松遼盆地南部腰英臺地區(qū)早白堊世登婁庫-泉頭組儲層特征及影響因素分析

俞 昊 林春明 周 健 張 霞 徐深謀

(1.內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院 南京 210093; 2.中國石油化工股份有限公司華東分公司石油勘探開發(fā)研究院 南京 210011; 3.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心 山東東營 257045)

松遼盆地南部腰英臺地區(qū)早白堊世登婁庫-泉頭組儲層特征及影響因素分析

俞 昊1,2林春明1周 健3張 霞1徐深謀1

(1.內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院 南京 210093; 2.中國石油化工股份有限公司華東分公司石油勘探開發(fā)研究院 南京 210011; 3.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心 山東東營 257045)

松遼盆地南部腰英臺地區(qū)早白堊世登婁庫-泉頭組儲層巖石類型以長石巖屑質(zhì)石英砂巖、長石質(zhì)巖屑砂巖和巖屑砂巖為主,巖石結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均不高,為超低孔超低滲和特低孔特低滲儲層。登婁庫組儲層孔隙度和滲透率的高值區(qū)主要分布在Y81井區(qū)。以YB4-Y8102-Y8101井一線為界,西部孔滲值較高、物性較好,東部孔滲值較低、物性變差。泉頭組儲層孔滲值總體上由南向北遞減,其中滲透率值遞減速率較快。研究區(qū)目的層段成巖作用類型主要有壓實、膠結(jié)、溶蝕、交代以及次生加大五種作用;成巖演化處于晚成巖A期和B期,成巖作用對儲集物性的影響主要表現(xiàn)為對孔隙度和滲透率的影響,其中壓實、膠結(jié)、交代和次生加大作用使儲層原生孔隙迅速減少、滲透率降低,是導(dǎo)致研究區(qū)儲層物性變差的主要原因,溶蝕作用則是次生孔隙發(fā)育的主要因素,從而在一定程度上改善研究區(qū)砂巖的儲層物性。

成巖作用 登婁庫-泉頭組 白堊系 腰英臺 松遼盆地

松遼盆地南部腰英臺地區(qū)既是長嶺凹陷資源潛力最大的含油氣區(qū)之一,也是長嶺凹陷進行油氣藏勘探最為有利的地區(qū)之一。近年來,隨著勘探技術(shù)與水平的不斷提高,長嶺凹陷已經(jīng)進入到巖性油藏勘探階段,而準確識別主要目的層段的儲層特征及其影響因素對認識巖性油氣藏的成藏特點具有很好的鋪墊作用。目前,腰英臺油田登婁庫-泉頭組已經(jīng)成為下一個巖性油氣藏勘探的重要目標。但是,由于缺乏成熟理論的指導(dǎo)、并受綜合研究水平和相應(yīng)配套技術(shù)等多方面因素的影響,針對登婁庫-泉頭組巖性油氣藏投入的實質(zhì)性勘探工作較少,儲層研究較為薄弱。

砂巖的儲層物性受多種因素控制[1],其中原始沉積環(huán)境和后期成巖演化為主要影響因素[2],但沉積相只能決定儲層的空間分布和原始物性,儲層的最終物性由成巖作用控制[3],可見,成巖作用在儲層砂巖的埋藏演化過程中對其孔隙度和滲透率的產(chǎn)生、破壞及改造起著關(guān)鍵作用[4]。成巖作用在儲層砂巖的埋藏演化過程中對其孔隙度和滲透率的產(chǎn)生、破壞和改造起著關(guān)鍵作用[5～8]。腰英臺地區(qū)早白堊世登婁庫-泉頭組的成巖作用類型及特征、成巖作用對儲集物性的影響等方面前人未做很好研究。本次研究通過對3口井55塊樣品的薄片鑒定,8塊鑄體薄片,以及8塊樣品的掃描電鏡、16塊樣品的X射線衍射分析,結(jié)合9口井的測井、錄井資料,以及大量物性資料的統(tǒng)計,較為系統(tǒng)地研究了腰英臺地區(qū)早白堊世登婁庫-泉頭組儲集層的巖石學(xué)和成巖作用特征,重點分析成巖作用對儲層物性的影響,對有利儲集層的預(yù)測有著重要意義。

