渤南洼陷沙河街組四段下亞段成巖作用與儲(chǔ)層孔隙演化①

宋國奇 劉 鵬 劉雅利

(1.中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 山東青島 266580;2.中國石化勝利油田分公司 山東東營 257001;3.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)

我國各大油田中淺層的勘探和開發(fā)程度均已較高，穩(wěn)產(chǎn)面臨一定困難，而國民經(jīng)濟(jì)對(duì)石油資源的需求量日趨增大，故像渤南洼陷沙四下亞段這種深層的石油勘探日益成為備受關(guān)注的問題。深層油氣勘探的關(guān)鍵在于尋找有利儲(chǔ)集層，但由于埋深較大，深部?jī)?chǔ)集層的原生孔隙已所剩無幾，故次生孔隙的形成和演化逐漸成為研究熱點(diǎn)［1～5］，而成巖作用與次生孔隙的形成和演化又有著密不可分的關(guān)系，因此深部?jī)?chǔ)集層的成巖演化及其對(duì)孔隙演化產(chǎn)生何種影響是預(yù)測(cè)深部有利儲(chǔ)集層必須要開展的工作。前人對(duì)渤南洼陷淺層的成巖演化及孔隙發(fā)育情況的認(rèn)識(shí)程度已較高［6，7］，但對(duì)深部?jī)?chǔ)集層成巖作用研究較少，已嚴(yán)重制約著對(duì)次生孔隙發(fā)育情況的認(rèn)識(shí)，從而阻礙了勘探進(jìn)展。因此，本文結(jié)合前人研究成果，利用大量分析化驗(yàn)資料開展了渤南洼陷沙四下亞段成巖作用研究，并分析了成巖演化對(duì)次生孔隙形成的影響，預(yù)測(cè)了有利勘探區(qū)，研究結(jié)果不僅為渤南洼陷沙四下亞段的油氣勘探指出了方向，而且還為地質(zhì)條件相似的盆地深層尋找有利勘探區(qū)提供了思路和方法。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

渤南洼陷為沾化凹陷中部的一個(gè)三級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元，為一北斷南超的箕狀洼陷，其北靠埕東凸起，南臨陳家莊凸起，西接義和莊凸起，東為孤島凸起，是濟(jì)陽坳陷古近系、新近系發(fā)育最全、沉積厚度最大、成藏條件最好的洼陷［8，9］。渤南洼陷鉆遇的基底由下往上為寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、侏羅系及下白堊統(tǒng)，洼陷內(nèi)充填古近系的孔店組、沙河街組、東營組，新近系的館陶組、明化鎮(zhèn)組及第四系的平原組。本文研究的沙四下亞段地層厚度多在200～500 m，埋深普遍大于3 000 m，為干旱環(huán)境下形成的一套紅色地層，這一時(shí)期在洼陷南部邊緣以沖積扇為主，北部邊緣以扇三角洲為主，巖性主要為礫巖、砂礫巖夾薄層紅色泥巖，沖積扇前端發(fā)育辮狀河道，河道往北部深洼區(qū)綿延，發(fā)育廣泛的泛濫平原，多條河道在北部深洼區(qū)匯聚，形成小范圍湖盆，在河道入湖處又形成了辮狀河三角洲(圖1)?？傮w上，渤南洼陷沙四下亞段沉積期形成了一套干旱環(huán)境下的沖積體系。

圖1 渤南洼陷區(qū)域位置與沙四下亞段沉積體系展布圖Fig.1 The location and distribution of depositional systems of the lower section of Es4about Bonan sag

2 成巖作用類型

渤南洼陷沙四下亞段埋深較大，普遍在3 000 m以下，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期中經(jīng)歷了多個(gè)成巖演化階段，現(xiàn)今普遍處于中成巖B期和晚成巖期［10］，同時(shí)也出現(xiàn)了多種成巖作用類型，主要有壓實(shí)作用、壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用以及交代作用。

