瑪湖地區(qū)三疊系克拉瑪依組優(yōu)質(zhì)砂礫巖儲(chǔ)層形成機(jī)制

徐子煜，王 安，韓長(zhǎng)城，田繼軍，張軍生，劉 磊，張 楠

（1.新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，烏魯木齊 830046；2.中國(guó)石油測(cè)井有限公司華北事業(yè)部，河北任丘 062550）

0 引言

隨著全球廣泛發(fā)現(xiàn)砂礫巖儲(chǔ)層，并且砂礫巖油藏儲(chǔ)量持續(xù)上升，砂礫巖儲(chǔ)層已經(jīng)成為全球油氣勘探的重要領(lǐng)域之一。沉積物源、構(gòu)造演化以及埋藏成巖作用等均影響著儲(chǔ)層的物性［1］，砂礫巖儲(chǔ)層粒度普遍較大，距物源較近，各種巖性混雜堆積，其中優(yōu)質(zhì)的砂礫巖儲(chǔ)層的形成機(jī)制一直是地質(zhì)研究的難題之一。準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層以礫巖、砂礫巖為主，在“跳出斷裂帶，走向斜坡區(qū)”的勘探思路指導(dǎo)下［2-5］，瑪湖地區(qū)的油氣勘探取得了持續(xù)的重大突破，現(xiàn)為全球最大的整裝砂礫巖油田?，敽貐^(qū)已在10 個(gè)層系共發(fā)現(xiàn)三級(jí)石油地質(zhì)儲(chǔ)量12.4 億t，其中探明儲(chǔ)量5.2 億t?？藶鯏嗔褞У闹袦\層三疊系克拉瑪依組（T2k）是西北緣的主力產(chǎn)層，已探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量4.48 億t，累計(jì)產(chǎn)油5 535 萬(wàn)t，目前日產(chǎn)油3 016 t，證實(shí)了瑪湖地區(qū)三疊系克拉瑪依組砂礫巖儲(chǔ)層成藏條件優(yōu)越，但與常規(guī)砂巖儲(chǔ)層不同的是，研究區(qū)儲(chǔ)層內(nèi)部整體表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非均質(zhì)性，砂礫巖儲(chǔ)層物性多屬于“低孔-特低滲”級(jí)別。

關(guān)于瑪湖地區(qū)三疊系克拉瑪依組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成機(jī)理方面的研究相對(duì)較少，本次研究綜合運(yùn)用巖心資料、測(cè)井資料和實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試資料，在分析其沉積特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行成巖演化恢復(fù)，并結(jié)合研究區(qū)油氣充注史和試油結(jié)果，確定優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的展布特征及其主控因素，以期為研究區(qū)的油氣勘探拓展新的領(lǐng)域。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

圖1 瑪湖地區(qū)克三疊系克拉瑪依組構(gòu)造綱要圖（a）及研究區(qū)綜合柱狀圖（b）Fig.1 Structure（a）and composite columnar section（b）of Triassic Karamay Formation in Mahu area

瑪湖地區(qū)位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北緣［2］，為北東向展布的近橢圓形，面積約7 000 km2（圖1），其西北部緊鄰克百斷裂帶、烏夏斷裂帶，東南部為達(dá)巴松凸起和夏鹽凸起，東北部為英西地區(qū)［3］。斷裂帶東南方向的瑪湖地區(qū)勘探程度極低，整體構(gòu)造特征為東南傾單斜［5］，形成了3 個(gè)鼻凸構(gòu)造帶?，敽貐^(qū)自下而上發(fā)育的地層為石炭系（C），二疊系佳木河組（P1j）、風(fēng)城組（P1f）、夏子街組（P2x）、下烏爾禾組（P2w1）和上烏爾禾組（P2w2），三疊系百口泉組（T1b）、克拉瑪依組（T2k）和白堿灘組（T3b），侏羅系八道灣組（J1b）、三工河組（J1s）、西山窯組（J2x）和頭屯河組（J2t），白堊系吐谷魯群（K1tg），古近系（E），新近系（N）以及第四系（Q）。其中克拉瑪依組為本次研究的目的層?，敽貐^(qū)主要發(fā)育北部夏子街、中部黃羊泉以及克拉瑪依等三大物源體系，以辮狀河三角洲和扇三角洲沉積為主，其中克拉瑪依組儲(chǔ)層為干旱氣候和強(qiáng)水動(dòng)力環(huán)境下形成的粗粒碎屑沉積。研究區(qū)發(fā)育3 套烴源巖，分別為二疊系的風(fēng)城組、佳木河組和烏爾河組。此外，石炭系也是可能的烴源巖發(fā)育層系［4-5］。佳木河組烴源巖厚度約150 m，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為1.34%，鏡質(zhì)體反射率多為0.85%～1.16%，有機(jī)碳類(lèi)型為Ⅰ型和Ⅱ1型，為克拉瑪依組儲(chǔ)層的主要油氣源。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

