塑性組分對壓實作用和儲層物性的控制作用
——以白音查干凹陷緩坡帶下白堊統(tǒng)騰格爾組碎屑巖儲層為例

高秋靈 ，李杪 ，祝令敏 ，王亞明 ，齊仁理 ，李曉霞 ，張放東 ，王德仁

（1.河南工程學(xué)院環(huán)境與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 451191；2.中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽 457001；3.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500）

儲層物性是油氣勘探開發(fā)決策的重要依據(jù)。影響儲層物性的因素主要包括母巖成分［1-4］、沉積相［1-2，4-11］、成巖作用［6-14］、構(gòu)造作用［6，11-12］、異常壓力［13］、早期油侵位［7-13］，以及盆地?zé)嵫莼?5］等。其中，成巖作用又包括壓實、膠結(jié)、溶解等［6-14］。母巖成分對儲層物性的影響主要表現(xiàn)在：一方面，母巖成分在一定程度上決定了砂巖類型以及砂巖成分成熟度［4］；另一方面，母巖成分決定了塑性組分含量，高含量的塑性組分導(dǎo)致壓實作用強烈，砂巖中的原生孔隙快速降低［2-3，8-10］。但目前關(guān)于塑性組分與壓實作用和儲層物性的關(guān)系多是定性研究，對于塑性組分含量與壓實量和儲層物性的定量關(guān)系尚不清楚。

白音查干凹陷是二連盆地重要的含油氣凹陷，緩坡帶騰格爾組不同地區(qū)沉積相類型一致，但儲層孔滲隨深度增加而減小的速率差異較大。本文對白音查干凹陷緩坡帶開展了母巖成分、塑性組分含量、孔隙度和壓實量的定量研究（為方便對比，文中采用塑性組分體積分?jǐn)?shù)對塑性組分含量進(jìn)行定量表征），探討了不同地區(qū)塑性組分對壓實作用和儲層物性的控制作用。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

白音查干凹陷位于二連盆地川井坳陷西北部，是在上古生界海西褶皺基底上發(fā)育起來的中生代陸相斷陷凹陷［16-17］，由西部洼陷、東部洼陷和毛呼低凸起三部分組成（見圖 1）。西部洼陷是油氣勘探的主體［17］，整體表現(xiàn)為單斷箕狀結(jié)構(gòu)，劃分為陡坡帶（塔拉斷階構(gòu)造帶）、洼陷帶（西部洼陷帶）和緩坡帶（包括白音翁特斷裂帶和南部斜坡帶），以緩坡帶有利砂體最為發(fā)育，目前已發(fā)現(xiàn)達(dá)爾其油田，在達(dá)爾其、達(dá)爾其西、錫林好來和翁特西等多個地區(qū)均有油氣顯示［18］。

凹陷主要發(fā)育下白堊統(tǒng)巴彥花群地層，自下而上發(fā)育阿爾善組、騰格爾組、都紅木組和賽漢塔拉組，緩坡帶主要勘探目的層位是阿爾善組二段和騰格爾組。阿爾善組二段巖石顏色為深灰色、淺灰色，巖性主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂巖互層，以及礫巖、砂礫巖等夾泥巖、粉砂巖。騰格爾組巖石顏色多樣，有深灰色、灰色、紫紅色和棕紅色，下段以灰色、深灰色為主，上段為紫紅色和棕紅色；巖性主要為泥巖、云質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、含礫砂巖和礫狀砂巖；橫向變化較大，整體表現(xiàn)為從西向東紅色層厚度增加，由凹陷邊緣往凹陷中心沉積物粒度由粗變細(xì)［19-20］。

在凹陷緩坡帶，除局部小物源發(fā)育近岸水下扇外，騰格爾組主要發(fā)育錫林好來、達(dá)爾其和翁特三大物源，對應(yīng)沉積了3個大型辮狀河三角洲［19-21］。儲層主要處于中成巖階段A期，其中達(dá)爾其主體地區(qū)膠結(jié)作用強烈，形成了成巖致密帶［21］。

2 緩坡帶騰格爾組母巖成分

緩坡帶取心點主要集中在騰格爾組。通過分析緩坡帶28口井騰格爾組210個薄片鑒定數(shù)據(jù)可知，碎屑巖中碎屑顆粒主要由長石、石英、巖屑和云母組成（見圖2）。巖性以長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，含少量長石砂巖［21］。石英體積分?jǐn)?shù)為18%～88%，平均47.7%；長石為8%～45%，平均24.4%；巖屑為2%～56%，平均26.8%。多數(shù)巖石中含有云母，體積分?jǐn)?shù)最高達(dá)11%。填隙物主要為鈣質(zhì)膠結(jié)物，體積分?jǐn)?shù)最高可達(dá)40%［21］。巖屑巖性以巖漿巖和變質(zhì)巖為主，部分井發(fā)育沉積巖。巖漿巖巖屑主要為花崗巖和火山巖（見圖2c—2e），變質(zhì)巖巖屑主要為片巖和石英巖，片巖包括云母片巖和石英片巖（見圖2f—2g）。沉積巖巖屑主要為泥晶碳酸鹽巖（見圖2h—2i），發(fā)育在濱淺湖相井區(qū)，為盆內(nèi)自生成因，非陸源碎屑，故緩坡帶母巖成分為巖漿巖和變質(zhì)巖。根據(jù)巖屑組成特征和分布區(qū)域，緩坡帶可以劃分出3個物源區(qū)（見圖3）：達(dá)爾其物源區(qū)主要為變質(zhì)巖巖屑，母巖以片巖和石英巖為主；錫林好來物源區(qū)和翁特物源區(qū)為變質(zhì)巖巖屑和巖漿巖巖屑混合，母巖為變質(zhì)巖和巖漿巖混合，包括花崗巖、火山巖、石英巖和片巖。從凹陷邊緣到中心，隨搬運距離增加，巖漿巖和石英巖等穩(wěn)定巖屑組分含量增加，片巖等不穩(wěn)定巖屑組分含量降低，云母碎屑組分含量增加。