2.1 壓實(shí)、壓溶作用

渤南洼陷沙四下亞段儲(chǔ)集層埋藏較深，加之碎屑組份分選較差，因此具有成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度均較低但泥質(zhì)雜基含量高的特點(diǎn)，故壓實(shí)、壓溶作用普遍存在，且特征明顯。偏光顯微鏡下觀察可見:泥巖巖屑、云母等塑性顆粒在壓實(shí)作用下發(fā)生塑性變形;碎屑顆粒緊密排列，顆粒之間呈線接觸、凹凸接觸甚至鑲嵌狀(圖2a);長(zhǎng)石、石英等剛性顆粒在壓實(shí)作用下容易發(fā)生破碎、斷裂等。

壓實(shí)、壓溶作用使儲(chǔ)集層原生孔隙不斷減少，孔隙度降低，是該區(qū)儲(chǔ)集層物性變差的影響因素之一。渤南洼陷沙四下亞段儲(chǔ)集層對(duì)壓實(shí)作用產(chǎn)生重要影響的因素是埋深、方解石膠結(jié)及異常流體壓力的分布，一般情況下埋深越大壓實(shí)越強(qiáng)烈，但發(fā)育在碎屑顆粒之間的早期碳酸鹽巖膠結(jié)物可有效填充原生孔隙，對(duì)壓實(shí)作用有所抑制，且后期碳酸鹽巖膠結(jié)物發(fā)生溶蝕，對(duì)粒間孔隙的形成又有積極的意義，同時(shí)早期欠壓實(shí)和后期生烴作用形成的異常流體壓力都可有效阻止壓實(shí)作用的發(fā)生。

2.2 膠結(jié)作用

按膠結(jié)物的類型，渤南洼陷沙四下亞段儲(chǔ)集層的膠結(jié)作用包括碳酸鹽巖膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)、黏土礦物膠結(jié)等多種類型。

圖2 渤南洼陷沙四下亞段成巖作用類型Fig.2 The diagenesis types of the lower section of Es4in Bonan sag

2.2.1 碳酸鹽巖膠結(jié)作用

研究區(qū)出現(xiàn)的碳酸鹽巖膠結(jié)物有方解石、白云石、鐵方解石和鐵白云石，在空間上分布廣泛。碳酸鹽膠結(jié)物可以形成于成巖作用的各個(gè)階段，不同的膠結(jié)物形成的時(shí)期有所不同，方解石膠結(jié)在區(qū)內(nèi)最常見，鏡下可見方解石沉淀于顆粒的邊緣，呈襯邊狀、包殼狀(圖2b)，白云石則常呈菱形自形晶體充填在粒間孔隙中。在偏光顯微鏡下觀察碳酸鹽巖膠結(jié)物的分布位置及相互疊置關(guān)系可知，充填原生孔隙的方解石、鐵方解石形成較早，白云石形成較晚。

碳酸鹽巖膠結(jié)物在現(xiàn)今狀態(tài)下的垂向和平面上分布不均勻。垂向上，頂部地層和底部地層分別受早、晚期堿性成巖環(huán)境影響較強(qiáng)，因此頂部碳酸鹽巖膠結(jié)物以及底部鐵碳酸鹽膠結(jié)物含量較高;平面上，由于這一時(shí)期氣候干旱，形成的小型湖泊水體鹽度較高、堿性明顯，因此在成巖作用早期向湖盆方向碳酸鹽巖膠結(jié)作用逐漸增強(qiáng)，形成的膠結(jié)物充填粒間孔隙可有效阻止壓實(shí)作用，保存了大量原生孔隙，但由于有機(jī)酸通常經(jīng)斷裂系統(tǒng)進(jìn)入到儲(chǔ)集體中，因此現(xiàn)今狀態(tài)下斷裂較發(fā)育的洼陷中部地區(qū)碳酸鹽巖含量較低，而洼陷邊部碳酸鹽巖含量相對(duì)較高。

