渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界復(fù)雜巖性風(fēng)化殼儲(chǔ)層特征、質(zhì)量控因與甜點(diǎn)模型

朱世發(fā)，賈 業(yè)，馬立馳，崔 殿，景安語(yǔ)，佟 歡

［1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中海石油天津分公司渤海石油研究院，天津 300452；4.中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257015］

近期，中深層風(fēng)化殼儲(chǔ)層的油氣勘探備受關(guān)注且不斷取得新突破。例如在渤海灣盆地2017年發(fā)現(xiàn)了儲(chǔ)量超千億方的渤中19-6凝析氣田，2018年發(fā)現(xiàn)了探明油氣地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)億噸級(jí)油氣當(dāng)量的渤中13-2油氣田，2019年在珠江口盆地發(fā)現(xiàn)了探明油氣地質(zhì)儲(chǔ)量5 000×104m3油當(dāng)量的惠州26-6油氣田，2020年在濟(jì)陽(yáng)坳陷下古生界也有新發(fā)現(xiàn)［1-11］。以往勘探實(shí)踐也揭示了研究區(qū)渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界潛山儲(chǔ)層具有良好的勘探勢(shì)頭和前景，迄今為止在多個(gè)區(qū)塊發(fā)現(xiàn)探明石油儲(chǔ)量，其中大43塊探明石油儲(chǔ)量為503×104t，埕北11塊探明石油儲(chǔ)量為298×104t，樁8塊探明石油儲(chǔ)量為273×104t，義101塊探明石油儲(chǔ)量為130×104t，樁202塊探明石油儲(chǔ)量為62×104t，孤南2塊探明石油儲(chǔ)量為52×104t。但是風(fēng)化殼及內(nèi)幕地層因?yàn)閹r石成分，以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜、埋藏過(guò)程多旋回和成巖流體多成因而形成的儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)層質(zhì)量預(yù)測(cè)難度大［12-13］。濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界潛山鉆探失利井中，儲(chǔ)層的原因占比高。因此，有必要通過(guò)系統(tǒng)研究，明確儲(chǔ)層質(zhì)量差異性機(jī)理，從而提高鉆井成功率。

1 地質(zhì)背景

渤海灣盆地是中國(guó)東部中新生代裂谷盆地，受伸展構(gòu)造及走滑斷層控制，自北向南形成了多個(gè)坳陷［14］。濟(jì)陽(yáng)坳陷位于渤海灣盆地東南部，與黃驊坳陷和渤中坳陷相鄰，主體包含山東省東北部及其鄰近渤海海域。濟(jì)陽(yáng)坳陷在平面上以埕寧隆起和魯西隆起為邊界，具有向西收斂、向東撒開(kāi)的形態(tài)特點(diǎn)，現(xiàn)今構(gòu)造格局具有“北斷南超”的特點(diǎn)，屬于典型的箕狀斷陷。坳陷內(nèi)部共有9個(gè)凸起和4個(gè)凹陷，由于各個(gè)凹陷在演化過(guò)程中所處的應(yīng)力場(chǎng)相似，都表現(xiàn)出北部斷裂活動(dòng)強(qiáng)、南部構(gòu)造活動(dòng)弱的特點(diǎn)［15］。濟(jì)陽(yáng)坳陷中生代原型盆地受到后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈改造，殘留地層厚度自沉積中心向周圍迅速減薄，在沾化凹陷和東營(yíng)凹陷的部分地區(qū)鉆遇較多。因此，本研究選取沾化凹陷孤西潛山帶、灘海地區(qū)和東營(yíng)凹陷高青凸起為重點(diǎn)研究區(qū)。研究區(qū)內(nèi)中生界分布面積廣、厚度大，且層組全，已取得工業(yè)油氣流的井位多，成果認(rèn)識(shí)對(duì)濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界進(jìn)一步勘探有著重要的指導(dǎo)意義（圖1）。

