準(zhǔn)噶爾盆地致密粗粒儲(chǔ)層發(fā)育特征及影響因素：以瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲(chǔ)層為例*

孫 靖 尤新才 薛晶晶 白 雨 常秋生

（中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院 新疆克拉瑪依 834000）

隨著含油氣沉積盆地勘探類型和領(lǐng)域的不斷拓展和常規(guī)儲(chǔ)層油氣藏發(fā)現(xiàn)難度的不斷增大，以礫巖等為代表的粗粒沉積巖特征、模式研究日益深入（Leary et al.，2016；Quick et al.，2020），其作為儲(chǔ)層的孔隙演化、成巖作用、儲(chǔ)層發(fā)育特征及構(gòu)成的油氣藏正在受到越來越多的關(guān)注（Liu et al.，2012；Wei et al.，2015；于興河等，2018；劉強(qiáng)虎等，2020）。目前，礫巖儲(chǔ)層已經(jīng)成為我國油氣勘探開發(fā)的主要領(lǐng)域之一（鄭民等，2019；何海清等，2021）。其中，準(zhǔn)噶爾盆地西北緣瑪湖地區(qū)三疊系百口泉組礫巖儲(chǔ)層領(lǐng)域連續(xù)獲得重大勘探突破，已經(jīng)落實(shí)10 億噸以上的規(guī)模儲(chǔ)量（雷德文等，2017；趙文智等，2019），成為中國石油增儲(chǔ)上產(chǎn)的最重要、最現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域之一（何海清等，2021）。近年來，瑪湖地區(qū)二疊系礫巖儲(chǔ)層領(lǐng)域達(dá)18 井、瑪湖7 井、瑪湖26 井、瑪湖28 井、瑪湖40 井、瑪湖48 井、金龍53 井、金龍55 井等多口井又連續(xù)獲得突破，正逐漸成為盆地新的規(guī)模儲(chǔ)量接替區(qū)。但是，礫巖作為一種特殊的儲(chǔ)集巖類型（于興河等，2018），尤其是作為致密碎屑巖非常規(guī)儲(chǔ)層，其物性相對(duì)較差。因此，深化和拓展該領(lǐng)域勘探就必須明確其發(fā)育特征和有效儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)律，為“甜點(diǎn)”目標(biāo)預(yù)測(cè)提供有效支撐。

前人針對(duì)二疊系礫巖沉積儲(chǔ)層也進(jìn)行了研究，基本明確了上烏爾禾組、下烏爾禾組、夏子街組等不同層系以及瑪南等區(qū)塊的沉積相類型、儲(chǔ)層巖石類型、孔隙類型及成巖作用類型和特征（付爽等，2019；馬永平等，2019；連麗霞等，2021；錢海濤等，2021；鄒志文等，2021），或者次生孔隙發(fā)育控制因素（郭沫貞等，2017）等?？傮w上，前人研究主要存在兩方面不足，一是主要針對(duì)某一層位、區(qū)塊或某一方面開展研究和分析，系統(tǒng)性研究缺乏，尤其是二疊系全區(qū)、全層系礫巖儲(chǔ)層的發(fā)育特征和規(guī)律，二是一般以中淺層為主，無法滿足該領(lǐng)域勘探開發(fā)的迫切需求。

本文利用瑪湖地區(qū)近70 口關(guān)鍵探井資料，尤其是近年來鉆探的重點(diǎn)井和突破井的巖心、錄測(cè)井、薄片、掃描電鏡及化驗(yàn)等各項(xiàng)分析、鑒定數(shù)據(jù)和資料，對(duì)全區(qū)二疊系礫巖儲(chǔ)層的基本特征、發(fā)育規(guī)律進(jìn)行研究和分析，明確了儲(chǔ)層類型、發(fā)育特征及有效儲(chǔ)層成因，為深化和拓展盆地相關(guān)領(lǐng)域勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地作為我國西部典型的大型疊合含油氣沉積盆地之一，自克拉瑪依油田發(fā)現(xiàn)以來，近70 年已發(fā)現(xiàn)和落實(shí)包括400 多個(gè)油氣藏的近40 個(gè)油氣田，油氣資源豐富（陳建平等，2016；何文軍等，2019），已成為我國陸上原油增儲(chǔ)上產(chǎn)的主力盆地之一。盆地由包括西部隆起、中央坳陷、陸梁隆起等一級(jí)構(gòu)造單元和瑪湖凹陷、中拐凸起、達(dá)巴松凸起、夏鹽凸起、克百斷裂帶等二級(jí)構(gòu)造單元組成（圖1），面積近13×104km2。研究工區(qū)瑪湖地區(qū)包括瑪湖凹陷及相鄰的中拐凸起北翼、達(dá)巴松凸起、夏鹽凸起西翼及克百斷裂帶，面積近8.3×103km2。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖地區(qū)位置圖Fig.1 Location map of the Mahu area in Junggar Basin