1 地質(zhì)背景

松遼盆地位于中國東北部,是我國中、新生代大型內(nèi)陸湖盆之一,呈北北東向展布,長軸約750 km,短軸330～370 km,總面積超過287 000 km2[9]。根據(jù)盆地邊界斷裂和基底起伏形態(tài),可將松遼盆地劃分成北部傾沒區(qū)、中央坳陷區(qū)、東北隆起區(qū)、東南隆起區(qū)、西南隆起區(qū)、西部斜坡區(qū)六個一級構(gòu)造單元[10]。腰英臺地區(qū)位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)的長嶺凹陷東部陡坡帶與大情字井低凸起的銜接部位[11](圖1),為乾安次凹與黑帝廟次凹之間的相對隆起處,油氣資源豐富。盆地主要充填中、新生代碎屑巖,其中白堊系為主要產(chǎn)油層[12]。

圖1 松遼盆地南部腰英臺地區(qū)地理位置[11]Fig.1 Sketchmap showing the location of the Yaoyingtai area of the southern Songliao Basin[11]

白堊系包括下白堊統(tǒng)的火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組和泉頭組,上白堊統(tǒng)的青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組和明水組[10,13]。營城組與登婁庫組之間呈角度不整合接觸。登婁庫組(K1d)地層厚161～266 m,與下伏營城組呈角度不整合接觸(表1)。上部巖性為淺灰色砂巖與棕色、褐色泥巖、灰色或淺灰色砂質(zhì)泥巖略等厚互層;下部巖性以淺灰色砂巖及灰色泥質(zhì)粉砂巖為主,夾薄層灰色、淺灰色砂質(zhì)泥巖、褐色泥巖。電阻率曲線上部呈尖峰狀中-低阻,下部呈平臺狀、階梯狀中-高阻。自然電位曲線起伏較大,砂巖處具明顯負異常。自然伽馬值變化較大,砂、泥巖特征明顯,其值一般為60～95 API,最大為144 API。泉頭組(K1q)地層厚901～1287.0 m(表1),巖性主要為灰色、淺灰色細砂巖、粉砂巖,灰色泥質(zhì)粉砂巖與棕紅色、紫紅色泥巖,灰色砂質(zhì)泥巖等厚-略等厚互層。中下部以紫紅色泥巖,灰色、紫紅色砂質(zhì)泥巖為主,泥巖厚度大于180 m,是一套良好的區(qū)域性蓋層。電阻率曲線上部呈鋸齒狀、尖峰狀,下部呈平臺狀中-高阻。自然電位曲線起伏較大,砂巖呈指狀、箱狀負異常。自然伽馬值變化較大,其值一般為55～110 API,最大可達140 API。按照巖性、電性、古生物特征等的差異,泉頭組地層細分為泉頭組一段(K1q1)、泉頭組二段(K1q2)、泉頭組三段(K1q3)和泉頭組四段(K1q4)四個亞段。

2 儲集層特征

2.1 巖石學(xué)特征

松遼盆地南部腰英臺地區(qū)早白堊世登婁庫-泉頭組儲層巖性主要為長石質(zhì)巖屑砂巖,其次為長石巖屑質(zhì)石英砂巖和巖屑砂巖,少量巖屑質(zhì)石英砂巖及巖屑質(zhì)長石砂巖(圖2)。儲層巖石以細砂巖為主,次為中砂巖,少量礫質(zhì)砂巖及粉砂巖。砂巖粒度平均值區(qū)間為0.125～0.5 mm,分選中等-好,磨圓為次棱角狀。巖石成分成熟度中等;結(jié)構(gòu)成熟度中等或偏低,礦物成熟度偏低;主要為顆粒支撐;顆粒接觸關(guān)系以線-凹凸接觸為主,表明壓實作用較強;膠結(jié)類型主要為孔隙式膠結(jié)。碎屑成分以石英和巖屑為主,長石和云母次之。石英組分含量在37%～51%之間變化,平均含量為44%(表2),石英顆粒一般不具有波狀消光特征,主要來源于花崗巖,部分來自變質(zhì)巖,少數(shù)為再旋回石英。長石主要為斜長石和鉀長石,含量范圍為10% ～20%,平均為14%。巖屑含量在23%～36%之間,平均為29%(表2),主要為巖漿巖巖屑,變質(zhì)巖巖屑和沉積巖巖屑少見。膠結(jié)物主要為碳酸鹽和泥質(zhì),次為硅質(zhì)、硬石膏和鐵質(zhì)等,其中碳酸鹽、硬石膏主要呈斑塊狀充填于粒間,自生黏土礦物多以微晶集合體的形式充填于粒間,硅質(zhì)膠結(jié)物以石英次生加大和自生石英形式出現(xiàn)。自生黏土礦物類型主要為伊利石和綠泥石。

