 影响储层物性的控制因素
通过井区内424份样品的岩心分析渗透率、孔隙度与其石英含量的相关性分析,随着石英含量提高,孔隙度、渗透率均相应提升(图4)。盒8段岩屑石英砂岩石英含量为65%~82%,岩屑砂岩石英含量为26%~68%。相应的,岩屑石英砂岩孔隙度分布在3.65%~10.15%,渗透率为0.028~0.534×10-3μm2,均高于岩屑砂岩的孔隙度(2.04%~7.48%)与渗透率(0.009~0.213×10-3μm2)。可见盒8段储层物性与石英含量具有高度相关性
图4 延113-延133井区盒8段岩心样品渗透率、孔隙度与石英含量关系图
  在早期的强压实及压溶作用下,盒8段储层的
原生孔隙基本消失。相对于岩屑砂岩,岩屑石英砂
岩中石英含量更高。更多的刚性颗粒使岩屑石英砂
岩在压实压溶作用中可保留相对较多的原生孔隙,
使得酸性流体与岩屑、长石发生更完全的溶解溶蚀
作用[1,3],形成大量粒间溶蚀孔。岩屑砂岩由于压
实作用后原生孔隙较少,与酸性流体作用不够完全,
部分岩屑不完全溶蚀,多形成蜂窝状岩屑内溶孔。
另一方面,随着砂岩中石英含量的降低,岩屑砂岩黏
土比例逐渐增加。黏土中的丝缕状伊利石填充粒间
孔隙,降低孔隙大小以及连通性。高岭石与伊利石
形成的晶间孔虽然也具有一定连通性,但由于孔喉
较小,毛细管作用大,不利于致密气的储存与生产。
结合薄片与压汞曲线分析,岩屑石英砂岩主要发育
孔喉较大的粒间溶孔,岩屑砂岩除粒间溶孔外,还发
育岩屑内溶孔与晶间孔,小孔喉占比高。
因此,盒8段储层的岩性是影响储层质量的控
制因素。石英、填隙物的含量差异是形成不同孔隙
结构的物质基础。不同的原始孔隙结构在成岩作用
改造下经历不同的孔喉演化路径,造成差异化的孔
喉结构[5,11],最终呈现为岩屑砂岩的孔隙度与渗透
率低于岩屑石英砂岩。
7 结束语
延113-延133井区盒8段储层主要发育岩屑
石英砂岩与岩屑砂岩,岩屑成分以变质岩为主,填隙
物主要为高岭石、伊利石、绿泥石与硅质胶结。岩屑
石英砂岩相比岩屑砂岩石英含量更高,黏土矿物发
育较少,硅质胶结更多,同时粒度更粗,结构成熟度
更高。
岩屑石英砂岩的孔隙度与渗透率高于岩屑砂
岩。两种岩性的排替压力差别较少,但岩屑砂岩的
中值压力明显高于岩屑石英砂岩,表明两种岩性的
9 2018年第7期       陈刚等 鄂尔多斯盆地延113-延133井区盒8段储层特征及控制因素
最大孔喉半径相差小,中值半径差别大。岩屑石英砂岩主要发育粒间溶孔;岩屑砂岩主要发育岩屑内溶孔与晶间孔,伴随较少粒间溶蚀孔。
岩性是盒8段储层的控制因素。岩屑石英砂岩较高的石英含量使砂岩中的碎屑及胶结物发生更强烈、完全的溶解溶蚀作用,形成以粒间溶孔为主的孔喉结构。同时,岩屑石英砂岩中较低的黏土矿物比例,使黏土矿物在粒间溶蚀孔内填充较少。这些因素共同作用,使岩屑石英砂岩孔隙度与渗透率均高于岩屑砂岩。
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Reservoir Characteristics and Controlling 
Factors of He8 Formationin Yan 113-Yan 133 Gas Field in Ordos 
BasinCHEN Gang1,KAN Hong-ge2,CHEN Deng-q
i2,LIU Yi3,DU Kui-fu3,YU Dai-guo2
(1.Oil and Gas Exploration,Yanchang Petroleum Group,Yan’an 716000;2.SCP Oilfield Services,Xi’an 710016 3.Schlumberger China,Beijing 
100015)Abstract:Southern part of gas-rich field in Ordos Basin has not been well understood due to limitedresearches.Based on thin section,scanning electron microscope(SEM)and mercury injection capillarypressure(MICP)tests,our study illustrated that lithology is the controlling 
factor of He8formation,aftercharacterizing lithology,petrophysical properties,storage space and pore throat structures.The lithologyof He8is mainly lithic sandstones and lithic quartz sandstones.Clay minerals decrease from lithic sand-stones to lithic quartz sandstones.Lithology influenced pore structures strongly.Target He8formationmainly developed secondary pores:large interparticle dissolved pores in lithic quartz sandstone;binarypore structures in lithic sandstone with high percentage of small lithic dissolved pores and inter-crystal-line pores.Lithic quartz sandstones and lithic sandstones formed different pore structures after goingthrough distinct pore-throat evolution paths under diagenesis,which resulted in higher porosity and per-meability 
in lithic quartz sandstones.Key words:Ordos Basin;Yan 113-Yan 133gas field;He8formation;Pore types;Pore-throatstructure
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