研究區(qū)構(gòu)造演化復(fù)雜，懷遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)各幕在盆地內(nèi)造成了沉積間斷。中生代活躍的邊界斷層在新生代發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)（圖1），伴隨斷層活動(dòng)中生界發(fā)生抬升剝蝕和二次埋藏［15-17］。不同地區(qū)中生界現(xiàn)今埋深、構(gòu)造格局、地層產(chǎn)狀和巖性組合等差異明顯（圖2）。研究區(qū)中生界共發(fā)育4個(gè)組，各組之間以不整合分隔，自下而上分別是侏羅系坊子組和三臺(tái)組，白堊系蒙陰組和西洼組［18］。坊子組總體為北東向展布，發(fā)育多個(gè)局部沉積中心，主要發(fā)育沖積平原及濱淺湖、沼澤相和三角洲相；三臺(tái)組沉積時(shí)期研究區(qū)為平坦湖盆，由于處于盆地轉(zhuǎn)型期，沉積相以河流相和沖積平原沉積為主，濱淺湖范圍縮小，湖泊邊緣發(fā)育三角洲；蒙陰組和西洼組沉積具有相似性，均為分割性較強(qiáng)，但具有一定連通性的湖盆，單個(gè)湖盆呈北西向展布，相較而言蒙陰組沉積時(shí)期湖盆的分割性更強(qiáng)，主要發(fā)育沖積平原-河流相，濱淺湖范圍略有增大；西洼組沉積期，研究區(qū)內(nèi)除發(fā)育河流-沖積平原和濱淺湖之外，火山活動(dòng)強(qiáng)烈（圖2），火山爆發(fā)相、溢流相和淺成侵入相在西洼組內(nèi)也有發(fā)現(xiàn)［17-19］。

圖1 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷研究區(qū)位置與區(qū)域構(gòu)造Fig.1 Location and tectonic divisions of the study area in the Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

圖2 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷不同地區(qū)中生界殘留地層埋藏深度、構(gòu)造格局和巖性組成特征Fig.2 Burial depth，tectonic framework and lithologic composition characteristics of the Mesozoic residual strata in different areasof the Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

結(jié)合構(gòu)造活動(dòng)與地層發(fā)育特點(diǎn)，將處于伸展構(gòu)造斷陷區(qū)，接受沉積時(shí)間長(zhǎng)和地層厚度大的單元定義為“洼”；將處于構(gòu)造翹傾區(qū)，發(fā)生超覆沉積或小范圍剝蝕，以及地層厚度小的單元被稱為“隆”。以“洼”和“隆”概括中-新生界構(gòu)造反轉(zhuǎn)前后和喜馬拉雅期三大階段的地層特點(diǎn)，可以在研究區(qū)內(nèi)得到4種主要埋藏演化史，分別是洼—隆—?。ˋ區(qū)）、洼—隆—洼（B區(qū)）、隆—洼—?。–區(qū)）和隆—洼—洼（D區(qū)）［16-17，20］。

綜合而言，現(xiàn)階段研究區(qū)勘探面臨的關(guān)鍵問(wèn)題有：①目的層經(jīng)歷的構(gòu)造演化復(fù)雜，多期抬升剝蝕作用導(dǎo)致了不同巖性的風(fēng)化殼廣泛分布，后期深埋和構(gòu)造活動(dòng)對(duì)古風(fēng)化殼儲(chǔ)層造成了嚴(yán)重的破壞［21］。研究區(qū)內(nèi)斷層大量發(fā)育，中生代殘留地層受到斷層控制，歷史最大埋深恢復(fù)具有一定的挑戰(zhàn)性。斷層和裂縫的發(fā)育溝通了不同時(shí)代地層，為大氣淡水的下滲和深部熱流體上涌提供了通道，與方解石等碳酸鹽礦物的充填關(guān)系密切［22-23］。②物源供應(yīng)復(fù)雜、沉積相類型多樣，碎屑巖的成分和結(jié)構(gòu)差異性大，巖屑種類多，以火山碎屑物質(zhì)和噴出巖巖屑為主，局部地區(qū)甚至可見(jiàn)灰?guī)r巖屑［24］。巖石分選與巖屑類型的差異使得原始孔隙度存在區(qū)別。③火山機(jī)構(gòu)大面積發(fā)育，完整性較高且具有一定的辨識(shí)度。火山碎屑巖在各個(gè)凹陷均有鉆遇，溢流型噴出巖、深成侵入巖和火山通道相巖石也有發(fā)現(xiàn)［25-26］。④中生界儲(chǔ)層成巖流體類型豐富，不同洼陷的成巖演化和孔隙演化路徑復(fù)雜［17］。