通過(guò)瑪湖地區(qū)22 口井的巖心觀察以及鏡下鑒定，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)儲(chǔ)層巖性以礫巖、含砂礫巖為主（圖2），約占總厚度的73%，其次為中—細(xì)砂巖，約占儲(chǔ)層厚度的15%，而粉砂巖和泥巖占比相對(duì)較小?？傮w上，儲(chǔ)層粒度分選較差，礫巖粒度直徑為0.5～5.0 cm，主要分布為0.5～2.0 cm。

圖2 瑪湖地區(qū)三疊系克拉瑪依組重點(diǎn)巖心照片（a）X89 井，2 282.57 m，T2 k2，灰色砂礫巖，分選差，磨圓較好；（b）M003 井，3 042.20 m，T2 k2，上部含礫粗砂巖，可見(jiàn)沖刷面及炭質(zhì)條帶；（c）FN408 井，2 117.20 m，T2 k2，灰綠色砂礫巖，見(jiàn)礫石定向排列；（d）X028 井：2 722.50 m，T2 k1，灰色礫巖，礫石粒徑向上變細(xì)，見(jiàn)礫石定向排列；（e）M002 井，3 092.40 m，T2 k2，灰色細(xì)砂巖夾雜黑色炭質(zhì)條帶，楔形層理發(fā)育；（f）M5 井，3 057.80 m，T2 k2，底部含礫砂巖與泥巖互層，見(jiàn)沖刷面，上部細(xì)砂巖發(fā)育平形層理Fig.2 Key core photos of Triassic Karamay Formation in Mahu area

采用Gazzi-Dickinson 顯微鏡統(tǒng)計(jì)法，并按照砂體類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，每個(gè)巖石薄片上統(tǒng)計(jì)約200～400 個(gè)顆粒，結(jié)果顯示，巖屑種類(lèi)包括沉積巖巖屑、變質(zhì)巖巖屑和火成巖巖屑，巖屑體積分?jǐn)?shù)為48%～85%，平均為65%，石英體積分?jǐn)?shù)為1%～28%，平均為16%，長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為4%～28%，平均為18%。碎屑巖儲(chǔ)層主要由砂巖、含砂礫巖和礫巖組成，砂巖類(lèi)型以巖屑砂巖為主，其次為長(zhǎng)石巖屑砂巖（圖3）。

2.2 物性特征

圖3 瑪湖地區(qū)三疊系克拉瑪依組砂巖分類(lèi)三角圖Ⅰ.石英砂巖；Ⅱ.亞長(zhǎng)石砂巖；Ⅲ.亞巖屑砂巖；Ⅳ.長(zhǎng)石砂巖；Ⅴ.巖屑長(zhǎng)石砂巖；Ⅵ.長(zhǎng)石巖屑砂巖；Ⅶ.巖屑砂巖Fig.3 Triangular diagram of sandstone classification of Triassic Karamay Formation in Mahu area

研究區(qū)473 個(gè)樣品的孔隙度-滲透率數(shù)據(jù)顯示，平均孔隙度為11.3%，其中孔隙度為5%～10% 的樣品占比為34.5%，孔隙度為10%～15%的樣品占比為35.8%；平均滲透率為1.94 mD，其中滲透率為0.10～5.00 mD 的樣品占比為85.3%（圖4），孔隙度和滲透率普遍較低反映了瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層的孔隙類(lèi)型多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為典型的“低孔-特低滲”型儲(chǔ)層，局部發(fā)育次生溶蝕孔，非均質(zhì)性較強(qiáng)。

