魏新華

(中國石油遼河油田公司華油分公司， 遼寧盤錦 124010)

雙臺子構(gòu)造帶位于遼河坳陷西部凹陷的中南部，西部凹陷為中新生代發(fā)育的箕狀凹陷。凹陷自西向東依次分布有西部斜坡帶、坡洼過渡帶、中央隆起帶、洼陷帶和東部陡坡帶，北部高而窄，南部低而寬，面積為2 560 km2，基底最大埋深達8 400多米。古近系盆地演化經(jīng)歷了初始裂陷、強烈斷陷、塊斷坳陷過程，沉積地層表現(xiàn)出多旋回性。雙臺子構(gòu)造帶東鄰清水洼陷，西靠坡洼轉(zhuǎn)化帶[1-5](圖1)。沙河街組三段(簡稱沙三段)沉積時期為凹陷強烈斷陷期，坡度陡、水體深、物源豐富，雙臺子地區(qū)發(fā)育重力流沉積為主的扇三角洲-湖底扇-半深湖、深湖沉積體系，主要發(fā)育湖底扇中扇亞相，并可進一步劃分為辮狀溝道、溝道間、溝道前緣微相[2,6-8]，主要為大套灰、深灰、灰褐色泥巖與厚層塊狀白色砂礫巖互層，埋深一般大于3 000 m。

清水洼陷沙三段烴源巖豐富、有機質(zhì)熱演化程度較高，雙臺子地區(qū)沙三段砂體與烴源巖直接接觸，形成良好的生儲蓋匹配條件，但是由于埋藏深度大，儲層物性差，特別是埋深大于3 500 m時，為典型的致密儲層。該區(qū)重力流砂體變化快，儲層非均質(zhì)性強，有必要對該區(qū)致密砂巖儲層進行詳細的研究，為有效儲層的預測以及有利區(qū)選擇打好基礎(chǔ)。

1 儲層特征

1.1 地層特征

雙臺子地區(qū)沙三段巖石類型多樣，巖性復雜[9]，通過大量的巖心觀察和薄片鑒定得知，該區(qū)沙三段發(fā)育大套厚層砂礫巖、砂巖和暗色泥巖互層，包括巨礫巖、中粗礫巖、砂礫巖、含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖、中細粒砂巖和泥巖。砂巖中包卷層理、揉皺變形、液化砂巖脈等同生變形構(gòu)造非常發(fā)育，顯示重力流沉積特征。成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低，巖性以長石巖屑砂巖為主、次為巖屑長石砂巖，含少量的長石砂巖和巖屑砂巖，巖屑成分以火山巖和變質(zhì)巖為主，含少量泥巖巖屑；顆粒分選中等-差，磨圓較差，多為次棱-次圓狀；點-線接觸、線接觸，孔隙式膠結(jié)為主。雙52、雙216、雙深3和雙225四口井全巖礦物定量衍射結(jié)果顯示(表1)，粘土礦物和碳酸鹽巖礦物含量較低，以石英和長石為主。

圖1 工區(qū)位置

表1 工區(qū)四口井全巖衍射定量分析結(jié)果 %

1.2 儲層物性特征

砂巖儲層的孔隙度和滲透率是反映儲層性能和滲濾條件的兩個最基本參數(shù)。據(jù)研究區(qū)40多口井的常規(guī)物性資料統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)樣品孔隙度小于15%，滲透率小于50×10-3μm2，因此，主要研究層段砂巖總體物性屬低孔-低滲、特低孔特低滲型儲層。據(jù)研究區(qū)217塊樣品的分析結(jié)果表明，孔隙度最小為2.1%，最高為21.6%，平均孔隙度為9.7%，多數(shù)集中在2.1%～15%，占樣品數(shù)的90.88%，大于15%的樣品占9.12%,且全部分布于3 200 m以上地層。滲透率變化大，最小值0.03×10-3μm2，最大值212×10-3μm2，平均值5.91×10-3μm2，滲透率很低，87.85%的滲透率值小于5×10-3μm2，其中3 200 m以下地層中85%的樣品小于1×10-3μm2?？紫抖?、滲透率在儲層內(nèi)部縱向、橫向上變化很大，說明儲層的非均質(zhì)性強。

