七里村油田长6储层胶结特征及物性响应特征

七里村油田长6储层胶结特征及物性响
应特征
摘要：大量研究及生产实际发现七里村油田延长组中较高孔隙度致密砂岩的形成，与浊沸石的溶蚀作用密切相关。

为深化七里村油田油气地质特征认识，针对延长组长6油层浊沸石发育特征、胶结机制及其对物性的影响，采用孔渗
分析、薄片鉴定及扫描电镜等分析手段，对长6油层砂岩成岩作用开展了系统研究。

结果表明，长6油层发育同生成岩期、早成岩A期和晚成岩A期3期浊沸石。

同生成岩期，浊沸石胶结主要受沉积环境和物源影响，长6油层砂岩火成岩碎屑中
玻璃质矿物及变质岩屑的水化作用，为早期浊沸石的生成提供了丰富的物质；早成岩A期，斜长石的钠长石化作用为浊沸
石胶结提供了重要物质基础；晚成岩A期，胶结与浊沸石过饱和析出有关，所需的Ca2+及SiO2等来源于早期浊沸石、长
石及岩屑颗粒溶蚀等。

浊沸石胶结与长6油层物性关系密切，早期浊沸石胶结阻止了碎屑颗粒进一步压实，亦为后期溶蚀
形成大量次生孔隙提供条件；晚成岩A期的浊沸石溶蚀，扩大了储集层孔隙空间，同时改善了储集层孔喉结构和连通性。

关键词：鄂尔多斯盆地；七里村油田；延长组；成岩作用；浊沸石；胶结物；储集层物性
Key words：Ordos basin; Qilicun oilfield; Yanchang fromation; diagenesis; laumontite; cementation; reservoir physical property
1.前言
浊沸石胶结是砂岩成岩演化过程中形成的重要胶结类型之一，对物性演化起到重要影响，另一方面，储层物性对浊
沸石胶结形成过程及结果也有相应的地层学响应。

早期研究认为，浊沸石为低温热液或埋藏变质作用产物，多产于火成岩
和火成碎屑岩发育区[1-4]。

七里村油田长6油层是典型的致密砂岩油藏，浊沸石胶结是该油藏中最为典型的自生胶结类型。

已有研究表明，浊沸石胶结物在研究区含量较高，且广泛发育的溶蚀作用是物性改造的主要因素之一。

但目前，对该油田
浊沸石胶结机理、形成期次及其对储集层物性的影响等研究相对薄弱。

本文通过对七里村油田长6油层砂岩样品成岩作用
和特征分析，探究砂岩浊沸石胶结的发育阶段，描述浊沸石的赋存、分布和物质来源特征，重点分析浊沸石胶结对研究区
砂岩储集层物性的控制作用，即浊沸石对储层物性响应为油田开发过程中“甜点”区的确定提供依据。

2.研究区地质概况
七里村油田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡东部（图1），面积约293km2，是中国石油勘探开发较早的油田之一[5-6]。

研究区主要钻揭地层为三叠系、侏罗系和第四系，缺失白垩系、古近系和新近系，第四系直接不整合覆盖于三叠系或局部
发育的薄层侏罗系之上[7-8]。

本文研究目的层为上三叠统延长组长6油层，亦为油田主要产层，埋深 300-890 m，厚70-170 m，平均约150m，长6油层顶面构造为一平缓的西倾单斜，地层倾角小于1°，局部发育差异压实形成的低幅鼻状隆起。

3.储层岩石学特征
3.1岩石学特征
对七里村油田20口探井70余块岩心样品进行薄片观察、扫描电镜观察和X 射线衍射分析，结果表明，研究区长6油层岩性以灰色细粒长石砂岩为主，次为中粒、中-细粒和粉-细粒长石砂岩。

砂岩组分中，主要为长石，含量为48.0%-57.0%，平均为52.6%，其次为石英，含量为17.0%-24.5%，平均为21.0%. 重矿物含量低，有锆石、石榴子石、磷灰石、榍石、绿帘石等。

