準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組頁巖油儲層特征及控制因素

許 琳 常秋生 馮玲麗 張 妮 劉 歡

（ 1中國石油 新疆油田公司勘探開發(fā)研究院；2 中國石油 新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū) ）

0 引言

近年來，隨著非常規(guī)油氣勘探的不斷深入，頁巖油已成為非常規(guī)油氣發(fā)展的重點領(lǐng)域[1]，在全球能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)十分重要的地位。目前，準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油勘探已獲得巨大成功[2]，油田開發(fā)工作正如火如荼地進行，瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油成為準(zhǔn)噶爾盆地近年來的重要勘探領(lǐng)域?，敽枷蒿L(fēng)城組發(fā)育一套咸化湖盆（半封閉環(huán)境）泥頁巖及白云巖與碎屑巖過渡的云質(zhì)巖沉積，不僅是盆地的主力烴源層，也是瑪湖凹陷頁巖油勘探的主要領(lǐng)域[3]。

前人憑借不同研究手段及分析資料對瑪湖凹陷風(fēng)城組的巖石特征及成因、沉積背景及形成環(huán)境、烴源巖生烴機理、潛力及評價等方面開展了大量的研究[4-7]，但沒有對頁巖油儲層的基本特征與控制因素進行深入系統(tǒng)的研究。為了進一步推進準(zhǔn)噶爾盆地頁巖油勘探，本文以典型探井巖心觀察、薄片鑒定、掃描電鏡觀測、X—射線衍射、物性分析和地球化學(xué)資料為基礎(chǔ)，確定了瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油儲層特征、控制因素等，有助于為本地區(qū)油氣勘探生產(chǎn)部署和決策提供一定的依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

瑪湖凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，面積近5000km2，是公認(rèn)的富烴凹陷，緊鄰哈拉阿拉特山，西側(cè)為克百斷裂帶和烏夏斷裂帶，東南側(cè)分布有英西凹陷、三個泉凸起、夏鹽凸起和達巴松凸起，西南接中拐凸起[8]（圖1）。研究區(qū)風(fēng)城組沉積時為一西厚東薄、西陡東緩的不對稱箕狀凹陷，風(fēng)城組總沉積厚度為800～1800m。風(fēng)城組根據(jù)巖性和電性特征可分為 3個巖性段，自下而上分別稱為風(fēng)城組一段（P1f1）、二段（P1f2）和三段（P1f3），各段又可分為2～3個亞段不等，整個風(fēng)城組以暗色細(xì)?！獦O細(xì)粒沉積物為主，內(nèi)部發(fā)育大量堿性礦物沉積，堿性蒸發(fā)巖最大厚度超過200m，分布面積約300km2，可能是國內(nèi)目前已知時代最古老的碳酸鹽巖型鹽湖（堿湖）和大型天然堿礦床[9]。風(fēng)城組在細(xì)粒巖石中含不同類型和數(shù)量不等的白云石，形成不同類型的云質(zhì)巖類沉積，特征與美國古近系綠河組沉積類似[10]，白云巖與云質(zhì)巖類沉積較發(fā)育。風(fēng)城組沉積時期湖平面升降頻繁，是準(zhǔn)噶爾盆地二疊系咸化湖盆中咸度最高的凹陷。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置圖Fig.1 Regional location map of the study area

2 風(fēng)城組頁巖油儲層特征

2.1 儲層沉積特征

二疊系風(fēng)城組的古地貌特征表現(xiàn)為西陡東緩的不對稱箕狀凹陷，為一閉塞型湖泊（或咸化湖泊）。根據(jù)Degens資料：淡水碳酸鹽巖沉積的δ13C值多分布在-15‰～-5‰，海相石灰?guī)r中δ13C值則分布在-5‰～5‰[14]，風(fēng)城組79個樣品統(tǒng)計，δ13C值為-1.6‰～7.1‰顯示其沉積水介質(zhì)以咸水為主，具有高鹽度水介質(zhì)特征。Keith和Weber在對數(shù)百個侏羅紀(jì)以來沉積的海相石灰?guī)r和淡水石灰?guī)r同位素測定的基礎(chǔ)上，提出了一個同位素系數(shù)(Z)的經(jīng)驗公式：Z=2.048×(δ13C+50)+0.498× (δ18O+50)，并認(rèn)為同位素系數(shù)大于120時為海相石灰?guī)r，小于120時為淡水石灰?guī)r(湖相碳酸鹽巖);風(fēng)城組所有樣品的Z值均介于120～144.99（表1），平均值為134.35，表明風(fēng)城組主要為咸水沉積。同時風(fēng)城組 Sr/Ba＞1、B/Ga＞7、Th/U＜2、稀土元素δCe＜1‰，也反映了咸水和還原沉積環(huán)境（表2）。咸化湖泊環(huán)境有利于白云石等碳酸鹽類礦物的形成，有利于凝灰質(zhì)成分的碳酸鹽化，使得不同類型白云石和方解石共存于細(xì)粒巖石中。風(fēng)城組巖石中常見不同形狀的黃鐵礦以粒狀、針狀、團塊狀、草莓狀形式分布，并可見生活于咸化湖泊中的古鱈魚化石等[11]（圖2）。