2 復(fù)雜儲(chǔ)層巖性

濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，平面和垂向上變化快，具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性。以主要礦物成分、巖石固結(jié)類型（冷凝固結(jié)∕壓實(shí)固結(jié)）和巖石構(gòu)造等因素將研究區(qū)巖石分為火成巖和沉積巖兩大類，再根據(jù)火成巖形成原因的差異，將巖石類型進(jìn)一步分為火山熔巖、火山碎屑巖、次火山巖、侵入巖和陸源碎屑巖共5大類12小類（表1）。

表1 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界復(fù)雜巖性潛山儲(chǔ)層綜合分類Table 1 Composite classification of the Mesozoic buried-hill reservoirsof complex lithologies in the Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

研究區(qū)中生界碎屑巖儲(chǔ)層發(fā)育于辮狀河、辮狀河三角洲和沖積扇相，前兩者的儲(chǔ)層物性更好，辮狀河相見(jiàn)于高青地區(qū)。巖心觀察表明，三角洲相砂巖具平行或楔狀交錯(cuò)層理（圖3a，b），礫巖發(fā)育遞變層理（圖3c），反映了較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，是濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界分布面積最廣的沉積相類型。沖積扇相的發(fā)育相對(duì)局限，往往緊鄰?fù)菹葸吔鐢鄬咏粎R處呈扇形，礫石巖性以安山巖等火山熔巖為主，以富9井最為典型（圖3d）。薄片觀察結(jié)果顯示，砂巖中的顆粒呈點(diǎn)-線狀接觸（圖3e，f），分選磨圓中等-較好，自生礦物含量高，溶蝕作用強(qiáng)。礫巖的壓實(shí)作用較強(qiáng)，礫石與砂質(zhì)顆粒間以線接觸為主，火山物質(zhì)含量高，后期成巖改造強(qiáng)烈（圖3g，h）。

圖3 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷不同地區(qū)中生界碎屑巖儲(chǔ)層典型巖心和薄片照片F(xiàn)ig.3 Photos and micrographs showing typical cores and thin sections of the Mesozoic clastic rock reservoirs in different areas of Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

中生界火山巖在富林、孤南和樁西等洼陷都有鉆遇。巖心和錄井等資料分析表明，濟(jì)陽(yáng)坳陷中生代發(fā)生多期火山噴發(fā)，火山機(jī)構(gòu)在平面上分布廣泛、垂向上相互疊置。常見(jiàn)巖性包括溢流相上部亞相安山巖和爆發(fā)相火山角礫巖，個(gè)別溶蝕較強(qiáng)的次火山巖（閃長(zhǎng)玢巖和煌斑巖）中也可見(jiàn)油氣顯示。氣孔杏仁構(gòu)造是識(shí)別溢流相上部亞相安山巖的重要標(biāo)志，安山巖氣孔沿流動(dòng)方向定向排列且被拉長(zhǎng)（圖4a）。在發(fā)育完整火山機(jī)構(gòu)的井中，火山角礫巖和熔巖呈互層出現(xiàn)，巖石礦物組成和化學(xué)成分具有相似性（圖4a，b）。閃長(zhǎng)玢巖屬于冷凝固結(jié)形成的淺層侵入巖，巖石致密、抗壓實(shí)能力強(qiáng)，溶蝕改造大大增加了巖石的孔隙性（圖4c）。薄片觀察結(jié)果顯示，在未發(fā)生溶蝕的情況下，玄武巖和煌斑巖巖性致密，面孔率幾乎為零；鐵鎂礦物普遍發(fā)生綠泥石化（圖4d，e）。溶蝕作用對(duì)安山巖中半充填氣孔有擴(kuò)大作用（圖4f），對(duì)火山角礫巖的巖屑和閃長(zhǎng)玢巖的基質(zhì)都有改造（圖4g，h）。侵入巖僅在高青地區(qū)有鉆遇，巖石十分致密，難以形成好儲(chǔ)層。

3 成巖作用改造

通過(guò)巖心及鑄體薄片鑒定和掃描電鏡觀察等分析手段，在研究區(qū)中生界識(shí)別出8類主要成巖作用（圖5）。根據(jù)各類成巖作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙影響程度，將成巖作用分為建設(shè)性、破壞性及無(wú)明顯影響三大類。建設(shè)性的成巖作用包括：火成巖中特有的氣體逸散作用、冷凝收縮作用和熔蝕作用，以及各類巖石中均有發(fā)生的溶蝕作用；對(duì)孔隙有破壞性的成巖作用包括：壓實(shí)作用、充填作用和膠結(jié)作用；交代作用對(duì)孔隙無(wú)明顯影響，但是交代作用改變了巖石原始礦物成分，為后期溶蝕打下基礎(chǔ)。