岩屑含量较低，平均为7.4%，主要由变质岩、火成岩和少量沉积岩组成，变质岩岩屑主要为石英岩、片岩、板岩、千枚岩和变质砂岩；火成岩主要为喷发岩和隐晶岩。

填隙物含量为10.9%-12.3%，平均为11.4%，主要有绿泥石（0-4.2%）、浊沸石（0-3.7%）、硅质（0-1.3%）、方解石（0-1.2%）、长石质（0-0.3%）和水云母（0-0.1%）。

砂岩颗粒主要粒径0.1-0.3 mm，分选中-好，次棱角状，呈半定向-定向排列。

砂岩中杂基含量较低，一般小于2.0%。

3.2主要成岩作用特征
研究区长6油层砂岩遭受了较强的压实作用改造，颗粒呈线-面接触，偶见凹凸接触（图2）。

可见云母等塑性碎屑被挤压变形、碎屑颗粒被压裂等。

强烈的压实作用是研究区储集层砂岩孔隙度降低的主要原因。

溶蚀作用是研究区储集层物性有效改善的关键因素，包括长石、岩屑颗粒和浊沸石胶结物的溶蚀。

溶蚀作用形成了研究区粒间孔-溶孔、溶孔-粒间孔等孔隙组合类型，次生溶孔面孔率达1.5%-4.5%。

图１七里村油田位置
自生浊沸石亦是研究区典型胶结物类型之一（图2），浊沸石胶结的发育对研究区砂岩孔隙演化起建设性作用，表现为形成于早成岩期的浊沸石在碎屑颗粒弱压实条件下沉淀并充填粒间孔隙，其在成岩演化过程中对保存粒间孔隙体积起到积极作用；同时，在晚成岩期酸性成岩环境中，其遭受酸性流体溶蚀，为广泛发育的浊沸石胶结物次生孔隙提供了物质基础。

图2 长6油层砂岩主要成岩作用特征
a-浊沸石呈基底式胶结，包裹碎屑颗粒，与方解石共生，可见后期浊沸石交代长石颗粒及火成岩碎屑边缘，R103井，826.70-826.85m，正交光；b-浊沸石呈孔隙式胶结，充填粒间孔隙，碎屑颗粒线接触，Y77井，833.17-833.25m，正交光；c-浊沸石呈孔隙式胶结，充填粒间孔隙，交代岩屑颗粒边缘，B27井，766.20-766.35m，正交光；d-砂岩呈强压实特征，少量浊沸石充填残余粒间孔，Y36井，855.62-855.75m，正交光
4.浊沸石胶结物
4.1浊沸石胶结物产状及赋存方式
浊沸石胶结是研究区砂岩最重要的成岩特征之一，主要为基底式胶结和孔隙式胶结2种形式。

基底式胶结主要见于浊沸石含量较高的样品中，呈大片连晶充填孔隙空间。

浊沸石呈结核状包裹碎屑颗粒，与方解石胶结共生。

这类浊沸石呈基底式胶结的砂岩中，浊沸石含量较高，且胶结前砂岩呈弱压实，碎屑颗粒呈点接触或未接触（图2a）。

其次为孔隙式胶结，浊沸石呈细团块状、细结核状充填粒间孔隙（图3b，图2c），常见浊沸石交代长石颗粒和火成岩碎屑颗粒边缘（图2a，图2c）；亦见于较强压实的砂岩中，浊沸石呈细小晶体零星分布于残
余粒间孔（图2d，图3）。

此外，在研究区常见浊沸石与方解石、黏土矿物和自
生石英共生现象（图3a）。

图3 研究区长6油层浊沸石扫描电镜下微观特征
a-浊沸石充填粒间孔隙，与绿泥石膜共生，R103井，826.70-826.85m；b-次
生钠长石晶体及沸石晶体，Y67井823.73-823.85 m；c-沸石晶体充填于孔隙中，绿泥石生长于粒表，长石于孔隙中次生加大，见残留粒间孔，B27井，766.20-766.35m；d-浊沸石胶结遭受溶蚀，形成粒间溶孔，Y66井，815.65-815.75m
显微镜下观察结果表明，浊沸石多发育于粒度较粗、分选较好、杂基含量低
的砂岩样品中，表明粗粒级和高渗透性有利于浊沸石沉淀。