表1 國內(nèi)部分半咸水—鹽湖碳、氧同位素、Z值對比表Table 1 Comparison of carbon isotope, oxygen isotope, Z value of some domestic brackish water-salt lakes

表2 研究區(qū)風(fēng)城組微量元素比值統(tǒng)計表Table 2 Statistics of the trace elements in Fengcheng Formation in the study area

圖2 研究區(qū)二疊系風(fēng)城組沉積特征Fig.2 The sedimentary characteristics of Permian Fengcheng Formation in the study area

考慮到風(fēng)城組古地貌背景，結(jié)合錄井、測井、巖心、地震等資料綜合分析后認(rèn)為，風(fēng)城組在研究區(qū)主要發(fā)育扇三角洲和湖泊兩種沉積相（圖3）。風(fēng)一段為一大套完整的湖進湖退旋回，湖水鹽度逐漸變大，風(fēng)一段上部堿性礦物沉積達到最厚;風(fēng)二段整體為一湖水變淺的湖退沉積旋回，總體上風(fēng)二段鹽度最大;風(fēng)三段為兩個旋回，之間有一沉積間斷，下旋回由風(fēng)三段中、下部組成，總體是鹽度變低過程。

圖3 研究區(qū)二疊系風(fēng)城組沉積相平面展布圖Fig.3 Sedimentary facies of Permian Fengcheng Formation in the study area

2.2儲層巖石學(xué)特征

研究區(qū)二疊系風(fēng)城組儲層巖性十分復(fù)雜，是典型的細(xì)粒沉積，夾少量粗粒碎屑物質(zhì)，可見陸源碎屑巖、碳酸鹽巖、蒸發(fā)巖類等。本文通過對風(fēng)南1井、風(fēng)南3井、風(fēng)城011井、艾克1井等12口重點探井進行巖心觀察、薄片鑒定、掃描電鏡觀測等方法，將風(fēng)城組頁巖油儲層巖性劃分為5種主要類型，分別為陸源碎屑巖、白云巖與云質(zhì)巖、富有機質(zhì)泥頁巖、蒸發(fā)巖和火山巖（含火山碎屑巖類）。

（1）陸源碎屑巖。陸源碎屑巖是研究區(qū)風(fēng)城組最為發(fā)育的巖類之一，巖性主要有細(xì)粒的細(xì)砂巖與粉砂巖、粗粒的含礫粗砂巖與砂礫巖，主要發(fā)育在瑪湖凹陷的西部邊緣扎伊爾山山前斷裂帶上[12]，垂向上主要發(fā)育在風(fēng)三段和風(fēng)二段的中、上部。

（2）白云巖與云質(zhì)巖。鉆井取心及薄片資料分析顯示瑪湖凹陷風(fēng)城組廣泛發(fā)育白云巖、泥質(zhì)云巖、云質(zhì)泥巖和云質(zhì)粉砂巖等，且多與泥質(zhì)巖互層，主要形成于陸源物質(zhì)供給較少的靜水湖灣環(huán)境。研究區(qū)白云石主要為泥晶與微晶結(jié)構(gòu)，紋層發(fā)育，多分布于泄水通道、層間縫等[13]。

（3）富有機質(zhì)泥頁巖。富有機質(zhì)泥頁巖是瑪湖凹陷風(fēng)城組最重要的巖石類型之一[14]，地層富含藻類有機質(zhì)，見季節(jié)性紋層，它既是烴源巖層，也是儲層[15]。一般在巖心中可觀察到白色條帶，按其成分將富有機質(zhì)泥頁巖劃分為富有機質(zhì)云質(zhì)泥頁巖、富有機質(zhì)灰質(zhì)泥頁巖及富有機質(zhì)生物巖類與頁巖類的巖性組合等。經(jīng)測定，富有機質(zhì)灰質(zhì)泥頁巖TOC值平均為1.6%，富有機質(zhì)云質(zhì)泥頁巖TOC為1.0%，可見富有機質(zhì)灰質(zhì)泥頁巖烴源巖質(zhì)量更優(yōu)。