1.3 儲集空間類型

結(jié)合普通薄片、鑄體薄片、掃描電鏡及陰極發(fā)光資料分析，雙臺子構(gòu)造帶沙三段儲集空間類型多樣，主要以粒間孔、晶間孔隙和粒內(nèi)孔隙為主，含少量的微孔隙、鑄膜孔隙，該區(qū)裂縫較少見。粒間孔隙一部分為原生粒間孔隙，為機械壓實和填隙物充填以后殘余的原生孔隙，另一部分為粒間溶蝕孔隙，主要為填隙物(主要為碳酸鹽巖膠結(jié)物和長石)溶蝕后產(chǎn)生的粒間溶蝕孔隙，還包括一部分碎屑顆粒邊緣溶蝕和壓溶作用形成的孔隙，含量較少。粒內(nèi)孔隙主要是碎屑顆粒中不穩(wěn)定礦物的溶蝕孔隙，該區(qū)的粒內(nèi)孔隙主要為長石顆粒的溶解產(chǎn)生，甚至有超大鑄膜孔的產(chǎn)生。由于目的層埋藏較深，成巖作用較強，儲層中存在少量裂縫，分為構(gòu)造壓實縫和成巖收縮縫，作為儲集空間和連通通道，但含量較少，不足5%。該區(qū)儲集空間類型是上述粒間孔隙和粒內(nèi)孔隙及裂縫等綜合構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。雖然局部地區(qū)孔隙性較好，但由滲透率數(shù)據(jù)和壓汞資料表明，目的層段儲層束縛水飽和度普遍比較高，該區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)不均勻，孔喉連通性差，導致物性整體偏差，儲層致密。

1.4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征是指孔隙及連通孔隙的喉道大小、形狀、連通情況、配置關(guān)系及其演化特征，由孔隙和喉道組成。

1.4.1 孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

通過鑄體的孔隙圖像分析，可以很好的得到孔隙的定量數(shù)據(jù)。研究區(qū)沙三段儲層孔隙直徑平均值最大128.95 μm，最小39.84 μm，平均為86.06 μm，從圖2中可以看到，孔隙直徑主要分布于50～150 μm，孔隙大小屬于中孔、大孔，并以中孔為主。

圖2 雙臺子構(gòu)造帶沙三段平均孔隙直徑分布頻率

1.4.2 喉道結(jié)構(gòu)參數(shù)

根據(jù)沙三段壓汞參數(shù)的統(tǒng)計來看(表2)，本區(qū)的孔喉特征為：①孔喉大小：沙三段最大孔喉半徑平均值為9.347 μm，屬于粗喉級別；孔喉半徑平均值為3.202 μm，屬細喉-偏微喉級別。統(tǒng)計結(jié)果表明，雙臺子構(gòu)造帶沙三段儲層以小于1 μm的孔喉為主。可見，本地區(qū)沙三段孔喉大小特點是以細喉、微喉為主，局部見中喉、粗喉，特粗喉很少見。②孔喉分選：孔喉大小的分選差，孔喉在巖石中的分布不均勻，偏粗歪度。

2 儲層物性影響因素

碎屑巖儲集層物性不僅是埋藏深度的函數(shù)，而且是包括受物源和沉積環(huán)境控制的沉積物成分和結(jié)構(gòu)，受構(gòu)造運動控制的沉積物埋藏史、水動力條件、孔隙流體性質(zhì)及其演化階段、地溫場、與儲集巖相關(guān)的沉積體內(nèi)有機質(zhì)和粘土礦物的成巖演化等一系列相關(guān)因素共同影響的綜合產(chǎn)物。這里主要分析沉積、成巖兩個方面對研究區(qū)沙三段儲層物性特征的影響。

表2 孔隙吼道特征參數(shù)

2.1 沉積作用

沉積環(huán)境是影響儲層儲集性能的地質(zhì)基礎(chǔ)，沉積環(huán)境決定砂巖儲層的碎屑組分、雜基含量、沉積構(gòu)造、砂體展布等，進而影響儲層的原始孔隙度、滲透率。這些都是儲層沉積物后期所經(jīng)歷的成巖演化及構(gòu)造運動的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.1.1 巖石學特征

影響砂巖儲集性能的因素主要有雜基含量、膠結(jié)物含量、顆粒組分的物理化學性質(zhì)等，一般情況下，儲集巖的物性與石英碎屑的含量呈正相關(guān)關(guān)系。砂巖成分成孰度高(如石英砂巖)，石英顆粒骨架有較強的抗壓實作用，原生孔隙能得以最好地保留，使得原生孔隙發(fā)育，但易發(fā)生次生加大和粘土礦物的吸附，使儲層孔隙度降低，喉道堵塞，滲透率減??；成分成熟度差(如長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖)，原生孔隙差，但在酸性流體作用下不穩(wěn)定礦物、巖屑等易于發(fā)生粒間、粒內(nèi)溶蝕，次生孔隙發(fā)育，使儲層孔隙度和滲透率都有所增大。因此，儲層雜基含量越高，儲集性能就越差。

一般來說，圓球度好的砂巖其分選性也好。孔隙度也高，對于形狀不規(guī)則的棱角狀顆粒，常發(fā)生鑲嵌現(xiàn)象，相互填充孔隙空間。致使孔隙體積減小，孔隙之間的連通性變差。結(jié)果使孔滲性變差。但是，如果顆粒之間不發(fā)生相互鑲嵌現(xiàn)象(如在快速堆積而壓實作用強度又較低的情況下)而是彼此支撐起來，則反而會使巖石的孔滲性變好。當然，由于快速堆積往往伴隨著較弱的分選作用而使巖石中雜基含量較多。因此，巖石的孔滲性不會很好。