2.3 孔隙類(lèi)型與孔隙結(jié)構(gòu)

鑄體薄片分析和掃描電鏡分析結(jié)果顯示，瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)集空間類(lèi)型主要包括原生殘余粒間孔隙和次生溶蝕孔隙，見(jiàn)少量微裂縫。殘余粒間孔為研究區(qū)最主要的孔隙類(lèi)型［圖5（a）—（c）］，為砂礫巖中剛性顆粒堆積而成，呈不規(guī)則形狀，多發(fā)育于雜基和膠結(jié)物含量較少的河道沉積砂體內(nèi)，湖泊中灘壩砂體與席狀砂中發(fā)育相對(duì)較少。

圖4 瑪湖地區(qū)三疊系克拉瑪依組儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.4 Statistical histogram of physical properties of Triassic Karamay Formation in Mahu area

次生溶蝕孔含量相對(duì)較少，主要由碎屑顆粒、顆粒間的雜基、膠結(jié)物被酸性流體溶蝕形成［6］。其中長(zhǎng)石溶蝕現(xiàn)象普遍發(fā)育［圖5（d）］，對(duì)改善儲(chǔ)層物性具有較大作用；雜基溶蝕形成的孔徑普遍較小，對(duì)改善儲(chǔ)層物性的作用較??；常見(jiàn)方解石膠結(jié)物發(fā)生溶蝕［圖5（e）］；當(dāng)?shù)貙犹幱谌鯄A性環(huán)境時(shí)，石英也會(huì)發(fā)生局部溶蝕，表現(xiàn)出粒內(nèi)溶孔和加大邊溶蝕等［圖5（f）］。黏土礦物如高嶺石、伊利石在成巖過(guò)程中經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化及交代作用，也可形成晶間孔［圖5（h）—（k）］，儲(chǔ)層中此類(lèi)孔隙也較發(fā)育，可有效改善儲(chǔ)層物性。由于瑪湖地區(qū)克拉瑪依組埋藏較深，受壓實(shí)作用較強(qiáng)，在斜坡區(qū)構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較弱，僅發(fā)育少量微裂縫［圖5（l）］，對(duì)巖石的滲透性具有一定的改善作用?？紫额?lèi)型與物性的相關(guān)性統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，殘余粒間孔、粒內(nèi)溶孔發(fā)育的巖石物性最好。

通過(guò)壓汞實(shí)驗(yàn)分析，可以得出瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)集層喉道大小主要為2.50～25.00 μm，說(shuō)明該地區(qū)主要發(fā)育粗喉道，少量中—細(xì)喉道（圖6）。壓汞曲線顯示，樣品的最大進(jìn)汞壓力為228 MPa，孔徑測(cè)量范圍為0.005～50.000 μm。研究區(qū)孔喉半徑與孔隙度、滲透率均具有良好的正相關(guān)性，滲透率、排驅(qū)壓力與中值壓力呈現(xiàn)出良好的負(fù)相關(guān)性，排驅(qū)壓力、中值壓力越高的樣品，其滲透率越低。滲透率隨著喉道分選系數(shù)的增加先急劇上升后緩慢增加，分選系數(shù)越大，孔隙結(jié)構(gòu)越好，滲透率越大。

根據(jù)瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層120 個(gè)樣品數(shù)據(jù)分析得出，分選系數(shù)大多集中在1.0～3.0 μm，表明儲(chǔ)層孔喉分布極不均勻。中值壓力為0～21 MPa，范圍較大［圖7（a）］，排驅(qū)壓力為0～2.6 MPa，表明該地區(qū)孔喉半徑偏粗態(tài)。中值半徑為0.04～16.73 μm，集中分布在0.04～0.20 μm，為粗歪度。

