准中4区块石树沟群黏土矿物发育特征及对物性影响.pdf

第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW50准中 4 区块石树沟群黏土矿物发育特征及对物性影响毛琳，1郑胜，谭星宇，曲彦胜，刘婧中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营，257000注：本文为中石化科技攻关项目“洼陷带 J-K 油气富集规律及目标评价”（编号：P21077-2）和胜利油田分公司课题“董 701 块侏罗系圈闭评价及滚动勘探目标优选”（编号：YKK2121）的成果。收稿日期：2023-04-10；改回日期：2023-04-30；责任编辑：刘志强。DOI：10.16509/j.georeview.2023.s1.019作者简介：毛琳，女，1988 年生，硕士，工程师，主要从事开发地质；Email：。关键词：关键词：黏土矿物；分布规律；储层物性；石树沟群；准噶尔盆地准中 4 区块位于准噶尔盆地中央坳陷带阜康凹陷内。研究区侏罗系地层发育齐全，自下而上依次发育八道湾组、三工河组、西山窑组、头屯河组、齐古组、喀拉扎组，其中头屯河、组齐古组、喀拉扎组统一划归为石树沟群，但是由于车莫古隆起影响，区内石树沟群顶部喀拉扎组被完全剥蚀，主要残余齐古组与头屯河组地层。区内多口井在石树沟群见油气显示，D701 井试油获高产，前人主要对该区沉积成藏、砂体描述方面开展相关研究工作（石好果等，2017；乔玉雷等，2015），而对储层微观特征，尤其是黏土矿物特征探讨较少（郑胜等，2018），制约了下步滚动部署评价。因此本文对区内 8口井 60 多个样品开展薄片鉴定，扫描电镜观察，X衍射全岩与黏土矿物分析，物性测试等实验，查明工区内黏土矿物发育特征，并重点探讨其对物性的影响，以期对该区下步部署和油气藏开发提供指导。1矿物岩石学特征准中 4 区块石树沟群主要发育曲流河三角洲曲流河沉积体系，头屯河组早期，发育潮湿气候下的三角洲前缘沉积，到齐古组沉积时期，气候逐渐干旱，湖盆萎缩，发育陆相冲积平原沉积上的曲流河沉积（张敏等，2014）。研究区储层岩石类型主要为岩屑砂岩，长石岩屑砂岩次之。其中石英平均含量 22.3%，来源于火成岩，多为单晶石英和变质成因的多晶石英；长石平均含量 23.6%，以斜长石为主；岩屑平均含量为54.6%，主要为火成岩岩屑，其次为变质岩岩屑和沉积岩岩屑。研究区储层成分成熟度较低，结构成熟度中等，矿物颗粒分选中好，多为颗粒支撑，次棱角或次棱角次圆状，以线接触方式为主。胶结物包括黏土矿物、方解石、硅质等，平均含量为19.58%，其中最主要是黏土矿物和方解石，胶结方式多为接触式或孔隙式胶结。2黏土矿物发育特征研究区储层中黏土矿物比较发育，平均含量可达 13.71%。常见的类型主要有绿泥石、伊利石、伊蒙混层和高岭石等。2.1赋存方式研究区储层中绿泥石平均含量为 3.46%，占黏土矿物总量的 25.23%。铸体薄片和扫描电镜观察显示，绿泥石一般发育在粒间孔隙保存较好的储层中，晶形比较完整，主要以叶片状垂直于矿物表面向孔隙中生长（图 1a）或以玫瑰花状集合体赋存于矿物颗粒表面，形成绿泥石膜（图 1b），也有少数以孔隙充填形式存在（图 1c）。在黏土矿物中伊蒙混层含量 5%87%之间，平均 43.88%，伊利石含量在3%35%之间，平均 21.29%。伊蒙混层和伊利石具有较好的自形程度，其中伊蒙混层镜下特征主要表现为不规则的网状或蜂窝状包裹在矿物颗粒表面（图 1d），而伊利石主要呈片状和发丝状充填于粒间孔隙中或覆盖于碎屑颗粒表面，但是丝状化程度较低（图 1e）。研究区内高岭石发育较少，且具有较强非均质性，平均含量只有 1.32%，在黏土矿物中占比 9.6%，镜下表现为晶形较差，未见典型的书页状或蠕虫状结合体，只是以板片状集合体杂乱堆积充填于长石溶蚀孔隙中（图 1f）。地质论评 2023 年 69 卷 增刊 151图 1 准中 4 区块石树沟群粘土矿物微观特征(a)D701 井，4437.3 m，头一段，SEM，1500，绿泥石垂直于矿物表面生长；(b)D11 井，4901.6 m，头二段，SEM，1000，玫瑰花状绿泥石赋存于矿物表面形成绿泥石膜；(c)D7 井，4514.65 m，头一段，铸体薄片，400，绿泥石粘土膜与孔隙充填绿泥石晶体；(d)D701 井，3901.9 m，齐古组，SEM，2500，不规则网状伊蒙混层；(e)D1 井，4838 m，头三段，SEM，4000，丝状化程度较低的伊利石；(f)D1 井，5300.7 m，头一段，SEM，2500，高岭石晶体呈板状集合体2.2分布特征研究区储层中黏土矿物类型、相对含量和组合方式存在较大的差异。纵向上齐古组到头屯河组随地层埋藏深度增加，各黏土矿物含量具有明显差异。