浅谈砂岩储层的岩石学特征

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  摘要:砂岩储层几乎无一例外的是在沉积以及成岩共同作用下形成的,不同环境下沉积作用以及埋藏后成岩作用的差异性,是造成砂岩储层在组成成分、颗粒结构、层理构造、储集空间类型及丰度、储集性能等一系列物理、化学性质方面存在很大差别。研究储层的岩石学特征对分析沉积环境、摸清油气运移等具有指导意义。
  关键词:产状;骨架;填隙物;岩屑
  X65井区沙河街组上部(E3S2+E3S1)与下部(E2S4上+E3S3)层位油气储量相差极为悬殊,除其它因素(圈闭条件,油气运移条件)外,储层条件(发育程度、储集性能)是个不可忽视的重要因素。本文从砂岩储层的产状、岩石的组分、岩石的结构特征等方面对X65井区沙河街组进行分析研究,利于下一步油气储量的挖潜。
  1.砂岩储层的产状特征
  砂岩的产状主要与沉积作用关系密切,与成岩作用关系不明显。不同沉积条件(环境)下形成的砂岩储层,必然有不同的产出形式。X65井区沙河街组各层段砂岩储层的产状以厚层—中层状为主,但发育不均衡。在纵向上,下部层位砂岩发育程度不高,沙四段杜家台油层砂体多为中—薄层状,电阻率曲线呈梳状组合,而沙三段中,除局部地区的热河台油层发育厚层状砂岩外,大凌河及莲花油层中的砂岩主要为中—薄层,尤其是大凌河油层段,砂岩产状以薄层为主,砂岩单层厚度普遍较小,累计厚度也不大,砂岩占地层比例不高,杜家台油层的砂岩百分比多为20-40%,而大凌河油层的砂岩百分比多小于10%,甚至无砂;上部层位砂岩很发育,沙一、二段的砂岩多以厚—中层状为主,砂岩单层厚度以大于2m为常见,而且累计厚度普遍较大,砂岩总厚度占地层厚度比例大都大于40%,有的甚至更高。
  2.岩石的组分特征
  砂岩岩石组分由二部分组成:骨架颗粒和填隙物
  1、骨架颗粒
  X65井区沙河街组砂岩岩石颗粒基本由三类矿物(岩石)组成,即石英、长石、岩屑(岩块),由它们共同组成了砂岩岩石的基本骨架。骨架颗粒的成分及相对含量对砂岩储层的储集性能具有一定的影响,例如不同成分的碎屑颗粒(骨架)因其物理化学性质的不同,对抵抗各种成岩作用的能力大不一样,对储集空间演变产生不同的影响,进而对储集性能产生不同的影响。
  (1)石英
  本区砂岩中,骨架颗粒中的石英组分含量普遍偏低,石英颗粒多以多晶形式出现,单晶石英极少。石英颗粒的次生加大现象很不明显,反映了成岩作用不强。
  区内砂岩石英组分含量偏低的原因是复杂的,但原始沉积作用对其影响是具决定性的因素,一方面反映了从物源区到沉积区的碎屑(骨架颗粒)搬运距离较近的特点,另一方面也反映了母岩的若干特点。区内几乎所有的石英颗粒在阴极发光显微镜下呈褐色,在荧光下均不发光。砂岩沉积的近源短距离搬运特点是一种普遍现象。
  (2)长石
  X65井區砂岩骨架颗粒中,长石颗粒的含量相对较高,多为30%-40%,最高甚达48%。长石组分中,是由二类长石组成,即钾长石和斜长石。所有的样品显示了一个共同的特点,长石类组分以相对稳定的钾长石为主,占长石类碎屑颗粒状总量的70%以上在阳极发光呈微镜下呈亮蓝色,黄绿色。在荧光下,长石颗粒多呈褐、黄褐、黄绿色等。
  (3)岩屑
