南珺祥1,2，柳娜1,2，王邢颖1,2，解古巍1,2，尹鹏1,2，杨艳宁3
（1.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安；3.中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西西安）
DOI：10./j.issn.-..11.
摘要国内外鲜见公开报道将铝土岩作为天然气储层进行研究。近年来，勘探实践证明，鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩含气性好，部分探井已产出高产工业气流，因此亟需加强铝土岩储层基础地质研究。应用铸体薄片、X?射线衍射、扫描电镜、恒压压汞及核磁共振等技术对研究区铝土岩储层特征及形成机理进行研究。结果表明：研究区铝土岩（矿）沉积特征与华北地区在成因上一致，均为内源机械—化学沉积型铝土岩，层理构造发育，其结构可分为砂砾屑结构、豆—鲕状结构、晶粒（粉晶）结构等。铝土岩自下到上可分为5段，其中：A段（铁质铝土岩段）含有丰富的黄铁矿；B段（铝土质泥岩段）黏土矿物含量较高；C段（铝土岩段）硬水铝石含量可达90%以上；D段（含硅铝土岩段）粉晶自生硅质岩发育；E段（炭质泥岩和煤岩段）富含有机质。储集层段主要分布于C段中上部，即多孔铝土岩段。储层孔隙的形成主要经历3个阶段：准同生期是孔隙形成的主要时期，腐殖酸与大气淡水淋滤作用形成溶孔；埋藏成岩期也是孔隙形成的较为重要时期，此时晶体结构疏松、呈层状分布的一水软铝石转化为结构紧密、呈板柱状分布的硬水铝石，形成晶间孔，约占可见孔的10%以上；成岩期炭质泥岩及煤层成熟排出的有机酸使溶孔及晶间溶孔扩大，形成扩大的溶蚀孔及晶间溶孔，对储集条件具有一定的改善作用。研究区铝土岩储集性能良好，平均孔隙度为14.67%、平均渗透率为5.57×10-3μm2，是天然气良好的储集层。铝土岩脆性指数在90%以上，具有高杨氏模量（36.4GPa）、高泊松比（0.35）特征，适于储层压裂改造。
关键词鄂尔多斯盆地；陇东地区；太原组；铝土岩储层；形成机理
0引言铝土矿（岩）作为重要的铝金属矿产资源得到研究人员的高度重视，前人［1-10］已从风化、搬运、沉积等角度出发对其做过大量研究工作。国内外学者公认可根据基岩类型划分铝土矿的成因，主要分为喀斯特沉积型和红土型2类，产于碳酸盐岩古喀斯特面之上的称为喀斯特沉积型铝土矿，产于铝硅酸盐岩之上的称为红土型铝土矿［11-12］。华北地区分布广泛的铝土矿资源，赋存于奥陶系或寒武系风化壳上部、石炭系底部，有人称之为“山西式铝土矿”［8］，属于沉积型铝土矿［8-10］。鄂尔多斯盆地奥陶系顶部（有些地区为寒武系顶部）风化壳具有较厚的铝土岩（矿）沉积，长期以来一直被作为盖层研究［13-14］。前人在对华北地区铝土岩进行研究过程中也提出了“多孔或蜂窝状铝土矿”的概念，主要是指该层属于优质铝土矿，其分布稳定，孔隙度相对较大［8，15］。将铝土岩作为天然气储层进行研究，国内外鲜见公开报道。自年以来，长度油田在鄂尔多斯盆地陇东地区已有50余口井钻遇铝土岩，其中半数以上井含气显示明显，部分探井已获高产工业气流，主要分布在庆阳古隆起东侧庆城地区及正宁北地区（图1）。岩心资料及分析测试表明陇东地区石炭系底部“多孔铝土岩”发育良好，且分布相对稳定，孔隙度、渗透率较高，上部煤系地层及炭质泥岩发育，源储配置好，展现出良好的天然气储集能力和勘探前景。铝土岩分布明显受到喀斯特古地貌的控制，在奥陶系或寒武系上部低洼处沉积明显较厚，厚度可达15m，最厚者可达20m以上，地貌相对高处沉积厚度仅为2~4m，甚至无铝土岩的沉积。图1陇东地区太原组铝土岩平面分布①Fig.1DistributionmapofbauxiteofTaiyuanFormationinLongdongarea①①铝土岩研究专班工作成果.长庆油田内部资料，.为深入认识铝土岩储层的特征及形成机理，本文通过铸体薄片、X-射线衍射、扫描电镜、常规物性及恒压压汞等分析测试手段，对鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩储层岩石学特征、矿物学特征、储集空间类型及成因进行系统研究。