3 緩坡帶下白堊統(tǒng)儲層物性變化特征

為分析緩坡帶不同物源區(qū)儲層物性隨深度變化的情況，利用測井解釋孔隙度繪制了不同物源區(qū)儲層物性隨深度變化散點圖（見圖4）。在達(dá)爾其物源區(qū)，由于成巖致密帶的存在，在達(dá)爾其主體和達(dá)爾其西地區(qū)具有明顯不同的孔隙度演化趨勢。從層位上看：都紅木組一段儲層物性好，多為中高孔、中低滲儲層；騰格爾組物性稍差，多為中低孔、低—特低滲儲層，僅錫林好來地區(qū)達(dá)到中滲；阿爾善組二段儲層最差，多為低孔、特低滲儲層。從不同地區(qū)來看：錫林好來和翁特地區(qū)儲層孔滲隨深度增加而減小較慢，達(dá)爾其西和達(dá)爾其主體地區(qū)儲層孔滲隨深度增加而減小較快。由于數(shù)據(jù)量較少，達(dá)爾其西和達(dá)爾其主體地區(qū)滲透率隨深度增加而減小的速率差異不明顯，但達(dá)爾其主體地區(qū)孔隙度隨深度增加而減小的速率明顯高于達(dá)爾其西地區(qū)。由壓裂試油獲得研究區(qū)有效孔隙度下限為8%［19］，以8%為界，錫林好來和翁特地區(qū)目前未探到有效儲層底界，達(dá)爾其西地區(qū)2 000 m以深有效儲層不發(fā)育，達(dá)爾其主體地區(qū)1 500 m以深有效儲層不發(fā)育。

4 塑性組分的控制作用

4.1 塑性組分含量

緩坡帶巖石碎屑組分中，石英、長石、花崗巖、火山巖、石英巖經(jīng)壓實基本未發(fā)生變形，為剛性組分；片巖和云母經(jīng)壓實發(fā)生塑性變形（假雜基化）或定向排列，為塑性組分（見圖5）。錫林好來和翁特地區(qū)塑性組分體積分?jǐn)?shù)（VFPC）較低，最高13%，多在10%以下（見圖6、表1）；達(dá)爾其西和達(dá)爾其主體地區(qū)VFPC多在10%以上，最高達(dá)到41%，與母巖中含有大量的片巖一致。

表1 緩坡帶塑性組分體積分?jǐn)?shù)最大值

4.2 塑性組分對壓實量和儲層物性的控制作用

壓實量［22-23］為巖石在壓實過程中減少的孔隙度，其表達(dá)式為

其中：?0=20.91+22.90/So，φp=p?。

式中：C為壓實量，%；φw，φp分別為膠結(jié)物、粒間孔體積分?jǐn)?shù)，%；?0為原始孔隙度，計算值在31.3%～38.5%，本文取35.0%；So為分選系數(shù)，多在1.3～2.2；p為鑄體薄片中粒間孔的占比；?為實測孔隙度，%。

由圖7可知：壓實量與塑性組分含量的關(guān)系點分布雖然較分散，但基本呈正相關(guān)（見圖7a），顯示塑性組分對壓實量具有一定的控制作用；孔隙度與塑性組分含量雖然不呈正相關(guān)關(guān)系，但孔隙度隨其增大而逐漸減小（見圖7b），也顯示了塑性組分對儲層物性的影響。

由圖8可知：在母巖成分為巖漿巖和變質(zhì)巖混合、塑性組分含量較低的錫林好來和翁特地區(qū)，壓實量與塑性組分含量沒有明顯相關(guān)關(guān)系，說明塑性組分體積分?jǐn)?shù)小于10%時，對壓實作用的控制不明顯；而母巖成分主要為變質(zhì)巖、塑性組分含量較高的達(dá)爾其地區(qū)，兩者具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，說明塑性組分體積分?jǐn)?shù)大于10%時，對壓實作用的控制更明顯。達(dá)爾其主體地區(qū)壓實量隨塑性組分體積分?jǐn)?shù)變化速率（0.445 3）高于達(dá)爾其西地區(qū)（0.311 9），這可能與膠結(jié)強度有關(guān)，也可能受數(shù)據(jù)量的影響，還需要進(jìn)行深入研究。

5 結(jié)束語

白音查干凹陷緩坡帶發(fā)育錫林好來、達(dá)爾其和翁特三大物源區(qū)。達(dá)爾其物源區(qū)的母巖主要為變質(zhì)巖，以片巖和石英巖為主；翁特和錫林好來物源區(qū)的母巖為變質(zhì)巖和巖漿巖混合，包括花崗巖、火山巖、石英巖和片巖。片巖巖屑和云母碎屑組成的塑性組分在錫林好來和翁特地區(qū)含量較低（體積分?jǐn)?shù)多低于10%），與壓實量不存在明顯相關(guān)關(guān)系，儲層孔滲隨深度增大而降低較慢，說明塑性組分體積分?jǐn)?shù)低于10%時，對壓實量和儲層物性影響較?。贿_(dá)爾其主體和達(dá)爾其西地區(qū)塑性組分含量較高，且與壓實量存在正相關(guān)關(guān)系，儲層孔滲隨深度增大而降低較快，說明塑性組分含量較高時（體積分?jǐn)?shù)高于10%），對壓實量和儲層物性具有明顯的控制作用。