黃驊坳陷北大港潛山中生界碎屑巖儲(chǔ)層特征及成因機(jī)理

李祖兵，崔俊峰，宋舜堯，成亞斌，盧 異，陳 岑

（1.復(fù)雜油氣田勘探開發(fā)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401331；2.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；3.中國石油大港油田分公司勘探開發(fā)研究院，天津 300280）

0 引言

黃驊坳陷經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的勘探與開發(fā)，在其中生界和古生界均發(fā)現(xiàn)了規(guī)模較大的油氣地質(zhì)儲(chǔ)量。截至目前，在該區(qū)域已累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量4 116 萬t、天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量266 億m3，有近27%的油氣顯示井分布在中生界，有50%的儲(chǔ)量分布在下古生界。受埋深及含硫化氫等因素的制約，下古生界的拓展勘探、增儲(chǔ)建產(chǎn)難度很大。隨著中淺層潛山油氣勘探的不斷深入，已發(fā)現(xiàn)高位潛山碎屑巖儲(chǔ)層的油氣顯示活躍，油氣資源潛力巨大。近年來，在北大港潛山港古1503 井中生界砂巖儲(chǔ)層中獲得了工業(yè)油氣流，以此為契機(jī)，在北大港潛山實(shí)現(xiàn)了規(guī)模增儲(chǔ)，形成了3 000 萬噸級的增儲(chǔ)區(qū)域。

目前，針對大港油田中淺層潛山的沉積環(huán)境、構(gòu)造演化、儲(chǔ)層特征、油氣成藏及次生儲(chǔ)集空間發(fā)育控制因素等方面的研究，取得了大量的研究成果。侯中帥等［1］通過對大港探區(qū)的巖心、測錄井及渤海灣盆地周緣的地層特征等資料的整理，從沉積環(huán)境、沉積體系、沉積演化及控制因素等角度分析了該區(qū)中淺層碎屑巖儲(chǔ)層的沉積類型及各種沉積相帶的空間展布范圍。趙賢正等［2］結(jié)合歧口凹陷斜坡區(qū)800 km2的地震資料和91 口井的鉆井資料，探究了歧北斜坡南側(cè)緩坡帶的構(gòu)造演化和控砂成藏機(jī)制。付立新等［3］基于大港探區(qū)三維地震資料和鉆井資料，系統(tǒng)地分析了該區(qū)古生界、中生界殘余地層與基底斷裂展布特征，及中生界構(gòu)造潛山成因與控制因素。張晶等［4］結(jié)合歧南斜坡深層碎屑巖的巖石薄片、鑄體薄片、掃描電鏡及物性分析等資料，研究了該區(qū)深層碎屑巖儲(chǔ)層的成巖演化、次生孔隙的鏡下特征及發(fā)育機(jī)制。這些研究成果為北大港潛山碎屑巖儲(chǔ)層的形成與分布研究奠定了基礎(chǔ)，但鮮有涉及北大港潛山中生界碎屑巖儲(chǔ)層成因機(jī)理的研究。筆者在以往研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合該區(qū)及鄰區(qū)中生界巖心、鑄體薄片、X 射線衍射、測錄井等資料，從巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集空間特征及物性特征等方面分析碎屑巖儲(chǔ)層的特征，綜合沉積環(huán)境、成巖演化及構(gòu)造作用對儲(chǔ)層發(fā)育的影響，探究碎屑巖儲(chǔ)層的成因機(jī)理，以期為優(yōu)選研究區(qū)有利的勘探目標(biāo)區(qū)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

黃驊坳陷歧口凹陷位于滄縣隆起、埕寧隆起與沙壘凸起之間，本次研究的北大港潛山位于歧口主凹的西南側(cè)，板橋次凹的東南側(cè)，塘沽新港潛山的南側(cè)，歧北次凹的西北側(cè)。潛山與凹陷之間發(fā)育有各類斜坡，斜坡與潛山區(qū)域發(fā)育有多條近北東—南西走向的斷層［圖1（a）］。研究區(qū)中生界自下而上依次殘存有侏羅系和下白堊統(tǒng)地層，厚度為0～600 m，以碎屑巖沉積為主，在沿?cái)嗔迅浇木畢^(qū)分布有安山巖、玄武巖和凝灰?guī)r等［圖1（b）］。研究區(qū)中生界以內(nèi)陸湖泊三角洲相沉積為主，物源主要來自于該區(qū)西北部的滄縣隆起及東南部的埕寧隆起，形成的沉積砂體大致呈北西—南東方向展布。