研究區(qū)地層發(fā)育齊全，從古生界石炭系、二疊系，向上到中生界、三疊系、侏羅系和白堊系以及新生界古近系、新近系和第四系均有發(fā)育，尤其是二疊紀(jì)是瑪湖凹陷主要沉積充填期之一（何登發(fā)等，2018），沉積厚度可達(dá)6 000～7 000 m。其中，二疊系自下而上發(fā)育下統(tǒng)佳木河組（P1j）和風(fēng)城組（P1f）、中統(tǒng)夏子街組（P2x）和下烏爾禾組（P2w）以及上統(tǒng)上烏爾禾組（P3w），各組地層依次向凸起區(qū)超覆于下伏石炭系地層上。烴源巖主要為中-下二疊統(tǒng)風(fēng)城組、下烏爾禾組等兩套源巖（陳建平等，2016），儲(chǔ)集巖主要為礫巖，其次為薄層的含礫粗砂巖、砂巖等；同時(shí)，在二疊系內(nèi)部發(fā)育多層厚度50～80 m的穩(wěn)定泥巖層，形成多套良好儲(chǔ)蓋組合。

自石炭紀(jì)形成以來，準(zhǔn)噶爾盆地先后在海西、印支、燕山和喜馬拉雅等4 大構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響下經(jīng)歷了非常復(fù)雜的構(gòu)造演化過程（鄭孟林等，2019），瑪湖地區(qū)二疊紀(jì)也先后經(jīng)歷了造山后伸展、擠壓逆沖等演化階段（何登發(fā)等，2018），形成了現(xiàn)今復(fù)雜的地層構(gòu)造樣式和多樣的儲(chǔ)集巖類型，礫巖儲(chǔ)層是其中最主要類型之一。

2 儲(chǔ)層基本特征

2.1 巖石學(xué)主要特征

瑪湖地區(qū)物源主要為西北部的哈拉阿拉特山、西部的扎依爾山以及東北部的青格里底山，沉積體系為扇三角洲—湖泊體系（張昌民等，2020；鄒志文等，2021），主要沉積相為扇三角洲和湖泊相，主要儲(chǔ)集體為扇三角洲分流河道礫巖體，包括扇三角洲平原分流河道和前緣水下分流河道微相。儲(chǔ)集巖以各種不同類型的礫巖為主，也包括一些薄層含礫粗砂巖及砂巖。

該區(qū)二疊系礫巖主要為中礫巖，其次為細(xì)礫巖及二者之間的過渡巖類中細(xì)礫巖，粗礫巖和中粗礫巖較少。中礫巖、細(xì)礫巖及中細(xì)礫巖分布廣泛，在整個(gè)瑪湖地區(qū)均有分布，而粗礫巖和中粗礫巖分布較局限，主要發(fā)育在離物源相對(duì)較近的凹陷周緣斜坡及凸起上。中礫巖礫石粒徑一般（4×6～40×64）mm2，粒徑跨度大；分選一般—較差，粒徑較細(xì)的分選性優(yōu)于較粗的，次棱角—次圓狀為主，磨圓一般—中等（圖2a～圖2c）。細(xì)礫巖粒徑一般為（2×2～3×4）mm2，粒徑跨度小，分選中等—較好，其分選性明顯優(yōu)于中礫巖，次棱角—次圓狀為主（圖2d），磨圓度與中礫巖相當(dāng)，局部略好。中細(xì)礫巖分布也較廣泛（圖2e），混雜沉積為主，其分選性和磨圓度也介于二者之間，反映了本區(qū)沉積環(huán)境和水動(dòng)力條件變化較大。粗礫巖及中粗礫巖在全區(qū)較少（圖2f），礫石粒徑大于40×64 mm2，磨圓度與中礫巖相當(dāng)。

由于形成時(shí)間早，演化期長(zhǎng)，且埋深較大，經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間壓實(shí)作用，不同粒徑的礫巖以線狀—凹凸?fàn)罱佑|的孔隙式膠結(jié)為主，膠結(jié)程度中等，局部膠結(jié)強(qiáng)度大，顆粒支撐為主；細(xì)礫巖和粗礫巖在膠結(jié)方式、膠結(jié)程度、支撐類型等與中礫巖基本相同。