2.2.2 硅質(zhì)膠結(jié)作用

渤南洼陷沙四下亞段儲(chǔ)集層硅質(zhì)膠結(jié)的表現(xiàn)主要為石英次生加大，偏光顯微鏡下普遍可見石英次生加大現(xiàn)象(圖2c)。由于埋深較大，渤南洼陷主要以二、三級(jí)加大為主，石英次生加大部分會(huì)填充原生孔隙并導(dǎo)致原生孔隙度降低，除非有強(qiáng)堿性流體進(jìn)入，否則被石英加大填滿的原生孔隙將很難再發(fā)生溶蝕作用，因而硅質(zhì)膠結(jié)作用強(qiáng)烈的地區(qū)次生溶孔一般不發(fā)育，往往形成致密儲(chǔ)集層。此外，在研究中發(fā)現(xiàn)黏土雜基發(fā)育的井段石英的次生加大不發(fā)育;反之，石英次生加大發(fā)育的井段內(nèi)黏土雜基不發(fā)育。分析認(rèn)為:一方面黏土雜基的發(fā)育說明巖石成分成熟度較低，石英含量較低，從而石英加大現(xiàn)象就較少見;另一方面，高含量的黏土雜基充填粒間孔隙，有效抑制了石英次生加大邊的出現(xiàn)，盡管成巖演化階段中可能經(jīng)歷了多重成巖環(huán)境，但黏土雜基中以高嶺石、伊利石和綠泥石為主，當(dāng)成巖環(huán)境變化時(shí)，伊利石、綠泥石和高嶺石之間相互轉(zhuǎn)化［11，12］，黏土雜基的總含量基本不變，還是充填粒間孔隙，因此石英次生加大邊沒有空間得以存在。

2.2.3 黏土礦物膠結(jié)作用

渤南洼陷沙四下亞段出現(xiàn)的黏土礦物膠結(jié)物主要有高嶺石、伊利石、綠泥石和伊蒙混層等。高嶺石一般呈假六邊形片狀、書頁狀或蠕蟲狀集合體充填孔隙(圖2d)，高嶺石膠結(jié)物的形成一般與長(zhǎng)石的溶蝕作用有關(guān)，因此其高含量代表了酸性成巖環(huán)境，其在渤南洼陷主要分布于洼陷中心的斷裂帶處，說明斷裂帶處的儲(chǔ)集層受到酸性流體影響較強(qiáng)烈，有次生孔隙發(fā)育。伊利石一般呈絲發(fā)狀、片狀充填于粒間孔隙中或在粒表以膜狀分布，在垂向上其分布主要集中在研究層段頂部，在平面上圍繞洼陷邊緣分布，向湖盆方向含量有逐漸降低的趨勢(shì)，其高含量反映出堿性成巖環(huán)境，因此渤南洼陷沙四下亞段現(xiàn)今狀態(tài)下洼陷邊緣儲(chǔ)集體總體處于堿性成巖環(huán)境中，而洼陷中心儲(chǔ)集體則處于酸性成巖環(huán)境中。

2.3 溶蝕作用

溶蝕作用是次生孔隙形成的主要原因［13～16］，其有效的提高了儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集性能。受物源區(qū)母巖性質(zhì)和搬運(yùn)距離的影響，渤南洼陷沉積的砂巖、砂礫巖多為巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖，填隙物含量較高，原生孔隙較少，但是物性研究發(fā)現(xiàn)，在埋深大于3 500 m的深層中仍然有孔隙度近20%的儲(chǔ)集層存在，這很大程度上是后期的溶蝕作用造成的。渤南洼陷的溶蝕作用空間上主要分布在洼陷中部的斷裂帶上，發(fā)育的范圍較小，最常見的是長(zhǎng)石被溶蝕為蠶食狀、殘余狀或港灣狀的次生孔隙，常形成粒內(nèi)溶孔或鑄?？?其次為巖屑和碳酸巖膠結(jié)物的溶蝕，碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕主要形成大量的粒間溶孔(圖2e)，巖屑溶解又可形成巖屑內(nèi)溶孔，溶孔多為微孔，且多呈孤立狀，連通性差。

渤南洼陷沙四下亞段溶蝕作用的形成機(jī)制主要是成巖過程中有機(jī)質(zhì)成熟產(chǎn)生的有機(jī)酸和二氧化碳所形成的酸性水使長(zhǎng)石和巖屑等發(fā)生溶蝕，但由于沙四下亞段至今沒有發(fā)現(xiàn)有效烴源巖，其油氣主要來自上覆沙四上亞段烴源巖①宋國奇，劉雅利，程付啟，等.渤南孤北地區(qū)沙四段多儲(chǔ)集類型油藏富集規(guī)律［R］.東營:勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，2013:141-143，因此控制沙四下亞段儲(chǔ)集層發(fā)生溶蝕作用的有機(jī)酸應(yīng)與沙四上亞段烴源巖的生排烴活動(dòng)有關(guān)。分析認(rèn)為:沙四上亞段的烴源巖在生排烴的過程中產(chǎn)生的大量有機(jī)酸在異常高壓的驅(qū)動(dòng)下，以斷層為輸導(dǎo)進(jìn)入到沙四下亞段儲(chǔ)集體中并發(fā)生溶蝕作用，因此沙四下亞段溶蝕作用較強(qiáng)烈的地區(qū)應(yīng)分布在與沙四上亞段烴源巖對(duì)接且斷層發(fā)育的洼陷中心斷裂帶上，這也與沙四下亞段溶蝕作用的實(shí)際分布情況一致。