圖1 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域構(gòu)造位置（a）和中生界綜合地層柱狀圖（b）Fig.1 Structural location（a）and Mesozoic stratigraphic column（b）of Beidagang buried hill in Huanghua Depression

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

分析巖屑錄井及野外踏勘資料可知，黃驊坳陷北大港地區(qū)中生界碎屑巖主要包括不等粒砂巖、含礫砂巖、粗砂巖、細(xì)砂巖、沉火山巖等。通過對研究區(qū)及鄰區(qū)中生界取心井（官144、官142、扣23、女86）巖心資料及相應(yīng)的掃描電鏡（158 個(gè)）、鑄體薄片（56個(gè)）及X 射線衍射（28 個(gè)）資料的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，中生界碎屑巖以長石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主，結(jié)構(gòu)成熟度中等（圖2）。巖石成分中石英體積分?jǐn)?shù)為5%～48%，平均為31.7%；長石（包括鉀長石、斜長石和部分發(fā)生蝕變的長石）體積分?jǐn)?shù)為5%～34%，平均為23.4%；巖屑體積分?jǐn)?shù)為19%～90%，平均為44.5%；雜基體積分?jǐn)?shù)為1%～30%，平均為5.7%。不同井區(qū)的石英、長石、巖屑及填隙物含量差異較大，女86 井區(qū)的石英和長石含量較官142井區(qū)和扣23 井區(qū)高，扣23 井區(qū)的巖屑含量較女86井區(qū)和官142 井區(qū)高，官142 井區(qū)的填隙物含量較扣23 井區(qū)和女86 井區(qū)高（表1）。從薄片資料中也可以看出，研究區(qū)中生界碎屑巖儲(chǔ)層的膠結(jié)物較發(fā)育，有硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和黏土礦物膠結(jié)。

圖2 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界部分取心井巖石組分特征Ⅰ.石英砂巖；Ⅱ.長石石英砂巖；Ⅲ.巖屑石英砂巖；Ⅳ.長石砂巖；Ⅴ.巖屑石英砂巖；Ⅵ.長石巖屑砂巖；Ⅶ.巖屑砂巖Fig.2 Rock composition of some cored well segments of Mesozoic in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

表1 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界巖樣礦物組成分析數(shù)據(jù)Table 1 Mineral composition of Mesozoic rock samples in Beidagang buried hill，Huanghua Depression %

2.2 儲(chǔ)層物性特征

通過對研究區(qū)孔古4、扣12、扣36 等井67 個(gè)巖樣的孔隙度與滲透率測試結(jié)果的分析可知，目的層段碎屑巖樣品的孔隙度為7.59%～27.24%，平均為17.53%，滲透率為0.04～120.00 mD，平均為12.47 mD，小于1 mD 的樣品占比為74%?？紫抖群蜐B透率大小與儲(chǔ)層的巖性關(guān)系較為密切，中砂巖儲(chǔ)層物性較好，孔隙度為12.54%～23.15%，平均為21.18%，滲透率為66.0～120.0 mD，平均為86.96 mD，為相對優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；細(xì)砂巖儲(chǔ)層孔隙度為6.87%～16.32%，平均為12.32%，滲透率為0.85～88.31 mD，平均為24.76 mD；儲(chǔ)層物性最差的為泥質(zhì)粉砂巖，幾乎全是低孔、特低滲儲(chǔ)層。通過對目的層段測井解釋成果的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)中生界碎屑巖儲(chǔ)層孔隙度主要為2.54%～25.65%，平均為8.78%，其占比為84.5%；有部分儲(chǔ)層的孔隙度大于30%，其占比不足10%；滲透率小于1 mD 的儲(chǔ)層段占比為78%。