通過對(duì)近450 個(gè)樣品點(diǎn)巖石薄片鑒定碎屑巖成分含量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，儲(chǔ)層中礫石總絕對(duì)體積分?jǐn)?shù)為32.00%～90.00%，平均為67.91%，礫石成分中巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖均有發(fā)育，以巖漿巖為絕大多數(shù)（圖2g～圖2l），占據(jù)了總體積的91.75%，其中又以凝灰?guī)r為主（表1）。凝灰?guī)r絕對(duì)體積分?jǐn)?shù)為10.82%～84.50%，平均為48.99%，占所有礫石體積分?jǐn)?shù)的72.14%，深灰色、綠色、褐色等顏色偏暗的基性凝灰?guī)r、淺灰色等顏色較淡的酸性凝灰?guī)r以及介于二者之間的中性凝灰?guī)r礫石（圖2），無論在垂向上，還是在平面上均廣泛發(fā)育。其次為中酸性火山熔巖，主要有中性的安山巖和酸性的霏細(xì)巖、流紋巖和英安巖等（圖2），其中安山巖絕對(duì)平均體積分?jǐn)?shù)為6.51%，霏細(xì)巖為3.95%，流紋巖和英安巖分別為1.48%和0.85%。同時(shí)，還含有少量侵入巖，主要為花崗巖，平均體積分?jǐn)?shù)為0.53%；另外，局部發(fā)育砂巖、泥巖、粉砂巖和硅質(zhì)巖等沉積巖以及石英巖和板巖等變質(zhì)巖類?？傮w上，瑪湖地區(qū)二疊系儲(chǔ)層礫石以巖漿巖為主，主要是因?yàn)槭肯岛投B系早期火山活動(dòng)提供了大量物源。

表1 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲(chǔ)層巖石主要成分體積分?jǐn)?shù)表Table 1 Volume fraction table of major rock composition of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area

圖2 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲(chǔ)層特征（巖心、鑄體薄片）a.灰色中礫巖（瑪19，3 781.01～3 781.11 m，P2w）；b.灰色中礫巖（鹽北2，4 467.58～4 467.68 m，P2w）；c.灰色熒光中礫巖（金探1，4 537.90～4 538.00 m，P3w）；d.灰色熒光細(xì)礫巖（瑪湖1，3 968.26～3 968.36 m，P2w）；e.褐灰色油斑中細(xì)礫巖（瑪湖33，4 240.49～4 240.59 m，P1f）；f.灰色油斑中粗礫巖（瑪東2，4 247.22～4 247.32 m，P2x）；g.凝灰?guī)r礫石，原生剩余粒間孔（瑪湖7，3 381.27 m，P3w）；h.凝灰?guī)r和安山巖礫石，粒內(nèi)溶孔（瑪湖26，4 006.50 m，P1f）；i.花崗巖和霏細(xì)巖礫石，粒內(nèi)溶孔（瑪湖23，4 284.05 m，P3w）；j.凝灰?guī)r礫石，濁沸石膠結(jié)，粒間溶孔（瑪湖26，3 753.00 m，P2x）；k.安山巖礫石，方解石膠結(jié)，粒間溶孔（百泉1，4 102.79 m，P1f）；l.凝灰?guī)r礫石，鐵白云石和方解石膠結(jié)物，粒間溶孔（瑪湖15，3 985.00 m，P1f）Tuf.凝灰?guī)r；And.安山巖；Gra.花崗巖；Fel.霏細(xì)巖；Cal.方解石；Ank.鐵白云石；Lau.濁沸石Fig.2 Characteristics of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area（core and casting sheet）

2.2 成巖作用特征

瑪湖地區(qū)二疊系礫巖儲(chǔ)層成巖作用主要有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用等3 類。其中，壓實(shí)和膠結(jié)作用降低儲(chǔ)層的原始孔隙度和滲透率，使儲(chǔ)層質(zhì)量變差，而溶蝕作用增大和拓展儲(chǔ)層有效孔隙空間，增大儲(chǔ)層孔隙度，改善儲(chǔ)層質(zhì)量。

（1）壓實(shí)作用

瑪湖地區(qū)二疊紀(jì)經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地層埋深差異較大，淺層在2 000 m 左右，而深層可以超過5 000 m，壓實(shí)作用比較發(fā)育。一般埋深小于3 600 m 時(shí)，以機(jī)械壓實(shí)為主，顆粒之間以點(diǎn)、線或者點(diǎn)—線組合接觸為主，凝灰?guī)r、板巖、泥巖、安山巖、流紋巖等抗壓實(shí)能力稍弱，開始發(fā)生變形，而花崗巖、霏細(xì)巖、砂巖等抗壓實(shí)能力較強(qiáng)，基本不變形，也因此保留了一定量的原生剩余粒間孔隙（圖2g）；埋深大于3 600 m時(shí)，由于上覆地層壓力和側(cè)向構(gòu)造應(yīng)力不斷增大，顆粒接觸點(diǎn)受力增大，其溶解度增大，顆粒之間變?yōu)榭p合線接觸為主，凝灰?guī)r等抗壓實(shí)能力弱的顆粒表面發(fā)生大規(guī)模變形，抗壓實(shí)能力強(qiáng)的顆粒表面也開始發(fā)生局部變形（圖2）。隨著壓實(shí)作用進(jìn)一步加強(qiáng)，很多顆粒被擠壓，在內(nèi)部形成大量發(fā)育的微裂縫（圖3a～圖3c），甚至形成縫網(wǎng)（圖3d），這在礫巖儲(chǔ)層中也是較常見的，形成了流體滲流的良好通道，提升了儲(chǔ)層的滲流能力和滲透率，改善了儲(chǔ)層質(zhì)量。依據(jù)258 個(gè)樣品點(diǎn)鑄體薄片鑒定數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，微裂縫體積分?jǐn)?shù)2.98%～20.38%，平均為9.92%，與各類孔隙共同構(gòu)成了二疊系致密礫巖有效儲(chǔ)層的雙重介質(zhì)（表2）。