圖5 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界不同巖性主要成巖作用類型Fig.5 Main diagenesis types of different lithologies in the Mesozoic reservoirs of the Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

氣體逸散作用受巖相控制，在溢流相上部亞相安山巖中發(fā)育（圖6a）。熔蝕作用常見(jiàn)于閃長(zhǎng)玢巖中，斑晶被深部熱液熔蝕，對(duì)面孔率有少量貢獻(xiàn)（圖6b）。冷凝收縮作用極易被后期成巖作用掩蓋，在充填殘余氣孔中偶有發(fā)現(xiàn)，對(duì)孔隙度幾乎沒(méi)有影響（圖6c）。以上3種建設(shè)性成巖作用主要發(fā)生于巖漿冷凝成巖早期，僅有氣體逸散對(duì)儲(chǔ)層物性有較大影響。壓實(shí)作用是碎屑巖儲(chǔ)層的主要減孔作用，薄片下可見(jiàn)塑性顆粒因壓實(shí)形成假雜基（圖6d）。研究區(qū)自生礦物包括碳酸鹽（方解石、鐵方解石和白云石）、石英和粘土礦物（高嶺石和綠泥石），以碳酸鹽礦物含量最高。自生碳酸鹽礦物的形成具有期次性，受堿性地層流體的控制，早期膠結(jié)物充填顆粒間隙，提高了儲(chǔ)層抗壓實(shí)能力，礦物顆粒在鏡下呈點(diǎn)接觸（圖6e）；后期碳酸鹽膠結(jié)物鐵含量高，對(duì)溶蝕孔隙造成破壞（圖6f），陰極發(fā)光照片中顏色的差異反映出不同期次碳酸鹽膠結(jié)物成分的區(qū)別（圖6g）。研究區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)物以石英次生加大的形式出現(xiàn)，由于火山物質(zhì)蝕變導(dǎo)致孔隙流體堿性較強(qiáng)，石英加大發(fā)育受到限制，僅在樁海地區(qū)遠(yuǎn)離巖漿巖的石英砂巖儲(chǔ)層中較為常見(jiàn)（圖6h）。自生粘土礦物在全區(qū)都有發(fā)現(xiàn)，高嶺石在高青地區(qū)最為常見(jiàn)，這與高青地區(qū)中生界暴露時(shí)間長(zhǎng)、地層埋深淺有關(guān)（圖6i）。研究區(qū)綠泥石主要形成于堿性條件下火山物質(zhì)的蝕變，碎屑巖中的火山巖巖屑、巖漿巖中的暗色礦物和長(zhǎng)石都是其物質(zhì)來(lái)源，以粒間充填或交代產(chǎn)物的形式出現(xiàn)（圖6j，k）。交代作用既有對(duì)長(zhǎng)石和暗色礦物的交代，也有對(duì)膠結(jié)物的交代，如白云石化（圖6l）。溶蝕作用是研究區(qū)最主要的建設(shè)性成巖作用，在碎屑巖中表現(xiàn)為巖屑和長(zhǎng)石的溶解（圖6m，n），在火成巖中也可以看到基質(zhì)和斑晶的溶蝕（圖6o，p）。研究區(qū)溶蝕作用受到有機(jī)質(zhì)成熟排酸和大氣淡水淋濾的共同影響，強(qiáng)溶蝕區(qū)在洼陷內(nèi)和凸起區(qū)都有發(fā)現(xiàn)。

4 儲(chǔ)集空間類型

本研究分析鑒定了42口井，共324個(gè)鑄體薄片。現(xiàn)將研究區(qū)孔隙類型分為4類，分別為：原生孔（碎屑巖中以殘余粒間孔為主，火成巖以殘余氣孔為主）、斑晶∕粒內(nèi)溶孔、基質(zhì)∕粒間溶孔和以溶蝕縫為主的微裂縫。研究結(jié)果表明，埕島-樁海地區(qū)、孤西潛山帶和高青地區(qū)均以碎屑巖為有利儲(chǔ)層，以次生溶蝕孔-縫為主要儲(chǔ)集空間（圖7，圖8）。