2.3 儲(chǔ)集空間特征

在研究區(qū)中生界碎屑巖儲(chǔ)層中，可見原生孔隙［圖3（a）—（c）］、次生孔隙［圖3（d）—（f）］和微裂縫［圖3（g）—（h）］等儲(chǔ)集空間。原生孔隙和微裂縫所占比例均較小，儲(chǔ)集空間以次生溶蝕孔隙為主。次生溶蝕孔隙的類型較多，包括長石溶孔、巖屑溶孔（鏡下可見碎屑巖巖屑溶孔、火山巖巖屑溶孔）、雜基溶孔、高嶺石溶孔及少量的長石溶蝕后形成的鑄?？祝蹐D3（d）—（f）］。

圖3 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界碎屑巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間特征（a）粒間孔，官142 井，2 500.55 m，鑄體薄片，單偏光；（b）粒間孔，女86 井，2 435.08 m，鑄體薄片，單偏光；（c）粒間孔，女86 井，2 440.13 m，掃描電鏡；（d）粒間孔、長石溶孔、巖屑溶孔，扣23 井，1 886.87 m，鑄體薄片，單偏光；（e）長石、高嶺石、雜基溶孔，官142 井，2 588.13 m，鑄體薄片，單偏光；（f）油跡、長石溶孔，女86 井，2 426.09 m，鑄體薄片，單偏光；（g）微裂縫，扣23 井，1 901.70 m，鑄體薄片，單偏光；（h）微裂縫，女86 井，2 440.13 m，鑄體薄片，單偏光Fig.3 Reservoir space characteristics of Mesozoic clastic reservoirs in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

通過對薄片的鏡下統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，長石和巖屑的溶蝕作用是研究區(qū)目的層段次生孔隙形成的主要影響因素。巖屑（碎屑巖巖屑和火山巖巖屑）溶孔最發(fā)育，占比為30.6%；其次為長石溶孔，占比為24.7%；雜基溶孔和高嶺石溶孔占比分別為21.2%和7.1%。研究區(qū)高孔隙發(fā)育區(qū)域可見瀝青充填現(xiàn)象，主要發(fā)育于石英次生加大和長石顆粒之間，部分殘余瀝青分布于石英顆粒表面［圖3（f）］。微裂縫主要圍繞巖石顆粒邊緣發(fā)育或切斷巖石顆粒，并在地下流體作用下形成不規(guī)則的溶縫［圖3（g）—（h）］。

對儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)分析可知，研究區(qū)中生界碎屑巖儲(chǔ)層存在高孔-高滲、低孔-低滲和中孔-低滲等類型（表2）。有部分樣品滲透率超過了100 mD，其最大喉道半徑超過了20 μm，中值喉道半徑超過了12 μm；有超過50%的樣品滲透率小于1 mD，其最大喉道半徑小于4 μm，平均喉道半徑小于0.8 μm。由此可以看出，研究區(qū)中生界碎屑巖儲(chǔ)層主要為低滲小孔喉儲(chǔ)層。

表2 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界部分樣品物性及微觀結(jié)構(gòu)特征Table 2 Physical properties and microstructure of some samples in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

3 儲(chǔ)層成因機(jī)制

隨著埋深的不斷增加，儲(chǔ)層的物性特征及儲(chǔ)集空間演化更加復(fù)雜，而研究儲(chǔ)層的成因機(jī)制為分析有利儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)律及空間展布特征提供了依據(jù)。通過分析黃驊坳陷北大港潛山目的層段巖心孔隙度資料可以看出，中生界碎屑巖儲(chǔ)層總體上存在2個(gè)高孔隙發(fā)育帶，埋藏深度分別為2 600～2 700 m和3 100～3 200 m（圖4）。結(jié)合以往的研究成果及現(xiàn)場的勘探實(shí)踐，認(rèn)為研究區(qū)優(yōu)質(zhì)高孔隙度儲(chǔ)層發(fā)育主要受沉積作用、成巖作用及成巖構(gòu)造作用的綜合控制。

3.1 沉積作用對儲(chǔ)層發(fā)育的控制

圖4 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界碎屑巖儲(chǔ)層埋深與孔隙度的關(guān)系Fig.4 Relationship between burial depth and porosity of Mesozoic clastic reservoirs in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