表2 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲(chǔ)層不同類型孔隙及裂縫體積分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of different types pore and fracture volume fraction of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area

圖3 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲(chǔ)層成巖作用特征（鑄體薄片、掃描電鏡）a.微裂縫，瑪西1，3 754.31 m，P2w；b.微裂縫，達(dá)9，5 005.00 m，P2w；c.微裂縫，瑪湖23，4 224.40 m，P3w；d.裂縫網(wǎng)，瑪湖15，3 812.50 m，P2x，鑄體；e.粒狀自生石英晶體和葉片狀綠泥石（瑪湖15，3 814.23 m，P2x）；f.粒間碳酸鹽類礦物（瑪湖23，4 197.92 m，P3w）；g.粒間沸石類礦物（瑪湖15，3 659.41 m，P2x）；h.長(zhǎng)石及粒內(nèi)溶孔（瑪湖15，3 659.41 m，P2x）；i.長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔（瑪湖43，5 176.24 m，P3w）；j.沸石膠結(jié)物粒間溶孔（白25，2 931.45 m，P2x）；k.沸石膠結(jié)物粒間溶孔（金探1，4 537.55 m，P3w）；l.碳酸鹽膠結(jié)物粒間溶孔（瑪湖1，4 104.29 m，P2x）Aqu.自生石英；Car.碳酸鹽；Zeo.沸石；Chl.綠泥石；Fel.霏細(xì)巖Fig.3 Diagenesis characteristics of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area（casting sheet and SEM）

（2）膠結(jié)作用

礫巖儲(chǔ)層膠結(jié)作用主要有硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和沸石類膠結(jié)等3 類，這些膠結(jié)物未全部溶蝕或溶蝕后不規(guī)則港灣狀襯邊形式充填于孔喉中。硅質(zhì)膠結(jié)物主要是自生石英顆粒，顆粒晶形完整，充填于粒間孔隙中或顆粒表面（圖3e）；碳酸鹽膠結(jié)物中方解石和鐵白云石最常見，前者鑄體薄片中被染成紅色（圖2g、圖2k、圖2l，圖3b），后者呈藍(lán)綠色（圖2l），充填于孔喉中（圖3f）；沸石類膠結(jié)物以濁沸石為主，其次為方沸石（圖2j，圖3g），均是在火山物質(zhì)豐富的堿性或強(qiáng)堿性環(huán)境下形成的（郭沫貞等，2016），另外還有少量鈉長(zhǎng)石膠結(jié)物。二疊系巖漿巖以基性、中酸性巖屑和凝灰?guī)r為主，為沸石類礦物的形成提供了充足物質(zhì)基礎(chǔ)（郭沫貞等，2016），因此，二疊系沸石類膠結(jié)物明顯多于上覆地層。另外，還有一些高嶺石、綠泥石、伊利石及伊/蒙混層等粘土礦物以不同產(chǎn)出狀態(tài)充填于孔喉中?？傮w上，膠結(jié)物減少了原生剩余粒間孔隙并堵塞孔喉，降低了儲(chǔ)層物性，但另一方面，碳酸鹽巖、沸石類等膠結(jié)物充填孔喉也承受了圍巖的壓力，避免了壓實(shí)作用的加劇，也為后期大氣淋濾或者有機(jī)酸溶蝕形成次生孔隙提供了基礎(chǔ)物質(zhì)。

（3）溶蝕作用

本區(qū)致密礫巖儲(chǔ)層溶蝕作用在顆粒內(nèi)部和顆粒間均比較發(fā)育，形成兩類溶蝕性次生孔隙；顆粒內(nèi)部主要是安山巖中的暗色礦物溶蝕（圖2h）和巖漿巖中的長(zhǎng)石溶蝕（圖2i），形成粒內(nèi)溶孔，尤其是長(zhǎng)石溶蝕最為普遍（圖3h、圖3i），長(zhǎng)石顆粒局部或大部被溶蝕；顆粒之間主要是濁沸石、方沸石等沸石類和方解石、白云石等碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕等兩類膠結(jié)物以及少量鈉長(zhǎng)石膠結(jié)物發(fā)生溶蝕作用，形成粒間溶孔（圖2j～圖2l，圖3j～圖3l）。

