南堡4號構造中深層異常高孔帶類型及成因

喬海波，趙曉東，劉曉，李亮，孫琳，蘇天喜

（1.中國石油冀東油田公司勘探開發(fā)研究院，河北 唐山 063000；2.中國石油冀東油田公司陸上油田作業(yè)區(qū)，河北 唐山 063200）

南堡4號構造中深層異常高孔帶類型及成因

喬海波1，趙曉東1，劉曉1，李亮1，孫琳2，蘇天喜1

（1.中國石油冀東油田公司勘探開發(fā)研究院，河北 唐山 063000；2.中國石油冀東油田公司陸上油田作業(yè)區(qū)，河北 唐山 063200）

應用巖心、普通薄片、鑄體薄片、掃描電鏡和分析化驗等資料，發(fā)現南堡4號構造中深層存在異常高孔帶，并對異常高孔帶的類型及成因進行了分析。研究表明：南堡4號構造在中深層3 800～3 900m和3 900～4 100m發(fā)育2個異常高孔帶，儲集空間以原生孔隙為主，原生面孔率百分比大于50%，均為原生孔隙型異常高孔帶。分析原生異常高孔帶的成因認為，沉積作用為原生異常高孔帶的形成提供物質基礎，剛性顆粒含量高有效抑制了壓實作用，早期油氣充注和早期地層超壓的發(fā)育進一步抑制壓實和膠結作用，有效保護了原生孔隙，從而形成了南堡4號構造中深層的原生異常高孔帶。

原生孔隙；異常高孔帶；中深層；南堡凹陷

0 引言

我國中淺層高孔滲優(yōu)質儲層的油氣勘探程度相對較高，因此大部分油田將勘探開發(fā)的目標瞄準中深層油藏［1-5］。目前研究認為，在一定的地質條件下，中深層仍可發(fā)育異常高孔的優(yōu)勢儲層［6-10］。南堡4號構造在中深層東三段、沙一段發(fā)現了工業(yè)油流，通過建立孔隙度和深度的關系，模擬出儲層最大孔隙度正常演化趨勢線，發(fā)現在中深層東三段和沙一段存在2個異常高孔帶［11-13］。前人沒有對異常高孔帶進行深入的研究，對其類型、特征、成因等認識不清，這些問題制約了南堡4號構造中深層勘探的后續(xù)研究。因此，本文以礦物學和巖石學理論為指導，以巖石薄片、掃描電鏡、分析化驗資料為基礎，探討了南堡4號構造異常高孔帶的類型及成因，為研究區(qū)后續(xù)中深層油氣勘探指明了方向。

1 地質概況

南堡凹陷4號構造位于南堡凹陷東部、柏各莊斷層下降盤，是一個北西走向的潛山披覆背斜構造帶［14］，有利勘探面積200 km2（見圖1）。

圖1 南堡凹陷4號構造區(qū)域位置

南堡4號構造分為4號構造南部和4號構造北部兩部分。4號構造南部主要位于蛤坨斷層下降盤，構造帶內發(fā)育一系列雁列式展布的斷層。4號構造北部位于NP2-52井區(qū)，近年來在中深層東三段、沙一段發(fā)現具有較大儲量規(guī)模的低滲透油藏，其縱向上發(fā)育多套含油層系，但存在油層厚度薄，油藏產量低、豐度低、埋藏深等特點，油藏主要受構造和巖性雙重控制［15-16］。4號構造北部的中深層處于辮狀河三角洲與湖泊進退發(fā)育之地，主要沉積微相為水下分流河道、水下分流間灣、河口壩、遠砂壩、席狀砂、濱淺湖泥等，油藏埋深3 200～4 100m。

2 異常高孔帶類型

異常高孔帶的發(fā)現，主要是通過建立孔隙度和深度的關系，模擬出儲層最大孔隙度正常演化趨勢線，發(fā)現由上到下孔隙度隨深度逐漸降低，但在東三下段和沙一段存在2處異常高孔帶（見圖2）。儲層孔隙度越高，次生面孔率百分比越大，但原生面孔率百分比更大，多數大于50%，甚至超過80%。

在東三下段地層3 800～3 900m，異常高孔隙度儲層的原生面孔率百分比大于50%，該深度范圍內的異常高孔帶為原生孔隙型異常高孔帶Ⅰ；在沙一段地層 3 900～4 100m，異常高孔隙度儲層的原生面孔率百分比同樣大于50%，該深度范圍內的異常高孔帶為原生孔隙型異常高孔帶Ⅱ。2處異常高孔帶分別控制著東三下段和沙一段2個油藏集中發(fā)育段。