（4）蒸發(fā)巖。蒸發(fā)巖是咸化湖盆最具特征的巖類，主要包括鈉鈣碳酸鹽巖、鈉碳酸鹽巖、碳鈉鈣石巖、碳酸鈉鈣石巖（天然堿）、蘇打石巖和鈉鎂碳酸鹽巖、硅硼鈉石巖等（圖4）。通過對研究區(qū)內(nèi)風(fēng)城1、風(fēng)南4 及風(fēng)南14等多口取心井分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)城組中富含堿性礦物，常見的有碳酸鈉鈣石、硅硼鈉石、天然堿等，偶見絲硅鎂石和菱水碳鐵鎂石。蒸發(fā)巖垂向上主要分布在凹陷中央?yún)^(qū)的風(fēng)一段和風(fēng)二段，平面上主要發(fā)育在凹陷中心的風(fēng)城1井—風(fēng)南5井—艾克1井一線以南，最大厚度超過200m，分布面積約300km2。大量堿性礦物的發(fā)現(xiàn)證實風(fēng)城組為堿湖沉積[16]。

（5）火山巖?；鹕綆r是風(fēng)城組重要的巖石類型之一，主要分布于瑪湖凹陷斜坡的東部、東北部，北部有少量分布，以風(fēng)一段最為發(fā)育。風(fēng)城組大部分屬于堿性—偏堿性系列火山巖類，以厚度不穩(wěn)定的流紋質(zhì)熔結(jié)火山碎屑巖、火山碎屑熔巖為主，巖石類型較為復(fù)雜，主要包括中酸性凝灰?guī)r—沉凝灰?guī)r、粗面質(zhì)沉凝灰?guī)r、熔結(jié)角礫凝灰?guī)r、安山巖等，顏色以灰色、深灰色至灰黑色為主。

圖4 研究區(qū)二疊系風(fēng)城組蒸發(fā)巖類型Fig.4 The evaporite types of Permian Fengcheng Formation in the study area

根據(jù)巖石薄片及掃描電鏡鑒定結(jié)果統(tǒng)計，瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組巖石中礦物成分種類多，垂向上變化較大，礦物類型主要以石英、長石、白云石、方解石、泥質(zhì)為主，可見碳酸鈉鈣石、硅硼鈉石、蘇打石等不常見堿性礦物。黏土礦物含量很少，黏土礦物以伊/蒙混層為主，其次為伊利石。

二疊系風(fēng)城組礦物中石英含量為3%～50%，平均為21%;長石以斜長石為主，斜長石含量為3%～30%，平均為14%;還含有少量的鉀長石，平均含量為3%;白云石含量差異大，為1%～85%，平均為23%;方解石含量為1%～45%，平均為9.6%，在蒸發(fā)巖類巖石中幾乎未見方解石[17]。碎屑顆粒分選中等，磨圓呈次圓狀—次棱角狀;膠結(jié)中等，膠結(jié)類型以壓嵌式—孔隙式為主，壓嵌式次之;以顆粒支撐和雜基支撐為主，接觸方式主要為線狀—點狀、點狀—浮狀接觸。根據(jù)風(fēng)南1井、風(fēng)南4井等16口井81塊樣品的X—射線衍射分析統(tǒng)計，風(fēng)城組頁巖油儲層黏土礦物含量為0.34%～2.17%，以伊/蒙混層為主，其次為伊利石，含少量蒙皂石，風(fēng)城組具有一定的水敏性。

2.3儲層物性特征

物性特征決定儲層的儲集及滲流性能[18]。瑪湖凹陷西斜坡二疊系風(fēng)城組巖石致密，孔隙度較低，滲透率變化較大。根據(jù)艾克1井、風(fēng)南1井、風(fēng)南4井、風(fēng)南14井等14口井871塊儲層樣品分析（表3），風(fēng)城組儲層孔隙度為0.1%～30.1%，平均為4.61%，大約70%的樣品孔隙度小于5%;滲透率為0.01～1020mD，平均為0.134mD，其中85%的樣品滲透率小于1.0mD，表現(xiàn)為典型的頁巖油儲層特征，屬于低孔、低—特低滲透儲層。風(fēng)二段和風(fēng)三段物性相對較好，發(fā)育一定比例中孔，具有“甜點”儲層特征。

