瑪湖凹陷北、西斜坡區(qū)百口泉組儲(chǔ)集層對(duì)比及勘探啟示

陳程，彭夢(mèng)蕓，趙婷，王金罡

（1.中國(guó)石油 新疆油田分公司a.勘探開(kāi)發(fā)研究院；b.風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000；2.新疆宇澄熱力股份有限公司，新疆 克拉瑪依 834000）

瑪湖凹陷是準(zhǔn)噶爾盆地重要的生烴區(qū)和油氣聚集區(qū)，近年來(lái)在油氣勘探上取得了重大突破[1-2]?，敽枷菔芸赜跍?zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造演化，地層發(fā)育較全，從古生界到新生界皆有鉆遇，含油氣層位也較多，其中下三疊統(tǒng)百口泉組是重要的含油層位之一。前人對(duì)瑪湖凹陷百口泉組的沉積環(huán)境、巖相類型、成巖作用等作過(guò)大量研究，明確了儲(chǔ)集層特征和油氣成藏模式[3-7]?，F(xiàn)已查明，瑪北斜坡區(qū)瑪131 井區(qū)百口泉組油藏含油面積達(dá)157.5 km2，預(yù)測(cè)石油地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)7 567×104t，但與之相鄰的瑪西斜坡區(qū)百口泉組含油面積僅82.6 km2。借鑒瑪北斜坡區(qū)研究成果，對(duì)瑪西與瑪北斜坡區(qū)百口泉組儲(chǔ)集層特征進(jìn)行對(duì)比，旨在更好地評(píng)估瑪西斜坡區(qū)含油氣遠(yuǎn)景，以期對(duì)該區(qū)油氣勘探有所裨益。

1 地質(zhì)概況

瑪湖凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地西北部，處于西部隆起和陸梁隆起之間，為一整體呈北東—南西向展布的疊合型富油凹陷，面積約6 800 km2[8-11]。西環(huán)帶處于凹陷西北部，與烏夏斷裂帶和克百斷裂帶相接，根據(jù)構(gòu)造特征和地理位置，自南向北劃分為瑪南斜坡區(qū)、瑪西斜坡區(qū)以及瑪北斜坡區(qū)[12]，本文研究區(qū)為瑪西斜坡區(qū)和瑪北斜坡區(qū)（圖1），地層發(fā)育較為齊全，自下而上發(fā)育石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系。

2 沉積相與巖石學(xué)特征

瑪湖凹陷百口泉組主要為扇三角洲粗碎屑沉積，共發(fā)育6 套扇體，其中黃羊泉扇位于瑪西斜坡區(qū)，夏子街扇位于瑪北斜坡區(qū)?，敱毙逼聟^(qū)扇體為山口陡坡型，以重力流沉積為主，牽引流沉積為輔，沉積物粒度粗，分選差，磨圓較差，泥質(zhì)含量高；瑪西斜坡區(qū)扇體為山口緩坡型，以牽引流沉積為主，重力流沉積為輔，沉積物粒度稍粗，分選和磨圓均較好，單砂體較厚[13-15]。兩者均為退積型扇三角洲，為近源快速堆積而成，巖性以細(xì)礫巖和中礫巖為主，其次為粗砂巖，還有少量粉砂巖和泥巖（圖2、圖3）。

根據(jù)巖心和錄井?dāng)?shù)據(jù)，在礫巖儲(chǔ)集層中，瑪北斜坡區(qū)的礫石、砂粒和填隙物含量分別為62.48%、33.02%和6.24%，瑪西斜坡區(qū)的礫石、砂粒和填隙物含量分別為55.75%、36.12%和7.58%（圖4）。礫巖儲(chǔ)集層中，不同扇體的礫石和砂粒具有差異，瑪西斜坡區(qū)儲(chǔ)集層中，礫石以花崗巖和玄武巖為主，其次為凝灰?guī)r、霏細(xì)巖等；砂粒主要為長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑砂巖，偶見(jiàn)巖屑長(zhǎng)石砂巖；填隙物主要為凝灰?guī)r?，敱毙逼聟^(qū)儲(chǔ)集層中，礫石成分主要為霏細(xì)巖和凝灰?guī)r，其次為變質(zhì)巖、花崗巖等；砂粒為長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑砂巖；填隙物為砂泥質(zhì)和膠結(jié)物。瑪西斜坡區(qū)石英、長(zhǎng)石和巖屑的含量分別為21.49%、15.34%和57.32%，瑪北斜坡區(qū)石英、長(zhǎng)石和巖屑的含量分別為19.93%、17.85%和51.72%，成分成熟度高于瑪西斜坡區(qū)?？傮w看來(lái)，瑪北和瑪西斜坡區(qū)巖石成分成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度均較低，瑪西斜坡區(qū)物源以花崗巖為主，而瑪北斜坡區(qū)物源以變質(zhì)巖為主，這是造成儲(chǔ)集層差異的物質(zhì)因素。