其次，研究区浊沸石
胶结遭受了广泛溶蚀，形成了大量粒间溶孔（图3d）。

4.2浊沸石胶结的形成阶段
浊沸石发育于早成岩期及晚成岩A期的碱性成岩环境中（图 4）。

早成岩期
胶结表现为浊沸石呈基底式胶结占据孔隙空间，且与早期方解石共生。

碎屑颗粒
呈点—线接触或未接触，浊沸石结核包裹碎屑颗粒，表明浊沸石胶结前碎屑沉积
物压实作用较弱，为同生成岩期产物。

随着地层埋深逐渐增加，压实作用逐渐增强，碎屑砂岩孔隙空间缩减。

早成岩B期浊沸石主要呈孔隙式胶结充填粒间孔隙，主要与斜长石的钠长石化作用有关。

进入晚成岩A1期，随着有机质热演化过程
释放的有机酸进入孔隙流体，研究区目的层成岩环境逐渐由弱碱性转变为弱酸性—酸性，早成岩期形成的浊沸石在酸性环境中被选择性溶蚀，形成了大量粒间溶孔。

至晚成岩A2期，随着有机酸被逐渐消耗，成岩环境逐渐由酸性转变为弱碱性—碱性，浊沸石胶结物在碱性孔隙流体中重新析出，见晚期浊沸石晶体充填残
余粒间孔。

4.3浊沸石物质来源
含油气盆地碎屑岩储集层中浊沸石胶结普遍发育，其通常形成于SiO2和Ca2+富集程度相对较高、碱性较强（pH值
9-10）的水体环境[9-10]，在碎屑岩早成岩期到晚成岩A1期均可发育，形成温度为50-150 ℃，碎屑岩浊沸石胶结的物质
来源主要有多种。

在研究区砂岩中，浊沸石的形成表现为多来源特征。

对于早成岩期形成的浊沸石胶结，在无长石颗粒转化、碎屑颗粒溶蚀及黏土矿物转化等提供物质的情况下，浊沸石的生成最可能是受沉积环境影响。

研究区构造上属鄂尔多
斯盆地陕北斜坡东部，长6油层为典型的浅水三角洲沉积，物源为鄂尔多斯盆地东部剥蚀区，碎屑沉积物含丰富的火成岩
和变质岩碎屑。

在较强水动力条件下，丰富的火成岩和变质岩碎屑在分流河道和水下分流河道等环境中沉积并发生水化作用，释放出Ca2+，Fe2+，Mg2+等，为早期浊沸石胶结提供丰富的SiO2和钙质。

早成岩期，三角洲平原分流河道和三角洲
前缘水下分流河道砂岩未经有效压实，为浊沸石胶结提供了有利的孔隙空间，同时，分流河道和水下分流河道砂体基质含
量较低，也为早期浊沸石的形成提供了重要条件。

同生成岩期，浊沸石胶结以连晶式胶结为典型特征，浊沸石含量往往较高，是成岩过程中最重要的浊沸石胶结时期，浊沸石多发育于粒度较粗、分选较好、杂基含量低的砂岩中，表明粗粒级和
高渗透性有利于浊沸石沉淀。

随着砂岩埋深增加，地层温度逐步升高，成岩作用进一步加强，斜长石的钠
长石化成为早成岩期到中成岩早期浊沸石胶结重要的物质来源。

首先，研究区目
的层砂岩含有丰富的斜长石，为斜长石的钠长石化提供了物质基础；其次，早成
岩期孔隙流体主要呈弱碱性—碱性，且流体中具有较高的Na+等碱性金属阳离子，亦为斜长石的钠长石化反应提供了必要的条件。