從壓汞數(shù)據(jù)分析可知，風(fēng)城組頁巖油儲層孔隙結(jié)構(gòu)較差，毛細(xì)管壓力曲線為偏細(xì)歪度，孔隙分選不好，具有小孔隙和細(xì)喉道，最大孔喉半徑分布在0.32～2.56μm，平均為1.52μm，進汞壓力大，退汞效率差，屬于微孔細(xì)喉儲層。

表3 研究區(qū)二疊系風(fēng)城組孔隙度、滲透率統(tǒng)計表Table 3 The statistics of porosity and permeability of Permian Fengcheng Formation in the study area

2.4儲集空間類型及特征

根據(jù)巖心觀察、薄片鑒定、掃描電鏡觀測及FMI成像測井分析，風(fēng)城組儲層儲集空間類型主要包括粒間孔、晶間孔、溶蝕孔與裂縫等，其中裂縫和溶蝕孔為有利的儲集空間。

2.4.1 粒間孔

風(fēng)城組原始沉積物粒度較細(xì)，埋藏較深，受長期壓實作用的影響，原始孔隙不易保存，留下來的粒間孔多為壓實作用和膠結(jié)作用下殘余的原生粒間孔隙[19]，呈不規(guī)則形狀，多為孤立或基本不連通。粒間孔在研究區(qū)風(fēng)城組分布較少，常見于發(fā)生白云巖化作用的泥巖或粉細(xì)砂巖中，孔徑較小[20]，一般小于幾微米，連通性差。

2.4.2 晶間孔

風(fēng)城組沉積時期在泄水通道與微裂縫內(nèi)充填或半充填的石英、白云石、硅硼鈉石等礦物非常發(fā)育，這些礦物容易被溶蝕形成溶蝕孔，之后經(jīng)過膠結(jié)等成巖作用會殘留部分晶間孔[21]，這些晶間孔孔徑小、滲透性較差。風(fēng)城組晶間孔主要是泄水通道內(nèi)和裂縫中石英晶間孔、堿性礦物晶間孔及少量的白云石晶間孔等，常與裂縫、溶蝕孔伴生（圖5a）。

2.4.3 溶蝕孔

溶蝕孔是研究區(qū)風(fēng)城組最有利的儲集空間類型之一(圖5b、c)，在層間縫及泄水通道內(nèi)及周邊白云石、硅硼鈉石、碳酸鈉鈣石等堿性礦物十分發(fā)育，這些礦物對地層水酸堿度異常敏感[22]，容易被溶蝕形成溶蝕孔，孔徑大小不一。溶蝕孔多呈港灣狀或長條狀，為風(fēng)城組頁巖油儲層的主要孔隙類型，包括晶間溶孔、晶內(nèi)溶孔，屬于微米或納米級孔隙;在巖心和薄片中常見大量順層或順裂縫發(fā)育的溶孔、溶洞，并被石油瀝青質(zhì)充填，孔徑一般不大于5μm[23]。

2.4.4 裂縫

準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊紀(jì)構(gòu)造活動強烈[24]，研究區(qū)構(gòu)造帶形成于海西早期，到三疊紀(jì)活動微弱，侏羅紀(jì)以后基本停止。海西期發(fā)育的斷裂伴生有大量的裂縫，有利于油氣的運移和聚集，同時也是頁巖油儲層有利的儲集空間類型[25]，對儲層物性也起到極大的改善作用。通過對風(fēng)城組頁巖油儲層巖心觀察、薄片鑒定、掃描電鏡觀測及FMI成像測井資料分析，將研究區(qū)發(fā)育的裂縫劃分為構(gòu)造縫、異常壓力縫和微裂縫3種類型。

