东营凹陷现河地区粘土矿物对储层的影响

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【摘 要】通过扫描电镜等技术，确定了东营凹陷现河地区储层粘土矿物主要为高岭石、绿泥石、伊利石和伊/蒙间层(I/S)。粘土矿物的成岩作用和粘土矿物的固有特性影响了储层的物性。不同粘土矿物对储层的潜在影响机理不同。高岭石主要引起流速敏感性损害；伊利石主要为微粒运移引起速敏损害和微孔道吸水引起水锁损害；绿泥石主要对储层的潜在损害为强酸敏感；伊/蒙间层类对储层的潜在损害为水敏、水锁、速敏。

【关键词】东营凹陷；粘土矿物；储层

粘土矿物广泛分布于沉积岩中,由于其特有的物理化学性能，在碎屑岩储层中由它引起的储层伤害约占整个油气层损害的70%。在开发过程中，碎屑岩储层中的粘土矿物制约了该区油藏的有效开发。王占国[1]利用异常高压原理对现河地区物性进行了研究，但未能将粘土矿物与储层物性相结合。李海燕、彭仕宓、黄述旺等[2]研究了低渗透储层岩石学和成岩作用。温小明[3]运用室内试验和开放流动试验技术,对岩矿和孔渗特征、流体性质、敏感性和注入水等进行了储层伤害分析。高淑梅、范绍雷[4]研究了粘土矿物对储层储集条件和渗流能力的影响,并进行了储层评价和油层伤害研究，但是对于粘土矿物对储层的影响机理没有提及。伏万军[5]根据粘土矿物X射线衍射分析,结合电镜扫描等资料分析研究,得出了粘土矿物的含量、成分、产状的变化关系，但未能研究粘土矿物对储层的影响。粘土矿物在东营凹陷现河地区的粘土矿物对储层影响研究相对较少，没有得到足够重视，因此此课题将对现河地区的油气开发具有理论指导意义。

1.地质概况

现河地区位于东营凹陷中央隆起带，是一个四面临洼、东窄西宽的二级构造带，南北宽为8~14km，东西长约为50km，面积约为500km2[6]。研究区发育湖泊相，洪水浊积扇，滑塌浊积扇，三角洲和滩坝等沉积相类型，岩性油藏丰富。为了更精确的预测现河地区的油气分布及储层性能，现对现河地区粘土矿物进行研究分析。

2.粘土矿物类型

根据扫描电镜显示，该区粘土矿物主要为高岭石、伊利石、绿泥石、伊利石一蒙皂石混层。

高岭石在砂岩孔隙中常以书页状、蠕虫状等各种形态的集合体形式存在，高岭石具有颗粒大、对砂岩颗粒的附着力弱两大特征；伊利石是砂岩中最常见的粘土矿物，在地质剖面上从上至下均有分布，但存在形态有变化，它常常是低渗透―特低渗透砂岩储层粘土矿物的主要特征之一；绿泥石常见于较深的地层中，存在形态主要为板状、柳叶状、集合体状等，油层中的绿泥石富含镁、铁，具有较强的酸敏性；伊利石/蒙皂石混层以薄膜状附着在砂岩颗粒表面，具有两种矿物的性质，具有较高的膨胀性。

3.粘土矿物纵向分布规律

粘土矿物主要有伊蒙混层、伊利石、高岭石和绿泥石，它们在纵向上具有一定的分布规律。

伊利石：伊利石随深度加大，其含量降低，大约在2500~2600m时降到最低至45%，随后又逐渐增大；

高岭石：高岭石含量变化范围大，在大约2850m达到峰值。绿泥石：绿泥石含量随深度的增加而增大，在2750m处达到峰值。

伊蒙混层：其含量在2450~2900m之间变化不大。

4.粘土矿物对储层的影响

4.1成岩作用对储层的影响

4.1.1高岭石、伊利石的胶结作用

伊利石含量在2700m处有一个突变面，其上伊利石含量为40%-50%，其下伊利石含量大于50%。伊利石在粒间孔隙中主要以发丝状、片状存在，堵塞了孔隙和喉道，从而使储层孔隙度和渗透率降低。高岭石含量在2650m和2850m附近出现两个峰值，表明在潮湿气候条件下，化学淋滤作用强，有利于铝硅酸盐矿物的分解，从而形成高岭石，填充于粒间孔隙之中，致使储层的孔隙度有所降低。