在鑄體薄片和掃描電鏡中，可觀察到中深層高孔帶特征（見圖3）。該高孔帶類型主要為原生孔隙，屬于原生殘余粒間孔，以規(guī)則三角形和多邊形出現（見圖3a），邊緣清晰，單獨個體較大，孔隙連通性好。在普通薄片下，可觀察到孔隙內富含油（見圖3b），且原生殘余粒間孔中還充填有薄膜式和孔隙襯里式自生黏土礦物（見圖3c，3d），其對原生孔隙的影響較小。

圖2 南堡4號構造中深層異常高孔帶特征

圖3 南堡4號構造中深層異常高孔帶鏡下特征

3 原生異常高孔帶成因

3.1 沉積作用

南堡4號構造中深層主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積，主要沉積微相為水下分流河道、水下分流間灣、河口壩、席狀砂等［17-20］。通過統(tǒng)計主要沉積微相儲層物性發(fā)現，水下分流河道和河口壩微相的儲層物性最好，平均孔隙度差值在3%以上，平均滲透率差值為7×10-3μm2，屬于特低孔、低滲儲層，但仍為研究區(qū)有效儲層發(fā)育的有利沉積相帶；席狀砂和水下分流間灣微相的平均孔隙度差值和平均滲透率差值均小于0，為非有效儲層。

不同巖性的儲層物性統(tǒng)計結果表明：含礫砂巖、中粗砂巖和細砂巖儲層的物性最好，平均孔隙度差值在3%以上，平均滲透率差值在2×10-3μm2以上（見表1），是有效儲層發(fā)育的最有利巖相；粉砂巖和泥質粉砂巖儲層的平均孔隙度差值和平均滲透率差值均小于0，主要發(fā)育非有效儲層。南堡4號構造辮狀河三角洲前緣水下分流河道和河口壩儲層的巖石顆粒粒度較粗，分選中等偏好，剛性顆粒含量高，雜基含量較少，為原生異常高孔帶的形成提供了有利的物質基礎。

3.2 成巖作用

南堡4號構造異常高孔帶儲層對應埋深為3 800～ 4 100m，成巖體系類型以Ⅴ，Ⅵ，Ⅱ類為主［12］。通過薄片鏡下觀察發(fā)現，壓實作用和膠結作用是儲層減孔的主要成巖作用，溶解作用有效改善了研究區(qū)異常高孔帶的儲層物性［21-22］。壓實作用中—強，使粒間原生孔隙有所減少，但研究區(qū)辮狀河三角洲前緣的沉積環(huán)境導致剛性顆粒含量高，能夠有效抑制壓實作用（見圖4）。

碳酸鹽膠結物的含量是決定研究區(qū)儲層物性好壞的主要因素之一［23］。研究區(qū)異常高孔帶儲層內，異常高孔隙段的碳酸鹽膠結物含量明顯比正常高孔隙段、低孔隙段的碳酸鹽膠結物低。統(tǒng)計未校正高嶺石晶間孔時，異常高孔隙段的長石溶蝕量與溶蝕產物含量的差值主要為0～4.00%，平均2.20%。高嶺石常含有1/4～1/2的晶間孔，按平均值3/8的晶間孔進行了校正，發(fā)現異常高孔隙段的長石溶蝕量與溶蝕產物含量的差值主要為0～4.00%，平均2.68%，所以，開放系統(tǒng)中長石的溶蝕對儲層孔隙度影響顯著，南堡4號構造異常高孔帶長石溶蝕增孔的面孔率為2.68%。

因此，壓實作用和膠結作用是南堡4號構造異常高孔帶儲層減孔的最主要因素，但研究區(qū)剛性顆粒含量高可以有效抑制壓實作用，同時長石與部分巖屑（如火山巖屑）等鋁硅酸鹽礦物的溶解，能夠產生部分次生孔隙，有效地改善儲層物性，是中深層有效儲層乃至異常高孔帶發(fā)育的必要條件。

表1 南堡4號構造異常高孔帶儲層不同巖性的儲層物性統(tǒng)計結果

圖4 南堡4號構造中深層壓實作用鏡下特征

3.3 油氣大規(guī)模充注

試油結果與儲層實測物性統(tǒng)計表明，南堡4號構造異常高孔帶含油級別高的儲層孔隙度明顯高于含油級別低的儲層孔隙度（見圖5）。

圖5 南堡4號構造異常高孔帶含油性與物性關系

油氣充注有利于中深層優(yōu)質儲層的形成和發(fā)育。早期油氣充填儲層孔隙空間，一方面能夠承受部分上覆巖層壓力，減緩儲層壓實作用，保存原生孔隙；另一方面，油氣充注能夠抑制后期膠結作用的進行，使壓實殘余原生孔得到有效保存［24-25］。