2.4 交代作用

渤南洼陷沙四下亞段的交代作用在空間上的分布很不均勻，主要以多層、薄層狀為特點(diǎn)，平面上延伸的規(guī)模也不大，而且主要以方解石對(duì)長(zhǎng)石的交代為主，顆粒邊緣呈鋸齒狀或港灣狀，甚至可以完全交代碎屑顆粒形成方解石假象(圖2f)，交代作用是由一種礦物演變?yōu)榱硪环N礦物，其對(duì)孔隙增大或減小的貢獻(xiàn)基本可忽略。

3 成巖模式及孔隙演化

3.1 成巖模式

渤南洼陷沙四下亞段沉積期干旱的氣候造就了多鹽少雨的沉積環(huán)境，在這種沉積環(huán)境下形成了沉積期偏堿性的湖泊水體［17～18］，因此渤南洼陷沙四下亞段在早期沉積到后期埋深小于2 600 m之前經(jīng)歷的都是弱堿性成巖環(huán)境，這一過程為早成巖階段，機(jī)械壓實(shí)作用為主要成巖作用類型，顆粒之間由早期的不接觸-點(diǎn)接觸到中期的點(diǎn)-線接觸直到晚期的線接觸，儲(chǔ)集層的原生粒間孔不斷減少，已變得較為致密，同時(shí)弱堿性的成巖環(huán)境致使方解石膠結(jié)物出現(xiàn)和黏土雜基沉淀，進(jìn)一步減少了粒間孔隙。

當(dāng)渤南洼陷沙四下亞段儲(chǔ)集層埋深超過2 600 m時(shí)，上覆沙四上亞段烴源巖埋深超過2 200 m，進(jìn)入到中成巖A期，有機(jī)質(zhì)Ro大于0.5%并開始生烴，生排烴過程中產(chǎn)生了有機(jī)酸開始對(duì)沙四下亞段的儲(chǔ)集層產(chǎn)生影響。需要指出的是:沙四上亞段的有機(jī)酸對(duì)沙四下亞段儲(chǔ)集層的影響只局限在洼陷中心的斷裂帶，在這里沙四上亞段烴源巖厚度較大，生烴能力強(qiáng)，生烴增壓效應(yīng)形成了異常高壓，同時(shí)斷裂體系發(fā)育，生烴過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸在異常高壓的驅(qū)動(dòng)下順斷層面進(jìn)入到沙四下亞段儲(chǔ)集層中，因此烴源巖發(fā)育、異常高壓和斷裂體系是控制沙四上亞段有機(jī)酸能順利進(jìn)入到沙四下亞段儲(chǔ)集層中的三個(gè)因素，三因素缺一不可，共同控制了渤南洼陷沙四下亞段只在洼陷中心的斷裂帶處發(fā)生了較強(qiáng)的溶蝕作用(圖3)。由于這一時(shí)期為沙四上亞段烴源巖初次生烴期，生排烴量不是很大，產(chǎn)生的有機(jī)酸數(shù)量有限，能進(jìn)入到沙四下亞段地層中的有機(jī)酸更是稀少，因此只在洼陷中心斷裂帶處產(chǎn)生了微弱的溶蝕作用，并出現(xiàn)了石英次生加大現(xiàn)象，但在渤南洼陷的其它區(qū)域還是以弱堿性成巖環(huán)境為主，沒有發(fā)生溶蝕作用。

圖3 渤南洼陷沙四下亞段成巖模式圖Fig.3 The diagenetic model of the lower section of Es4in Bonan sag

