八面河油田沙子嶺地區(qū)沙河街組四段成巖作用及孔隙演化

鄧思哲 （中國石油大學(xué) （北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249）

王書 （中石化江漢油田分公司清河采油廠地質(zhì)研究所，山東 壽光262714）

八面河油田沙子嶺地區(qū)位于東營凹陷的最東端，北為青南洼陷和青坨子凸起，南為濰北凸起，與東營凹陷的主體相連，向東逐漸過渡到青東凹陷［1］，東西長約12km，南北寬約8km，勘探面積約100km2。區(qū)內(nèi)主要含油層系為沙河街組四段 （Es4），可劃分為5個砂組 （Es14～Es54）。地層厚度由南至北明顯增加，與下伏孔店組和上覆沙三段均呈不整合接觸［2］。區(qū)內(nèi)發(fā)育三角洲－濱淺湖相沉積［3］，巖性以碎屑巖為主，主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖及少量碳酸鹽巖夾層。

1 儲層特征

1.1 巖石學(xué)特征

沙子嶺地區(qū)Es4儲集砂體類型以三角洲前緣水下分流河道、濱淺湖灘主體、壩主體、灘邊緣、壩邊緣、河口壩及遠(yuǎn)砂壩為主。碎屑巖礦物成分以石英為主，長石次之，巖屑較少，主要為火成巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑，偶見灰?guī)r巖屑。填隙物含量較高，雜基以泥質(zhì)雜基為主，長石質(zhì)次之。膠結(jié)類型以碳酸鹽膠結(jié)為主，膠結(jié)物主要為白云石和方解石。

1.2 儲集空間類型

研究表明，沙子嶺地區(qū)儲集空間類型有粒間孔、長石溶孔、生物體腔孔、碳酸鹽膠結(jié)物溶孔、雜基間孔隙和晶間孔等 （圖1）。區(qū)內(nèi)Es4整體孔隙類型以粒間孔為主，占孔隙總數(shù)的69%；晶間孔次之，占13．5%；雜基間孔隙占9．5%；碳酸鹽膠結(jié)物溶孔占5．5%；此外，還有少量的生物體腔孔和長石溶孔。以粒間孔為主，占26%，晶間孔次之，其次為雜基間孔隙；以粒間孔為主，其次為晶間孔；以粒間孔占絕對優(yōu)勢，碳酸鹽膠結(jié)物溶孔次之。

2 成巖作用類型

對巖礦資料分析研究表明，沙子嶺地區(qū)Es4儲層經(jīng)歷多種類型成巖作用，對儲層物性影響較大的主要有3種：壓實作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。其中壓實作用以機(jī)械壓實為主；膠結(jié)作用主要為碳酸鹽礦物膠結(jié)，次為黏土礦物膠結(jié)如高嶺石、伊利石等；溶蝕作用主要為碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕，次為長石顆粒和少部分巖屑的溶蝕。各層序內(nèi)儲層物性的差異均為上述成巖作用共同改造的結(jié)果。

圖1 研究區(qū)Es4儲層巖石掃描電鏡照片

2.1 壓實作用

壓實作用是指沉積物沉積后，在上覆重力及凈水壓力作用下排出水分，碎屑顆粒排列緊密，塑性組分被擠入孔隙，使沉積物總體積減少、孔隙度降低、滲透率變差的成巖過程，是一種以物理變化為主的埋藏成巖作用［4］。掃描電鏡資料顯示，區(qū)內(nèi)巖石具粉砂結(jié)構(gòu)，粒徑30～60μm，顆粒分選性較好，接觸關(guān)系以點接觸為主，點－線接觸次之 （圖1（a）），雖存在一定的固結(jié)壓實作用但相對較弱。而對孔隙度的統(tǒng)計資料顯示，區(qū)內(nèi)小于1700m深度范圍內(nèi)的碎屑巖中礦物成分以石英為主，次為長石，巖屑較少，孔隙度隨埋深增加而減小的現(xiàn)象明顯 （圖2）。

圖2 研究區(qū)Es4儲層孔隙度隨深度變化圖

2.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是碎屑巖中主要的成巖作用之一，指礦物質(zhì)從孔隙溶液中沉淀出來，將松散的沉積物固結(jié)起來的作用，是造成沉積層中孔隙度和滲透率降低的主要原因之一，屬于一種破壞性的成巖作用，可以發(fā)生在成巖作用的各個階段。對區(qū)內(nèi)Es4各砂組填隙物成分與含量的統(tǒng)計表明：碎屑巖中的填隙物主要為雜基和膠結(jié)物，雜基主要成分為泥質(zhì)、長石質(zhì)和云泥質(zhì)；膠結(jié)物以碳酸鹽 （方解石和白云石）為主，次為自生的黏土礦物及少量黃鐵礦。碳酸鹽膠結(jié)物多具泥晶結(jié)構(gòu) （圖1（b）），鏡下可見溶蝕殘余；黏土礦物膠結(jié)中可見蒙皂石分布于顆粒表面或呈搭橋式膠結(jié) （圖1（a）），顆粒間的高嶺石集合體呈蠕蟲狀 （圖1（c）），邊緣因溶蝕呈鋸齒狀。