圖7 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界不同巖性儲(chǔ)集空間類型Fig.7 Diagramof reservoir space types with diverse lithologies of the Mesozoic in the Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

由于濟(jì)陽(yáng)坳陷構(gòu)造演化復(fù)雜，中生界碎屑巖中的原生孔隙往往難以保存。盡管如此，在埋深較淺的地層中，仍有不同類型的原生孔被發(fā)現(xiàn)。殘余粒間孔的大量出現(xiàn)反映經(jīng)歷的壓實(shí)和膠結(jié)作用較弱（圖8a）；雜基孔多保留在分選較差的凝灰質(zhì)（雜）砂巖中，此類孔隙連通性差，對(duì)儲(chǔ)層物性的貢獻(xiàn)?。▓D8b）。高41井和樁181井中都有溶蝕擴(kuò)大孔發(fā)育，但是兩者的成因有較大區(qū)別。高青地區(qū)中生界埋深較淺，暴露淋濾時(shí)間較長(zhǎng)，殘留原生孔對(duì)面孔率貢獻(xiàn)大，溶蝕作用對(duì)孔隙擴(kuò)大的貢獻(xiàn)?。▓D8c）。樁海地區(qū)儲(chǔ)層埋深大，壓實(shí)作用破壞了幾乎全部的原生孔隙，發(fā)育于顆粒邊緣的溶蝕擴(kuò)大孔以溶孔占比更高（圖8d）。碎屑巖中的次生溶孔是有機(jī)酸、大氣淡水等酸性成巖流體共同作用的結(jié)果，沿長(zhǎng)石解理縫對(duì)顆粒進(jìn)行溶蝕（圖8e，f），在酸性較弱時(shí)形成粒內(nèi)溶孔，在強(qiáng)酸性環(huán)境下顆?？梢员煌耆芪g形成鑄?？祝▓D6m，圖6n，圖8g，圖8h）。

火成巖儲(chǔ)層中特殊的儲(chǔ)集空間類型與獨(dú)特的成巖作用相對(duì)應(yīng)，原生孔隙包括顆粒間孔（圖8i）、殘余氣孔（圖6a，圖8j）、熔蝕孔和冷凝收縮縫（圖6b，c），原生孔的發(fā)育受巖相控制?；鸪蓭r中的次生孔主要為溶蝕孔，斑晶和基質(zhì)都可以發(fā)生溶蝕（圖6o，圖6p，圖8k）。研究區(qū)中生界構(gòu)造運(yùn)動(dòng)伴生了復(fù)雜的裂縫，但是裂縫往往被后期成巖礦物充填，裂縫對(duì)面孔率的貢獻(xiàn)非常小（圖4b）。碎屑巖中見(jiàn)少量溶蝕縫（圖8l）。

圖6 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界不同巖性儲(chǔ)層中典型成巖作用Fig.6 Typical diagenesis of the Mesozoic reservoirs with different lithologies in the Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

圖8 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界復(fù)雜巖性儲(chǔ)層中典型儲(chǔ)集空間類型Fig.8 Typical reservoir space types of the Mesozoic reservoirs of complex lithologies in the Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

5 儲(chǔ)層質(zhì)量及控制因素

濟(jì)陽(yáng)坳陷中生代發(fā)育多個(gè)彼此不連通的小湖盆，儲(chǔ)層巖性巖相復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)［19］。不同洼陷中生界殘留地層時(shí)代不同，埋藏過(guò)程和現(xiàn)今埋深不同，儲(chǔ)層質(zhì)量差異明顯。整體上，埕島地區(qū)和高青地區(qū)的碎屑巖儲(chǔ)層質(zhì)量較好，是潛在的有利儲(chǔ)層；孤西潛山帶復(fù)雜巖性儲(chǔ)層孔隙度平均值為9.9%，70%的樣品滲透率小于1×10-3μm2，多為致密孔隙型儲(chǔ)層。