構(gòu)造縫是指巖石受構(gòu)造應(yīng)力的作用，超過其彈性限度后破裂而形成的裂縫[26]，構(gòu)造縫在巖心上極少觀察到，一般表現(xiàn)為高角度裂縫，邊緣平直，裂縫面近垂直[27]，裂縫長度為0.1～20cm，常會有紋層的錯斷。異常壓力縫在風(fēng)城組主要表現(xiàn)為高壓泄水縫，一般裂縫面不規(guī)則，裂縫長度較短、寬度不等[28]，常被白云石、硅硼鈉石、碳酸鈉鈣石等堿性礦物充填，造成儲層含油性差[29]。研究區(qū)發(fā)育大量微裂縫，主要包括成巖過程中形成的沿層理面低角度或水平延伸的層理縫、黏土礦物轉(zhuǎn)化脫水產(chǎn)生的礦物收縮縫及不同紋層力學(xué)性質(zhì)差異所形成的層間縫（圖5d—f），這些裂縫開度為0.5～2μ m，不僅很好地改善了儲層儲集空間，還為流體提供了運移通道[30]。

2.5烴源巖特征

根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果，風(fēng)城組油藏原油主要來自準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組烴源巖。風(fēng)城組烴源巖有機質(zhì)豐度高，有機碳含量（TOC）平均為2.2%，氯仿瀝青“A”含量平均為0.1493%，生烴潛力（S1+S2）為5.55mg/g，成熟度較高，鏡質(zhì)組反射率Ro為0.85%～1.40%，達成熟—高成熟階段，母質(zhì)類型好，以Ⅰ型與Ⅱ型干酪根為主，為較好—好烴源巖。

圖5 研究區(qū)二疊系風(fēng)城組儲層主要儲集空間類型Fig.5 The main reservoir space types of Permian Fengcheng Formation in the study area

3 儲層控制因素

通過對各種資料綜合分析，認(rèn)為沉積環(huán)境與沉積相、巖石類型、有機碳含量、堿性礦物含量、成巖作用及裂縫是控制瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油儲層發(fā)育的主要因素。

3.1 沉積環(huán)境與沉積相

沉積環(huán)境與沉積相主要是通過控制沉積物的分選、磨圓、粒度和基質(zhì)含量來影響儲集巖原生孔隙[31]，一般情況下，顆粒大、分選和磨圓好、基質(zhì)含量低的巖石孔滲條件好[32]。風(fēng)城組沉積時期主要發(fā)育一套扇三角洲—淺湖—半深湖沉積體系，以淺湖—半深湖沉積體系為主，沉積了一套咸化湖泊準(zhǔn)同生白云巖化和后生白云巖化的混積巖，其中廣泛分布的粉細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、白云巖為頁巖油儲層的主要儲集巖石類型。

二疊系風(fēng)城組沉積環(huán)境與沉積相對儲層物性的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：①控制白云巖與云質(zhì)巖發(fā)育范圍;②為白云巖化作用發(fā)生提供條件。平面上受扇體物源供應(yīng)的影響，扇三角洲處白云巖與云質(zhì)巖發(fā)育受到抑制，含量明顯較少;隨著向湖盆方向推進，物源供應(yīng)不充足，碎屑含量逐漸減少，白云巖與云質(zhì)巖發(fā)育程度逐漸增強。風(fēng)二段沉積時期為一湖水較淺的湖退沉積旋回，總體上湖泊面積最廣，相應(yīng)的白云巖與云質(zhì)巖儲層厚度及分布范圍最大，此階段主要形成大量原生孔隙，包括晶間孔、粒間孔及少量溶蝕孔。另外由于氣候干旱炎熱，蒸發(fā)作用較強，熱液活動頻繁，高鹽度的殘留海水盆地及安靜的水體環(huán)境為白云巖化作用的發(fā)生提供了條件[33]。

3.2 巖石類型

瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油儲層巖性十分復(fù)雜，是典型的細(xì)粒沉積，夾少量粗粒碎屑物質(zhì)，主要為一套靜水沉積的含有機質(zhì)的粉細(xì)砂巖及微晶白云巖，組成巖石的礦物成分較多;巖石具不均勻云化、沸石化、硅化、硅硼鈉石化及鈉長石化，白云巖化作用較明顯。不同巖類的儲集性能差別較大，分析風(fēng)城組26口取心井1504塊巖心常規(guī)孔滲數(shù)據(jù)，粉細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及白云巖儲集性能相對較好（圖6），孔隙度多大于5%，為研究區(qū)目的層段的主要甜點儲集巖類型。統(tǒng)計巖石薄片、X—射線衍射等資料，發(fā)現(xiàn)瑪湖凹陷風(fēng)城組巖石主要由砂質(zhì)（石英、長石、巖屑）、白云石、泥質(zhì)、硅質(zhì)及堿性礦物組成。通過對風(fēng)城組6口井儲層物性的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，含白云石與硅質(zhì)等脆性礦物組分較高的巖石裂縫發(fā)育程度較高，儲層物性好，具備進行高效壓裂改造的先天條件。