通過對鑄體薄片的鏡下觀察與統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)中生界不同碎屑巖儲(chǔ)層的填隙物含量、面孔率及溶蝕孔隙發(fā)育數(shù)量等參數(shù)差異較大（圖5）。細(xì)砂巖中填隙物含量最高，其空間分布頻率大于14%；粉砂巖中填隙物含量最低，其空間分布頻率小于12%。面孔率平均值最高的是不等粒砂巖，大于9%；其次是中砂巖，為6%～9%；最小的是粉砂巖，小于2%。次生孔隙最發(fā)育的是不等粒砂巖，其次是細(xì)砂巖。從圖5 中還可以看出，不等粒砂巖與中砂巖的原生孔隙與次生孔隙均較發(fā)育，但不等粒砂巖的原生孔隙較次生孔隙發(fā)育，而中砂巖的次生孔隙較原生孔隙發(fā)育。

圖5 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界碎屑巖不同巖性的儲(chǔ)集空間構(gòu)成特征Fig.5 Reservoir space characteristics of different lithologies of Mesozoic clastic reservoirs in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

分析巖石微觀結(jié)構(gòu)資料可知，巖石顆粒的分選性與孔隙度具有較好的相關(guān)性（圖6）。目的層段儲(chǔ)層巖石顆粒的分選性大致可分為3 段，即＜2.35，2.35～2.70 和＞2.70，對應(yīng)的孔隙度分別為＜9%，9%～16%和＞16%。由此可以看出，研究區(qū)中生界碎屑巖顆粒分選性與儲(chǔ)層孔隙發(fā)育程度的關(guān)系較為密切。

圖6 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界碎屑巖儲(chǔ)層分選系數(shù)與孔隙度的關(guān)系Fig.6 Relationship between sorting coefficient and porosity of Mesozoic clastic reservoirs in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

從沉積相帶平面展布特征（圖7）可以看出，研究區(qū)中生界發(fā)育有淺湖、濱淺湖、河漫、辮狀水道及重力流沉積［5］。不等粒砂巖、粗砂巖和中砂巖主要發(fā)育于辮狀水道和重力流沉積中，粉砂巖和細(xì)砂巖主要發(fā)育于河漫、濱淺湖沉積中。結(jié)合物性分析及測井解釋成果發(fā)現(xiàn)，物性較好的儲(chǔ)層多分布在辮狀水道及重力流沉積的砂體中，且重力流沉積砂巖中的溶蝕孔隙相對發(fā)育。

圖7 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界沉積相平面展布Fig.7 Distribution of Mesozoic sedimentary faciesin Beidagang buried hill，Huanghua Depression

3.2 成巖作用對儲(chǔ)層發(fā)育的控制

成巖作用在碎屑巖儲(chǔ)層孔隙性和滲透性的形成、破壞和改造過程中起著關(guān)鍵性的作用，也控制著碎屑巖儲(chǔ)層孔隙的演化進(jìn)程［6-13］。通過對研究區(qū)目的層段的巖心、鑄體薄片、X 射線衍射及掃描電鏡等資料的觀察和分析可知，不同井區(qū)的中生界碎屑巖儲(chǔ)層目前處于不同的成巖階段，經(jīng)歷的壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕等成巖作用存在明顯的差異，不同的成巖作用對儲(chǔ)層發(fā)育的影響也不盡相同［14］。

3.2.1 成巖作用階段對儲(chǔ)層發(fā)育的影響

成巖作用過程的演變，隨不同地質(zhì)條件及地質(zhì)歷史變遷而有很大的差異，有的可能按照一定的成巖順序依次發(fā)展，有的則受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響未按成巖順序經(jīng)歷每一個(gè)成巖作用階段［15-17］。綜合目的層段的鑄體薄片、掃描電鏡、X 射線衍射及鏡質(zhì)體反射率等資料，認(rèn)為研究區(qū)中生界經(jīng)歷了早成巖階段，有的井區(qū)目前處于中成巖階段，有的井區(qū)目前處于晚成巖階段（圖8）。

（1）早成巖階段

中生界地層在該階段主要位于潛山的高斜坡區(qū)域，緊鄰隆起分布，埋藏深度一般小于2 100 m，Ro小于0.5%，主要為0.3%～0.5%［18］。隨著壓實(shí)作用進(jìn)一步增強(qiáng)，原生孔隙逐漸減少并形成少量的次生孔隙，出現(xiàn)方解石和高嶺石的膠結(jié)，此階段的儲(chǔ)層物性較好，孔隙度一般都大于15%，以原生孔隙為主。成巖作用主要為機(jī)械壓實(shí)作用。