當(dāng)渤南洼陷沙四下亞段儲(chǔ)集層埋深超過3 700 m時(shí)，進(jìn)入到中成巖B期，其上覆的沙四上亞段烴源巖開始大量生烴并產(chǎn)生了大量有機(jī)酸，有機(jī)酸優(yōu)先進(jìn)入與烴源巖橫向?qū)拥纳乘南聛喍蝺?chǔ)集層中，同時(shí)還在異常高壓的驅(qū)動(dòng)下順斷層向下注入到下伏儲(chǔ)集層中。有機(jī)酸的大量注入，使得洼陷中心斷裂帶處的儲(chǔ)集層中早期碳酸鹽巖膠結(jié)物和長(zhǎng)石發(fā)生溶蝕，形成大量粒間、粒內(nèi)溶蝕孔。這一時(shí)期已達(dá)到機(jī)械壓實(shí)的末期，整個(gè)渤南洼陷顆粒呈凹凸接觸，并有裂縫出現(xiàn)，在洼陷中心斷裂帶處可見石英次生加大現(xiàn)象(圖3)。

隨著埋深的進(jìn)一步增大，當(dāng)超過5 000 m時(shí)已到晚成巖階段，這一時(shí)期整個(gè)渤南洼陷機(jī)械壓實(shí)作用都已停止，并由于不再受到有機(jī)酸影響，成巖環(huán)境逐漸向后期弱堿性轉(zhuǎn)變，鐵白云石膠結(jié)物出現(xiàn)，顆粒呈縫合線接觸，儲(chǔ)集空間以壓溶縫和構(gòu)造裂縫為主。

圖4 渤南洼陷沙四下亞段儲(chǔ)集層成巖現(xiàn)象與孔隙演化圖Fig.4 The diagenetic phenomenon and evolution of porosity about reservoir of the lower section of Es4in Bonan sag

3.2 孔隙演化

此次研究首先在前期進(jìn)行了大量的取樣和分析化驗(yàn)，并根據(jù)分析所得的大量鏡下薄片資料對(duì)成巖作用及孔隙演化進(jìn)行了定量分析，分析中只考慮了三種主要成巖作用對(duì)孔隙演化的影響，也既是壓實(shí)、膠結(jié)作用減少孔隙度，溶蝕作用增加孔隙度。

眾所周知，每個(gè)巖石樣品點(diǎn)的原始孔隙度(φ原始)可應(yīng)用Sneider圖版通過顆粒的分選性進(jìn)行估算得到，而現(xiàn)今孔隙度(φ現(xiàn)今)可由分析化驗(yàn)所得，這也是孔隙演化定量研究的基礎(chǔ)。在得知了每個(gè)樣品點(diǎn)的原始孔隙度和現(xiàn)今孔隙度后，選取位于早成巖階段結(jié)束時(shí)所對(duì)應(yīng)深度段附近的樣品點(diǎn)進(jìn)行分析，此時(shí)基本無溶蝕作用發(fā)生，依據(jù)膠結(jié)物的含量可估算出膠結(jié)作用減少的孔隙度(φ早膠結(jié))，由原始孔隙度減掉現(xiàn)今孔隙度再減掉膠結(jié)作用減少的孔隙度，即可得到由壓實(shí)作用減少的孔隙度(φ早壓實(shí))，把所有樣品點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均后所得數(shù)值可以認(rèn)為是早成巖階段壓實(shí)和膠結(jié)作用減少的孔隙度。然后，再選取位于中成巖A階段結(jié)束時(shí)所對(duì)應(yīng)深度段附近的樣品點(diǎn)，根據(jù)早成巖階段孔隙演化的定量研究結(jié)果可估算出樣品點(diǎn)在中成巖 A期開始時(shí)的孔隙度(φ中A開始)，也既是“φ中A開始=φ原始-φ早膠結(jié)-φ早壓實(shí)”，然后通過鏡下觀察估計(jì)出每個(gè)樣品點(diǎn)的面孔率，把面孔率和現(xiàn)今孔隙度進(jìn)行擬合可建立面孔率與現(xiàn)今孔隙度之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上估計(jì)出由溶蝕作用產(chǎn)生的面孔率后可求取溶蝕作用增加的孔隙度(φ中A溶蝕)，由于中成巖A期酸性流體所溶蝕的主要為早期碳酸鹽巖膠結(jié)物，因此可根據(jù)溶蝕孔隙和現(xiàn)今膠結(jié)物的含量之和估算出成巖作用開始直到中成巖A期結(jié)束時(shí)膠結(jié)作用減少的孔隙度(φ膠結(jié))，此數(shù)值減掉早成巖階段膠結(jié)作用減少孔隙度(φ早膠結(jié))便可得中成巖A期膠結(jié)作用減少的孔隙度(φ中A膠結(jié))，至此得知了中成巖A期溶蝕作用增加的孔隙度(φ中A溶蝕)和膠結(jié)作用減少的孔隙度(φ中A膠結(jié))，再由樣品點(diǎn)中成巖A期開始時(shí)的孔隙度(φ中A開始)減掉現(xiàn)今孔隙度(φ現(xiàn)今)減掉膠結(jié)作用減少的孔隙度(φ中A膠結(jié))，然后加上溶蝕作用增加的孔隙度(φ中A溶蝕)便可得到由壓實(shí)作用減少的孔隙度(φ中A壓實(shí))，也既是“φ中A壓實(shí)=φ中A開始-φ現(xiàn)今-φ中A膠結(jié)+φ中A溶蝕”。根據(jù)這種思路便可以分別求出中成巖 B和晚成巖階段各成巖作用對(duì)孔隙演化的定量影響，需要指出的是在中成巖B及晚成巖階段酸性流體所溶蝕的不單是早期碳酸鹽巖膠結(jié)物，還有長(zhǎng)石，因此研究中要在鏡下分別估計(jì)出膠結(jié)物溶蝕孔隙和長(zhǎng)石溶蝕孔隙所占比例，只把膠結(jié)物溶蝕孔隙和膠結(jié)物含量相加才可準(zhǔn)確得出膠結(jié)作用減少孔隙度。

