歧口凹陷西南緣沙一段下部碳酸鹽巖儲層特征及控制因素

姜 超，鄧愛居，田小川，李風(fēng)群，李運娥

（1.中國石化勝利油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營 257015； 2.中國石油華北油田分公司 第三采油廠，河北河間 062450）

0 引言

歧口凹陷沙一段生物碎屑灰?guī)r儲層中的油氣開采已有多年歷史，然而泥晶碳酸鹽巖儲層物性較差，其勘探和開發(fā)起步較晚.近年來，在歧口凹陷六間房、周清莊、扣村、張東等地區(qū)的灰質(zhì)白云巖中發(fā)現(xiàn)工業(yè)油層，預(yù)示歧口凹陷西南緣碳酸鹽巖儲層的良好勘探前景[1］.

人們對歧口凹陷沙一段碳酸鹽巖的沉積特征進行研究[2-5］，而在儲層特征方面，只注重生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r等顆粒碳酸鹽巖儲層的探討，對泥晶云巖等泥晶碳酸鹽巖儲層的分析較少[6-11］.蒲秀剛等[8］研究歧口凹陷沙一段白云巖的沉積環(huán)境、儲集層特征，認(rèn)為白云巖類沉積于粒屑灘、云灰灣和云洼—灰云坪等濱淺湖湖灣環(huán)境，主要發(fā)育晶間孔、溶蝕孔及裂縫等儲集空間.王振升等認(rèn)為歧口凹陷沙一段生物灰?guī)r儲層孔、洞發(fā)育，白云巖類儲層以裂縫為主，白云巖儲集性能的優(yōu)劣與白云巖化程度、裂縫發(fā)育程度密切相關(guān)[9］.董兆雄等認(rèn)為紋層狀泥質(zhì)灰?guī)r中的灰?guī)r紋層主要是由顆石藻片落及其鱗板組成的，其中發(fā)育大量微米級的顆石藻片落粒間孔和粒內(nèi)孔，是潛在的良好儲層，具有開采價值[11］.筆者分析歧口凹陷西南緣沙一段下部碳酸鹽巖儲層特征和控制因素，對湖相碳酸鹽巖儲層的研究具有指導(dǎo)意義，也可以為巖性油氣藏的勘探提供借鑒.

1 地質(zhì)背景

歧口凹陷位于黃驊拗陷中部，南起埕寧隆起北坡，北至北大港主斷層，西到滄縣隆起，東臨渤海，是黃驊拗陷的一個主要富油氣凹陷.歧口凹陷東部為深洼區(qū)，西部斜坡區(qū)地勢較高，以南大港斷裂構(gòu)造帶為界，分為歧北、歧南2個次級凹陷.研究區(qū)位于歧口凹陷西南緣，包括南大港潛山構(gòu)造帶、孔店—扣村潛山構(gòu)造帶、羊二莊斷階帶、張巨河斷裂構(gòu)造帶及歧南和歧北2個次級凹陷（見圖1）.

歧口凹陷以古近系沉積為主，沙三段沉積末期，盆地部分抬升，遭受剝蝕，因而沙二段大部分缺失，沙一、沙二與沙三段為不整合接觸.歧口凹陷沙河街組各層系有機質(zhì)豐度高，凹陷中心埋深最大可達8km，烴源巖成熟度高[13］.沙一段沉積時期古氣候溫暖濕潤，半咸水藻類生長繁盛.沙一段自上而下可分為上、中、下3個亞段，其中沙一段下亞段巖性穩(wěn)定，厚度為10～150m[11］，為一水進超覆沉積，自下而上碳酸鹽顆粒變細(xì)，巖性依次為含砂粒屑碳酸鹽巖夾泥灰?guī)r—粒屑碳酸鹽巖夾泥灰?guī)r—白云質(zhì)灰?guī)r與泥巖互層—油頁巖與泥巖互層[14］.

圖1 歧口凹陷西南緣構(gòu)造綱要（據(jù)文獻[12］，有改動）Fig.1 The structure outline map of the southwestern margin of Qikou sag（Modified from reference[12］）

2 儲層特征

2.1 巖石學(xué)特征

研究區(qū)沙一段下部主要的碳酸鹽巖類型包括生物碎屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r、泥晶灰?guī)r和泥晶云巖.

（1）生物碎屑灰?guī)r.生物碎屑灰?guī)r主要分布在古地勢相對較高的扣村和王徐莊等地區(qū)，以螺灰?guī)r、介形蟲灰?guī)r為主（見圖2（a）、（c））.巖石以灰白色或褐色為主，多為亮晶結(jié)構(gòu)，泥晶結(jié)構(gòu)較少見.自然伽馬曲線和自然電位曲線呈明顯的負(fù)異常.

生物碎屑灰?guī)r主要發(fā)育于沙一段下底部，為湖侵早期階段的產(chǎn)物.巖石孔隙類型豐富，巖心含油性較好，是最好的油氣儲集層.