圖5 瑪湖地區(qū)三疊系克拉瑪依組儲(chǔ)層微觀孔隙特征（a）殘余粒間孔，X89 井，2 287.25 m；（b）殘余粒間孔，X90 井，2 481.65 m；（c）殘余粒間孔，F(xiàn)N12 井，2 475.77 m；（d）碎屑長(zhǎng)石的溶蝕，X81 井，2 428.92 m；（e）方解石溶孔，X77 井，2 426.55 m；（f）石英次生加大，X81 井，2 048.20 m；（g）粒內(nèi)溶孔，X90 井，2 481.65 m；（h）晶間孔，X81 井，2 164.31 m；（i）長(zhǎng)石向高嶺石轉(zhuǎn)化，X82 井，2 213.21 m；（j）粒間填充書(shū)頁(yè)狀高嶺石，X82 井，2 213.21 m；（k）不規(guī)則狀伊/蒙混層礦物，X82 井，2 212.52 m；（l）微裂縫，W37 井，1 137.28 mFig.5 Microscopic reservoir pore characteristics of Triassic Karamay Formation in Mahu area

圖6 瑪湖地區(qū)三疊系克拉瑪依組喉道分布直方圖Fig.6 Throat distribution histogram of Triassic Karamay Formation in Mahu area

圖7 瑪湖地區(qū)三疊系克拉瑪依組儲(chǔ)層中值壓力（a）和分選系數(shù)（b）統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.7 Statistical histogram of median pressure（a）and sorting coefficient（b）of Triassic Karamay Formation in Mahu area

瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層滲流能力總體較差，不同類(lèi)型儲(chǔ)層的孔吼特征有所不同，進(jìn)而決定了其滲透性。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率、中值壓力、排驅(qū)壓力、最大進(jìn)汞飽和度以及中值半徑等參數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)瑪湖地區(qū)克拉瑪依組壓汞曲線可分為以下幾類(lèi)（表1）：

表1 瑪湖地區(qū)三疊系克拉瑪依組3 類(lèi)儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 1 Pore structure parameters of three types of reservoir of Triassic Karamay Formation in Mahu area

（1）Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層。以FN12 井為代表，具有較低的排驅(qū)壓力和較高的中值壓力，孔隙度和滲透率相對(duì)較高，最大進(jìn)汞飽和度和退汞效率均較高，以粗孔喉為主，且連通性較好。但分選系數(shù)較大，歪度較小，表明粗、細(xì)孔喉的分布不均。

（2）Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層。以X75 井為代表，毛管壓力曲線平臺(tái)部分更低，物性中等，具有較高的排驅(qū)壓力和中值壓力，以細(xì)孔喉為主，孔喉的連通性較好。分選系數(shù)較大，歪度較小，表明孔喉的分布較分散。

（3）Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層。以X81 井為代表，儲(chǔ)層物性差，具有相對(duì)較高的排驅(qū)壓力和中值壓力，最大進(jìn)汞飽和度偏低，退汞效率較高，以細(xì)孔喉為主，連通性較好，孔喉的分布較均勻。

3 優(yōu)質(zhì)砂礫巖儲(chǔ)層控制因素

3.1 沉積作用對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布的控制

不同的沉積環(huán)境形成的儲(chǔ)集體具有不同的儲(chǔ)集性，且砂體規(guī)模也存在差異［7-10］。通過(guò)對(duì)瑪湖地區(qū)22 口井420 塊克拉瑪依組樣品的巖心觀察和分析測(cè)試，可得出研究區(qū)距離物源區(qū)較近，沉積了包括礫巖、含砂礫巖、含礫砂巖和泥巖等各種巖石類(lèi)型，泥巖主要發(fā)育于該組底部，以紅褐色為主，向上逐漸變?yōu)榛疑?、灰綠色，局部發(fā)育薄層煤。巖石中微構(gòu)造類(lèi)型豐富，發(fā)育塊狀層理、槽狀層理、平行層理、波狀層理、泥礫遞變層理、沖刷-填充構(gòu)造及滑擦面等，基于上述沉積構(gòu)造特征，將瑪湖地區(qū)克拉瑪依組可劃分為辮狀河三角洲和扇三角洲沉積（圖8）。結(jié)合巖心觀察結(jié)果（圖9）和連井對(duì)比結(jié)合（圖10）可進(jìn)一步劃分出水下分流河道、河口壩、席狀砂、水下分流間灣等沉積微相。