3 成巖作用

研究區(qū)百口泉組砂礫巖儲(chǔ)集層埋深為2 500～3 800 m，沉積物經(jīng)歷了壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用和交代作用，本文主要通過(guò)鑄體薄片和掃描電鏡分析其差異性。

3.1 壓實(shí)作用

壓實(shí)作用是研究區(qū)百口泉組主要的成巖作用之一，其作用強(qiáng)烈，致使孔隙大幅減少，對(duì)儲(chǔ)集層造成不可逆的破壞?；诒∑Y料，發(fā)現(xiàn)其壓實(shí)作用的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：巖石中剛性顆粒（如石英、長(zhǎng)石等）受應(yīng)力作用破裂（圖5a）；碎屑顆粒以點(diǎn)—線接觸和線接觸為主，礫石以點(diǎn)—線接觸為主，砂粒以線接觸為主（圖5b、圖5c）；巖屑、云母等塑性礦物在壓實(shí)作用下彎曲變形，甚至擠入到粒間孔隙中（圖5d、圖5e）。利用Image Pro Plus軟件處理鑄體薄片照片，測(cè)量統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)集層樣品的粒間體積，計(jì)算儲(chǔ)集層的視壓實(shí)率，瑪西斜坡區(qū)為90.1%，瑪北斜坡區(qū)為76.1%。總之，瑪西斜坡區(qū)的壓實(shí)作用強(qiáng)于瑪北斜坡區(qū)，巖石中石英含量是影響壓實(shí)率的主要因素。

3.2 膠結(jié)作用

百口泉組儲(chǔ)集層膠結(jié)礦物種類多，在不同扇三角洲中類型及發(fā)育程度均有不同，有碳酸鹽礦物、黏土礦物、硅質(zhì)等膠結(jié)物。其中，菱鐵礦、方解石、鐵方解石、鐵白云石等碳酸鹽膠結(jié)物普遍存在。黏土礦物以高嶺石（圖5f）、伊利石（圖5g）、伊蒙混層（圖5h）為主，其次為綠泥石（圖5i）。高嶺石充填于粒間溶蝕孔隙中，伊利石充填于顆粒間，伊蒙混層充填于孔隙中，自生綠泥石充填于孔隙中或環(huán)繞碎屑顆粒邊緣生長(zhǎng)。硅質(zhì)膠結(jié)物為石英次生加大邊和次生石英顆粒，充填于顆粒間孔隙中。根據(jù)全巖定量分析，隨著黏土礦物含量的增加，孔隙度及滲透率均呈明顯下降趨勢(shì)，特別是滲透率呈指數(shù)遞減，反映出黏土礦物含量對(duì)物性影響較大。此外，濁沸石膠結(jié)物（圖5j）亦少量發(fā)育，濁沸石是一種含水硅酸鹽礦物，其膠結(jié)可使儲(chǔ)集層致密，但其遇酸易溶解，有利于儲(chǔ)集層物性的提高。

3.3 溶蝕作用

溶蝕作用是研究區(qū)另一種普遍存在的成巖作用，貫穿于準(zhǔn)同生期至表生成巖期，可形成次生溶蝕孔隙，是提高儲(chǔ)集層物性的主要因素。研究區(qū)發(fā)育的溶蝕孔隙有粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和基質(zhì)溶孔（圖5）。儲(chǔ)集層中常見(jiàn)長(zhǎng)石、巖屑等早期成巖組分被溶蝕，還有碳酸鹽膠結(jié)物被溶蝕。長(zhǎng)石沿顆粒邊緣被溶蝕，形成港灣狀溶孔；沿解理選擇性溶蝕，形成溶蝕縫。凝灰質(zhì)雜基被普遍溶蝕，形成大面積溶蝕孔隙，此類溶蝕孔隙連通性較好。巖屑微裂縫和粒內(nèi)縫中的溶蝕較為普遍，但溶蝕程度較弱，碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕作用微弱。儲(chǔ)集層發(fā)育大量粒內(nèi)溶孔（30.00%～86.77%）、粒間溶孔（0.15%～24.00%）等次生孔隙，也可見(jiàn)早期溶孔被后期生成的礦物充填。

