鄂尔多斯盆地富县地区奥陶系岩溶储层特征

鄂尔多斯盆地富县地区奥陶系岩溶储层特征

张,茹

中国石化华北油气分公司

河南省郑州市 450006

摘  要 ： 鄂尔多斯盆地南部富县地区近年来不断有气井在奥陶系马家沟组获工业气流，显示出良好的勘探前景。本文在参考前人研究成果的基础上，通过钻井岩心、野外露头、地震资料和薄片等观察分析，开展了岩溶古地貌的刻画及岩溶发育特征的研究。岩石岩性、岩溶作用和断裂发育共同影响岩溶储层形成，溶蚀作用有利于膏模孔-溶孔型有效储层发育，断裂改善了储层并向下扩展了溶蚀孔的发育。通过对古地貌刻画、岩溶储层特征分析，认为盆地南部奥陶系马家沟组有效储层发育是天然气富集的条件。

关键词 岩溶储层，奥陶系马家沟组，富县地区，鄂尔多斯盆地

1  地质概况

鄂尔多斯盆地是我国天然气勘探开发的重点地区，20世纪80年代末盆地中部靖边气田的发现，使天然气勘探从陆相碎屑岩进入到海相碳酸盐岩。鄂尔多斯盆地古生界海相碳酸盐岩展示出良好的勘探前景，成为油气资源接替的重要领域。加里东运动使鄂尔多斯盆地整体抬升，大部分地区缺失了晚奥陶世-早石炭世沉积，奥陶系马家沟组经历了长期的风化剥蚀和淡水淋滤，形成了特殊的岩溶古地貌及岩溶储层，为大型岩溶古地貌气藏发育创造了良好的地质条件。马家沟组为一套碳酸盐岩和蒸发岩沉积，自下而上划分为马一至马六段，其中马五段时期，鄂尔多斯盆地发生大规模海退，受到中央古隆起的影响，海水流动受到较大限制，加上气候炎热导致海水蒸发后含盐度升高，沉积物主要为白云岩、硬石膏盐及盐岩。

从鄂尔多斯盆地前石炭纪古地貌看出，富县地区位于中央古隆起的东缘，米脂凹陷西南部，与靖边地区相比更接近于中央古隆起，古隆起对富县地区古地貌的控制、下古生界烃源岩的分布和天然气聚集也会存在差异。区内马五段、马六段有不同程度的剥蚀，自北东向南西方向剥蚀程度逐渐增加，马六段仅在东北部有残留。作为马家沟组重点勘探层段之一的马五段自上而下细分为马五1至马五10亚段。岩溶储层主要发育于马五1、马五2、马五5、马五8、马五9亚段，岩性主要为泥微晶云岩、粉晶云岩，沉积微相主要有含膏云坪、膏云坪、云坪、泥云坪等。

2  岩溶古地貌

鄂尔多斯盆地古岩溶地貌划分为岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶盆地[1-3]。岩溶高地古地势较高，侵蚀作用强烈、地层缺失严重，岩溶作用以垂向渗滤为主，形成垂向溶蚀带、落水洞等岩溶形态，地层垮塌严重且非均质性较强。岩溶斜坡岩溶作用方式以水平状慢速扩散流溶蚀为主，剥蚀作用相对较弱，地层保存相对完整，有利于良好溶蚀性储层的形成。富县地区横跨岩溶斜坡和岩溶高地2个地貌单元，西南部位于岩溶高地，大部分位于岩溶斜坡。采用“印模法”、“残厚法”对古地貌进行刻画，结合钻井和地球物理资料，同时考虑继承性演化的构造背景和西高东低的古地势，综合印模、残厚、古地质图、泥岩分布等精细刻画出富县地区前石炭纪的古地貌，总体上呈西南高东北低特征，侵蚀作用西南强东北弱，进一步划分为岩溶坡地、岩溶残丘、岩溶阶地以及溶沟。残丘上覆地层薄下伏地层厚，地表剥蚀较弱残余地层厚度大且稳定，主要产气层完整，呈团块状分布，溶蚀作用强烈，是最有利储层的分布区。阶地上覆地层和下伏地层均较薄，地势平坦开阔，溶蚀作用比较强烈略差于残丘。溶沟上覆地层厚下伏地层薄，地表剥蚀较强，残余地层厚度小，呈西北-东南向展布宽度较窄。