2.2 儲集空間

儲集空間包括孔隙、喉道和裂縫。據(jù)巖芯及鑄體薄片資料,腰英臺地區(qū)登婁庫組-泉頭組的儲層孔隙均不發(fā)育,面孔率較低,為1%～6%;孔隙按成因可分為原生孔隙和次生孔隙兩大類。原生孔隙一般多出現(xiàn)于一些埋藏較淺的砂巖中,是由顆粒相互支撐而成,孔隙中沒有明顯的溶蝕痕跡,在小于2 200 m的深度范圍內(nèi)出現(xiàn)較多,在大于2 200 m時原生孔隙一般較少出現(xiàn),次生孔隙發(fā)育。本研究區(qū)儲層的埋藏深度均大于2 500 m,壓實、膠結(jié)、壓溶、溶蝕和交代作用表現(xiàn)突出,原生孔隙出現(xiàn)較少,其形態(tài)多呈三角形、多邊形等,孔隙邊緣平直,未見明顯的溶蝕現(xiàn)象(圖3A)。次生孔隙是本區(qū)儲層中最為主要的儲集空間類型,它主要包括粒間溶孔(圖3B)、粒內(nèi)溶孔(包括鑄膜孔)、微孔隙及微裂縫等,其中粒間溶孔占孔隙總量的85%,粒內(nèi)溶孔占孔隙總量的10%,它們?yōu)橹饕拇紊紫额愋汀?/p>

表1 松遼盆地南部腰英臺地區(qū)地層簡表(華東分公司,2007)Table1 Stratigraphical chart of early Cretaceous Denglouku and Quantou Formation in the Yaoyingtai aera of southern Songliao Basin

圖2 松遼盆地南部腰英臺地區(qū)登婁庫-泉頭組儲層巖石成分分類圖[10]Fig.2 Q-F-R triangle diagram of the sandstone classification of early Cretaceous Denglouku and Quantou Formation in the Yaoyingtaiaera of southern Songliao Basin[14]

表2 松遼盆地南部腰英臺地區(qū)登婁庫-泉頭組儲層碎屑成分分析Table2 Com ponent analysis of early Cretaceous Denglouku and Quantou Formation in the Yaoyingtai aera of southern Songliao Basin

研究區(qū)目的層段喉道以可變斷面收縮部分形成的喉道(圖3C)為主,其次為片狀、彎片狀和管束狀喉道,連通性差,孔喉之間的配位數(shù)在1～3之間。

研究區(qū)目的層段主要發(fā)育兩種裂縫:泥巖中的收縮裂縫和砂巖中的裂縫,其中泥巖的收縮裂縫較細,多數(shù)未被充填(圖3D);砂巖中的裂縫較寬,主要為構(gòu)造縫,部分裂縫被泥質(zhì)、油或方解石充填(圖3E, F),這類裂縫對天然氣的運移和聚集貢獻較大。

2.3 儲層物性特征

圖3 松遼盆地南部腰英臺地區(qū)登婁庫-泉頭組儲集空間照片A.淺灰色中細粒長石質(zhì)巖屑砂巖粒間原生孔隙.Yp4井,埋深3 510.6 m,單偏光;B.淺棕色粉砂質(zhì)泥巖粉砂巖中發(fā)育的溶蝕孔.YP4井,埋深3 489.14 m單偏光;C.淺灰色中粒長石質(zhì)巖屑砂巖孔隙間發(fā)育的縮頸型喉道.Yp4井,埋深3 510.6 m;D.棕褐色泥巖泥巖中發(fā)育的裂縫.YP4井,埋深3 492.58 m;E.中細粒長石質(zhì)巖屑砂巖砂巖固結(jié)成巖后發(fā)育的構(gòu)造裂縫.DB11井,埋深3 469.6 m;F.淺灰色巖屑質(zhì)粉細砂巖粉細砂巖中發(fā)育的裂縫,被后期發(fā)育的方解石充填.YP4井,埋深3 508.3 m.Q-石英;Cal-方解石;F-長石Fig.3 Photomicrographs of sandstones of the intermediate section of Denglouku and Quantou Formation in the Yaoyingtai aera of southern Songliao Basin

研究區(qū)登婁庫組147個砂巖儲層的測井孔滲值統(tǒng)計結(jié)果表明(表3),平均孔隙度主要分布在1.8% ～7.5%之間,滲透率分布區(qū)間為0.11 X10-3～2.56 X10-3μm2。腰深1井和腰平1井孔滲性較好,其它井相對較差,按“碎屑巖儲層劃分標準”進行分類[15],研究區(qū)登婁庫組儲層總體上為超低孔超低滲和特低孔特低滲儲層。泉頭組147個砂巖儲層的測井孔滲值統(tǒng)計結(jié)果表明,平均孔隙度分布區(qū)間為3.25% ～ 10.4%,平均滲透率位于0.25 X 10-3～13.00 X10-3之間(表3),泉頭組儲層的孔滲平均值比登婁庫組要高,按“碎屑巖儲層劃分標準”[15],本區(qū)泉頭組儲層除Y81井3 208～3 372 m井段為低孔低滲儲層外,其余井泉頭組儲層多屬于特低孔特低滲和超低孔超低滲儲層。