（2）鮞?；?guī)r.研究區(qū)的鮞?；?guī)r主要發(fā)育孔店凸起的西北側(cè)，鮞粒大小多在0.1～0.4mm之間，核心以生物碎屑為主，其次為陸源碎屑，鮞粒包殼呈放射狀或同心層狀（見圖2（b））.鮞粒類型很多，有正常鮞、薄皮鮞、復(fù)鮞和放射鮞等.

（3）泥晶灰?guī)r.泥晶灰?guī)r在研究區(qū)內(nèi)最為常見，主要分布在歧南地區(qū)和張巨河地區(qū)，多呈深灰色，具紋層狀結(jié)構(gòu)（見圖2（c）），單層厚度較薄，與泥巖呈互層狀，表明沉積時水體較安靜.

（4）泥晶云巖.研究區(qū)沙一段下亞段的中上部發(fā)育大量泥晶白云巖，主要分布在古地勢低洼的張巨河地區(qū)，單層厚度為0.1～1.0m，夾于大套的泥巖和泥頁巖之間.巖石一般為淺灰色或灰褐色，泥晶結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)組分主要為泥晶白云石，并含10%左右的泥質(zhì)成分（見圖2（d））.

2.2 物性特征

生物碎屑灰?guī)r和鮞粒灰?guī)r的孔隙度和滲透率較高.巖心物性分析表明，研究區(qū)沙一段下亞段生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r儲層孔隙度介于4.4%～38.5%之間，其中20%～30%的樣品占52.08%；滲透率介于（0.01～734.00）×10-3μm2之間，其中大于100×10-3μm2的樣品占28.57%.研究區(qū)沙一段下亞段生物碎屑灰?guī)r和鮞粒灰?guī)r儲層屬于高孔中—高滲儲層.

泥晶灰?guī)r和泥晶云巖的孔隙度和滲透率相對較差.泥晶灰?guī)r孔隙度主要集中在1.0%～3.0%之間，泥晶云巖孔隙度集中在1.0%～4.0%之間（見圖3）.泥晶云巖的孔隙度較泥晶灰?guī)r的發(fā)育，這與白云巖較脆有關(guān)，有利于裂縫的形成；泥晶灰?guī)r和泥晶云巖滲透率較低，集中在0.30×10-3μm2以下，屬于低滲、特低滲儲層.

圖2 岐口凹陷沙一段下亞段主要巖石類型及儲集空間類型Fig.2 The main types of carbonate rocks and reservoir spaces in the lower first member of Shahejie Formation of Qikou sag

圖3 泥晶碳酸鹽巖孔隙度和滲透率分布直方圖Fig.3 The statistics of porosity and permeability of micrite carbonate rocks

2.3 儲集空間類型

研究區(qū)沙一段下部碳酸鹽巖儲層的原生孔隙保存較少，主要儲集空間類型是次生溶蝕孔隙和裂縫.

次生溶蝕孔隙是生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r等顆粒碳酸鹽巖中主要儲集空間類型，以粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔為主，還包括少量鑄模孔（見圖2（e））.此外，泥晶灰?guī)r和泥晶云巖中也可見少量次生溶蝕孔隙發(fā)育（見圖2（f））.

裂縫主要包括收縮縫和構(gòu)造裂縫，收縮縫較少見，主要見于泥質(zhì)紋層中（見圖2（g））；構(gòu)造裂縫主要發(fā)育在泥晶碳酸鹽巖中，包括宏觀裂縫（見圖2（h））和微觀裂縫，是研究區(qū)泥晶碳酸鹽巖中主要儲集空間類型.宏觀縫在巖心上明顯，也可見擦痕和磨光面；微觀縫在顯微鏡下才可觀察到，通常小于1mm.裂縫主要是由構(gòu)造作用形成的，其產(chǎn)狀具有多樣性和不規(guī)則性.

紋層狀的泥質(zhì)灰?guī)r中的灰?guī)r紋層主要是由顆石藻片落及其鱗板組成的[11］.灰?guī)r紋層中發(fā)育大量微米級的顆石藻片落微粒間孔和粒內(nèi)孔（見圖2（i）），這些微孔隙成為良好的儲集空間.

3 儲層控制因素

3.1 沉積作用

不同沉積相帶所處的古構(gòu)造位置不同，受水動力條件的影響，所發(fā)育的巖性也不相同，進而決定所發(fā)育的儲層類型不同.研究區(qū)整體上屬于半封閉的湖灣環(huán)境，湖灣邊緣或水下低隆起區(qū)發(fā)育高能的顆粒灘（生物碎屑灘和鮞粒灘）微相，湖灣內(nèi)部發(fā)育低能的云灰灣和云質(zhì)洼地.

高能的顆粒灘主要發(fā)育生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r，以亮晶方解石膠結(jié)為主，為后期成巖過程中選擇性的溶蝕提供成分和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ).生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r為孔隙型儲層，孔隙度和滲透率較高，含油性最好，可以形成高產(chǎn)油層.