伊蒙混层齐古组含量介于 43%87%，平均 62.16%，而头屯河组平均含量只有 26.39%，含量明显减小。伊利石齐古组平均含量 20.5%，头屯河组平均含量24.76%，含量略有升高，整体变化不大。绿泥石齐古组含量介于 2%24%，平均为 9.64%，头屯河组介于 2%86%，平均为 34.98%，具有增大的趋势。高岭石在齐古组整体不发育，向下到头屯河组一段含量平均可达 21%，同样具有增大趋势。通过各黏土矿物纵向变化特征认为整体上属于正常转化型。此外不同层系黏土矿物在平面上分布也存在差异。齐古组在董 7 井区以“无序伊蒙混层型”为主，伊蒙混层平均含量高达 80%以上，混层比 70%左右，含少量伊利石，绿泥石和高岭石5%；在董6 井区以“无序伊蒙混层+伊利石型”为主，伊蒙混层含量较董 7 井区略低，介于 45%70%之间，混层比 57%，其次为伊利石，含量大于 25%，绿泥石和高岭石含量较少，均小于 10%。头屯河组在董 7井区和董 6 井区以“绿泥石型”为主，绿泥石为主含量在 40%50%之间，其次是伊蒙混层（25%）、伊利石（20%），而高岭石含量极少；在董 1 井区以“含高岭石型”为主，各种黏土矿物含量相差不大，其中高岭石含量 27.6%，伊蒙混层含量 26.7%，绿泥石含量 25.6%，伊利石含量 20%。3黏土矿物对储层物性影响扫描电镜镜下观察发现：当遭受压实后，垂直于矿物颗粒表面生长的绿泥石膜具有一定支撑作用，颗粒并不能完全线接触，颗粒之间通过绿泥石晶间孔仍然可以连通，因此绿泥石膜有一定的抗压实能力。另一方面绿泥石膜包裹在石英矿物颗粒表面，占据孔隙空间，阻止自生石英在表面成核，但通过观察发现，储层绿泥石膜存在大量晶间孔隙，并不能完全阻隔孔隙流体，当绿泥石膜厚度较薄时，孔隙流体中 SiO2过饱和沉淀下来，在绿泥石膜外部形成晶形较好的石英雏晶。统计表明：研究区绿泥石含量少（4%）时，绿泥石膜厚度较薄或不连续分布，可以形成石英次生加大边，因此绿泥石含量越高，越能抑制石英次生加大，与储层物性呈正相地质论评 2023 年 69 卷 增刊 152关关系；而当绿泥石含量超过一定范围（4%）时，绿泥石膜具有一定厚度且连续分布于矿物颗粒表面，对石英次生加大起抑制作用，因此绿泥石含量越高，对孔隙破坏和喉道堵塞更明显，反而与储层物性呈负相关关系；当研究区绿泥石含量在 4%的时候，储层物性最好，孔隙度接近 15%，渗透率接近 510-3m2，但大多小于 210-3m2，说明绿泥石对储层渗透率的具有一定的破坏作用（图 2）。研究区伊利石以片状和发丝状晶体形态存在于孔隙中，把孔隙喉道分割成微小的孔隙空间，减少喉道半径，从而大大降低储层的渗透率。伊利石与伊蒙混层均为塑性，在压实作用的影响下易发生形变，堵塞孔隙喉道，降低储层物性，甚至丧失储集性能。此外伊蒙混层水敏敏感性较强，在针对伊蒙混层含量较高的齐古组地层油气开发过程中需要注意对储层的伤害。4结论（1）准中 4 区块石树沟群主要黏土矿物类型为伊蒙混层、伊利石和绿泥石，局部发育高岭石，其分布规律纵向上为正常转化型，平面上可分为无序伊蒙混层型、无序伊蒙混层+伊利石型、绿泥石型和含高岭石型四种组合类型。（2）研究区绿泥石主要以黏土膜形式赋存在矿物颗粒表面，其含量随深度增加而增大。对储层物性的影响具有双面性，随含量增加先正相关后负相关关系。伊蒙混层和伊利石分别以网状和发丝状赋存于粒间孔隙，易堵塞孔隙喉道，对储层物性产生破坏性作用。参考文献/References乔玉雷,宋传春,修金磊,王侠,刘婧.2015.准噶尔盆地中部 4 区块侏罗系头屯河组河道砂体储层识别描述方法.长江大学学报(自科版),12(2):2427.石好果,林会喜.2017.准中 4 区块侏罗系储层成岩及油气充注特征研究.特种油气藏,24(6):1822.张敏,修金磊,陈林,许涛.2014.准噶尔盆地中部 2、4 区块侏罗系头屯河组物源体系及沉积演化特征.石油天然气学报,36(6):4550.郑胜,乔玉雷,谭星宇,毛琳,刘德志,修金磊.2018.准中 4 区块中上侏罗统石树沟群储层特征及影响因素.东北石油大学学报,42(5):8291.MAO Lin,ZHENG Sheng,TAN Xingyu,QUYansheng,LIU Jing:Development characteristics of clay minerals andinfluences of on reservoir properties of Shishugou Group inJunggar BasinKeywords:clay minerals;distribution regularity;reservoirproperties;Shishugou Group;Junggar Basin图 2 准中 4 区石树沟群绿泥石含量与物性关系(a)(b)