腰英臺地區(qū)登婁庫組儲層孔隙度與滲透率相關(guān)性中等,整體表現(xiàn)為滲透率隨著孔隙度的增大而升高(圖4),但孔滲變化趨勢較為分散,可能是較多微裂縫存在的緣故。

表3 松遼盆地南部腰英臺地區(qū)登婁庫-泉頭組儲層物性統(tǒng)計Table3 The statistics of physical property in early Cretaceous Denglouku and Quantou Formations in the Yaoyingtaiaera of southern Songliao Basin

圖4 松遼盆地南部腰英臺地區(qū)登婁庫組儲層巖芯孔隙度與滲透率分布關(guān)系圖Fig.4 Relation of porosity and permeability in Denglouku Formation in the Yaoyingtaiaera of southern Songliao Basin

通過統(tǒng)計研究區(qū)儲層孔滲值并結(jié)合測井數(shù)據(jù)擬合出儲層孔滲平面分布圖(圖5),由圖可知,腰英臺地區(qū)登婁庫組、泉頭組儲層孔隙度和滲透率的空間展布趨勢基本一致,孔隙度值大的區(qū)域,滲透率值也較高(圖5)。

從圖5A中可以看出,登婁庫組儲層孔隙度和滲透率的高值區(qū),主要分布在Y81井區(qū)。以YB4-Y8102-Y8101一線為界,西部孔滲值較高、物性較好,東部孔滲值較低、物性變差。從圖5B中可以看出,泉頭組儲層孔隙度和滲透率值比登婁庫組明顯要高,高值區(qū)也主要分布在Y81井區(qū),YB4井孔滲值最低。該區(qū)泉頭組儲層孔滲值總體上由南向北遞減,其中滲透率值遞減速率較快。綜上所述,腰英臺地區(qū)登婁庫、泉頭組儲集層物性多為特低孔特低滲-超低孔超低滲,以超低孔超低滲為主,且登婁庫組儲層物性比泉頭組要差,超低孔超低滲儲層更多。

2.4 儲層成巖作用特征

巖石薄片、掃描電鏡觀察及X射線衍射等實驗表明腰英臺地區(qū)下白堊統(tǒng)登婁庫-泉頭組砂巖儲層的顆粒接觸方式主要為線接觸和凹凸接觸,局部發(fā)育縫合線接觸,點接觸很少,表明其經(jīng)歷的壓實作用較強。石英、長石次生加大較為發(fā)育,次生裂縫分布較廣。碳酸鹽、石英和巖屑的溶蝕作用較強,并出現(xiàn)部分鐵方解石膠結(jié),見白云石膠結(jié),長石高嶺土化。黏土礦物成分以伊利石和綠泥石為主,高嶺石和蒙脫石含量極少。綜上所述,筆者認為研究區(qū)目的層段的成巖作用階段應(yīng)為晚成巖A期和B期。

3 儲層物性影響因素分析

通過上述對腰英臺地區(qū)登婁庫-泉頭組砂巖儲層成巖作用進行研究,并結(jié)合研究區(qū)的沉積特征,本文認為儲層物性主要受巖石結(jié)構(gòu)及填隙物特征、沉積環(huán)境、成巖作用等因素的影響。

3.1 巖性其對儲層物性影響

儲集層巖石的成分、顆粒大小及分選、結(jié)構(gòu)等特征直接決定儲層物性的好壞。砂巖粒度適中、分選好、碳酸鹽含量低、膠結(jié)疏松、或泥質(zhì)含量低時,儲層孔隙度、滲透率就高,物性就好,反之儲層物性就差。

研究區(qū)目的層段儲層物性總體較差,巖性主要為中砂巖和細砂巖。以登婁庫組為例,從圖6中可以看出登婁庫組中砂巖的物性明顯好于細砂巖,這表明巖石粒度對儲層物性的影響較明顯,隨著碎屑顆粒粒度的增加,巖石孔隙度和滲透率均有增加的趨勢。

圖5 松遼盆地南部腰英臺地區(qū)下白堊統(tǒng)登婁庫-泉頭組儲層沉積相及孔滲平面分布圖Fig.5 Sedimentary facieswith contourmaps of porosity and permeability in Denglouku and Quantou Formation in the Yaoyingtai aera of southern Songliao Basin