（2）中成巖階段A 期

中生界地層在該階段鄰近高斜坡區(qū)域，處于中斜坡的上部［19-20］。埋藏深度一般為2 100～2 900 m，中生界底部的石炭系及二疊系烴源巖均處于低成熟階段，Ro為0.5%～0.7%。中生界碎屑巖儲(chǔ)層物性較好，孔隙度一般為12%～15%。碳酸鹽巖和黏土礦物的膠結(jié)作用非常普遍，鏡下可見石英次生加大邊出現(xiàn)加大Ⅰ級和Ⅱ級，高嶺石出現(xiàn)書頁狀或蠕蟲狀，早期膠結(jié)物發(fā)生溶蝕作用，形成各種溶蝕孔隙和鑄?？紫叮?1］。鏡下可見原生孔隙和溶蝕孔隙組成的混合孔隙。成巖作用仍以機(jī)械壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用和石英次生加大共存為特征。該階段儲(chǔ)層孔隙度總體隨埋深的增加而減小，但由于溶蝕作用的加強(qiáng)，局部深度段出現(xiàn)高孔隙帶。

圖8 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界碎屑巖儲(chǔ)層成巖作用及孔隙演化模式Fig.8 Diagenesis and pore evolution model of Mesozoic clastic reservoirs in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

（3）中成巖階段B 期

中生界地層在該階段處于潛山斜坡的下部。埋藏深度一般為2 900～3 500 m，烴源巖處于低成熟—成熟階段，Ro為0.7%～1.0%，儲(chǔ)層物性較好，孔隙度一般為5%～12%。由于有機(jī)質(zhì)的成熟和黏土礦物的轉(zhuǎn)化可形成大量的有機(jī)酸，使大量膠結(jié)物及巖石顆粒發(fā)生溶蝕作用，形成深層溶蝕孔隙帶。隨著膠結(jié)作用與溶蝕作用的交替進(jìn)行，高孔溶蝕帶與膠結(jié)致密帶交替間隔出現(xiàn)［18］。此階段以溶蝕孔隙為主，占總孔隙的50%～85%，原生孔隙幾乎消失殆盡。

（4）晚成巖階段

中生界地層在該階段處于潛山的低斜坡區(qū)域。埋藏深度大于3 500 m，處于晚成巖階段。優(yōu)質(zhì)烴源巖較為發(fā)育且演化程度高，儲(chǔ)層較為致密，局部裂縫發(fā)育。低斜坡區(qū)域普遍處于超高壓狀態(tài)，石英次生加大進(jìn)一步加強(qiáng)，出現(xiàn)Ⅲ級加大邊。該階段主要形成各類巖性圈閉或巖性-構(gòu)造圈閉。

3.2.2 壓實(shí)作用對儲(chǔ)層發(fā)育的影響

壓實(shí)作用貫穿于儲(chǔ)層演化的全過程，最終造成儲(chǔ)層的粒間體積減小，孔隙喉道變細(xì)，滲透能力降低，主要表現(xiàn)為巖石顆粒因壓實(shí)發(fā)生變形、移位，出現(xiàn)縫合線及沿顆粒邊緣剝離并形成裂縫等［5，14，17，22-23］。

從鏡下薄片觀察可知，研究區(qū)中生界碎屑巖儲(chǔ)層以機(jī)械壓實(shí)作用為主，巖石顆粒多呈線接觸、點(diǎn)—線接觸和凹凸接觸，少數(shù)呈點(diǎn)接觸［圖9（a）—（b）］；泥巖等軟性巖石在重荷作用下發(fā)生變形，石英、長石等剛性顆粒在壓實(shí)作用下發(fā)生破裂或沿巖石顆粒邊緣發(fā)生剝離并形成裂縫［圖9（c）—（d）］。同時(shí)，可見成巖過程中的方解石膠結(jié)和石英次生加大、各類裂縫被膠結(jié)和充填的現(xiàn)象［圖9（e）—（f）］，以及各類原油充填后的痕跡［圖9（g）—（h）］。