根據(jù)薄片和粒度分析可知，粒度的大小和分選性是影響研究區(qū)儲層儲集性能的重要因素之一。從表3中可以看出，研究區(qū)最有利的儲層巖石類型是中砂巖、粗砂巖和巨砂巖，而細砂巖和分選性差的不等粒砂巖和砂礫巖則相對差很多，尤其是在滲透率上，更是相差懸殊。

2.1.2 沉積相帶

影響儲層物性的地質(zhì)因素中沉積相帶是最宏觀和最直接的地質(zhì)因素。優(yōu)質(zhì)儲層多形成于水動力條件較強的高能環(huán)境。根據(jù)地球化學、化石組合及生態(tài)習性分析，沙三段沉積期處于暖濕氣候的較深水還原湖泊環(huán)境。物源來自于西部凸起，主要發(fā)育湖底扇砂礫巖體。各沉積微相對孔滲的影響見表4。也就是說，儲集性能好的砂體形成于高能環(huán)境中，由于水動力較強，碎屑顆粒的分選性和磨圓度較好，粒度較粗，粘土礦物含量低，原始粒間孔隙發(fā)育，流體的滲流性較好。在后期成巖作用中，一些酸性流體容易在大孔隙中流動，溶蝕作用相對發(fā)育，物性相對較好。但有些層段由于礦物成分和活躍的孔隙流體發(fā)生反應(yīng)，會使方解石含量增加，物性變差?？傊诼裆畲篌w相近的情況下，研究區(qū)湖底扇辮狀溝道砂體儲層物性最好，平均孔隙度達13.6%，滲透率15×10-3μm2，中扇前緣次之，平均孔隙度達10.9%，滲透率3.6×10-3μm2，溝道間物性較差，平均孔隙度10.6%，滲透率多數(shù)小于1×10-3μm2，外扇亞相物性最差，平均孔隙度7.8%，滲透率多數(shù)小于1×10-3μm2。

2.2 成巖作用

通過對影響研究區(qū)沙三段儲層物性各種成巖作用的分析，認為成巖作用對砂巖儲集層物性的影響既有建設(shè)性也有破壞性。壓實作用、膠結(jié)作用是破壞儲集層孔隙度、降低滲透率的主要因素；而溶蝕作用則產(chǎn)生次生溶蝕孔隙，改善了儲集層的物性。

表4 沉積微相特征及與儲層物性的關(guān)系

2.2.1 壓實、膠結(jié)作用

膠結(jié)作用和壓實作用是導致儲層物性變差的最主要原因。持續(xù)的深埋帶來的壓實作用是造成研究區(qū)砂巖原生孔隙大量喪失的主要原因，儲層內(nèi)膠結(jié)物含量的增加，導致巖石孔隙度進一步降低。

2.2.2 溶蝕作用

砂巖儲集層的溶蝕作用形成了各種類型的次生孔隙，作為研究區(qū)沙三段儲集層主要的孔隙類型之一，溶蝕孔隙對改善砂巖儲層的儲集性能起到了建設(shè)性的作用，所以溶解作用有效地改善了儲集層物性。但這并沒有使沙三段儲層的滲透率提高，原因可能是砂體與外界的連通性差，溶蝕產(chǎn)物只有部分排出砂體，或者根本沒有排出，這就造成了粘土礦物的原地沉淀，堵塞孔隙及喉道。并且，隨著埋深的加大，有機酸發(fā)生脫羧作用，產(chǎn)生CO2,使CO2分壓相對升高，導致含鐵碳酸鹽沉淀，進一步堵塞了孔隙和喉道。最終造成了沙三段儲層普遍低孔低滲、特低孔特低滲的特征。

3 結(jié)語

(1)遼河雙臺子構(gòu)造帶沙三段儲層巖性復雜，粒級范圍從巨礫巖變化到粉砂巖，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低，儲層物性差，孔滲相關(guān)性不好，非均質(zhì)性強。

(2)沙三段儲層以次生溶蝕孔隙為主，粒間原生孔次之，溶蝕孔隙又包括粒間(粒內(nèi))顆粒、晶粒溶蝕孔和膠結(jié)物溶孔。

(3)沉積、成巖兩個方面是影響沙三段儲層物性主要因素，總的來說，巖石顆粒粒度適中、分選好、圓球度較高、雜基含量低則孔滲性較好。反之則較差。沙三段水動力較強的湖底扇辮狀溝道砂體儲層物性最好。

(4)在成巖作用中，膠結(jié)作用和壓實作用是導致儲層物性變差的最主要原因。而溶蝕作用一方面對儲層孔隙度的增加起到建設(shè)性作用，但另一方面溶蝕產(chǎn)物又極大的降低了儲層的滲透率。

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