圖6 松遼盆地南部腰英臺地區(qū)登婁庫組儲層物性與巖石粒度關(guān)系圖Fig.6 The relationship chart between petrophysical property and grain of Denglouku Formation in the Yaoyingtaiaera of southern Songliao Basin

3.2 成巖作用對儲層物性影響

碎屑巖儲層的成巖演化是一個復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程[16,17],成巖階段中晚期來自于烴源巖的富含有機酸的酸性流體可改變儲層砂巖孔隙中的地球化學(xué)環(huán)境,造成砂巖溶解作用的發(fā)生以及礦物組成和物性條件的改變[18]。通過對腰英臺地區(qū)現(xiàn)有的資料采用巖心常規(guī)薄片、鑄體薄片和X射線衍射等分析方法進行研究,結(jié)果表明松遼盆地南部腰英臺地區(qū)早白堊世登婁庫-泉頭組砂巖儲層經(jīng)歷的成巖作用類型較多,主要有壓實、膠結(jié)、溶蝕、交代和次生加大作用等。

3.2.1 壓實作用及其對儲層物性的影響

腰英臺地區(qū)早白堊世登婁庫-泉頭組砂巖儲集層埋藏深度較大,經(jīng)歷了較強的壓實作用,是本區(qū)儲集層中最普遍、最典型的一種成巖作用,也是導(dǎo)致儲層物性變差的主要因素之一。壓實作用可以發(fā)育于成巖作用的各階段中,機械壓實意味著碎屑巖孔隙度不可逆地降低,滲透率變差,體積縮小。研究區(qū)壓實作用主要表現(xiàn)為:①剛性顆粒發(fā)生脆性變形,如石英、長石及部分巖屑的破碎等(圖7A);②顆粒之間呈線接觸、凹凸接觸(圖7A);③巖石碎屑顆粒呈明顯的定向排列;④塑性顆粒擠壓變形,如云母顆粒的變形,或剛性顆粒(石英或長石顆粒)嵌入變形顆粒中;⑤黏土質(zhì)碎屑被擠壓變形,位于其它碎屑之間,而似雜基一樣,即發(fā)生假雜基化等。

研究區(qū)砂巖中含較多的塑性碎屑,如黑云母、泥屑、千枚巖巖屑等,它們在壓實作用下發(fā)生扭曲、膨脹等塑性變形,并擠入到粒間孔隙中,從而使得相當一部分原生孔隙喪失,滲透率急劇降低。此外,部分石英顆粒表面曾因壓實作用呈現(xiàn)微裂紋,但多在后期愈合,對儲集性能的貢獻不大。

圖7 松遼盆地南部腰英臺地區(qū)登婁庫-泉頭組砂巖顯微鏡及掃描電鏡照片A.中細粒長石質(zhì)巖屑砂巖,見擠壓破碎、線接觸及凹凸接觸的石英顆粒,埋深3510.600 m,正交光;B.中細粒長石質(zhì)巖屑砂巖,顆粒間兩期方解石膠結(jié)(黃色箭頭所指為早期泥晶方解石,紅色箭頭所指為晚期亮晶粒狀方解石),DB11井,埋深3469.60 m,正交光;C.針柱狀伊利石和片狀綠泥石共生,YB4井,埋深3505.00 m;D.垂直顆粒表面生長的綠泥石包殼,YB4井,埋深3510.82 m;E.中細粒長石質(zhì)巖屑砂巖,石英顆粒次生加大邊(紅色箭頭所指),YB4井,埋深3507.75m,正交光;F.中粒長石質(zhì)巖屑砂巖,長石顆粒表面蜂窩狀溶蝕.DB11井,埋深3508.24 m,正交光;G.中粒長石質(zhì)巖屑砂巖,長石被方解石交代,DB11井,埋深3470.01 m,正交光;H.中細粒長石質(zhì)巖屑砂巖,微斜長石顆粒被石英交代,YB4井,埋深3 506.80 m,正交光.Q-石英;Cal-方解石;FeCal-鐵方解石;F-長石Fig.7 Optical and SEM photomicrographs of sandstones of the intermediate section of Denglouku and Quantou Formation in the Yaoyingtai aera of southern Songliao Basin

3.2.2 膠結(jié)作用及其對儲層物性的影響

膠結(jié)作用是使沉積物轉(zhuǎn)變成沉積巖的重要作用,也是使沉積巖中孔隙度和滲透率降低的主要原因之一,可以發(fā)育于成巖作用的各個階段,但在成巖作用晚期較為發(fā)育。雖說不同膠結(jié)物、膠結(jié)方式對孔隙的作用是不同的,但膠結(jié)作用總的來說是破壞原生孔隙的,對儲層的發(fā)育是不利的。