圖8 瑪湖地區(qū)克拉瑪依組沉積相特征Fig.8 Sedimentary facies of Karamay Formation in Mahu area

在層序地層格架的約束下，對(duì)研究區(qū)沉積微相進(jìn)行了劃分，明確了研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層展布主要受沉積作用控制，可分為以下幾種構(gòu)型：削截式河道構(gòu)型、完整式河道構(gòu)型、多相復(fù)合構(gòu)型、席狀砂構(gòu)型［7］。

圖9 瑪湖地區(qū)克拉瑪依組巖心主要沉積構(gòu)造類(lèi)型（a）X028 井，2 722.50 m，T2 k1，灰色礫巖，遞變層理，見(jiàn)礫石定向排列；（b）M002 井，3 092.40 m，T2 k2，灰色細(xì)砂巖夾雜黑色炭質(zhì)條帶，楔形交錯(cuò)層理發(fā)育；（c）X89 井，2 280.88 m，T2 k2，巖心掃描圖片，深灰色粗砂巖，發(fā)育槽狀交錯(cuò)層；（d）B75 井，2 481.20 m，T2 k2，細(xì)礫巖與下伏泥巖突變接觸，沖刷面；（e）M18 井，T2 k1，2 132.60 m，含礫砂巖斷面，以泥礫、泥團(tuán)塊為主；（f）H3 井，2 089.70 m，T2 k2，灰色中礫巖，分選性差，磨圓度差，可見(jiàn)大塊角礫Fig.9 Main sedimentary structure types of Karamay Formation in Mahu area

圖10 瑪湖地區(qū)克拉瑪依組連井相剖面（剖面位置AA′）Fig.10 Well-tie sedimentary sections of Karamay Formation in Mahu area

（1）削截式河道構(gòu)型。以X89 井為例［圖11（a）］，由于不同期次的河道在橫向上擺動(dòng)遷移，后期河道對(duì)前期河道進(jìn)行切割或者沖刷，從而導(dǎo)致前期河道被破壞，后期河道底部的砂礫巖直接覆蓋在早期河道上部的中—細(xì)砂巖上，從而形成疊置狀復(fù)合砂體［7-10］。

（2）完整式河道構(gòu)型。在此類(lèi)結(jié)構(gòu)類(lèi)型中，砂體是由完整的河道堆疊而成，砂體間的細(xì)粒沉積物為水下分流河道間沉積，如X038 井［圖11（b）］，多期河道砂體之間有泥巖間隔或者砂體之間有明顯的界限分割，導(dǎo)致縱向上砂體的連通性較差，物性差異較大［7］。

（3）多相復(fù)合構(gòu)型。沉積過(guò)程中，河道與壩體在橫向或側(cè)向上相互拼接，如M15 井［圖11（c）］，從而導(dǎo)致砂體厚度和平面展布規(guī)模明顯增大。在此類(lèi)結(jié)構(gòu)中，復(fù)合砂體厚度大，展布面積廣，厚度可達(dá)10～30 m，寬度可達(dá)1 000～1 500 m 左右。

（4）席狀砂構(gòu)型。席狀砂是由部分離湖岸較近的河道或河口壩被波浪改造而成，其厚度較小，物性較差，如X91 井［圖11（d）］，頂部與底部被水下分流間灣泥巖所包圍，僅砂體內(nèi)部具有良好的連通性。

圖11 瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層構(gòu)型特征Fig.11 Characteristics of different reservoir of Karamay Formation in Mahu area

通過(guò)對(duì)研究區(qū)砂礫巖厚度的統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合試油成果（表2）等實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，繪制了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布平面圖（圖12）。其中，非儲(chǔ)層和差儲(chǔ)層多位于席狀砂、水下分流間灣等沉積區(qū)域，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層多位于厚度較大的河道沉積區(qū)域。因此，辮狀河三角洲和扇三角洲的河道微相沉積（包括辮狀河道、分流河道、水下分流河道）［11-13］為克拉瑪依組的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

表2 瑪湖地區(qū)克拉瑪依組重點(diǎn)井試油結(jié)果Table 2 Oil testing results of key wells of Karamay Formation in Mahu area

圖12 瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層分類(lèi)及分布特征Fig.12 Reservoir classification and distribution characteristics of Karamay Formation in Mahu area