總體上，埋深小于2 800 m 時(shí)以原生剩余粒間孔和次生溶孔均衡發(fā)育的混合孔隙帶為主，原生和次生孔隙平均體積分?jǐn)?shù)分別為41.33%和42.83%（表2）；2 800～5 300 m 時(shí)次生孔大量發(fā)育，尤其是溶蝕型次生孔隙，形成3 個(gè)次生孔隙富集帶，其平均體積達(dá)到56.85%，而原生孔為33.23%。這兩類次生孔隙的大量發(fā)育，尤其是在埋深大于4 000～4 500 m 中深層—深層領(lǐng)域，增大了孔喉空間，提高了儲(chǔ)層物性，改善了儲(chǔ)層質(zhì)量，對(duì)提升致密儲(chǔ)層有效性作用顯著，成為了決定儲(chǔ)層質(zhì)量的雙重介質(zhì)之一（表2）。

2.3 物性特征

通過2 082 塊樣品孔滲分析，礫巖儲(chǔ)層孔隙度為2.60%～15.60%，平均為7.60%，空氣滲透率為0.01×10-3μm2～112.00×10-3μm2，平均為0.52×10-3μm2（圖4），分別小于10%和1×10-3μm2，達(dá)到了致密碎屑巖的分類標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，根據(jù)樣品點(diǎn)不同數(shù)值分布范圍統(tǒng)計(jì)，孔隙度小于10%的占81.08%，滲透率小于1×10-3μm2的為56.87%，而小于10×10-3μm2的為86.65%，低—特低孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)點(diǎn)占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，該區(qū)礫巖儲(chǔ)層屬于典型的低—特低孔隙度和低—特低滲透率的致密儲(chǔ)層（賈承造等，2012；鄒才能等，2013）。

2.4 孔隙類型及演化特征

依據(jù)孔隙度—埋深關(guān)系、孔隙類型以及不同類型孔隙含量隨埋深變化規(guī)律，以埋深2 800 m 左右為界，二疊系礫巖儲(chǔ)層由下至上可以劃分為次生孔—孔隙增加帶和混合孔—孔隙減小帶（圖4）。埋深2 800 m 以上，儲(chǔ)層孔隙中原生孔隙和次生孔隙均有發(fā)育（表2，圖4），形成混合孔隙帶?？傮w上，原生和次生孔隙均有發(fā)育，平均體積分?jǐn)?shù)分別為41.33%和42.83%，原生孔隙以原生粒間孔為主，總體積分?jǐn)?shù)占到原生孔隙的99%以上，偶爾發(fā)育雜基微孔、粒間原生微孔等。成巖作用以壓實(shí)作用為主，儲(chǔ)層原生孔隙空間迅速減小，隨埋深增大，壓實(shí)作用增強(qiáng)，孔隙度迅速降低，由15%～20%減小至7%～10%左右。

圖4 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲(chǔ)層物性及孔深關(guān)系圖Fig.4 Property of Permian tight conglomerate reservoir and porosity-depth map in the Mahu area

埋深大于2 800 m 時(shí)，儲(chǔ)層孔隙以次生孔隙為主，主要分為兩類，一類是溶蝕型次生孔隙，具體包括長(zhǎng)石等碎屑顆粒發(fā)生溶蝕形成的粒內(nèi)溶孔和各類膠結(jié)物溶蝕形成的粒間溶孔；第二類是非溶蝕型或者成巖作用型次生孔隙，包括各類礦物結(jié)晶轉(zhuǎn)化形成的晶間孔和各類粘土礦物轉(zhuǎn)化脫水形成的收縮孔?？傮w上，次生孔隙以粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔等溶蝕型次生孔隙為主，平均體積分?jǐn)?shù)接近或超過60%（表2）。非溶蝕型次生孔隙體積分?jǐn)?shù)較少，平均僅為1%左右，而且隨著埋深增加體積分?jǐn)?shù)降低。垂向上主要發(fā)育3 個(gè)次生孔隙富集帶，第一個(gè)埋深2 800～3 600 m 左右，第二個(gè)埋深4 000～4 400 m左右，第三個(gè)埋深4 700～5 300 m 左右，3 個(gè)次生孔隙富集帶中儲(chǔ)層次生孔隙總平均體積分?jǐn)?shù)分別為52.11%、61.42%和77.97%（表2），平均增孔量分別達(dá)到4.26%、6.34%和8.93%，最大可以達(dá)到10%～12%，且隨著埋深增加，次生孔隙富集帶次生孔隙含量更高，增孔作用更為顯著；孔隙帶埋深跨度分別達(dá)到800 m、400 m 和600 m，證明了次生孔隙富集帶發(fā)育的普遍性，有效改善了致密礫巖儲(chǔ)層的孔隙度（圖4）。

