準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷北部頭屯河組儲(chǔ)層特征

趙樂(lè)研+++李穎博

摘 要：綜合利用巖石薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、物性等一系列室內(nèi)測(cè)試分析手段，結(jié)合前人研究成果，對(duì)準(zhǔn)噶爾東部阜北地區(qū)侏羅系頭屯河組儲(chǔ)層特征進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明：中侏羅統(tǒng)頭屯河組發(fā)育辮狀河三角洲平原亞相沉積，巖石類(lèi)型以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，成分成熟度低，結(jié)構(gòu)成熟度較高，低膠結(jié)物含量；研究區(qū)砂巖儲(chǔ)層主要處于早成巖階段B期和中成巖階段A期；儲(chǔ)集空間類(lèi)型主要是以剩余粒間孔和原生粒間孔為主，次生孔隙相對(duì)不發(fā)育。儲(chǔ)集層的孔隙度平均為16.08%；滲透率平均為34.3×10-3μm2，屬于中孔-中低滲類(lèi)型儲(chǔ)層。沉積微相、成巖作用、膠結(jié)作用（尤其早期粘土礦物包膜）是控制頭屯河組儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素。

關(guān)鍵詞：中孔-中低滲；儲(chǔ)層特征；頭屯河組、阜康凹陷

引言

準(zhǔn)東阜北斜坡區(qū)頭屯河組存在著規(guī)模儲(chǔ)層巖性圈閉發(fā)育條帶，具有巨大的油氣勘探潛力，但是其鉆探井較少，勘探程度較低。砂巖埋藏演化經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的成巖過(guò)程，機(jī)械壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕等成巖作用對(duì)孔隙度和滲透率起著巨大的作用。本文通過(guò)巖心觀察和描述、沉積相分析、薄片鑒定、孔滲測(cè)定等手段對(duì)阜康凹陷頭屯河組砂巖儲(chǔ)層特征開(kāi)展綜合研究，以期對(duì)油田勘探開(kāi)發(fā)起到參考作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

頭屯河組整體巖性主要為褐灰色、紫灰色泥巖夾薄層綠灰色泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖，厚度為120m～430m，工區(qū)內(nèi)分布穩(wěn)定，垂向上自下而上發(fā)育三個(gè)段：頭屯河組一段（J2t1）、頭屯河組二段（J2t2）、頭屯河組三段（J2t3）。季敏和劉斌（2009）、況昊等（2012）和杭州地質(zhì)院（2013）都認(rèn)為研究區(qū)頭屯河組砂體成因類(lèi)型主要包括邊灘、分流河道、水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩和前緣席狀砂等砂體，其中頭屯河組早中期以辮狀河三角洲前緣亞相水下分流河道砂體為主力儲(chǔ)集砂，晚期以辮狀河三角洲平原亞相分流河道砂為主力儲(chǔ)集砂體。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

阜北凹陷帶工區(qū)內(nèi)共有探明鉆井29口，從中挑選了不同層位、巖性的砂巖樣品做了薄片鏡下觀察，對(duì)砂巖樣品中的石英（Q）、長(zhǎng)石（F）、巖屑（R）三種碎屑成分含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用國(guó)際通用的投點(diǎn)命名原則，在三角分類(lèi)圖中進(jìn)行投點(diǎn)。根據(jù)大量的巖石薄片和巖心觀察，阜北凹陷頭屯河組砂巖巖石組分特征呈現(xiàn)出較高的巖屑含量，頭屯河三段巖屑含量高達(dá)70.2%，而石英和長(zhǎng)石含量相對(duì)較低。石英含量偏低，平均含量為4.00%～11.33%，膠結(jié)物總量一般小于5%，高嶺石和硅質(zhì)含量低。通過(guò)三角分類(lèi)圖進(jìn)行投點(diǎn)，得出阜北凹陷頭屯河組主要以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主要的巖石類(lèi)型，其次為巖屑砂巖，個(gè)別點(diǎn)落在了巖屑長(zhǎng)石砂巖范圍，砂巖的成分成熟度較低，表明為靠近物源區(qū)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離的搬運(yùn)、改造，巖屑類(lèi)型主要為凝灰?guī)r、安山巖等，少量硅質(zhì)巖、片巖和千枚巖等變質(zhì)巖。砂巖儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)成熟度方面表現(xiàn)為中等偏高的特點(diǎn)，顆粒粒度主要分布在細(xì)粒、中粒級(jí)范圍內(nèi)，分選中等-好，磨圓主要以次棱角狀-次圓狀，膠結(jié)方式主要為孔隙-壓嵌型和壓嵌型為主，顆粒間彼此接觸形成巖石支撐骨架，顆粒間接觸方式以點(diǎn)、線(xiàn)接觸為主。

2.2 儲(chǔ)層物性特征

研究區(qū)頭屯河組砂巖實(shí)測(cè)滲透率分布較寬，頭屯河一段滲透率范圍分布在0.01～138.06×10-3μm2，平均值為11×10-3μm2；頭屯河二段滲透率范圍分布在0.01～69.3×10-3μm2，平均值為12.5×10-3μm2；頭屯河三段滲透率范圍分布在0.105～529×10-3μm2，平均值為7.2×10-3μm2。據(jù)SY/T 6285-1997油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法，頭屯河組一段和二段主要屬于低滲型儲(chǔ)層，三段主要屬于特低滲型儲(chǔ)層?？紫抖群蜐B透率呈正相關(guān)關(guān)系，表明砂巖的儲(chǔ)、滲能力主要依賴(lài)于砂巖基質(zhì)孔隙與喉道，孔隙度和滲透率呈現(xiàn)出一定的關(guān)聯(lián)性，但數(shù)據(jù)在圖中投點(diǎn)位置較為分散，這就造成孔滲相關(guān)性不明顯，反映了在后期的埋藏過(guò)程中，成巖作用對(duì)砂巖孔滲的巨大影響。