圖6 研究區(qū)二疊系風(fēng)城組各類巖石常規(guī)孔隙度、滲透率關(guān)系直方圖Fig.6 The histogram showing relationship between the conventional rock porosity and permeability of PermianFengcheng Formation in the study area

3.3 有機碳含量

瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油儲層中部分層段含有較多的泥頁巖，泥巖有機質(zhì)豐度也是影響儲層孔隙度的因素之一[34]。不同巖性泥巖均具有較高的有機質(zhì)豐度，且有機碳含量分布范圍較寬。有機碳含量對儲層物性的影響主要體現(xiàn)在有機質(zhì)的賦存方式[35]，有機碳含量與儲層孔隙度有良好的正相關(guān)關(guān)系（圖7），即儲層孔隙度總是隨著有機碳含量的增大而增大。通過對研究區(qū)風(fēng)城組頁巖油儲層巖心、鑄體薄片和掃描電鏡觀察，泥頁巖中存在大量孔隙，可為油氣提供大量的儲集空間[36]，塊狀泥巖、灰質(zhì)泥巖及紋層狀灰?guī)r有機碳含量較高，有機質(zhì)孔較發(fā)育，在儲層有機質(zhì)內(nèi)部及邊緣發(fā)育微裂縫[37]。

圖7 研究區(qū)二疊系風(fēng)城組泥頁巖TOC與孔隙度的關(guān)系Fig. 7 Correlation between TOC and the porosity of Permian Fengcheng Formation in the study area

3.4 堿性礦物含量

瑪湖凹陷風(fēng)城組中發(fā)育大量的堿性礦物，主要有硅硼鈉石、碳酸鈉鈣石、氯碳酸鈉鎂石、碳鎂鈉石、碳?xì)溻c石和蘇打石等，還有絲硅鎂石、淡鋇鈦石等特殊礦物，偶見骸晶狀石鹽。硅硼鈉石含量較高，出現(xiàn)在不同形態(tài)的含堿性礦物層中，主要和白云石或鐵白云石伴生在一起，主要分布于風(fēng)城組黑色的泥質(zhì)白云巖中;碳酸鈉鈣石主要出現(xiàn)在斑點狀及溶蝕晶洞狀的含堿性礦物層中;氯碳酸鈉鎂石一般分布在硅硼鈉石周圍，表面蝕變現(xiàn)象嚴(yán)重[38];碳鎂鈉石含量較少，出現(xiàn)在紋層狀含堿性礦物層;碳?xì)溻c石與蘇打石普遍呈純堿層出現(xiàn)，并且相伴而生。堿性礦物的含量與儲層孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系（圖8），堿性礦物含量越高，儲層孔隙度越高。

圖8 研究區(qū)二疊系風(fēng)城組堿性礦物含量與孔隙度的關(guān)系Fig.8 The relationship between porosity and alkaline mineral content of Permian Fengcheng Formation in the study area

3.5 成巖作用

瑪湖凹陷風(fēng)城組頁巖油儲層成巖作用復(fù)雜、類型多樣，對儲層物性和孔隙演化影響最大的成巖作用主要是壓實作用、溶蝕作用和白云巖化作用。

風(fēng)城組儲層孔隙度與埋藏深度的關(guān)系圖表明，孔隙度具有隨著埋藏深度的增大而減小的特征，說明壓實作用發(fā)生在成巖作用的早期，中等偏強，對儲層物性具有破壞作用，而溶蝕作用對儲層儲集性能有較強的改造作用，在4200～4800m存在次生孔隙發(fā)育帶（圖9）。

圖9 研究區(qū)二疊系風(fēng)城組孔隙度與埋藏深度的關(guān)系Fig.9 Correlation between porosity and buried depth of Permian Fengcheng Formation in the study area

研究區(qū)風(fēng)城組頁巖油儲層發(fā)育的儲集空間類型主要為溶蝕孔和裂縫，儲層中溶蝕作用比較發(fā)育，通過對大量樣品進行鏡下鑒定、掃描電鏡觀察及巖礦分析，發(fā)現(xiàn)石英、長石、方解石、白云石、沸石、碳鈉鈣石、硅硼鈉石等礦物均容易發(fā)生溶蝕分解，形成大量微米級、納米級孔隙，對改善儲層物性有一定的貢獻。

