松遼盆地梨樹斷陷致密氣儲(chǔ)層特征研究

郭新軍

中國石化東北油氣分公司生產(chǎn)運(yùn)氣處，吉林 長春 130062

0 引言

梨樹斷陷是一個(gè)小型的箕狀斷陷，位于松遼盆地東南隆起區(qū)東南緣，受西部桑樹臺(tái)大斷裂及中部小寬斷裂、秦家屯斷裂等共同控制[1]，斷陷地層從洼子中心向北東、東、南東方向超覆并逐漸減薄。根據(jù)構(gòu)造形態(tài),沉積演化和斷裂分布特征,把梨樹斷陷層分為南部斜坡帶、北部斜坡帶、桑樹臺(tái)洼陷帶、中央構(gòu)造帶和西部陡坡帶等五個(gè)區(qū)帶。深層致密氣藏主要分布在桑樹臺(tái)洼陷和東南斜坡帶。

常規(guī)深層的定義是埋藏深度在3 500 m以深的地層，梨樹斷陷桑樹臺(tái)洼陷和東南斜坡的火石嶺組、沙河子組和營城組埋藏深度基本都在3 500 m以深。桑樹臺(tái)洼陷帶發(fā)育多套烴源巖,保存條件好,是梨樹斷陷深層致密氣的主要研究區(qū)域[2]。埋藏越深，壓實(shí)作用越強(qiáng)，物性越差。同時(shí)有機(jī)酸溶蝕和后期反轉(zhuǎn)等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的微裂縫，又提高了深層儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性, 儲(chǔ)層條件是制約深層氣成藏的關(guān)鍵要素。

1 梨樹斷陷深部儲(chǔ)層特征分析

梨樹斷陷鉆遇深部碎屑巖物性普遍較差[3]，如L8井和J3井，為低孔中滲的特征(表1)。

表1 L8井和J3井物性分析數(shù)據(jù)表

Table 1 Physical property analysis data of Well L8 and Well J3

井號(hào)井深(m)孔隙度(%)水平滲透率(mD)L84 177.507.53.4404 180.407.511.2004 181.106.45.4004 182.006.91.7104 183.006.10.763J33 539.464.92.2403 539.835.513.3003 614.355.78.6603 614.405.38.210

1.1 巖石成分

桑樹臺(tái)洼陷營城組砂巖以粗粒到中粒長石碎屑砂巖為主，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)38%～42%，長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～48%，并含有20%左右的變質(zhì)巖巖屑和10%左右的火山巖巖屑。顆粒分選中等—差,呈次棱角狀—次圓狀。長石風(fēng)化程度中等，成分成熟度較低、結(jié)構(gòu)成熟度較差。砂巖巖屑呈層狀結(jié)構(gòu)，陸源碎屑顆粒略具定向排列，說明經(jīng)受過一定程度的區(qū)域變質(zhì)作用。

X射線衍射定量分析檢測顯示，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)在17.4%～35.6%之間，長石(鉀長石和斜長石)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在42.3%～57.8%，并含有17%～41.9%的濁沸石。黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.4%～8.3%，黏土成分以伊利石和蒙脫石為主，含有一定比例的高嶺石和綠泥石，高嶺石質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2%～8%，綠泥石6%～22%。掃描電鏡下能見到少量黃鐵礦。

鈉長石和鉀長石易溶蝕形成次生孔隙[4]，而鈉長石的溶蝕貢獻(xiàn)最大。濁沸石的溶蝕在松遼盆地非常重要，特別是在松遼盆地北部深層儲(chǔ)層中較為發(fā)育，是次生孔隙形成的主要成因之一。

1.1.1 濁沸石

松遼盆地下白堊統(tǒng)砂巖中的濁沸石是在一定的深度下，由于地溫較高(120～200 ℃)，孔隙中富鈣碳酸根離子的堿性溶液作用于長石及部分巖屑后而產(chǎn)生的，它與砂巖成巖后生階段、泥巖成巖階段和有機(jī)物的熱變質(zhì)作用階段有著密切的關(guān)系。濁沸石的形成和堿性環(huán)境有關(guān)。形成濁沸石的深度，與其相當(dāng)?shù)溺R質(zhì)體反射率所推算的古地溫是相對(duì)應(yīng)的。因此，濁沸石可以作為埋藏條件下一種地質(zhì)溫度計(jì)的指示礦物。L8井下白堊統(tǒng)營城組濁沸石質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高達(dá)到41.9%，大部分在17%～20%，經(jīng)歷過(早期)堿性環(huán)境。

1.1.2 高嶺石

深層碎屑巖儲(chǔ)層中的高嶺石主要是由長石的溶蝕產(chǎn)生的，高嶺石的發(fā)育是高物性儲(chǔ)層和高含油氣層出現(xiàn)的重要標(biāo)志。深層碎屑巖儲(chǔ)層中的高嶺石形成于酸性流體和長石相互作用酸性成巖場中，保存在油氣充注形成的惰性成巖場中，在堿性成巖場中高嶺石會(huì)迅速向伊利石和綠泥石轉(zhuǎn)化。