2.3 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

砂巖最初沉積時(shí)，陸源碎屑顆粒間保留了一定的孔隙，隨著埋深的增加，經(jīng)歷了壓實(shí)、膠結(jié)等成巖作用后，這些原始保留下來(lái)的顆粒間孔隙迅速減少，最終保留下來(lái)的原始孔隙叫做原生粒間孔。在巖石形成后，由于受到淋濾、溶解、交代、重結(jié)晶等后期成巖作用形成的孔隙叫做次生孔隙。研究區(qū)頭屯河組砂巖儲(chǔ)層中保留部分原生粒間孔隙，它是本區(qū)砂巖儲(chǔ)層中最常見(jiàn)的孔隙類(lèi)型，大部分砂巖中發(fā)育有剩余原生粒間孔，其在顆粒間呈多角形，原生孔隙有時(shí)被方解石或高嶺石等充填。次生孔隙是指砂巖中由溶蝕作用或別的成巖作用產(chǎn)生的孔隙，常見(jiàn)的孔隙類(lèi)型有粒內(nèi)溶孔、破裂縫、粒間溶孔等。研究區(qū)頭屯河組砂巖儲(chǔ)層中主要的次生孔隙類(lèi)型是粒內(nèi)溶孔。

3 儲(chǔ)層物性影響因素分析

3.1 沉積微相的影響

阜康凹陷頭屯河組砂巖在平面、縱向上的空間展布規(guī)律對(duì)砂巖的儲(chǔ)集性能影響深遠(yuǎn)。砂體的空間展布形態(tài)和規(guī)模受沉積環(huán)境的制約，在相同沉積時(shí)期和相同的沉積體系中，不同成因類(lèi)型決定了不同的沉積微相，進(jìn)而對(duì)砂體的顆粒大小、分選性、碎屑顆粒組成、顆粒成熟度產(chǎn)生差異性，這些方面都可以影響砂巖儲(chǔ)集層的孔隙度、滲透率等物性特征，引起巖體儲(chǔ)集性能之間的差異。通過(guò)巖石顏色、結(jié)構(gòu)和沉積構(gòu)造、測(cè)井曲線(xiàn)及古生物化石的觀察，阜康凹陷頭屯河組主要發(fā)育了一套辮狀河三角洲沉積體系，在工區(qū)內(nèi)沿著北東向南西方向延伸，有多條大面積帶狀分布，通過(guò)對(duì)比不同沉積微相和孔滲數(shù)據(jù)，表明三角洲平原亞相中分流河道和三角洲前緣亞相中水下分流河道儲(chǔ)集物性最好。

3.2 成巖作用的影響

3.2.1 壓實(shí)-壓溶作用

研究區(qū)頭屯河組具有較大的埋藏深度，巖石碎屑顆粒之間發(fā)生壓實(shí)作用相對(duì)強(qiáng)烈。通過(guò)顯微鏡下薄片觀察，碎屑顆粒之間主要為點(diǎn)-線(xiàn)接觸，部分呈現(xiàn)出線(xiàn)-線(xiàn)接觸，局部出現(xiàn)壓實(shí)作用更為強(qiáng)烈的凹凸接觸，這表明阜康凹陷北部頭屯河組在成巖階段經(jīng)歷了較為強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，破壞了顆粒間的原始骨架，降低了砂巖儲(chǔ)集空間。在壓實(shí)作用過(guò)程中，還有粘土礦物的析出，形成主要呈薄膜狀附著在顆粒表面的自生粘土礦物。

3.2.2 膠結(jié)作用

巖石在成巖過(guò)程中受到膠結(jié)作用，儲(chǔ)集物性也會(huì)發(fā)生變化，膠結(jié)作用對(duì)砂體孔隙主要起破壞作用，原生粒間孔隙在這個(gè)過(guò)程中損失掉一部分，但部分粘土礦物加強(qiáng)了巖石內(nèi)部的支撐結(jié)構(gòu)，對(duì)原生孔隙的保存起到建設(shè)性作用。阜康凹陷北部頭屯河組儲(chǔ)層中膠結(jié)類(lèi)型有長(zhǎng)石次生加大、硬石膏膠結(jié)、鈣質(zhì)膠結(jié)、粘土礦物包膜膠結(jié)等，其中在研究區(qū)內(nèi)最常見(jiàn)的是原生粒間孔隙中以環(huán)邊或包膜形式賦存的綠泥石及伊/蒙混層等粘土礦物膠結(jié)，這些粘土礦物形成于早成巖期。通過(guò)對(duì)粘土礦物環(huán)邊厚度的統(tǒng)計(jì)，對(duì)比孔滲物性數(shù)據(jù)得出，以孔隙襯邊方式膠結(jié)的粘土礦物一方面堵塞了孔吼，降低了儲(chǔ)層的孔滲性能，另一方面，一定程度使得碎屑顆粒間的支撐作用加強(qiáng)，減緩了壓實(shí)作用的影響，有利于原生粒間孔隙的保存。

4 認(rèn)識(shí)和結(jié)論

頭屯河組儲(chǔ)層處于中成巖階段A期，主要發(fā)育原生粒間孔，分流河道奠定了頭屯河組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育基礎(chǔ)，壓實(shí)作用是孔隙損失的主要因素；自生綠泥石包膜保存了原生粒間孔有利儲(chǔ)層發(fā)育，但也堵塞喉道降低儲(chǔ)層的滲流能力，整體屬中孔-低滲孔隙型儲(chǔ)層；物源、沉積微相、自生粘土礦物類(lèi)型及異常壓力四大因素，共同控制了阜北頭屯河組砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。