3 有效儲(chǔ)層發(fā)育的影響因素

瑪湖地區(qū)二疊系礫巖儲(chǔ)層屬于典型的低—特低孔隙度和低—特低滲透率致密儲(chǔ)層，但依據(jù)實(shí)際鉆探情況、試油產(chǎn)量以及評(píng)價(jià)開發(fā)效果，該區(qū)發(fā)育規(guī)模、有效的相對(duì)優(yōu)質(zhì)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層，這些有效儲(chǔ)層的成因可以歸結(jié)為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面，其中，內(nèi)因包括優(yōu)勢(shì)巖類和裂縫發(fā)育，而外因主要是溶蝕作用和異常高壓。

3.1 優(yōu)勢(shì)巖類控制現(xiàn)今物性

礫巖儲(chǔ)層主要由礫石和砂質(zhì)兩部分構(gòu)成，礫石一般起支撐作用，砂質(zhì)主要是充填孔隙（圖2），不同類型礫巖儲(chǔ)層物性存在差異。不同礫巖類型可通過礫石的粒度、分選、磨圓等結(jié)構(gòu)成熟度和砂質(zhì)碎屑顆粒類型和含量、填隙物類型和含量等成分成熟度對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量產(chǎn)生影響。一般地，粒度適中、分選性好、磨圓度高的儲(chǔ)集體物性較好，中礫巖物性相對(duì)較好，細(xì)礫巖次之，粗礫巖平均滲透率較高（表3，圖5）。同時(shí)，砂質(zhì)成分中石英、長(zhǎng)石含量高，雜基和膠結(jié)物含量低的礫巖物性較好。

圖5 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲(chǔ)層物性對(duì)比直方圖Fig.5 Contrast histogram of physical properties of different tight conglomerate reservoirs in the Mahu area

表3 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲(chǔ)層儲(chǔ)層物性對(duì)比表Table 3 Comparison of physical properties of different tight conglomerate reservoirs in the Mahu area

另外，礫巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于扇三角洲平原分流河道和扇三角洲前緣水下分流河道微相，二者在水動(dòng)力條件、水動(dòng)力穩(wěn)定性以及搬運(yùn)水體運(yùn)動(dòng)特征方面存在較大差異。扇三角洲平原長(zhǎng)期位于陸上，一般以洪流、漫流、片流為主，瞬時(shí)水動(dòng)力較強(qiáng)，但穩(wěn)定性差，造成泥沙混雜，巖石以褐色、褐灰色等氧化或弱氧化色為主，而扇三角洲前緣長(zhǎng)期位于水下，以牽引流為主，水動(dòng)力穩(wěn)定、持續(xù)，淘洗更充分，巖石以灰色、灰綠色等還原色為主。因此，扇三角洲前緣水下分流河道礫巖儲(chǔ)層巖屑含量一般比平原分流河道低，礫巖更純凈，物性更好，儲(chǔ)層質(zhì)量更高。

3.2 溶蝕作用形成次生孔隙

瑪湖地區(qū)二疊系礫巖致密儲(chǔ)層溶蝕作用發(fā)育，形成了3 個(gè)大跨度的次生孔隙富集帶（圖4），其原因主要有兩個(gè)方面，有機(jī)酸溶蝕和大氣水淋濾（Wilkinson et al.，1997；吳孔友等，2002，2003；黃潔等，2007；丁曉琪等，2014）。