由成巖模式研究可知渤南洼陷沙四下亞段在埋深較淺時(shí)一直為弱堿性成巖環(huán)境，成巖作用以機(jī)械壓實(shí)為主，有少量的膠結(jié)作用發(fā)生，依據(jù)成巖作用定量研究結(jié)果，其中壓實(shí)作用減少了19.71%的孔隙度，膠結(jié)作用減少了8.52%的孔隙度，孔隙空間類型以原生粒間孔為主(圖4)，孔隙度演化曲線呈正常壓實(shí)曲線(圖5);當(dāng)埋深超過2 600 m時(shí)，上覆沙四上亞段烴源巖產(chǎn)生的有機(jī)酸開始進(jìn)入到沙四下地層中，在洼陷中心的斷裂帶處發(fā)生溶蝕，溶蝕作用在有機(jī)酸注入的早期較微弱，成巖作用仍以機(jī)械壓實(shí)為主，壓實(shí)減孔達(dá)18.67%，同時(shí)溶蝕增加了5.23%的孔隙度，孔隙空間類型以殘余粒間孔為主，有少量粒間、粒內(nèi)溶孔發(fā)育;伴隨著埋深的增大，沙四上亞段烴源巖生烴過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸大量注入到沙四下地層中，分布在洼陷中心斷裂帶處的辮狀河道儲(chǔ)集體和辮狀河三角洲儲(chǔ)集體遭受了較強(qiáng)烈的溶蝕，這一時(shí)期溶蝕可增大8.58%的孔隙度，由于到達(dá)機(jī)械壓實(shí)末期，壓實(shí)作用只減少3.13%的孔隙度，從而形成了次生孔隙發(fā)育帶，這一階段殘余粒間孔已較少，孔隙空間類型以粒間、粒內(nèi)溶蝕孔為主(圖4)。需要指出的是:由于溶蝕作用只在洼陷中心斷裂帶處較強(qiáng)烈，因此次生孔隙在平面上主要分布在斷裂帶處沉積的辮狀河道和辮狀河三角洲儲(chǔ)集體中，而在洼陷邊緣沉積的沖積扇和扇三角洲中不甚發(fā)育，從而洼陷邊緣儲(chǔ)集體的孔隙演化曲線呈現(xiàn)的是正常壓實(shí)曲線;垂向上，由于斷裂帶處沉積的辮狀河道和辮狀河三角洲埋深相對(duì)較大，因此次生孔隙主要集中在辮狀河道和辮狀河三角洲儲(chǔ)集體發(fā)育的3 200～4 600 m地層中(圖5)。