L8井營城組營一段埋深在4 100 m以深，巖心分析見到一定含量的高嶺石(圖1)，同時(shí)在高嶺石周圍見到酸性環(huán)境生成的黃鐵礦。

濁沸石是堿性環(huán)境的標(biāo)志物，高嶺石和黃鐵礦的存在說明成巖后期是酸性環(huán)境，綜合判別早期沉積環(huán)境為鈉離子為主的堿性環(huán)境，后期受烴源巖生烴影響，轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝原h(huán)境。酸性環(huán)境能夠促成方解石的溶蝕形成大量連通的小孔—微孔。

1.2 孔隙類型與分布特征

1.2.1 原生粒間孔

根據(jù)鑄體薄片以及掃描電鏡的觀察結(jié)果，粒間孔多分布于分選中—好且硬性顆粒含量較高的砂巖中，具有較高的抗壓實(shí)性，有助于原生孔隙的保存。后期改造分為3種形式出現(xiàn):黏土襯邊形成顆粒包殼，有效地阻止石英加大，使粒間孔得以保存，一般呈三角形、四邊形或多邊形，孔隙較大，常分布于主河道中;石英次生加大發(fā)育，加大邊未充滿粒間孔，原有的粒間孔大幅度縮小，一般這種孔隙形態(tài)較規(guī)則，多呈三角形、四邊形或多邊形，孔隙邊緣平直，孔隙大小中等，石英含量較高儲(chǔ)層中;在原有粒間孔隙的基礎(chǔ)上，碎屑顆粒邊緣遭部分溶蝕，孔隙形態(tài)不規(guī)則，孔隙邊緣常呈鋸齒狀、港灣狀，孔隙也較大，該種孔隙為原生和次生的混合成因。

圖1 L8井4 123 m和4 179 m掃描電鏡圖像Fig.1 Scanning electron microscope of 4 123 m and 4 179 m of Well L8

1.2.2 次生孔隙

本區(qū)粒間溶孔主要發(fā)育在硬性顆粒含量較高(大于50%)的含礫中—細(xì)砂巖中，形狀多樣，邊緣齒化。該區(qū)粒內(nèi)溶孔主要為長石、巖屑溶蝕形成的孔隙，鏡下常見沿鉀長石雙晶溶蝕形成網(wǎng)格狀殘余，亦可見易溶巖屑溶蝕形成的絲絮狀殘余。鑄模孔較大，但量較少，面孔率不超過1.5%。雜基微孔主要指填隙物的晶間微孔隙，常見的雜基孔隙有伊利石晶間孔、高嶺石晶間孔和綠泥石晶間孔。該類孔隙一般呈斑點(diǎn)狀和蜂窩狀，孔隙細(xì)小，一般小于0.005 mm。

1.2.3 裂縫

天然氣在致密巖層的低孔滲條件下的流動(dòng)，主要靠裂縫的串通作用，裂縫的發(fā)育程度和分布特征,對(duì)致密儲(chǔ)層天然氣的產(chǎn)出起著重要作用[5],主要為構(gòu)造縫與成巖縫。

構(gòu)造縫：巖心裂縫較為常見，多為中小縫，為斜裂縫和垂直縫(少量)。該類型裂縫主要沿沉積層面裂開，成組出現(xiàn)，且相互平行，多期裂縫沿層理面相互平行，巖屑錄井中見到大量充填在裂縫中的石英顆粒(圖2)。

成巖縫：桑樹臺(tái)洼陷的成巖縫主要發(fā)育壓裂縫、粒緣縫(貼?？p)、溶蝕縫等。壓裂縫一般可能為成巖強(qiáng)烈壓實(shí)作用使石英、長石、巖屑等脆性顆粒破裂形成的裂紋。其縫內(nèi)可見到石英、泥質(zhì)、碳酸鹽膠結(jié)物充填。溶蝕縫一般為長石、巖屑及雜基等易溶組分在成巖作用過程中(以長石為主)，由于水溶液的溶解作用形成，裂縫邊緣呈齒狀或有櫛狀排列的微粒，表明此類裂縫發(fā)育在原有微裂縫基礎(chǔ)上，在微裂縫周圍溶解易溶組分(圖2)。粒緣縫主要發(fā)育硬質(zhì)顆粒較為密集區(qū)域，沿顆粒邊緣細(xì)小的微裂縫，粒緣縫在含礫中—細(xì)砂巖中最為常見。

圖2 L8井4 181.1 m、4 183 m鑄體薄片顯微照片F(xiàn)ig.2 Micrograph of 4 181.1 m and 4 183 m casting slice of Well L8

2 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)梨樹斷陷深層致密儲(chǔ)集層為成分成熟度較低和結(jié)構(gòu)成熟度中等的陸源碎屑巖，巖石類型以中—細(xì)粒長石巖屑砂巖與巖屑長石為主。儲(chǔ)層空間類型為粒間孔、粒內(nèi)溶孔、鑄模孔、晶間微孔(雜基溶孔)、粒緣縫和破裂縫，其存在形式以裂縫+孔隙式組合為主，多發(fā)育在辮狀河三角洲前緣主河道沉積的硬質(zhì)顆粒含量較高的含礫中—細(xì)粒砂巖中。

(2)機(jī)械壓實(shí)作用是砂巖成巖致密化的最主要因素，巖石成分、地層水類型、成巖演化等多種因素控制深層致密儲(chǔ)層的儲(chǔ)層特征，儲(chǔ)層演化機(jī)理還需要進(jìn)一步研究。