二疊系風(fēng)城組主力烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，以Ⅱ型干酪根為主，其次為Ⅲ型干酪根，是產(chǎn)生有機(jī)酸的良好物質(zhì)，處于成熟—高成熟階段（陳建平等，2016），而且發(fā)生了至少3 期大規(guī)模生排烴和油氣充注（張義杰等，2010），產(chǎn)生并排出草酸、醋酸等大量有機(jī)羧酸，與Al3+形成絡(luò)合物而增加其活度，推動(dòng)和加速了長(zhǎng)石、濁沸石等鋁硅酸鹽和方解石溶解（黃潔等，2007），在二疊系礫巖儲(chǔ)層中廣泛發(fā)生長(zhǎng)石、凝灰?guī)r、花崗巖等顆粒溶蝕或碳酸鹽、沸石類等膠結(jié)物溶蝕，在碎屑顆粒內(nèi)部及邊緣形成次生大量孔隙，垂向上形成規(guī)模發(fā)育的次生孔隙富集帶。此外，儲(chǔ)層中的蒙脫石、伊/蒙混層等粘土礦物向伊利石和綠泥石成巖轉(zhuǎn)變過程中也會(huì)大量釋放出H+，形成層間酸性水，進(jìn)一步促進(jìn)形成溶蝕孔隙。瑪湖凹陷自形成以來，先后經(jīng)歷了多期復(fù)雜構(gòu)造演化階段，發(fā)生多次沉降、抬升、擠壓、拉伸等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了三疊系—二疊系、二疊系上烏爾禾組—下烏爾禾組、二疊系—石炭系等多期大型不整合（何登發(fā)等，2018；鄭孟林等，2019），抬升暴露地表時(shí)在瑪湖凹陷兩側(cè)凸起區(qū)易形成微裂縫甚至小斷層。同時(shí)，凸起區(qū)和凹陷斜坡區(qū)地層水以受大氣水滲透淋濾的Na2SO4或NaHCO3型為主，處于自由交替循環(huán)帶（李天宇等，2020），大氣水在不整合之下地層發(fā)生大規(guī)模淋濾（吳孔友等，2002，2003；郭沫貞等，2017），使方解石、濁沸石等不穩(wěn)定礦物溶蝕，形成大量溶蝕孔隙和裂縫，有效改善儲(chǔ)層孔滲性。兩個(gè)因素單獨(dú)或者共同作用形成的溶蝕型次生孔隙是形成致密礫巖有效儲(chǔ)層的最主要因素之一。

3.3 裂縫發(fā)育提升滲流能力

瑪湖地區(qū)二疊系主要發(fā)育構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫兩類。構(gòu)造裂縫主要是因?yàn)楝敽枷葑孕纬梢詠硐群蠼?jīng)歷了晚石炭世—早二疊世造山后伸展、中二疊世—中三疊世擠壓逆沖與晚三疊世克拉通內(nèi)拗陷等多期復(fù)雜構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（何登發(fā)等，2018），形成了北北東、北東、北北西、近東西等多個(gè)方向，走滑斷層、正斷層、逆斷層等多種類型，深層石炭—二疊系、中層三疊—侏羅系、淺層白堊—新近系等不同深度以及大型、中型、小型等不同級(jí)別的復(fù)雜斷裂系統(tǒng)（陳石等，2016；陳永波等，2018；何登發(fā)等，2018），為系統(tǒng)內(nèi)儲(chǔ)層巖石，尤其是礫巖儲(chǔ)層形成大量裂縫提供了外部應(yīng)力條件。同時(shí)，隨著儲(chǔ)層巖石埋深增大，上覆地層壓力不斷增大，且礫石主要為抗壓實(shí)能力較弱的凝灰?guī)r、安山巖和霏細(xì)巖，抗壓實(shí)能力較強(qiáng)的花崗巖含量較少，所以在儲(chǔ)層中形成大量裂縫，甚至是不同方向延展和不同長(zhǎng)度、寬度共同發(fā)育的裂縫網(wǎng)，尤其是埋深大于4 500 m 的深層儲(chǔ)層裂縫更加發(fā)育。非構(gòu)造裂縫是由于地層抬升，暴露地表，大氣大規(guī)模淋濾形成的，內(nèi)部的微小裂縫主要是大規(guī)模生烴有機(jī)酸溶蝕形成的。

這些裂縫（網(wǎng)）對(duì)于礫巖儲(chǔ)層，尤其是致密礫巖儲(chǔ)層非常重要，其可以作為孔隙流體滲流和交換的高效通道，改善儲(chǔ)層的滲透性（曾聯(lián)波等，2008；王珂等，2021），作為對(duì)溶蝕型次生孔隙富集帶的補(bǔ)充，更進(jìn)一步拓展次生孔隙富集帶的深度和廣度，總體上改善和提高儲(chǔ)層質(zhì)量。

3.4 異常高壓實(shí)現(xiàn)?？自隹?/h3>

瑪湖地區(qū)普遍發(fā)育異常高壓，其成因主要有兩個(gè)，一個(gè)是前期二疊紀(jì)的快速沉積欠壓實(shí)作用形成的超壓（馮沖等，2014；何登發(fā)等，2018），另一個(gè)是后期三疊紀(jì)末主力烴源巖二疊系風(fēng)城組生排烴膨脹通過斷裂系統(tǒng)向上傳導(dǎo)形成的超壓（李軍等，2020）。依據(jù)試油井實(shí)測(cè)地層壓力計(jì)算的壓力系數(shù)大小及其與埋深關(guān)系，分別以埋深2 800 m 和3 100 m 左右為界，該區(qū)壓力變化可以劃分為常壓區(qū)、過渡區(qū)和高壓區(qū)（圖6）。其中，埋深大于2 800 m 而小于3 100 m 時(shí)，部分區(qū)塊壓力系數(shù)大于1.2，開始進(jìn)入高壓區(qū)，但仍有很多區(qū)塊壓力系數(shù)介于0.8～1.2 之間的常壓區(qū)，因此，這一埋深范圍屬于常壓、高壓的過渡區(qū)。埋深大于3 100 m，基本所有區(qū)塊壓力系數(shù)介于1.2～1.9 之間，平均達(dá)到1.5，均進(jìn)入高壓區(qū)。因此，該區(qū)二疊系主要位于過渡區(qū)和高壓區(qū)，其中絕大部分位于異常高壓區(qū)。