圖5 渤南洼陷沙四下亞段現(xiàn)今孔隙度分布Fig.5 The porosity distribution of the lower section of Es4in Bonan sag

4 成巖作用與有利勘探區(qū)帶關(guān)系

深層油氣勘探在于尋找次生孔隙發(fā)育的有利儲(chǔ)集層［19～21］，由上文研究可知渤南洼陷沙四下亞段次生孔隙較發(fā)育的儲(chǔ)集體集中在洼陷中心的斷裂帶處，這一點(diǎn)從發(fā)育次生孔隙井的位置也可得到證實(shí)(圖6)。究其原因，認(rèn)為:洼陷中心的斷裂帶，其上覆沙四上亞段烴源巖厚度較大，且有異常高壓發(fā)育，同時(shí)還有大量的斷層溝通上、下地層，沙四上亞段烴源巖在生排烴過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸在異常高壓驅(qū)動(dòng)下順斷層進(jìn)入到沙四下亞段中，使儲(chǔ)集體發(fā)生溶蝕作用從而形成次生孔隙。從而，在對(duì)控制次生孔隙發(fā)育的3因素進(jìn)行綜合分析后認(rèn)為:沙四下亞段有利勘探區(qū)應(yīng)是在洼陷中心斷裂發(fā)育、上覆沙四上亞段地層中存在異常高壓和較厚烴源巖的區(qū)域(圖6)。

據(jù)2013年取得的最新勘探成果顯示:在渤南洼陷沙四下亞段發(fā)現(xiàn)的油氣主要集中在洼陷中部斷裂帶附近的辮狀河道及辮狀河三角洲砂體中，油氣沿?cái)嗔褞С蕱|西向帶狀分布(圖6)。這一區(qū)域不但有多種類型儲(chǔ)集體，且上覆沙四上亞段異常壓力高、烴源巖厚度大、斷裂體系也較發(fā)育，具備研究區(qū)次生孔隙發(fā)育的3因素條件，因此形成了油氣聚集。實(shí)際取得的勘探成果不但驗(yàn)證了次生孔隙發(fā)育的3因素條件，還指明了有利勘探區(qū)預(yù)測(cè)的方向，拋開已發(fā)現(xiàn)的含油面積，認(rèn)為下一步的勘探區(qū)帶應(yīng)是中西部的辮狀河道儲(chǔ)集體發(fā)育區(qū)以及北部辮狀河三角洲前緣儲(chǔ)集體發(fā)育區(qū)(圖6)。

圖6 渤南洼陷沙四下亞段有利勘探區(qū)預(yù)測(cè)Fig.6 The prediction of the favourable exploration areas of the lower section of Es4in Bonan sag

5 結(jié)論

(1)渤南洼陷沙四下亞段主要發(fā)育的成巖作用類型有壓實(shí)作用、壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用和交代作用，沉積環(huán)境、埋深和有機(jī)酸共同控制各成巖作用的強(qiáng)度及分布。

(2)渤南洼陷沙四上亞段烴源巖厚度及其異常高壓分布和斷裂體系發(fā)育程度共同控制沙四下亞段不同區(qū)域的成巖演化模式，其中洼陷中心斷裂帶處的儲(chǔ)集體受有機(jī)酸影響經(jīng)歷了堿酸交替的成巖環(huán)境，在3 200～4 600 m深度段形成了次生孔隙發(fā)育帶;而洼陷邊緣的儲(chǔ)集體經(jīng)歷的一直是偏堿性成巖環(huán)境，孔隙演化呈現(xiàn)的是正常壓實(shí)曲線。

(3)渤南洼陷沙四下亞段有利勘探區(qū)應(yīng)是在洼陷中心、斷裂發(fā)育、上覆沙四上亞段存在異常高壓和較厚烴源巖的區(qū)域，結(jié)合已發(fā)現(xiàn)含油范圍，認(rèn)為下一步勘探方向應(yīng)是中西部的辮狀河道儲(chǔ)集體發(fā)育區(qū)以及北部辮狀河三角洲前緣儲(chǔ)集體發(fā)育區(qū)。

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