  砂岩中的岩屑是指除石英、长石以外的其它各类岩石颗粒的总称。本区砂岩中岩屑含量不稳定,低者小于10%,高者大于40%,一般多为20%-40%。以中—酸性喷发岩为主,约10%-20%,低者小于10%;其次为变质岩岩屑,约为10%左右,高者可达20%;沉积岩岩屑大多小于5%。此外还见有数量不等的生屑及鲕粒。
  岩屑成分和相对含量对母岩区具有的指示作用远大于单矿物(石英、长石)颗粒。从本区砂岩中岩屑组分的岩性以中—酸性(安山岩、流纹岩等)喷发岩为主这一现象分析,砂岩碎屑颗粒源自火山岩风化物,很可能与西外侧燕山期火山活动有关。变质岩岩屑成分主要为石英岩、片岩、混合岩等,沉积岩屑多为碳酸盐岩及砂岩。总之,砂岩中的岩屑组分较复杂是本区砂岩骨架颗粒的显著特征。
  在荧光下,大多数岩屑不发光,个别的中—酸性喷发岩岩屑呈暗褐色或黄、黄绿色,变质岩岩屑及沉积岩岩屑基本不发光。
  (4)内碎屑
  就骨架颗粒分类而言,内碎屑应归为岩屑一类中,其具有指示环境的特殊意义,本区砂岩中的内碎屑虽然含量不高,但分布十分普遍。于楼油层、兴隆台油层砂岩中的内碎屑主要有二种类型,一类是生物碎屑,别一类为鲕粒或团粒。另外,西部凹陷其它地区大凌河油层中常见的泥岩撕裂屑在X65井区几乎不见。
  2、填隙物
  填隙物对于具有粒状结构的砂岩储层的储集性能影响极大,有时甚至是决定性的,因此对砂岩储层的填隙物种类、含量等特征不可忽视。本区砂岩中的填隙物主要为泥质和碳酸盐,硅质(石英自生加大)填隙物在于楼油层和兴隆台油层中并不多见。
  (2)填隙物特征
  本区三种成分的填隙物,以泥质填隙物对储层的影响最大,其次为碳酸盐和硅质填隙物。
  ① 泥质填隙物:本区砂岩中泥质填隙物以其含量低为重要特征,陆湖杂基与自生粘土矿物合计总量普遍小于10%,多为2%-5%,属于纯净砂岩一类。泥质填隙物对粒间孔隙的伤害程度较轻。
  ②碳酸盐填隙物:碳酸盐填隙物总量较泥质填隙物含量更少,含有碳酸盐的样品中,碳酸盐含量多为1%-3%。本区的碳酸盐填隙物在产出方式方面有其特殊性,多以泥微晶形式产出,属于陆源杂基成因,自生的亮晶方解石十分少量,反映本区成岩作用较弱。
  3.岩石的结构特征
  评价砂岩岩石结构特征多是通过观察(样品或岩心)定性判断和根据各种分析测试资料定量描述。X65井区下第三系砂岩在分选性方面,以中等为主,骨架颗粒均匀程度不高,粒级偏粗的砂岩不等粒结构特征愈加明显,分选相对较好的砂岩多为细粒级;在磨圆度方面,碎屑颗粒多以次圆状为主,棱角不分明,表明从风化、搬运直至沉积有一个较长的过程;在支撑类型方面,几乎所有的样品均为颗粒支撑,表明成岩作用程度相对较轻;在颗粒的接触方式方面,骨架颗粒之间多数为点接触,少量为线—点接触,同样表明了成岩作用不强的特点;在胶结类型方面,以孔隙型和接触型为主,很少见基底型或凝块型(镶嵌),是成岩作用较弱的特点;在风化程度方面,骨架颗粒均表现为较深的风化特征,这与具有较长的风化—搬运过程有关。
  总之,在纵向上砂岩岩石颗粒粒级有所变化,但变化程度不很悬殊,砂岩的层间非均质性是存在的,但不很明显,岩石较疏松,骨架颗粒排列不紧密,岩石密度多为1.7-1.9g/cm3,大于2.0g/cm3者少见,是具有良好储集性能的岩石学条件。
  参考文献
  [1]丁志刚,吴敬哲等.下辽河西部凹陷下第三系地层及沉积特征,辽宁工程技术大学学报(自然科学版) ,2011,30(04):30~31
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