4.1.2绿泥石的包壳作用

绿泥石在2750 m附近有一个突变面，在其之上，绿泥石含量为50%-70%，在其之下，其含量急剧降低，含量小于10%。成岩作用早期沉积物中的铝硅酸盐、矿屑溶解，在弱还原条件下，孔隙水介质中含有丰富的Mg、Fe、Al2O3、SiO2等组分，发育为绿泥石胶结。

4.1.3伊/蒙间层(I/S)

伊/蒙间层(I/S)含量在本区变化不明显，含量在20%-40%之间。

4.2物化作用对储层的影响

4.2.1高岭石类

高岭石是一种1:1型的粘土矿物，构造单元内电荷平衡，阳离子交换量很小，晶层间的作用力很强，致使水分子不容易进入晶层间，其为非膨胀型粘土矿物。

高岭石常以碎屑形式存在于砂岩中，由于它们颗粒较大并且在砂粒表面附着不紧，高岭石受流动液体的侵蚀很容易脱离砂粒表面。并且高岭石随流体运移到孔喉处产生堵塞，引起油层损害。所以高岭石主要以微粒运移的形式引起储层损害，即流速敏感性损害。

4.2.2伊利石类

伊利石类是一种2:1型粘土矿物，伊利石晶层间的引力很强，水分子不易进人晶层，引起晶层水化膨胀，属于非膨胀型粘土。

伊利石引起的油层损害问题主要是它们在砂岩中可以形成大量的蜂窝状微孔道，这些微孔道可以束缚大量的水分子，增加地层残余水的饱度，致使测井解释失误。另外，伊利石还可在孔隙中形成大量的毛发状结晶从而增加了孔隙的弯曲程度，显著降低了岩石的渗透率。在采油过程中，这些毛发壮结晶可以被液流冲断，破碎颗粒随液流迁移，在孔喉处产生堵塞，致使岩石渗透率降低，造成油层损害。因此，伊利石主要为微粒运移引起的速敏损害和微孔道吸水引起的水锁损害。

4.2.3绿泥石类

绿泥石中阳离子较多，结构复杂，特别是水镁石层中的二价阳离子容易被氧化。因此，环境为酸性时，易被溶解释放出Fe2+，易被氧化形成沉淀。因此，绿泥石对储层的影响为强酸敏感。

4.2.4伊/蒙间层类

伊/蒙间层（I/S）的成分、形态、产状和性质均介于伊利石和蒙皂石之间，因此，伊/蒙间层(I/S)对储层的影响主要为水敏、水锁、速敏。

5.结论

（1）东营凹陷现河地区砂岩储层粘土矿物主要为高岭石、绿泥石、伊利石和伊/蒙间层(I/S)。

（2）粘土矿物成岩作用主要为高岭石、伊利石的胶结作用以及绿泥石的包壳作用等。

（3）粘土矿物对该区砂岩储层的影响几乎全是负面的，致使储层物性变差。

（4）不同粘土矿物对储层伤害的影响机理不同。高岭石主要引起流速敏感性损害；伊利石主要为微粒运移引起速敏损害和微孔道吸水引起水锁损害；绿泥石主要对储层的潜在损害为强酸敏感；伊/蒙间层类对储层的潜在损害为水敏、水锁、速敏。

【参考文献】

［１］王占国.异常高压对储层物性的影响[J].油气地质与采收率,2005,12(6): 30-34.

［２］李海燕,彭仕宓,黄述旺.渤南油田中部古近系沙河街组低渗透储层岩石学和成岩作用[J].沉积与特提斯地质,2004,24(1):83-89.

［３］温小明.松辽盆地查干湖地区扶余油层储层伤害分析[J].石油天然气学报，2009，05（03）2-11.

［４］高淑梅,范绍雷.鄂尔多斯盆地低渗透储层粘土矿物分析[J].特种油气藏，2009,03(12):5-7.

［５］伏万军.粘土矿物成因及对砂岩储集性能的影响[J].古地理学报，2000，2（3）：5968.

［６］徐同台，王行信，赵杏媛等．中国含油气盆地粘土矿物[M].北京:石油工业出版社，2003.