4 孔隙類型及物性特征

4.1 孔隙類型

由薄片資料可知，研究區(qū)百口泉組儲(chǔ)集空間以粒內(nèi)溶孔、剩余粒間孔、微裂縫、收縮孔、粒間溶孔（長(zhǎng)石溶孔和雜基溶孔）等為主（表1）。其中，粒內(nèi)溶孔占30.00%～86.77%，剩余粒間孔占0～49.17%，微裂縫占0～37.00%，收縮孔占0～21.93%，粒間溶孔占0～24.00%。不同地區(qū)孔隙類型差異明顯，瑪北斜坡區(qū)孔隙以粒內(nèi)溶孔（42.37%）、剩余粒間孔（27.67%）和原生粒間孔（8.24%）為主；瑪西斜坡區(qū)孔隙以粒內(nèi)溶孔（66.57%）、微裂縫（11.66%）、收縮孔（9.71%）和粒間溶孔（8.05%）為主，瑪西斜坡區(qū)溶蝕孔隙更為發(fā)育。

表1 研究區(qū)典型井百口泉組儲(chǔ)集層孔隙類型統(tǒng)計(jì)%Table 1.Statistics on pore types of Baikouquan formation reservoirs in typical wells in the study area %

4.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

壓汞數(shù)據(jù)表明，瑪北斜坡區(qū)和瑪西斜坡區(qū)典型井百口泉組儲(chǔ)集層巖心樣品孔喉中值半徑分別為0.07～0.09 μm、0.08～0.25 μm；最大孔喉半徑分別為1.49～3.12 μm、2.28～8.20 μm（表2），可見(jiàn)瑪西斜坡區(qū)百口泉組儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)優(yōu)于瑪北斜坡區(qū)。此外，喉道半徑與滲透率存在較好的相關(guān)性，可作為評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層滲流能力的重要指標(biāo)，通常喉道半徑越大，滲透率越高。

表2 研究區(qū)典型井百口泉組儲(chǔ)集層壓汞參數(shù)Table 2.Mercury injection parameters of Baikouquan formation reservoirs in typical wells in the study area

4.3 物性特征

瑪北斜坡區(qū)百口泉組儲(chǔ)集層平均有效厚度為9.4 m；孔隙度為2.20%～16.60%，平均孔隙度為9.34%；滲透率為0.25～5.87 mD，平均滲透率為2.41 mD；平均含油飽和度為51.7%，屬低孔特低滲—低滲儲(chǔ)集層?，斘餍逼聟^(qū)儲(chǔ)集層孔隙度為8.86%～11.40%，平均孔隙度為9.93%，滲透率為0.25～5.87 mD，平均滲透率為2.57 mD；瑪北斜坡區(qū)儲(chǔ)集層孔隙度為7.65%～10.20%，平均孔隙度為8.75%，滲透率為0.74～1.66 mD，平均滲透率為1.18 mD。整體而言，瑪西斜坡區(qū)物性優(yōu)于瑪北斜坡區(qū)。

5 儲(chǔ)集性能影響因素及勘探啟示

5.1 成巖作用

5.1.1 強(qiáng)壓實(shí)使孔隙劇烈減少

壓實(shí)作用貫穿整個(gè)成巖過(guò)程，對(duì)儲(chǔ)集層的影響不可逆，且直接影響儲(chǔ)集層物性，是導(dǎo)致孔隙度下降的主要原因。百口泉組儲(chǔ)集層埋藏深度普遍大于3 000 m，砂礫巖儲(chǔ)集層成分成熟度較低，含有大量火山巖巖屑，特別是凝灰質(zhì)火山巖巖屑，由于其具有塑性或半塑性的特征，導(dǎo)致儲(chǔ)集層的抗壓實(shí)能力弱。隨著埋深增大，火山巖巖屑極易發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致碎屑顆粒之間呈現(xiàn)凹凸接觸，部分巖屑甚至呈假雜基狀擠入顆粒之間。鉆井?dāng)?shù)據(jù)表明，瑪北斜坡區(qū)百口泉組平均埋藏深度小于瑪西斜坡區(qū)，差值可達(dá)1 000 m，且由于百口泉組儲(chǔ)集層整體雜基和泥質(zhì)含量較高，泥質(zhì)雜基的潤(rùn)滑作用增強(qiáng)了壓實(shí)作用的效果?，斘餍逼聟^(qū)與瑪北斜坡區(qū)儲(chǔ)集層樣品的視壓實(shí)率分別為90.1%和86.1%，均為強(qiáng)壓實(shí)，瑪西斜坡區(qū)壓實(shí)強(qiáng)度大于瑪北斜坡區(qū)。強(qiáng)壓實(shí)造成瑪北斜坡區(qū)儲(chǔ)集層60%～80%的原始孔隙損失，造成瑪西斜坡區(qū)儲(chǔ)集層75%～85%的原始孔隙損失[16]。