研究區(qū)砂巖儲層中膠結(jié)作用普遍,膠結(jié)物類型多樣,主要有碳酸鹽、黏土和硅質(zhì),少量硬石膏和鐵質(zhì)膠結(jié)物。

1 )碳酸鹽膠結(jié)作用

松遼盆地南部腰英臺地區(qū)白堊系登婁庫-泉頭組碳酸鹽膠結(jié)作用期次多,出現(xiàn)的類型豐富,主要為方解石膠結(jié),平均含量在7%左右。膠結(jié)類型主要有:①孔隙式膠結(jié),方解石膠結(jié)物分布在顆粒間的孔隙內(nèi),顆粒之間以線接觸為主;②接觸式膠結(jié),顆粒之間呈線接觸;③基底式膠結(jié),顆粒漂浮在膠結(jié)物之中。

方解石膠結(jié)物的賦存形態(tài)有兩種,即早期的泥晶方解石和晚期的亮晶粒狀方解石。泥晶方解石膠結(jié)物顆粒細小,形成早,Fe含量低,呈基底式膠結(jié),晚期亮晶粒狀方解石膠結(jié)物常常呈不均勻的斑塊狀分布于孔隙中(圖7B)。

碳酸鹽膠結(jié)物在不同成巖階段均有產(chǎn)出,只是晶體大小和成分有較大的差異,這主要受控于不同成巖階段中流體與巖石相互作用的效應(yīng)、成巖流體的酸堿度、氧化-還原電位等成巖環(huán)境。碳酸鹽膠結(jié)物對儲集層的影響具有雙重性。早期形成的碳酸鹽,一方面使一部分原生孔隙喪失;另一方面可有效增強巖石的抗壓實能力,使壓實作用對巖石的影響減弱,并為后期大規(guī)模次生溶蝕孔隙的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。當烴源巖中的有機質(zhì)開始生成有機酸和CO2酸性流體時,酸性流體將溶解早期的碳酸鹽膠結(jié)物,從而形成次生溶孔,為油氣的聚集提供儲集空間。晚期碳酸鹽在膠結(jié)巖石骨架顆粒和填隙物時也不可避免地充填了早期形成的部分粒內(nèi)、粒間溶孔和原生殘留孔隙,從而降低了砂巖的孔隙度和滲透率,使儲層物性變差,因此屬于破壞性成巖作用的范疇。

本區(qū)登婁庫-泉頭組儲層碳酸鹽膠結(jié)作用非常顯著,主要是膠結(jié)物充填部分或大部分孔隙空間,使原生孔隙度大大降低。據(jù)鏡下觀察統(tǒng)計,碳酸鹽膠結(jié)物造成儲層顆粒間孔隙的損失率為25% ～45%左右,由于本區(qū)碳酸鹽溶蝕程度較弱,因此往往形成超低孔超低滲的致密儲集層。

2 )黏土礦物膠結(jié)作用

成巖過程中層內(nèi)鋁硅酸巖礦物,在孔隙水的作用下,在原地轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N黏土礦物,或者由孔隙水帶到附近的孔隙內(nèi)析出,形成自生黏土礦物,均可作為膠結(jié)物。研究區(qū)登婁庫-泉頭組砂巖中的黏土礦物膠結(jié)物主要為伊利石和綠泥石(圖7C),自生伊利石常以針柱狀充填于孔隙中,這種存在形式極易將儲層內(nèi)的大孔道分隔成小孔道,從而使得喉道變窄,堵塞喉道,對孔隙度和滲透率,特別是后者造成明顯影響。綠泥石呈片狀,大部分晶形完好,呈六邊形,生長于粒間孔隙中,也可垂直于顆粒表面形成綠泥石包殼(圖7D),一方面可以增加砂巖骨架顆粒的強度,阻止長石和石英的次生加大,當綠泥石薄膜較薄時,可以有利地保護孔隙;另一方面,當綠泥石薄膜繼續(xù)生長時,則會堵塞孔隙與喉道,降低孔隙度和滲透率,使儲層物性變差。同時綠泥石含鐵,是較強的酸敏礦物,易溶于酸形成鐵離子沉淀,損害儲層。

砂巖儲層中的自生黏土礦物是碎屑巖埋藏成巖作用的產(chǎn)物,其存在形式多為充填于孔隙中或附著在顆粒表面。由于黏土礦物抗壓實能力弱,體積縮小明顯,故其存在極易降低巖石的孔隙度和滲透率。