3.2 成巖環(huán)境對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的影響

瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層埋深為2 000～3 100 m，壓實(shí)作用較強(qiáng)，最大古地溫為120 ℃［14］，儲(chǔ)層在埋藏過(guò)程中，經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖演化。根據(jù)儲(chǔ)層的產(chǎn)狀、礦物形態(tài)以及組合特征，結(jié)合區(qū)域埋藏演化史、油氣充注史以及試油成果，可將其成巖演化過(guò)程分為4個(gè)階段：成巖Ⅰ期、成巖Ⅱ期、成巖Ⅲ期和成巖Ⅳ期（圖13），并分析了不同成巖作用階段對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的影響。

圖13 瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層演化模式（據(jù)文獻(xiàn)［14］修改）Fig.13 Diagenetic evolution model of Karamay Formation in Mahu area

（1）成巖Ⅰ期。從三疊紀(jì)至中白堊世，儲(chǔ)層處于持續(xù)沉降狀態(tài)，地層快速埋藏，克拉瑪依組底界溫度約為50 ℃，巖石處于半固結(jié)狀態(tài)［15-21］，成巖環(huán)境為堿性還原環(huán)境。距今約220 Ma，地層溫度升高至70 ℃，發(fā)生了第一次油氣充注，油氣沿不整合面和斷層進(jìn)入儲(chǔ)層，伴隨有機(jī)酸的生成，儲(chǔ)層環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝?，長(zhǎng)石、凝灰質(zhì)雜基以及早期菱鐵礦等開(kāi)始發(fā)生溶蝕，同時(shí)期伴隨著高嶺石、綠泥石的沉淀［圖14］以及石英加大邊和石英晶簇集合體的形成。此時(shí)隨著埋深的加大以及壓實(shí)作用的增強(qiáng)，部分塑性巖屑礦物發(fā)生彎曲變形，泥質(zhì)雜基填充，顆粒排列變得更加緊密，原生孔隙開(kāi)始減少，孔隙度逐漸降低。

（2）成巖Ⅱ期。隨著埋藏深度的持續(xù)增加，地層溫度逐漸上升至85 ℃，壓實(shí)作用進(jìn)一步加強(qiáng)，長(zhǎng)石持續(xù)發(fā)生溶蝕，形成大量的書(shū)頁(yè)狀、蠕蟲(chóng)狀以及不規(guī)則狀的高嶺石［圖14（a）］。孔隙的數(shù)量有所降低，但生成的高嶺石發(fā)育大量晶間孔［圖14（b）］可有效增加儲(chǔ)層的孔隙度［15-20］。隨著石英加大的持續(xù)形成以及自生石英晶體的析出，儲(chǔ)層中的粒間孔部分被堵塞，降低了儲(chǔ)層物性。該時(shí)期由于有機(jī)酸濃度的持續(xù)降低以及長(zhǎng)石等溶蝕形成了堿金屬離子Al3+，F(xiàn)e2+，Mg2+等進(jìn)入地層水中，成巖環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)換為弱堿性，鐵方解石發(fā)生沉淀。

圖14 瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層自生礦物和熒光特征（a）粒間充填的蠕蟲(chóng)狀高嶺石，W37 井，1 254.71 m；（b）晶間孔，X81 井，2 164.30 m；（c）碎屑顆粒及雜基的熒光顯示，X81 井，2 047.18 m；（d）粒間溶孔，自生鈉長(zhǎng)石晶間孔，粒內(nèi)溶孔，M5 井，3 481.37 m；（e）方解石溶孔，X77 井，2 426.55 m；（f）彎曲片狀伊利石，X81 井，2 164.31 m；（g）方解石中的熒光顯示，X89 井，2 049.51 m；（h）葉片狀綠泥石，X82 井，2 427.54 mFig.14 Authigenic minerals and fluorescence characteristics of Karamay Formation in Mahu area