2.3 溶蝕作用

溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙對儲層有著明顯的改善作用［5］，而溶蝕淋濾現(xiàn)象在區(qū)內(nèi)較為常見，主要為長石和碳酸鹽膠結(jié)物發(fā)生溶蝕。長石多溶蝕成蜂窩狀、殘渣狀 （圖1 （d）、（e）），或長石因溶解而發(fā)生蒙脫石化及高嶺石化，表面分布有伊－蒙混層礦物、波狀彎曲的片狀蒙皂石。從掃描電鏡照片中可以看出，溶蝕孔隙多呈不規(guī)則狀、伸長狀等形態(tài)，孔隙連通較好 （圖1 （b）、 （f））。當(dāng)深度超過1700m后，碳酸鹽的溶蝕作用占主導(dǎo)地位，產(chǎn)生的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔，極大地改善了儲層物性，使得孔隙隨埋深增加而增大 （圖2）。

3 成巖階段劃分與孔隙演化

3.1 成巖階段劃分

以有機(jī)質(zhì)成熟度、自生礦物組合、巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、溶解作用和孔隙類型為評價指標(biāo)，研究區(qū)目的層段的成巖階段劃分過程及結(jié)果如下：

1）有機(jī)質(zhì)成熟度 區(qū)內(nèi)Y3-4-14井在1664～1779m段，鏡質(zhì)體反射率（Ro）為0．293%～0．317%，處于有機(jī)質(zhì)未成熟期，對應(yīng)的成巖階段為早成巖A階段。

2）自生礦物組合 掃描電鏡下可見石英次生加大，無長石次生加大現(xiàn)象。研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物主要為方解石和白云石，并可見少量的鐵白云石和鐵方解石，膠結(jié)物主要為泥晶結(jié)構(gòu)，次為粉晶結(jié)構(gòu)，少量粗晶結(jié)構(gòu)，表明目的層段仍處于早成巖階段。黏土礦物中蒙皂石含量較高，高嶺石和伊利石較低，其中高嶺石呈蠕蟲狀，綠泥石極少見。由此，大致判斷研究區(qū)的成巖階段不會超出早成巖B期。

圖3 沙子嶺地區(qū)Es4各砂組填隙物成分體積分?jǐn)?shù)圖

圖4 研究區(qū)Es4孔隙演化圖

3）巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征 研究區(qū)儲層中碎屑顆粒以點接觸為主、次為點－線接觸，并見懸浮接觸，表明巖石壓實作用相對較弱，處于早成巖階段。

4）溶蝕作用 在掃描電鏡中可以觀察到長石及碳酸鹽溶蝕現(xiàn)象普遍存在，判斷其更可能處于早成巖階段B期。

5）孔隙類型 從掃描電鏡、鑄體薄片等分析資料中可知，研究區(qū)的孔隙類型以粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和鑄模孔等次生孔隙為主，僅見少量的原生孔隙，表明研究區(qū)已經(jīng)至少進(jìn)入了早成巖階段的B期。

綜上所述，除代表有機(jī)質(zhì)成熟度的參數(shù)Ro指示區(qū)內(nèi)Es4處于早成巖階段A期之外，其他參數(shù)均指向早成巖階段B期，故判斷沙子嶺地區(qū)Es4主要位于早成巖階段B期 （圖3）。

3.2 孔隙演化

上述研究表明，研究區(qū)目的層儲層孔隙經(jīng)歷了由原生到次生的演化過程，在淺于1700m的深度范圍內(nèi)，儲層孔隙以原生為主，即原生粒間孔占主導(dǎo)。在1600～1670m之間，隨著壓實作用的增加，以及多種黏土礦物及方解石的出現(xiàn)，使得孔隙度不斷降低。當(dāng)深度超過1700m后，溶蝕作用占主導(dǎo)地位，形成大量次生的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔，極大地改善了因早期壓實作用和膠結(jié)作用而破壞的孔隙 （圖4）。

4 結(jié)論

1）綜合各種參數(shù)資料認(rèn)為沙子嶺地區(qū)Es4儲層處于早成巖階段B期，成巖作用控制著儲層的物性及孔隙演化，主要的破壞性成巖作用是膠結(jié)作用和壓實作用，建設(shè)性成巖作用是溶蝕作用。

2）研究區(qū)Es4儲層孔隙經(jīng)歷了由原生到次生的演化過程，淺于1700m深度范圍的孔隙以原生粒間孔為主；深于1700m地層因溶蝕作用較強(qiáng)，孔隙度有所改善，以次生的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔為主。

［1］徐義衛(wèi)，龐雄奇 ．陸相成熟盆地油氣挖潛勘探理論與實踐 ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2006．

［2］王西寧 ．八面河油田沙子嶺地區(qū)沙四段沉積相研究 ［D］．荊州：長江大學(xué)，2012．

［3］吝文，姜在興，張承澤 ．八面河油田沙三～沙四段成巖作用研究 ［J］．內(nèi)蒙古石油化工，2007，17（12）：292～296．

［4］趙澄林，朱筱敏 ．沉積巖石學(xué) ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2001．

［5］于川淇 ．長石溶蝕作用對儲層物性的影響——以渤海灣盆地東營凹陷為例 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2013，34（6）：765～770．