云灰灣和云質(zhì)洼地中的泥晶灰?guī)r和泥晶云巖為裂縫型儲層，孔隙度和滲透率較低，其中泥晶云巖裂縫更為發(fā)育.這是由于云質(zhì)洼地與云灰灣相比，所處的地勢較低洼，回流重鹽水使得白云化作用更徹底，因而裂縫更發(fā)育.發(fā)育在較深水環(huán)境下的顆粒石灰?guī)r既有生烴能力，也具有一定的儲集能力，與裂縫較發(fā)育的泥頁巖相同[15］，可以形成自生自儲的油氣藏.

沉積微相控制儲層的類型和好壞，最有利的儲層位于生物碎屑灘和鮞粒灘微相中，其次為云質(zhì)洼地環(huán)境，云灰灣環(huán)境儲層質(zhì)量較差.

3.2 成巖作用

對研究區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖儲集性能具有建設(shè)性的成巖作用主要為溶蝕作用和白云石化作用.

溶蝕作用有擴大和增加巖石孔隙的作用，包括選擇性溶蝕和非選擇性溶蝕.選擇性溶蝕主要溶解鮞粒的核心、生物碎屑等，產(chǎn)生次生粒內(nèi)孔或鑄?？?；非選擇性溶蝕主要溶解泥晶碳酸鹽礦物，產(chǎn)生次生粒間孔.溶蝕作用有利于增大儲層的孔隙度和滲透率，研究區(qū)顆粒碳酸鹽巖儲層中的孔隙絕大部分是由溶蝕作用形成的，泥晶碳酸鹽巖儲層中也發(fā)育相當(dāng)比例的次生溶蝕孔隙和溶蝕擴大裂縫.優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育在溶蝕作用強烈的地區(qū)和層位.

研究區(qū)主要白云巖類型為泥晶白云巖及少量的顆粒白云巖.研究區(qū)的白云巖是由干旱的淺湖環(huán)境中重鹽水的回流作用形成的[16］.白云石化作用使晶體變粗、晶間孔變大、巖石孔隙度增大；同時，白云石化作用強烈的巖石脆性變大，有利于構(gòu)造裂縫的形成.

3.3 構(gòu)造作用

構(gòu)造作用是研究區(qū)白云巖類儲層形成的決定性因素.

東營組沉積末期和早明化鎮(zhèn)末期2次構(gòu)造抬升運動對儲層的影響比較突出[6］.構(gòu)造運動使較脆的泥晶碳酸鹽巖產(chǎn)生構(gòu)造裂縫，裂縫的存在為酸性流體的流動提供通道，使碳酸鹽巖中發(fā)育溶蝕裂縫和孔隙.裂縫既可以作為油氣運移通道，也可作為后期油氣充注的有效儲集空間.研究區(qū)東部張巨河地區(qū)古水體較深，顆粒碳酸鹽巖不發(fā)育，主要沉積以泥晶灰?guī)r和泥晶云巖為主的泥晶碳酸鹽巖.這些地區(qū)的白云巖類儲層較脆，裂縫較發(fā)育，油氣顯示較好，而石灰?guī)r類儲層大部分沒有油氣顯示.

沉積作用、成巖作用和構(gòu)造作用對儲層的形成具有重要的影響，其中沉積作用是儲層形成的基礎(chǔ)，控制儲層的類型和規(guī)模（見圖4）.生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r等孔隙性儲層主要分布在湖灣邊緣和水下低隆起等古地勢較高的顆粒灘微相中；白云巖等裂縫性儲層主要分布在湖灣內(nèi)部地勢較低云質(zhì)洼地微相中；在較深湖環(huán)境中，紋層狀的顆粒石灰?guī)r微粒間孔發(fā)育，也可作為儲層.在下一步勘探過程中，應(yīng)在探明西部孔店和扣村地區(qū)顆粒碳酸鹽巖分布的基礎(chǔ)上，重點勘探張東地區(qū)云質(zhì)洼地微相中的白云巖儲層，隨著致密油氣勘探開發(fā)技術(shù)的成熟，歧南和歧北2個次級洼陷較深水環(huán)境下的顆粒石灰?guī)r儲層可以作為增儲上產(chǎn)有效補充.

圖4 不同類型儲層的分布Fig.4 The distribution of different reservoirs

4 結(jié)論

（1）歧口凹陷沙一段下部碳酸鹽巖巖石類型主要包括生物碎屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r、泥晶灰?guī)r和泥晶云巖.生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r次生溶蝕孔隙發(fā)育，儲層物性較好；泥晶灰?guī)r和泥晶云巖儲集空間以裂縫為主，物性較差，但泥晶云巖儲層稍好于泥晶灰?guī)r儲層.

（2）優(yōu)質(zhì)儲層的形成是沉積作用、成巖作用和構(gòu)造作用三者共同作用的結(jié)果，沉積作用是儲層形成的基礎(chǔ)，控制儲層的類型和規(guī)模.隨著沉積水體的加深，儲層類型由孔隙性儲層向裂縫性儲層轉(zhuǎn)變.

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