研究过程中使用仪器设备主要包括：美国FEI公司的QuantaFEG场发射扫描电镜，分辨率为0.7nm；美国Corlab公司的CMS孔渗测定仪，孔隙度分析精度为0.02%，渗透率分析精度为0.×10-3μm2；Ⅱ恒压压汞仪，最高进汞压力可达MPa；四川大学XQF-6C型真彩色图像分析仪，精度为1%；德国布鲁克公司D8FocusX-射线衍射仪，精度为0.01°；苏州纽迈分析仪器股份有限公司MacroMR12-H-I大口径核磁共振岩心分析与成像系统，精度为0.01ms；德国Leica公司0P型偏光显微镜，精度为0.27μm等。1岩石学特征1.1 组构特征通过探井岩心观察、测井、薄片、X-射线衍射、扫描电镜等资料分析，陇东地区太原组铝土岩具有层状（理）、块状构造，粒屑结构、晶粒（粉晶）结构、凝胶结构及藻黏结结构等。硬水铝石主要以隐晶质及晶粒镶嵌状结构形式出现，少量以自形—半自形板柱状晶体等形式出现。沉积序列从下到上（图2）依次为：A段（铁质铝土岩段，厚度约为1.5m）：黄铁矿质铝土岩［图3（a）］，矿物成分以黄铁矿、硬水铝石、伊利石等为主，结晶细小，黄铁矿呈结核状。B段（铝土质泥岩段，厚度约为2.5m）：砂砾屑结构，含角砾［图3（b）］，矿物成分以绿泥石、伊利石、硬水铝石为主。C段（铝土段，即多孔铝土岩段，厚度约为6.0m）：以土状、多孔状构造为主［图3（c），图3（d）］，矿物成分以硬水铝石为主；下部层理发育［图4（b），图4（g）］，同时见准同生期的砂砾屑结构（图4），具有压扁拉长的特征，分选差，大小混杂，有一定程度的磨圆［图4（b），图4（c），图4（f）—图4（h）］；豆—鲕粒丰富，大小为0.05~0.3mm，圈层结构明显，一般为3~7层，鲕核成分与圈层结构的成分一致，均为硬水铝石［图4（a）］，与碳酸盐岩中鲕粒的鲕核为陆源碎屑或生物碎片具有显著差别。层面一般绕过豆鲕粒［图4（a）］，粒间与鲕粒的成分一致，说明鲕粒属于准同生期形成的，而非高能环境下形成的［8，15］，局部可见藻类活动的痕迹［图4（h）］，与华北地区沉积型铝土岩具有相似的生物活动特征［9］。D段（含硅铝土岩段，局部发育，厚度约为1.4m）：自生硅质丰富，结晶细小［图3（e）］，一般粒径在0.1mm以下，镶嵌状接触，并含有伊利石、高岭石等，局部可见硬水铝石。E段（炭质泥岩或煤线段，厚度约为1.2m）：炭质泥岩及煤线［图3（f）］等，反映沉积后期的泥炭沼泽化强还原环境，为后期的溶蚀作用提供酸源。总体上沉积序列表现为底部富铁、中部高铝、上部多硅、顶部含炭（煤线）等规律。与前人［8，10］对华北地区铝土矿普遍自下而上依次表现出铁、铝、硅、炭的沉积序列类似，说明陇东地区铝土岩的沉积序列、岩石学特征等与华北地台铝土矿具有高度的相似性，均具有湿热的气候条件、负地形沉积空间、充裕的风化时间（研究区风化剥蚀时间长达1.2~1.5亿年）、植被与微生物参与、氧化和酸性的沉积环境、通畅的古水文系统（古水位）等是铝土矿形成的主要的成矿地质条件［16］。其沉积也受到古隆起的制约［8］，分布于古隆起东部斜坡及低洼地带。图2陇东地区太原组铝土岩沉积序列Fig.2BauxitesedimentarysequenceofTaiyuanFormationinLongdongarea图3陇东地区铝土岩沉积序列典型岩心照片Fig.3TypicalcorephotosofbauxitesedimentarysequenceinLongdongarea（a）L58井，.90m，黄铁矿结核，铁质铝土岩，A段；（b）L58井，.78m，砂屑、豆鲕结构，硬水铝石含量39.0%，伊利石+绿泥石总含量53.5%，铝土质泥岩，B段；（c）L58井，.85m，土状多孔铝土岩，C段下；（d）L58井，.75m，多孔铝土岩，孔洞发育，C段中上；（e）L58井，.30m，含硅铝土岩，D段；（f）L58井，.76m，煤岩，E段
图4陇东地区铝土岩储层孔隙组合特征Fig.4Pore转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszjzl/385.html