3  岩溶储层特征

3.1岩溶储层岩石学及物性特征

富县地区下古生界马家沟组马五段地层发育白云岩、含灰云岩、灰质云岩、含膏云岩及灰岩等多种类型岩石。取心样品的马五1、马五2物性分析表明，下古生界岩溶储层总体表现为特低孔、特低渗的特征。马五1+2储层孔隙度范围分布于0.75～5%，平均孔隙度2.7%，渗透率介于0.001×10-3μm2～1×10-3μm2，平均渗透率0.35×10-3μm2。盆地中部乌审旗-靖边-高桥一带平均孔隙度5.7%，平均渗透率3.48×10-3μm2，盆地东部神木-榆林-子州一带平均孔隙度3.8%，平均渗透率0.82×10-3μm2，与盆地中部、东部相比，南部储层品质明显偏低。

3.2储集空间特征

野外露头、钻井岩心及薄片观察揭示研究区内马家沟组马五段发育孔、缝、洞等储集空间，包括晶间孔与晶间溶孔、膏模孔与膏溶孔、裂缝及溶蚀孔洞等，其中含膏云岩膏模孔及膏溶孔是有利储层类型，其次是白云岩晶间孔和晶间溶孔。

3.2.1晶间孔与晶间溶孔

晶间孔的形成主要与浅埋藏回流渗透白云石化作用及重结晶作用有关，孔隙均匀且相互连通性较好。晶间溶孔是早期形成的晶间孔或晶间微孔遭受后期的溶蚀扩大而形成的，分布不均一，后期方解石或白云石充填作用较弱，面孔率范围主要分布在6.0%~10%之间，平均值为8.5%，最大可达13%。

3.2.2膏模孔与膏溶孔

此类孔隙是奥陶系马家沟组马五段最主要的有利储集空间，主要见于粉-微晶含石膏硬石膏假晶云岩或灰云岩，岩心和薄片显示储渗空间非均匀分布、相对较孤立，有板状、方形、直角边形、圆形等形态，孔径一般为0.05-2mm，部分在2mm以上。孔内充填类型多样或未见充填物，或见粉-微晶白云石残余，或见少量方解石、石英充填，有大量剩余空间保存下来，主要是加里东期-海西期大气水缓慢地在岩石中弥散渗透，导致石膏、硬石膏收到溶蚀形成。

3.2.3裂缝

通过岩心观察，富县地区马家沟组马五段岩心裂缝发育，镜下裂缝宽0.01～1mm，岩心裂缝宽度一般在1-5mm之间，最宽可达1-2cm，但多被方解石充填。未充填构造裂缝岩性为粉-微晶云岩、粉-微晶含石膏硬石膏假晶云岩、干裂角砾云岩等，裂缝高角度斜交层面或垂直层面，裂缝微细，缝面平直光滑，裂缝间距大，密度稀。部分充填构造裂缝，岩性为微晶灰岩、微晶云灰岩，裂缝高角度斜交层面或垂直层面，裂缝较宽、不规则、显示出张裂缝特征，裂缝内主要为白云石生长充填，另可有黄铁矿、方解石生长，剩余空间位于裂缝中央部位。

3.2.4 溶蚀孔洞

加里东期-海西期大气水岩溶作用除了形成膏模孔、膏溶孔等小型孔之外，大气水会沿裂缝溶蚀形成大的孔洞系统。野外露头和岩心观察，沿断层、裂缝周边，溶孔、溶洞发育，后期虽然断裂、裂缝被方解石充填，但是顺着裂缝或断层两侧的孔隙能够较好的保存，形成了岩心上的大量针孔状或蜂窝状岩溶孔隙。

参考文献：

[1]赵重远.鄂尔多斯地块南部奥陶系浸蚀面的岩溶地貌及其在找油中的意义[J].西北大学学报,1984,(3):84-88.

[2]张锦泉，耿爱琴，陈洪德，等.鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组古岩溶天然气储层[J].成都地质学院学报，1992,19(4):65-69.

[3]夏日元,唐建生,关壁珠,等.鄂尔多斯盆地奥陶系古岩溶地貌及天然气富集特征[J].石油与天然气地质, 1999,20(2):133-136.