5.1.2 晚期膠結(jié)使儲(chǔ)集層致密

膠結(jié)作用也是導(dǎo)致儲(chǔ)集層致密的另一成巖作用。瑪北斜坡區(qū)扇三角洲平原亞相碳酸鹽膠結(jié)作用發(fā)育，膠結(jié)物以方解石、鐵方解石、菱鐵礦、鐵白云石等多種碳酸鹽礦物為主，在前緣亞相中發(fā)育鐵方解石、方解石、方沸石、自生高嶺石、綠泥石等膠結(jié)物，而扇緣地區(qū)分選較好，壓實(shí)作用較強(qiáng)，碳酸鹽膠結(jié)物較少?，斘餍逼聟^(qū)扇三角洲平原和前緣亞相均以伊利石、自生高嶺石、綠泥石等黏土礦物膠結(jié)為主，可見(jiàn)少量方解石、次生石英顆粒和石英次生加大。根據(jù)前人開(kāi)展的研究區(qū)壓實(shí)作用與膠結(jié)作用對(duì)孔隙演化影響綜合分析，瑪北斜坡區(qū)大部分地區(qū)膠結(jié)物含量不足5.0%，少數(shù)地區(qū)為5.0%～10.0%，膠結(jié)作用造成了儲(chǔ)集層5%～30%的原始孔隙損失；瑪西斜坡區(qū)膠結(jié)物含量約3.5%，造成了儲(chǔ)集層10%～15%的原始孔隙損失[17]。

5.1.3 溶蝕作用改善儲(chǔ)集層物性

一般而言，溶蝕作用最高可提供3.0%～5.0%的面孔率[18-21]，改善儲(chǔ)集層物性的同時(shí)，可提供油氣運(yùn)移通道，使得油氣運(yùn)移聚集成為可能?，斘餍逼聟^(qū)儲(chǔ)集層以粒間凝灰質(zhì)雜基溶蝕形成粒間溶孔為主，原生孔隙僅少量殘余，平均溶蝕面孔率為9.3%，孔隙連通程度較高，儲(chǔ)集層滲透率較高，改善了儲(chǔ)集層物性；瑪北斜坡區(qū)以長(zhǎng)石溶蝕、巖屑顆粒內(nèi)部或邊緣溶蝕為主，長(zhǎng)石顆粒平均溶蝕面孔率為6.2%，巖屑顆粒平均溶蝕面孔率為4.9%，雖形成大量孔隙，但孔隙之間的連通性相對(duì)較差，滲透率較低。因此，瑪西斜坡區(qū)儲(chǔ)集層雜基強(qiáng)溶蝕改善孔喉連通性，孔隙度和滲透率均高于瑪北斜坡區(qū)儲(chǔ)集層，物性更好。

5.2 構(gòu)造作用

研究區(qū)扇三角洲前緣發(fā)育東西向和北西向斷裂。瑪西斜坡區(qū)的艾湖6 井?dāng)嗔?、?8 井北斷裂和瑪6 井北斷裂均為高角度走滑斷裂，是油氣運(yùn)移的有效通道?，敱毙逼聟^(qū)受斷裂控制，沿東北方向形成多個(gè)構(gòu)造臺(tái)階并逐級(jí)抬升，具備良好的油氣大面積溝通條件，油源斷裂發(fā)育，油氣沿二疊系與三疊系不整合面運(yùn)移，可呈條帶狀聚集成藏?？傮w而言，瑪湖凹陷構(gòu)造控制油氣成藏作用顯著：縱向上，斷裂溝通烴源巖和儲(chǔ)集層，為油氣的垂向運(yùn)移提供了重要通道；橫向上，構(gòu)造裂縫提供油氣運(yùn)移通道，增加了儲(chǔ)集空間，有利于儲(chǔ)集層的優(yōu)化。