（3）成巖Ⅲ期。地層溫度為80～100 ℃，地層埋深進(jìn)一步加大，發(fā)生第2 次油氣充注，在次生溶孔中可發(fā)現(xiàn)大量油氣充注的痕跡，熒光顯微鏡下呈藍(lán)白色［圖14（c）］。有機(jī)質(zhì)向烴類(lèi)轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的大量CO2隨著油氣的運(yùn)移也進(jìn)入儲(chǔ)層中，成巖環(huán)境逐漸由弱堿性變?yōu)樗嵝?，長(zhǎng)石、巖屑等繼續(xù)發(fā)生溶蝕。伴隨一定規(guī)模的溶蝕作用［21-23］，儲(chǔ)層中部分石英在高壓下發(fā)生溶解，黏土礦物中形成了大量晶間孔，部分方解石發(fā)生溶蝕［圖14（d）—（e）］也產(chǎn)生一定量的溶孔，部分區(qū)域的儲(chǔ)層物性得到了改善。片狀伊利石開(kāi)始形成［圖14（f）］也可證明鉀長(zhǎng)石發(fā)生了溶蝕，此時(shí)儲(chǔ)層的孔隙度較高。

（4）成巖Ⅳ期。隨著地層溫度的升高以及地層埋深的增加，有機(jī)質(zhì)熱演化形成的有機(jī)酸開(kāi)始減少［24］，長(zhǎng)石、巖屑等溶蝕也消耗了大量有機(jī)酸，并且?guī)r屑、長(zhǎng)石等發(fā)生溶蝕時(shí)會(huì)在儲(chǔ)層中殘留Al3+、Fe2+離子，此時(shí)儲(chǔ)層由酸性向弱酸性轉(zhuǎn)化。晚期方解石開(kāi)始沉淀，鏡下觀察方解石裂縫中也存在呈藍(lán)白色熒光的油氣［圖14（g）］。該階段以方解石膠結(jié)為主，阻塞殘余粒間孔，降低了儲(chǔ)層物性。

綜上所述，成巖環(huán)境的變化對(duì)儲(chǔ)層孔隙演化具有一定的控制作用［25］。在成巖Ⅱ期，隨著儲(chǔ)層由酸性向弱堿性轉(zhuǎn)化以及壓實(shí)作用的增強(qiáng)，儲(chǔ)層孔隙度逐漸降低；在成巖Ⅲ期，隨著成巖環(huán)境逐漸向酸性轉(zhuǎn)化，溶蝕作用占主導(dǎo)地位，有效改善了儲(chǔ)層物性，該階段孔隙最發(fā)育；在成巖Ⅳ期，隨著綠泥石等自生黏土礦物的沉淀［圖14（h）］以及方解石的膠結(jié)作用，儲(chǔ)層的孔隙度持續(xù)降低，從而形成了現(xiàn)今的“低孔-特低滲”型儲(chǔ)層。

4 結(jié)論

（1）準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層以礫巖、砂礫巖為主，約占地層總厚度的73%，其中砂巖類(lèi)型以巖屑砂巖為主。儲(chǔ)層物性多為“低孔-特低滲”型，孔隙結(jié)構(gòu)中等。

（2）瑪湖地區(qū)克拉瑪依組發(fā)育辮狀河三角洲和扇三角洲沉積，根據(jù)儲(chǔ)層形態(tài)及特征可進(jìn)一步劃分為水下分流河道、壩體以及席狀砂等微相，其中在辮狀河三角洲和扇三角洲前緣亞相發(fā)育的河道砂體所組成的削截式河道構(gòu)型和完整式河道構(gòu)型較厚，粒度較粗，儲(chǔ)集性較好，席狀砂單體構(gòu)型厚度較薄，儲(chǔ)集性較差。

（3）瑪湖地區(qū)克拉瑪依組儲(chǔ)層質(zhì)量除了受沉積作用的影響外，埋藏期所經(jīng)歷的復(fù)雜的成巖改造也對(duì)其具有重要影響，可將其成巖演化過(guò)程分為成巖Ⅰ期、成巖Ⅱ期、成巖Ⅲ期和成巖Ⅳ期等4 期。在堿性—酸性—弱堿性—酸性—弱酸性的成巖環(huán)境演化過(guò)程中，礦物的成巖變化序列為：菱鐵礦/方沸石膠結(jié)、石英次生加大-鐵方解石沉淀、長(zhǎng)石溶蝕、石英晶簇析出-方解石/鉀長(zhǎng)石溶蝕、片狀伊利石形成-晚期方解石膠結(jié)、填充式綠泥石沉淀。