南堡4號構造異常高孔帶主要是沙一段和東三下段儲層，發(fā)生了2期油氣充注。第1期發(fā)生于館陶組晚期—明化鎮(zhèn)組早期（距今15.5～12.0 Ma），第2期發(fā)生于明化鎮(zhèn)組晚期（距今7.0～4.0 Ma）［26］。早期油氣充注能夠有效抑制碳酸鹽膠結物的生長，含油級別高的儲層碳酸鹽膠結物含量較少。根據鑄體薄片觀察，發(fā)生早期油氣充注的孔隙，后期未被鐵白云石等膠結物膠結（見圖6a）；而未發(fā)生早期油氣充注的孔隙，后期被鐵白云石等膠結物強烈膠結（見圖6b）。因此，早期油氣充注是儲層中碳酸鹽膠結物含量少的主要原因，它有效保護了原生儲層孔隙，對中深層優(yōu)質儲層的形成具有重要作用。

圖6 油氣充注對碳酸鹽膠結的抑制

3.4 流體超壓

南堡4號構造沙一段及東三段局部發(fā)育超壓。試油結果顯示，研究區(qū)中深層的地層壓力系數為1.09～1.28（見表2），介于超壓附近，表明超壓對原生異?？紫兜男纬删哂幸欢ǖ淖饔谩Ｔ缙谛纬傻牧黧w超壓，在有機質生烴作用過程中，壓力進一步增高，并且在有利的保存條件下得到有效保存，從而能夠減緩壓實作用，保護儲層原生孔隙，對中深層異常高孔帶的發(fā)育起到積極作用。

表2 南堡4號構造中深層實測壓力系數

4 結論

1）南堡4號構造中深層孔隙主要為原生殘余粒間孔，原生面孔率百分比大于50%，在東三下段和沙一段存在2處異常高孔帶，均為原生孔隙型異常高孔帶。2處異常高孔帶分別控制著東三下段和沙一段2個油藏集中發(fā)育段。

2）南堡4號構造中深層主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣水下分流河道和河口壩沉積，巖石顆粒粒度較粗，分選中等偏好，剛性顆粒含量高，雜基含量較少，為原生異常高孔帶的形成提供了有利的物質基礎。壓實作用和膠結作用是研究區(qū)異常高孔帶儲層減孔的最主要因素，剛性顆粒含量高可以有效抑制壓實作用。

3）南堡4號構造中深層早期發(fā)生油氣大規(guī)模充注，是儲層中碳酸鹽膠結物含量少的主要原因，從而有效保護儲層原生孔隙，對中深層優(yōu)質儲層的形成具有重要作用。南堡4號構造中深層早期存在流體高壓能夠減緩壓實作用，保護儲層原生孔隙，對中深層異常高孔帶的發(fā)育起到積極作用。

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（編輯 趙衛(wèi)紅）

Types and causes of anomalously high porosity zone in middle and deep reservoir of 4th Structure,Nanpu Depression

QIAO Haibo1,ZHAO Xiaodong1,LIU Xiao1,LI Liang1,SUN Lin2,SU Tianxi1
(1.Research Institute of Exploration and Development,Jidong Oilfield Company,PetroChina,Tangshan 063000,China;2.Offshore Operation Zone,Jidong Oilfield Company,PetroChina,Tangshan 063200,China)

Based on the data analysis of core,ordinary chip,casting lamella and scan electron microscope,anomalously high porosity zone in the middle and deep reservoir is found in the 4th Structure,Nanpu Depression.This essay tries to study the types and causes of anomalously high porosity zone.Study shows that two anomalously high porosity zones exist in the middle and deep reservoirs in 3800-3900m and 3900-4100m of the 4th Structure,Nanpu Depression.The reservoir space is mainly of primary pores and the native face rate is more than 50%,which means the anomalously high porosity zones are primary pore zones.The analysis of the causes of anomalously high porosity zones shows that sedimentation is the material base of the primary zones.High rigid particle content effectively restrains the compaction.The early oil and gas charging and early overpressure of reservoir further depress compaction and cementation,which effectively protects the primary pores and form the primary anomalously high porosity zone of the 4th Structure,Nanpu Depression.

primary pore;anomalously high porosity zone;middle and deep reservoir;Nanpu Depression

國家科技重大專項課題“南堡凹陷油氣富集規(guī)律與增儲領域”（2016ZX05006-006）；中石油股份公司科技重大專項“南堡及外圍第四次油氣資源評價”（2014E-050211）

TE122.2+3；P618.13

A

10.6056/dkyqt201606009

2016-04-19；改回日期：2016-08-27。

喬海波，男，1981年生，工程師，碩士，2007年畢業(yè)于西南石油大學油氣田開發(fā)專業(yè)，現從事儲層地質學與油藏評價研究工作。E-mail：qiaohaibo@petrochina.com.cn。

喬海波，趙曉東，劉曉，等.南堡4號構造中深層異常高孔帶類型及成因［J］.斷塊油氣田，2016，23（6）：726-730.

QIAO Haibo，ZHAO Xiaodong，LIU Xiao，et al.Types and causes of anomalously high porosity zone in middle and deep reservoir of 4th Structure,Nanpu Depression［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（6）：726-730.