5.1 儲(chǔ)層質(zhì)量差異

對(duì)來(lái)自不同地區(qū)的儲(chǔ)層樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，平均孔隙度由好到差的順序?yàn)椋痕魨u地區(qū)（14.6%）、高青地區(qū)（12.7%）、樁海地區(qū)（11.8%）、孤北洼陷（10.7%）、孤南洼陷（10.7%）、富林洼陷（9.1%）；滲透率由好到差的順序?yàn)椋痕魨u地區(qū)、高青地區(qū)、樁海地區(qū)、孤北洼陷、富林洼陷和孤南洼陷。對(duì)比各個(gè)地區(qū)物性和現(xiàn)今埋深發(fā)現(xiàn)，中生界埋深較淺的高青地區(qū)儲(chǔ)層物性好；而埋深較大的埕島-樁海地區(qū)儲(chǔ)層受溶蝕作用影響，也具有較好的物性；孤西潛山帶的儲(chǔ)層物性最差。

埕島地區(qū)中生界相對(duì)高孔、高滲樣品以砂巖和含礫砂巖為主，中砂巖和灰質(zhì)砂巖樣品個(gè)數(shù)較少。樣品孔隙度范圍在2%～25%，主要集中在10%以上；滲透率普遍大于1×10-3μm2，孔隙度和滲透率之間具有線性正相關(guān)關(guān)系，反映儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型為孔隙型（圖9a）。樣品的含油性較好，大部分達(dá)到油浸級(jí)別，整體上含油級(jí)別隨物性改善而提高。樁海地區(qū)樣品孔滲值分布范圍更廣，以孔隙度10%、滲透率1×10-3μm2為界，絕大多數(shù)的火成巖和雜砂巖儲(chǔ)層屬于致密儲(chǔ)層；同一巖性樣品點(diǎn)分布集中，細(xì)砂巖儲(chǔ)層物性最好，其次為粉砂巖和含礫砂巖（圖9b）。樣品含油級(jí)別以油斑和油跡為主，其次為油浸，儲(chǔ)層物性與含油級(jí)別無(wú)明顯關(guān)系。就碎屑巖的粒度而言，油浸樣品以較粗的含礫砂巖和細(xì)砂巖為主，具有孔隙型儲(chǔ)集空間，粒度較細(xì)的粉砂巖樣品大多數(shù)為油跡或熒光。

圖9 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷埕島-樁海地區(qū)中生界巖性與孔滲交會(huì)圖Fig.9 The cross plots showing the Mesozoic lithology vs.porosity-permeability in Chengdao-Zhuanghaiarea，Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

孤西潛山帶巖性復(fù)雜，熔巖和火山碎屑巖發(fā)育于富林洼陷，碎屑巖在孤北洼陷較為常見(jiàn)（圖2）。中生界孔滲交會(huì)圖表明，富林洼陷的火山凝灰?guī)r和絕大部分安山巖屬于致密儲(chǔ)層，孔隙度在2%～15%，除個(gè)別樣品外滲透率均小于0.5×10-3μm2；相對(duì)高孔、高滲儲(chǔ)層的巖性以孤北洼陷的（凝灰質(zhì)）砂巖為主，孔隙度和滲透率有正相關(guān)性；孤南、孤北洼陷的火山角礫巖和閃長(zhǎng)玢巖儲(chǔ)層物性介于兩者之間（圖10a）。整體而言，孔滲值間無(wú)明顯線性關(guān)系，儲(chǔ)集空間類型為裂縫∕孔隙型。就構(gòu)造演化而言，C區(qū)和A區(qū)整體好于B區(qū)，但受控于巖性（圖10b）。高青地區(qū)儲(chǔ)層巖性以碎屑巖為主，大部分火成巖儲(chǔ)層屬于致密儲(chǔ)層（孔隙度2%～12%，滲透率＜1×10-3μm2）；砂巖相對(duì)高孔、高滲，主要巖性包括含礫砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖和粉砂巖，其中粉砂巖和中砂巖儲(chǔ)層物性最好，細(xì)砂巖的物性分布范圍大，反映出較強(qiáng)的成巖作用差異（圖11）。高青地區(qū)含油樣品數(shù)量多，樣品含油級(jí)別大體上隨物性變好而升高，油浸樣品集中在高孔滲區(qū)域，物性接近情況下中砂巖含油性優(yōu)于粉砂巖。

圖10 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷孤西潛山帶中生界巖性與孔滲交會(huì)圖Fig.10 The cross plots showing the Mesozoic lithology vs.porosity-permeability in the Guxiburied hill belt，Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