研究表明，除钠质高于An20的
斜长石外，几乎所有斜长石均可蚀变成浊沸石。

斜长石的钠长石化作用要求地层温度在100℃以下，甚至在50-75℃亦可发生。

因此在研究区地层埋深小于1000 m的早成岩期到中成岩早期，该钠长石化
极有可能普遍发育，成为早成岩期浊沸石胶结的重要物质来源。

此时期，浊沸石
胶结以孔隙式胶结为特征，可见浊沸石交代长石碎屑颗粒，自生钠长石与浊沸石
晶体共生为斜长石钠长石化及形成浊沸石的直接证据。

进入晚成岩A期，有机质热演化释放的有机酸进入孔隙流体，研究区成岩环
境由早成岩期的弱碱性-碱性逐步过渡到弱酸性-酸性，浊沸石胶结作用逐步减弱，且早期浊沸石胶结被选择性溶蚀。

长石、火成岩碎屑及变质岩碎屑亦遭受广泛溶蚀，Ca2+，Na+和SiO
等进入孔隙流体。

至晚成岩A2期，随着有机酸被大量消耗，
2
和Ca2+及碱性较强的孔隙
成岩环境逐渐转变为弱碱性-碱性，晚期浊沸石在富SiO
2
流体条件下析出，占据残余粒间孔或溶蚀孔隙。

此类浊沸石通常含量相对较低，
呈分散状非均质产出。

高岭石和方解石（同时有石英和水参与）在较高温度和压力条件下反应生成
浊沸石，该反应发生的温度在150℃以上，且随地层压力增大，反应所需温度更高。

研究区长6油层埋深小于3300m，远未达到如此高的成岩温度，故推测，该
反应对晚期浊沸石胶结没有贡献。

5.浊沸石对储集层物性的影响
浊沸石胶结物对机械压实作用的影响主要表现在2个方面：①同生成岩期浊
沸石在砂岩颗粒有效压实作用发生前即从碱性流体环境中析出，大量占据孔隙空间，破坏储集层物性，但该期浊沸石胶结亦有效阻止了碎屑颗粒进一步压实和砂
岩致密化，使这类浊沸石胶结样品碎屑颗粒仍然保留了点接触或未接触的弱压实
特征；②早成岩期浊沸石含量往往较高，为后期浊沸石溶蚀形成次生孔隙提供了
重要物质基础。

浊沸石在晚成岩A期的溶蚀作用一方面形成了大量粒间溶，扩大了砂岩孔隙
空间，形成了研究区目的层储集层为粒间孔+粒内溶孔+粒间溶孔的孔隙组合类型；另一方面改善了孔喉结构及孔喉连通性。

研究表明，浊沸石胶结物含量较高，且
溶蚀作用较强的砂岩样品中，浊沸石溶蚀平均面孔率可达2.7%，这类样品毛细管
压力曲线主要为窄平台型，排驱压力较低，为0.15-0.29 MPa，平均中值压力
2.30MPa，平均孔喉半径0.96μm，孔喉分选较好，实测孔隙度和渗透率亦较高，
是长6油层中物性最好的储集层类型。

与之相对应，浊沸石胶结不发育或未溶蚀
的砂岩样品，往往面孔率相对较低，孔喉连通性较差，实测孔隙度和渗透率亦较低，为差储集层或非储集层。

1.结论
（1）研究区长6油层中浊沸石主要以基底式胶结和孔隙式胶结2种形式产出，共识别出同生成岩期、早成岩A期和晚成岩期A期3期浊沸石胶结。

同生成
岩期浊沸石胶结主要呈基底式产出，主要受沉积环境和物源条件影响，与火成岩
碎屑中玻璃质矿物和变质岩碎屑的水化作用密切相关。

中、晚期浊沸石以孔隙式
胶结为主，早成岩A期到中成岩早期浊沸石胶结来源于斜长石的钠长石化作用。

晚成岩A期胶结主要来源于浊沸石在孔隙流体中过饱和析出，胶结物质呈多来源
特征，包括早期浊沸石、长石颗粒、火成岩碎屑和变质岩碎屑的溶蚀等。

（2）位于三叠纪古湖盆“东缘”的七里村油田为近源成藏，其原油并未经
过大规模长距离侧向运移，而主要为原位及其附近长７段烃源岩生成的油气经垂
向运移和短距离侧向运移在长６段等致密储层中聚集成藏。

由此说明鄂尔多斯盆
地“东缘”致密油藏的形成和分布主要受原位烃源岩控制，为近源或近似“原地”成藏。

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