3 )硅質(zhì)膠結(jié)作用

研究區(qū)登婁庫-泉頭組硅質(zhì)膠結(jié)類型有增生型和粒間充填型兩種。此類現(xiàn)象十分普遍,與發(fā)生加大時期砂巖滲透能力有關(guān),如果滲透能力強、雜基含量低、碳酸鹽膠結(jié)程度低,可發(fā)生周緣狀石英次生加大,否則,僅見邊狀和點狀石英次生加大,局部單晶自生石英填于粒間。石英增生型膠結(jié)又稱石英次生加大邊,以碎屑石英周圍發(fā)育次生加大邊為特征(圖7E),另一種是粒間充填型膠結(jié),即碎屑顆粒間的硅質(zhì)沉淀膠結(jié)。從成巖作用來說,由于研究區(qū)壓溶作用較強,可為石英的次生加大提供較多物質(zhì)來源,因而使得本區(qū)石英次生加大較為發(fā)育;顆粒間沉淀的SiO2主要有兩個來源,一個是來源于壓溶作用,另一個是來源于長石的溶解和黏土礦物的相互轉(zhuǎn)化。

硅質(zhì)膠結(jié)物對儲集層的影響也具有雙重性。石英次生加大占據(jù)了砂巖中的一部分孔隙空間,對孔隙雖有一定的破壞作用,但較早形成的石英加大邊抑制了壓實作用,對原生粒間孔起一定的保護作用。一旦次生石英含量較多,堵塞孔隙喉道,則嚴重影響砂巖的儲集性能。碎屑顆粒間沉淀的硅質(zhì)膠結(jié)物占據(jù)了粒間孔隙的空間,使砂巖滲透率明顯降低。

4 )硬石膏膠結(jié)作用

硬石膏膠結(jié)在本區(qū)登婁庫組有少量發(fā)育,均以它形填隙狀的細-中粒晶體或集合體產(chǎn)出,少量薄片中見到連晶狀硬石膏。硬石膏屬于成巖中晚期的膠結(jié)成分,可充填先期由于硅質(zhì)石英、長石、巖屑顆粒的溶解而形成的次生孔隙,但其本身亦可被再次溶解形成次生溶孔。由于它分布局限且含量較低,所以對儲集性的破壞或改善均不占主導(dǎo)地位。

5 )鐵質(zhì)膠結(jié)作用

鐵質(zhì)膠結(jié)物在本區(qū)腰平4井登婁組3 505.55 m處的砂巖樣品中較發(fā)育,掃描電鏡下鐵質(zhì)膠結(jié)物呈菜心狀和球粒狀。

3.2.3 溶蝕作用及其對儲層物性的影響

鏡下鑒定結(jié)果表明,研究區(qū)砂巖儲層的溶蝕作用主要發(fā)生在長石顆粒的表面及內(nèi)部(圖7F),其次為巖屑。顆粒的溶蝕有兩種情況:一種是長石、巖屑等不穩(wěn)定顆粒直接溶解形成溶蝕粒內(nèi)孔;另一種是長石及巖屑等顆粒先被碳酸鹽礦物交代,后來膠結(jié)物又發(fā)生溶解而使顆粒間接被溶蝕,形成溶蝕粒內(nèi)孔及溶蝕粒間孔。因此,由溶蝕作用造成的次生溶孔在研究區(qū)有一定程度的發(fā)育,形成一定規(guī)模的次生孔隙,這在很大程度上改善了儲層的物性。

3.2.4 交代作用及其對儲層物性的影響

交代作用是指一種礦物代替另一種礦物并保持被置換礦物大小和形態(tài)的現(xiàn)象,交代作用可以發(fā)生于成巖作用的各個階段乃至表生期,使得砂巖更致密,物性變差。研究區(qū)登婁庫-泉頭組交代作用較發(fā)育,主要有以下幾種:(1)碳酸鹽膠結(jié)物交代石英、長石及巖屑顆粒(圖7G);(2)石英交代長石顆粒,使長石顆粒呈不規(guī)則狀(圖7H);(3)硬石膏交代長石,使顆粒邊緣呈不規(guī)則狀。