圖6 瑪湖地區(qū)壓力系數(shù)—深度及孔隙度—深度演化關(guān)系圖Fig.6 Pressure coefficient-depth and porosity-depth evolution diagram in the Mahu area

異常高壓對(duì)儲(chǔ)層孔隙具有良好的保持和增大作用，尤其是在致密儲(chǔ)層中，孔隙保持主要體現(xiàn)在通過二疊系快速沉積，孔隙水沒有及時(shí)排出，承擔(dān)了部分上覆地層壓力和圍巖應(yīng)力，削弱、減緩甚至抑制壓實(shí)作用和膠結(jié)作用等的速率和規(guī)模；孔隙增加主要是二疊系烴源巖生成的大量有機(jī)酸溶液進(jìn)入儲(chǔ)層，增強(qiáng)其內(nèi)部流體熱循環(huán)對(duì)流和增大CO2溶解度，進(jìn)一步增強(qiáng)溶蝕作用規(guī)模和強(qiáng)度，形成隨著埋深增加，次生孔隙富集帶的孔隙度逐漸增大的現(xiàn)象。該區(qū)3 個(gè)次生孔隙富集帶均位于異常高壓帶內(nèi)，具有良好對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖6），進(jìn)一步證實(shí)其?？缀驮隹鬃饔?。

瑪湖地區(qū)礫巖致密儲(chǔ)層單層和累積厚度大，8 300 km2范圍內(nèi)廣泛分布，而且普遍發(fā)育次生孔隙富集帶和裂縫（網(wǎng)），有效改善儲(chǔ)層物性，提升其儲(chǔ)層質(zhì)量，使基本無效儲(chǔ)層變?yōu)橛行?chǔ)層，局部甚至變?yōu)橄鄬?duì)優(yōu)質(zhì)高效儲(chǔ)層；同時(shí)，異常高壓帶的普遍發(fā)育可以保持已形成孔隙，加速溶蝕作用進(jìn)行和裂縫系統(tǒng)形成，促進(jìn)油氣充注和聚集以及提供充足地層和產(chǎn)層能量，為整個(gè)瑪湖地區(qū)二疊系礫巖領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)勘探重大突破，落實(shí)整裝效益儲(chǔ)量和完成長(zhǎng)期規(guī)模建產(chǎn)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

（1）瑪湖地區(qū)二疊系礫巖儲(chǔ)層主要為扇三角洲分流河道礫巖，以中礫巖為主，其次為細(xì)礫巖和中細(xì)礫巖，結(jié)構(gòu)成熟度中等；礫石成分3 大類巖石均有，以凝灰?guī)r為主，成分成熟度較低；儲(chǔ)層孔隙度平均為7.60%，空氣滲透率平均為0.52×10-3μm2，且低—特低孔隙度和滲透率占據(jù)主導(dǎo)地位，為典型低—特低孔、滲致密粗粒儲(chǔ)層。

（2）成巖作用主要有壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用等3 類，膠結(jié)作用有3 種，粒內(nèi)溶孔及粒間溶孔等兩類溶蝕孔發(fā)育，有效改善儲(chǔ)層質(zhì)量；埋深2 800～3 600 m、4 000～4 400 m和4 700～5 300 m 范圍內(nèi)發(fā)育3 個(gè)次生孔隙富集帶，大幅增加儲(chǔ)層有效孔隙度；發(fā)育兩類裂縫，與各類孔隙共同構(gòu)成了致密粗粒儲(chǔ)層的雙重介質(zhì)。

（3）致密粗粒儲(chǔ)層相對(duì)優(yōu)質(zhì)有效儲(chǔ)層的成因主要包括內(nèi)因和外因兩部分，內(nèi)因主要是優(yōu)勢(shì)巖類和裂縫發(fā)育，前者控制現(xiàn)今物性，后者提升滲流能力，而外因主要是溶蝕作用和異常高壓，前者是形成次生孔隙富集帶，增大儲(chǔ)層有效孔隙，而后者是實(shí)現(xiàn)孔隙的有效保持和增加。