圖11 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷高青地區(qū)中生界巖性與孔滲交會(huì)圖Fig.11 The crossplots showing the Mesozoic lithology vs.porosity-permeability in Gaoqing area，Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

5.2 控制因素分析

巖性、巖相和沉積相、現(xiàn)今埋深、構(gòu)造演化（埋藏過(guò)程）以及成巖流體改造5個(gè)因素相互影響，綜合控制了濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界復(fù)雜巖性的儲(chǔ)層質(zhì)量，因此，本研究建立五元控儲(chǔ)模型，并繪制不同地區(qū)儲(chǔ)層雷達(dá)圖進(jìn)行儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)（圖12）。

巖性從好到壞為砂巖、氣孔熔巖、火山碎屑巖、次火山巖和致密熔巖。巖相和沉積相則被分為三角洲相、沖積扇相、火山爆發(fā)相、次火山巖相和火山溢流相。巖性-巖相決定了儲(chǔ)層的初始孔隙度，是成巖和孔隙演化的基礎(chǔ)，現(xiàn)今物性較好的樣品往往具有較高的初始孔隙度。將前文提到的構(gòu)造演化過(guò)程命名為A，B，C，D，由于灘海地區(qū)的B類演化受構(gòu)造抬升影響大而現(xiàn)今埋藏很深，與一般B類不同，因而將其定為B*，構(gòu)造演化由好至壞為C—A—B*—B—D（D類分區(qū)中無(wú)有利儲(chǔ)層，本次研究未做討論）。構(gòu)造演化控制了儲(chǔ)層的埋藏史，早期埋藏速率、抬升剝蝕等因素對(duì)原生孔的保存和次生孔的形成具有明顯的控制作用。成巖流體以酸性流體作用強(qiáng)度進(jìn)行區(qū)分，受大氣淡水和有機(jī)酸雙重改造的儲(chǔ)層最佳，僅受有機(jī)酸影響的次之，僅受大氣淡水影響也可能形成有利儲(chǔ)層。在封閉性成巖環(huán)境中，儲(chǔ)層完全受堿性流體控制時(shí)其物性最差?，F(xiàn)今埋藏深度也是重要的影響因素，一般而言，深度越大物性越差。根據(jù)中生界儲(chǔ)層主要埋深范圍，設(shè)置1 000，2 000，3 000和4 000 m，共4個(gè)刻度。研究結(jié)果表明儲(chǔ)層物性質(zhì)量順序?yàn)椋痕魨u-樁海地區(qū)碎屑巖＞高青地區(qū)碎屑巖＞孤西潛山帶碎屑巖＞埕島-樁海地區(qū)火成巖＞孤西潛山帶火成巖。

埕島-樁海地區(qū)的風(fēng)化殼儲(chǔ)層以次生溶蝕作用最為明顯，受到大氣淡水和有機(jī)酸的雙重改造，抵消了構(gòu)造演化和現(xiàn)今埋深的不利影響；埕島-樁海地區(qū)的內(nèi)幕儲(chǔ)層僅受有機(jī)酸的影響，儲(chǔ)層物性略低于高青地區(qū)（圖12a）。高青地區(qū)的碎屑巖儲(chǔ)層各項(xiàng)參數(shù)適中，整體較好，現(xiàn)今埋深最淺，這為有利儲(chǔ)層的形成創(chuàng)造了條件（圖12b）。孤西潛山帶的碎屑巖物性一般，在碎屑巖中其平均孔隙度最低，巖石中火山物質(zhì)含量高；沉積相以沖積扇相和三角洲相為主，巖石成分和結(jié)構(gòu)成熟度低；受酸性流體成巖改造弱且現(xiàn)今埋深較大（圖12c）。

火成巖儲(chǔ)層物性普遍低于碎屑巖，埕島-樁海地區(qū)火成巖物性相對(duì)較好，以老30井氣孔熔巖為代表。老30井位于C類構(gòu)造演化區(qū)，原始孔隙被保存且后期受有機(jī)酸改造，形成了有利儲(chǔ)層。對(duì)于埕島-樁海地區(qū)的次火山巖和火山碎屑巖而言，后期酸性流體改造是形成有利儲(chǔ)層的關(guān)鍵（圖12d）。孤西潛山帶火成巖中，次火山巖和火山碎屑巖物性較好，地層酸性流體改造和埋藏過(guò)程是較好儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵（圖12e）。