3.3 沉積相對儲層物性影響

沉積相對儲層物性影響主要表現(xiàn)為沉積微相對儲層的影響。沉積微相控制著儲層的平面展布,不同砂體物性差異較大。研究區(qū)登婁庫-泉頭組主要發(fā)育三角洲-湖泊沉積體系,亞相有三角洲平原亞相、三角洲前緣亞相和濱湖亞相(圖4),儲層沉積微相類型主要為水下分流河道、河口壩、席狀砂、遠砂壩及分流河道。主要的儲集類型為三角洲平原的分流河道砂及三角洲前緣的水下分流河道砂、河口壩砂、席狀砂及遠砂壩砂。通過對研究區(qū)登婁庫-泉頭組組各微相砂體的物性資料統(tǒng)計,結(jié)果表明河口壩和分流河道砂體主要為特低孔特低滲儲層,水下分流河道和席狀砂主要為超低孔特低滲儲層,遠砂壩砂體主要為超低孔超低滲儲層。因此,河口壩和分流河道砂體物性相對較好,水下分流河道和席狀砂物性次之,遠砂壩物性最差。

4 結(jié)論

(1)腰英臺地區(qū)登婁庫-泉頭組的儲層巖性以淺灰色中、細粒長石質(zhì)巖屑砂巖為主,其次為長石巖屑質(zhì)石英砂巖和巖屑砂巖,巖石成分成熟度和礦物成熟度中等。砂巖粒度平均值區(qū)間主要為0.125～0.5 mm,分選中等-好,次棱角狀,顆粒支撐、線-凹凸接觸,孔隙式膠結(jié)。按“碎屑巖儲層劃分標準”研究區(qū)目的層段為超低孔超低滲和特低孔特低滲儲層。

(2)研究區(qū)儲層物性主要受巖石結(jié)構(gòu)及填隙物特征、成巖作用、沉積環(huán)境等因素的影響。巖石粒度對儲層物性的影響較明顯,隨著碎屑顆粒粒度的增加,巖石孔隙度和滲透率均有增加的趨勢。本區(qū)目的層段儲層埋深較大,壓實作用較強,原生孔隙非常少,壓實作用和膠結(jié)作用等破壞性成巖作用占主導(dǎo)地位,導(dǎo)致研究區(qū)儲層物性變差,是形成特低孔特低滲和超低孔超低滲儲層的關(guān)鍵因素。在石英和長石的溶蝕作用下,發(fā)育了一定的次生孔隙和微裂隙,這成為儲層巖石的主要儲集空間,從一定程度上改善了研究區(qū)的儲層物性。沉積相對儲層物性影響主要表現(xiàn)為沉積微相對儲層的影響,河口壩和分流河道砂體物性相對較好,水下分流河道和席狀砂物性次之,遠砂壩物性最差。

致謝 本文得到中石化華東分公司規(guī)劃設(shè)計研究院有關(guān)人員的支持和幫助,張志萍、姚玉來、金偉等參加部分研究工作,在此致以衷心的感謝!

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Reservoir Characteristics and Influencing Factors Analysis on Early Cretaceous Denglouku and Quantou Formation in the Yaoyingtai Aera of Southern Songliao Basin

YU Hao1,2LIN Chun-ming1ZHOU Jian3ZHANG Xia1XU Shen-mou1
(1.State Key Laboratory for M ineral Deposits Research,School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University,Nanjing 210093; 2.Research Institute of Petroleum Exploration and Development of East China Branch,SINOPEC,Nanjing 210011; 3.Research Cercter of W estern New Area.Shengli Oil Field,SINOPEC,Dongying Shandong 257045)

Reservoir rocks of early Cretaceous Denglouku and Quantou Formation in the Yaoyingtai area of southern Songliao Basin aremainly composed of feldspathic litharenite and litharenite arkoses,with low compositional and texturalmaturity,belonging to ultra low porosity and permeability reservoir,The Denglouku Formation with high porosity and permeability distributes in the Y81 well field.With the line crossing YB4,Y8102 and Y8101 well as boundary, the western reservoir is of better porosity and permeability than the western part.The porosity and permeability of Quantou Formation decrease from south to north,and permeability fallsmore rapidly comparing to porosity.Diagenesis of the reservoir includes compaction,cementation,dissolution,replacement and secondary overgrowth.The study shows that the reservoir rocks is in the A period and B period of late diagenesis.Diagenesismainly affects the porosity and permeability of reservoir.Compaction,cementation,replacement and secondary overgrowth of the reservoir rocks contribute to the rapid reduction of primary porosity and permeability,which are themain reasons resulting in the poor physical properties;but dissolution is themain factor for formation of secondary porosity,which improves the physical properties of the reservoir sandstones.

reservoir diagenesis;Denglouku and Quantou Formation;Cretaceous;Yaoyingtai aera;Songliao Basin

俞 昊 男 1984年出生 碩士研究生 沉積學(xué)與石油地質(zhì)學(xué) E-mail:yuhow_cmx@hotmail.com

林春明 E-mail:cmlin@nju.edu.cn

TE122.2

A

1000-0550(2012)02-0240-11

2011-01-20;收修改稿日期:2011-04-21