根據(jù)砂巖原始孔隙度恢復(fù)公式φo=20.91 +（φo為砂巖原始孔隙度，%；So為Trask 分選系數(shù)），結(jié)合目的層段的薄片資料，得到目的層段碎屑巖樣品的Trask 值為1.32～2.57，平均為2.31，計(jì)算出原始孔隙度為29.82%～37.35%，目的層段儲(chǔ)層因機(jī)械壓實(shí)作用造成的原始孔隙損失率為32%～80%，其壓實(shí)程度為中等—強(qiáng)壓實(shí)強(qiáng)度。

基于對目的層段4 口井的巖心資料、108 個(gè)掃描電鏡資料、143 個(gè)鑄體薄片資料的統(tǒng)計(jì)，利用樣品的面孔率、膠結(jié)物含量、粒間體積、粒間孔隙度等參數(shù)繪制其相關(guān)關(guān)系圖（圖10），從圖10 可以看出數(shù)據(jù)點(diǎn)主要落在壓實(shí)作用區(qū)域，這說明壓實(shí)作用對目的層段儲(chǔ)層發(fā)育的影響遠(yuǎn)大于膠結(jié)作用的影響。

圖9 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界碎屑巖成巖作用下儲(chǔ)集空間發(fā)育特征（a）巖石顆粒呈點(diǎn)、點(diǎn)—線和凹凸接觸，發(fā)育粒間孔，官142 井，2 578.90 m，鑄體薄片，單偏光；（b）巖石顆粒呈點(diǎn)、線和凹凸接觸，出現(xiàn)長石溶孔和殘余油充填痕跡，女86 井，2 428.16 m，鑄體薄片，單偏光；（c）泥巖壓實(shí)成泥片，港古1507 井，2 044.29 m，鑄體薄片，單偏光；（d）壓實(shí)作用或構(gòu)造應(yīng)力作用使得礫石邊緣發(fā)生剝離，形成礫石邊緣縫，歧古2 井，2 980.51 m，鑄體薄片，單偏光；（e）石英加大→方解石膠結(jié)，官142 井，2 583.40 m，鑄體薄片，正交偏光；（f）裂縫充填方解石，港古1507 井，2 029.20 m，鑄體薄片，單偏光；（g）溶蝕孔隙中充填瀝青，扣23 井，1 900.20 m，鑄體薄片，單偏光；（h）粒間見瀝青，官142 井，2 585.80 m，鑄體薄片，單偏光Fig.9 Reservoir space characteristics of Mesozoic clastic reservoirs under diagenesis in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

圖10 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界碎屑巖儲(chǔ)層粒間體積與膠結(jié)物含量的關(guān)系Fig.10 Relationship between intergranular volume and cementation content of Mesozoic clastic reservoirs in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

在上部重荷或側(cè)向擠壓作用下，巖石孔隙體積減小，流體排出。一旦不均勻壓實(shí)作用導(dǎo)致流體流動(dòng)不暢或受阻，便形成異常高壓帶。異常高壓有利于原生孔隙的保存，也為后期溶蝕增儲(chǔ)作用的發(fā)生創(chuàng)造了條件［21，24］。在單井剖面上可利用泥巖的巖-電關(guān)系特征判別異常高壓帶的存在，異常高壓帶內(nèi)因欠壓實(shí)作用導(dǎo)致泥巖段的聲波時(shí)差（AC）、中子孔隙度（CNL）均偏高，密度（DEN）偏低（圖11）。從圖11 可以看出，官142 井在中生界至少存在3 段異常高壓帶，分別位于2 463.5～2 466.5 m，2 504.0～2 534.0 m 和2 562.0～2 566.5 m 井段。這3 段泥巖的密度值介于1.3～2.1 g/cm3，中子孔隙度為17%～46%，聲波測井明顯出現(xiàn)跳躍現(xiàn)象。