圖12 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷不同地區(qū)中生界五元控儲(chǔ)模型及儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)Fig.12 Five-element reserve-controlling model and composite evaluation of the Mesozoic in different areas of Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

6 儲(chǔ)層甜點(diǎn)模型建立

在進(jìn)行復(fù)雜斷陷湖盆潛山儲(chǔ)層評(píng)價(jià)時(shí)，要將儲(chǔ)層發(fā)育情況與成藏條件相結(jié)合，對(duì)比不同地區(qū)烴源巖和儲(chǔ)層發(fā)育特點(diǎn)。在巖性、成巖作用和儲(chǔ)集空間分析的基礎(chǔ)上，本研究將中生界有利儲(chǔ)層按照成因和發(fā)育位置分為5類（圖13），分別為：①斷層和不整合面窗口溶蝕帶；②膠結(jié)殘留淋濾帶；③剝蝕殘留淋濾帶；④混合溶蝕帶；⑤有利巖相對(duì)接帶。

圖13 渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界有利儲(chǔ)層發(fā)育模式Fig.13 The schematic diagram showing the development pattern of the Mesozoic favorable reservoirs in the Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

窗口溶蝕帶位于中-新生界斷層面或不整合面附近，新生界烴源巖熱演化過(guò)程中排出有機(jī)酸和后續(xù)的油氣，能夠通過(guò)斷層或不整合面的對(duì)接窗口，進(jìn)入中生界儲(chǔ)層中，形成有利儲(chǔ)層。膠結(jié)殘留淋濾帶位于中-新生界不整合面之下，是受上覆沙河街組-孔店組堿性流體下滲影響較弱的區(qū)域，原生殘余孔隙未被完全膠結(jié)。剝蝕殘留淋濾帶是指殘積層被剝蝕且遠(yuǎn)離鈣源的淋濾帶，既可以位于中-新生界不整合面之下，因沙河街-孔店組缺失導(dǎo)致中生界與館陶組-東營(yíng)組直接接觸，也可以位于中生界內(nèi)幕不整合面附近。此類儲(chǔ)層的成巖作用不受咸化湖盆中流體下滲影響，是強(qiáng)烈構(gòu)造抬升剝蝕的結(jié)果，在高青地區(qū)較為常見(jiàn)。混合溶蝕帶儲(chǔ)層受大氣淡水和有機(jī)酸疊加改造。有利巖相對(duì)接帶儲(chǔ)層具有近油源、溶蝕弱和原生孔為主的特點(diǎn)。

7 結(jié)論

1）巖性、巖相是形成有利儲(chǔ)層的基礎(chǔ)，渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷中生界風(fēng)化殼儲(chǔ)集層發(fā)育陸源碎屑巖、火山碎屑巖、火山熔巖、次火山巖和深成侵入巖等5大類12小類巖石類型，以初始孔隙度較高的碎屑巖儲(chǔ)層質(zhì)量最佳。

2）大氣淡水和有機(jī)酸的溶蝕作用明顯改善中生界碎屑巖儲(chǔ)層；氣體逸散、冷凝收縮、高溫熔蝕以及酸性水溶蝕對(duì)火成巖儲(chǔ)層有一定改善作用。碎屑巖儲(chǔ)層受巖石成熟度、壓實(shí)強(qiáng)度、早期方解石膠結(jié)和二次埋藏有機(jī)酸改造影響顯著。

3）由于中生界儲(chǔ)層現(xiàn)今埋深普遍較大，原生孔隙保存困難，抬升和埋藏階段形成的次生溶蝕孔是主要的儲(chǔ)集空間類型。受到堿性流體影響大、鄰近鈣源的儲(chǔ)層由于自生碳酸鹽礦物大量發(fā)育，儲(chǔ)層物性相對(duì)較差。

4）渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷風(fēng)化殼儲(chǔ)層質(zhì)量受到巖性巖相、成巖流體、構(gòu)造演化和現(xiàn)今埋深等多個(gè)因素的綜合影響，提出五元控儲(chǔ)模型；將有利儲(chǔ)層分為5類：①斷層和不整合面窗口溶蝕帶；②膠結(jié)殘留淋濾帶；③剝蝕殘留淋濾帶；④混合溶蝕帶；⑤有利巖相對(duì)接帶。