研究區(qū)風(fēng)城組儲層白云巖化作用廣泛發(fā)育，是改善儲層物性重要的成巖作用之一，主要表現(xiàn)為：沿紋層分布的準(zhǔn)同生白云巖化作用形成微晶白云石，云質(zhì)重結(jié)晶作用形成細(xì)晶白云石，沿裂縫及周圍發(fā)生白云巖化及去白云巖化作用形成中—細(xì)晶白云石及方解石[39]?，敽枷蒿L(fēng)城組豐富的鎂離子來源為白云巖化作用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)：①風(fēng)城組發(fā)育一定規(guī)模的殘留海沉積[40]，海水中含有豐富的Ca2+、Mg2+、Sr2+、Mn2+、V5+等離子，是研究區(qū)地層水中鎂離子的重要來源之一;②在埋藏壓實過程中伊利石向蒙脫石轉(zhuǎn)化釋放大量的Mg2+，以及在埋藏狀態(tài)下緩慢分解的有機質(zhì)也會釋放部分Mg2+，有利于白云石的形成，從而發(fā)生強烈的白云巖化作用[41]。白云巖化作用會產(chǎn)生白云石晶間孔，對儲層物性具有一定的改善作用，主要表現(xiàn)在增強巖石脆性，使之在構(gòu)造作用下更易發(fā)生破碎，產(chǎn)生裂縫。

3.6 裂縫

研究區(qū)風(fēng)城組儲層巖性致密，其物性受控于裂縫的發(fā)育情況。裂縫通常受構(gòu)造運動、溶蝕作用和地層巖石脆性特征共同控制。巖石中的裂縫會隨著地層巖石脆性的增大而增多，裂縫的形成有利于儲層后期的壓裂改造[42]。瑪湖凹陷處于克百斷裂帶和烏夏斷裂帶的轉(zhuǎn)換帶附近，應(yīng)力環(huán)境復(fù)雜，在構(gòu)造演化過程中，應(yīng)力方向發(fā)生了轉(zhuǎn)變，使研究區(qū)風(fēng)城組內(nèi)發(fā)育了多種走向的斷裂和復(fù)雜裂縫組合。構(gòu)造作用所產(chǎn)生的裂縫對儲層的貢獻不僅體現(xiàn)在改善儲層儲集空間，而且還體現(xiàn)在為后期的溶蝕作用提供流體運移的通道[43]。通過巖心、鑄體薄片、FMI成像測井及試井資料研究分析，研究區(qū)風(fēng)城組儲層具有裂縫—孔隙型雙重介質(zhì)的特點，溶蝕孔與裂縫的發(fā)育程度和配置關(guān)系優(yōu)劣決定了有效孔隙的發(fā)育，同時也決定了油氣產(chǎn)能的高低。研究區(qū)風(fēng)城組儲層裂縫和溶蝕孔配置關(guān)系好，故在靠近斷裂帶附近多發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)油氣流井[44]。

4 結(jié)論

瑪湖凹陷在二疊系風(fēng)城組沉積時期主要發(fā)育一套扇三角洲—淺湖—半深湖沉積體系，沉積了一套咸化湖泊準(zhǔn)同生白云巖化和后生白云巖化的混積巖，巖石類型主要包括陸源碎屑巖、白云巖與云質(zhì)巖、富有機質(zhì)泥頁巖、蒸發(fā)巖、火山巖，風(fēng)城組富含堿性礦物，常見的有碳酸鈉鈣石、硅硼鈉石、天然堿等，儲層基質(zhì)孔隙度低，滲透率變化較大，屬于微孔細(xì)喉、低孔、低—特低滲透儲層，裂縫和溶蝕孔為風(fēng)城組有利的儲集空間。

沉積環(huán)境與沉積相、巖石類型、有機碳含量、堿性礦物含量、成巖作用及裂縫是控制頁巖油儲層發(fā)育的6個主要因素，其中沉積環(huán)境決定了白云質(zhì)巖類巖石的分布范圍，廣泛分布的粉細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、白云巖為頁巖油儲層的主要儲集巖石類型，有機碳含量、堿性礦物含量與儲層物性呈正相關(guān)關(guān)系，白云巖化作用增強了巖石脆性，溶蝕作用決定了次生孔隙的形成，構(gòu)造活動下發(fā)育大量裂縫，能有效改善儲層物性。