從異常壓力帶的縱向分布位置看，有分布于火山巖之間的，有分布于砂巖之間的。由于高溫熔融的巖漿流體侵入碎屑巖過程會(huì)促使分布于其間的地層流體溫度升高、體積增大和壓力增高，流體具有向壓力低勢區(qū)流動(dòng)的趨勢，但流體在流動(dòng)過程中受阻便在其內(nèi)部形成異常壓力。分布于泥巖頂、底的滲透性較差的泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖在壓力傳遞過程中不能及時(shí)將泥巖中的流體排出，導(dǎo)致其內(nèi)部存在過剩的壓力而形成異常壓力帶［25-26］。目的層段辮狀河沉積的“泥包砂”沉積體在成巖壓實(shí)過程中完全可能由于泥巖及泥質(zhì)粉砂巖等滲透性差的地質(zhì)體封堵，導(dǎo)致其內(nèi)部的流體不能及時(shí)排出而形成異常高壓體。

3.2.3 溶蝕作用對儲(chǔ)層發(fā)育的影響

圖11 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域官142 井中生界地層特征Fig.11 Comprehensive characteristics of Mesozoic strata in well Guan 142 in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

溶蝕作用是目的層段十分常見的且對碎屑巖儲(chǔ)集空間發(fā)育貢獻(xiàn)最大的成巖作用。根據(jù)鏡下薄片觀察可知，目的層段碎屑巖儲(chǔ)層中常見的鑄?？住⒘ｉg溶孔、巖屑溶孔、粒間孔的擴(kuò)溶孔以及部分溶蝕縫等幾乎都是酸性流體作用的產(chǎn)物。從圖8中可以發(fā)現(xiàn)，成巖演化中期的烴源巖成熟之后形成的有機(jī)酸充注巖石孔隙是促進(jìn)各類溶蝕孔隙發(fā)育的主要因素。原始的殘余粒間孔隙為各類酸性流體的流動(dòng)及溶蝕作用發(fā)生提供了場所，進(jìn)而促進(jìn)了溶蝕孔隙的發(fā)育。所以，原生孔隙的保存以及由于異常高壓而保留的原生孔隙對次生溶蝕孔隙的發(fā)育具有一定的保護(hù)作用。

從薄片中可以看出，研究區(qū)中生界碎屑巖儲(chǔ)層不僅巖石顆粒發(fā)生了溶蝕作用，膠結(jié)物也發(fā)生了溶蝕作用。個(gè)別薄片中還可以見到初期膠結(jié)物被溶蝕、再膠結(jié)及后期膠結(jié)物再溶蝕等現(xiàn)象。這也反映出研究區(qū)中生界碎屑巖儲(chǔ)層發(fā)生了多期的膠結(jié)作用和溶蝕作用。從薄片中還可以看出，目的層段除了發(fā)育長石、巖屑及雜基溶蝕孔隙外，還可見各類黏土礦物的溶蝕孔隙。研究區(qū)早期的大氣淡水在CO2的參與下溶蝕各類長石（鉀長石、鈉長石和斜長石），并在一定條件下形成高嶺石和伊利石。中生界目前的埋藏深度介于1 350～5 800 m，按照地溫梯度為3 ℃/100 m 計(jì)算，目前個(gè)別井區(qū)的烴源巖已達(dá)到生油門限并已達(dá)到過成熟階段，會(huì)形成大量的有機(jī)酸溶蝕礦物。隨著溫度的升高，有機(jī)酸分解的CO2會(huì)持續(xù)地溶蝕礦物，使得溶蝕增孔作用持續(xù)發(fā)生。從溶蝕孔隙與面孔率的關(guān)系統(tǒng)計(jì)結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)中生界碎屑巖溶蝕作用形成的溶蝕孔隙對儲(chǔ)層面孔率的貢獻(xiàn)率為0～100%，平均為68.47%。

3.2.4 油氣充注對儲(chǔ)層發(fā)育的影響

從鏡下觀察可知，研究區(qū)中生界存在油氣充注過程［參見圖3（f）、圖9（b）、圖9（f）—（g）］。從油氣充注后殘余油分布及與其相鄰溶蝕孔隙發(fā)育特征不難看出，充填殘余油的孔隙內(nèi)部未見溶蝕痕跡，而與殘余油分布孔隙相鄰的其他區(qū)域發(fā)生了不同程度的溶蝕。盡管本次研究沒有深究溶蝕作用與油氣充注的先后順序及期次，但可以說明油氣充注的結(jié)果阻止了孔隙溶蝕作用的進(jìn)一步發(fā)生。由此可以看出，油氣的充注有助于阻止原生孔隙被膠結(jié)或被溶蝕，在某種程度上對儲(chǔ)層孔隙的改造是有利的。