5.3 沉積環(huán)境

瑪北和瑪西斜坡區(qū)均為扇三角洲沉積，其沉積物組分、粒間填隙物類型及含量對(duì)砂礫巖儲(chǔ)集層黏土礦物充填、碳酸鹽膠結(jié)和溶蝕作用有較大影響。瑪北斜坡區(qū)扇體凝灰質(zhì)雜基含量較高，瑪西斜坡區(qū)扇體其含量較低。在強(qiáng)壓實(shí)過(guò)程中，粒間剩余孔隙減少，抑制碳酸鹽膠結(jié)物生長(zhǎng)，溶蝕作用弱。沉積物隨著搬運(yùn)距離增大，顆粒分選變好，砂巖中沉淀方解石膠結(jié)物，伴隨油氣運(yùn)移，形成鐵方解石、片鈉鋁石等多種碳酸鹽膠結(jié)物?，斘餍逼聟^(qū)扇三角洲平原亞相在強(qiáng)壓實(shí)作用下，粒間剩余孔隙減少，抑制了后期流體滲入，溶蝕作用微弱，且促使凝灰質(zhì)雜基發(fā)生伊利石化和綠泥石化作用?，斘餍逼聟^(qū)扇三角洲前緣亞相上部砂巖儲(chǔ)集層表現(xiàn)為強(qiáng)壓實(shí)，長(zhǎng)石中可見(jiàn)粒內(nèi)溶孔；下部凝灰質(zhì)及長(zhǎng)石顆粒的強(qiáng)溶蝕作用可改善儲(chǔ)集層孔喉連通性，生成大量次生溶蝕孔隙，從而為瑪西斜坡區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的形成奠定了基礎(chǔ)。

5.4 勘探啟示

自1957 年以來(lái)，瑪西斜坡區(qū)的勘探歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)無(wú)明顯突破。直至2013 年，瑪18 井的突破證實(shí)了黃羊泉扇前緣相帶存在可觀儲(chǔ)量，坡折帶之下存在油氣富集帶，推動(dòng)了瑪湖凹陷斜坡區(qū)三疊系百口泉組的整體突破，展現(xiàn)出斜坡區(qū)巨大的勘探潛力。綜上所述，瑪西斜坡區(qū)和瑪北斜坡區(qū)均發(fā)生強(qiáng)壓實(shí)作用，但后期瑪北斜坡區(qū)儲(chǔ)集層的膠結(jié)物沉淀多于瑪西斜坡區(qū)，且瑪西斜坡區(qū)扇體前緣粒間凝灰質(zhì)雜基的強(qiáng)烈溶蝕改善了儲(chǔ)集層的連通性，使得瑪西斜坡區(qū)具有更有利的油氣儲(chǔ)集條件。因此，瑪西斜坡區(qū)百口泉組扇三角洲前緣亞相中—淺層為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，坡折帶之下存在油氣富集帶，指示下一步有利勘探區(qū)。且該區(qū)扇三角洲前緣水下分流河道沉積發(fā)育“甜點(diǎn)”儲(chǔ)集層，控制著油氣的富集，瑪中1 井鉆遇百口泉組底部含油砂層，且瑪中1 井區(qū)洼陷區(qū)砂體發(fā)育，證實(shí)了瑪西斜坡區(qū)具有更大的開(kāi)發(fā)潛力。

6 結(jié)論

（1）成巖作用對(duì)砂礫巖儲(chǔ)集層的物性起重要控制作用，原始組分、粒間填隙物類型及含量較大程度地影響了砂礫巖儲(chǔ)集層黏土礦物充填、碳酸鹽膠結(jié)和溶蝕作用，對(duì)儲(chǔ)集層物性有決定性作用。較好的分選性、較高的成分成熟度、較高的凝灰質(zhì)雜基含量以及較強(qiáng)的粒間孔隙溶蝕作用使得瑪西斜坡區(qū)儲(chǔ)集層物性明顯優(yōu)于瑪北斜坡區(qū)，顯示出較大的油氣勘探潛力。

（2）瑪西斜坡區(qū)扇三角洲前緣亞相中—淺層礫巖儲(chǔ)集層為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，扇體兩翼和瑪中1 井區(qū)所在區(qū)域是下一步勘探重點(diǎn)區(qū)域。