從鏡下的觀察還可以發(fā)現(xiàn)，盡管油氣充注對儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間的發(fā)育及保護(hù)有一定的影響，但所見的數(shù)量較少。因此，油氣充注對儲(chǔ)集空間的發(fā)育有一定的影響，但不是儲(chǔ)層發(fā)育的主要控制因素。

3.3 構(gòu)造作用對儲(chǔ)層發(fā)育的控制

構(gòu)造作用會(huì)導(dǎo)致地層的不均勻抬升和斷裂的形成。不均勻抬升形成的斜坡、抬升被剝蝕形成的不整合面，以及各類斷裂為流體的流動(dòng)提供了通道，也為各類溶蝕作用的發(fā)生提供了場所［27-28］。

通過對單井地層埋藏演化特征資料的分析可知，研究區(qū)中生界自埋藏成巖至今至少經(jīng)歷了2 次大的抬升和4 次快速埋深的過程（圖12）。

圖12 黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域孔古4 井地層埋深特征Fig.12 Characteristics of the buried depth in well Konggu 4 in Beidagang buried hill，Huanghua Depression

從圖12 可以看出，孔古4 井區(qū)第1 次快速抬升作用發(fā)生在距今150 Ma，結(jié)束于距今120 Ma，地層處于淺埋藏階段，埋深小于500 m，最終導(dǎo)致該井區(qū)完全缺失侏羅系。在此過程中以壓實(shí)作用為主，并發(fā)生了少量的溶蝕作用。在此后的埋藏過程中，盡管也有抬升過程，但仍以埋深為主。第2 次抬升后一直處于不斷埋深過程，直至現(xiàn)今地層埋深接近3 000 m。要形成大規(guī)模的溶蝕孔隙，不僅需要可與巖石礦物發(fā)生溶蝕作用的流體和可溶蝕的巖石顆粒，更需要一個(gè)開放的作用體系，以確保作用流體的暢通流動(dòng)。在埋深小于1 500 m 的中成巖階段，以壓實(shí)作用為主，僅發(fā)育少量的溶蝕孔隙，因地下流體在淺埋藏階段流通不暢，很難形成規(guī)模較大的溶蝕孔隙。隨后的地層埋深造成了地下流體的溫度及壓力增高，有機(jī)酸也不斷加入地層流體中，為溶蝕作用的發(fā)生奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)，構(gòu)造斷裂為溶蝕作用流體的流動(dòng)及作用后流體的排出提供了通道，也為溶蝕作用的發(fā)生提供了場所。因此，快速沉降作用促使大量溶蝕孔隙發(fā)育。

4 結(jié)論

（1）黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界碎屑巖巖性多樣，但以長石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主，成分成熟度較高，結(jié)構(gòu)成熟度中等。儲(chǔ)層發(fā)育有高孔-高滲、低孔-低滲和低孔-特低滲儲(chǔ)層，但以低滲儲(chǔ)層為主。

（2）黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界碎屑巖儲(chǔ)層發(fā)育有原生孔隙、次生溶蝕孔隙和微裂隙等儲(chǔ)集空間，但以次生溶蝕孔隙為主，原生孔隙和微裂縫所占比例均較小。溶蝕孔隙以長石溶孔和巖屑溶孔為主，二者占比超過了50%。

（3）黃驊坳陷北大港潛山區(qū)域中生界儲(chǔ)層發(fā)育受沉積、成巖和構(gòu)造作用的控制。沉積過程中的分選性對儲(chǔ)層發(fā)育的影響強(qiáng)于巖性對儲(chǔ)層的控制作用，成巖過程中的機(jī)械壓實(shí)作用對儲(chǔ)層發(fā)育的影響強(qiáng)于膠結(jié)作用對儲(chǔ)層發(fā)育的影響，差異壓實(shí)作用使得目的層段存在多個(gè)異常高壓層段；溶蝕作用是目的層段儲(chǔ)層發(fā)育的主要影響因素，形成了各類溶蝕孔隙和溶蝕裂縫。構(gòu)造作用造成的地層快速沉降不僅為溶蝕孔隙的形成提供了場所，還為溶蝕作用發(fā)生的流體流動(dòng)提供了通道。