胡望水 洪求友 鐘春曉 朱 淼 曹 春

(1.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430100;2.長城鉆探錄井分公司，遼寧盤錦 225000)

大安北地區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)紅崗階地大安北構(gòu)造，西鄰西部斜坡區(qū)，東為古龍凹陷(圖1)，整體上受大安逆斷層控制，形成被斷層復(fù)雜化的大型斷鼻構(gòu)造，平面上中東部以構(gòu)造控制為主，西北受構(gòu)造及巖性雙重因素控制［1］。大安油田鉆井揭示，地層自下而上依次為:白堊系的泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺(tái)組和明水組地層，新生代發(fā)育有第三系大安組、泰康組及第四系地層。研究區(qū)目的層段為泉頭組三段(K1q3)楊大城子油層、泉頭組四段(K1q4)扶余油層，區(qū)塊面積為180 km2。扶余油層共劃分出4個(gè)砂組，12個(gè)小層，19個(gè)單層;楊大城子油層中上部共劃分出3個(gè)砂組。

大安北地區(qū)具有非常有利的油氣成藏條件:(1)嫩江組、青山口組的烴源巖具備充足的油源條件。(2)研究區(qū)為油氣運(yùn)移的長期指向區(qū)，且嫩江組、青山口組的泥巖又可作為良好的區(qū)域蓋層，利于油藏的保存。(3)研究區(qū)接受了大規(guī)模三角洲砂體沉積，具備有利的儲(chǔ)集條件。(4)研究區(qū)儲(chǔ)層為典型的低孔、低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層的巖性、物性的好壞對(duì)油藏的分布具有明顯的控制作用，對(duì)油氣的富集程度起到了重要的作用，良好的相帶特征及儲(chǔ)層發(fā)育條件與構(gòu)造、斷層的合理配置可形成研究區(qū)最為有效的富集區(qū)。(5)研究區(qū)總體構(gòu)造形態(tài)以長軸背斜為總體構(gòu)造格局，其上斷層發(fā)育，構(gòu)造形成期與油氣成熟期匹配，斷層的封堵性好，對(duì)于油氣的聚集十分有利［1］。但扶楊油層儲(chǔ)層為典型的特低孔、超低滲儲(chǔ)層，研究區(qū)油水分布受構(gòu)造、斷層、巖性、沉積特征等多重因素控制［1］，直接影響了對(duì)目的層段潛力的認(rèn)識(shí)。同時(shí)由于研究區(qū)鉆遇扶余油層的探井和評(píng)價(jià)井相對(duì)較少，且分布不均，縱向上均以砂組為沉積單元，對(duì)于研究區(qū)沉積儲(chǔ)層特征尚未進(jìn)行深入研究，不能滿足精細(xì)油藏描述的需要。因此有必要深化對(duì)儲(chǔ)層特征的認(rèn)識(shí)，了解儲(chǔ)層致密化因素，以便更好地進(jìn)行儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)。

圖1 研究區(qū)地理位置圖

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

對(duì)研究區(qū)8口取心井的巖心觀察和148塊薄片的鑒定結(jié)果分析表明(圖2)，該區(qū)扶余油層砂巖的碎屑成分主要為巖屑和長石，其次為石英，砂巖類型主要為長石質(zhì)巖屑砂巖，另有少量巖屑質(zhì)長石砂巖，穩(wěn)定礦物含量較低，成分成熟度較低，結(jié)構(gòu)成熟度中等。長石包括鉀長石和斜長石，以鉀長石為主，斜長石次之;長石風(fēng)化程度低或中等;巖屑成分主要是巖漿巖;石英多數(shù)具有次生加大和再生膠結(jié)。巖石粒度分布范圍比較寬，顆粒大小混雜，巖石粒度為0.08～0.25 mm，粒度中值0.11 mm，多屬細(xì)砂巖及粉砂巖，分選中等—好;膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)占主導(dǎo)(圖2)，其次為孔隙式 — 再生相連式膠結(jié)、接觸式膠結(jié)，少量基底式膠結(jié);顆粒接觸關(guān)系為點(diǎn) —線接觸(圖3)，磨圓度以次棱角狀為主，風(fēng)化程度多為淺—中等，以中等為主。儲(chǔ)層填隙物的雜基成分主要是泥質(zhì)和灰質(zhì)，重結(jié)晶，多數(shù)呈薄膜狀分布。統(tǒng)計(jì)各砂組測井解釋含油性及含油性分布，整體上研究區(qū)砂巖儲(chǔ)集性能較差，含油性最好的砂組是q44、q42和 q43。

圖2 研究區(qū)巖心膠結(jié)類型

圖3 研究區(qū)巖石顆粒接觸關(guān)系

2 儲(chǔ)層物性特征

對(duì)工區(qū)大19井、大19-3井、大20井等共9口井中710塊巖石樣品的孔隙度及其對(duì)應(yīng)的滲透率值的統(tǒng)計(jì)顯示，泉四段孔隙度最大值為13%，最小值為1.8%，平均值為7.12%;滲透率最大值為7.95×10-3μm2，最小值為 0.01 ×10-3μm2，平均值為0.15×10-3μm2。泉三段孔隙度最大值為8.5%，最小值為3.3%，平均值為6.64%;滲透率最大值為0.15 ×10-3μm2，最小值為0.02×10-3μm2，平均值為0.07×10-3μm2。根據(jù)石油天然氣行業(yè)油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(碎屑巖)［2］，泉四段、泉三段儲(chǔ)層孔隙度以低孔—特低孔為主，儲(chǔ)層滲透率以特低滲—超低滲為主(圖4)。

圖4 大安北油田泉四段、泉三段砂巖巖石類型三角圖

3 儲(chǔ)集空間及孔隙結(jié)構(gòu)

3.1 孔隙類型

據(jù)薄片統(tǒng)計(jì)和電鏡觀察可知，研究區(qū)孔隙類型以原生粒間孔為主，其次為粒間溶孔，具有6種孔隙類型［3-4］:原生粒間孔、長石溶孔、巖屑溶孔、晶間孔、微孔隙和鑄?？?，平均總面孔率為4.1%;原生粒間孔為主要儲(chǔ)集空間，成巖自生礦物溶蝕而形成的粒間孔隙次之。研究區(qū)可見各種開啟的裂隙，如巖石裂隙、顆緣縫裂隙和膠結(jié)物裂隙。這些裂隙有的經(jīng)歷了一定溶蝕，盡管它們所占的比例并不大，但這些裂隙可大大提高巖石的滲透率［5］。部分微裂隙因殘留瀝青而阻塞(圖2)。

3.2 孔隙結(jié)構(gòu)

根據(jù)鑄體圖像分析結(jié)果，對(duì)研究區(qū)有效儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)喉道發(fā)育有收縮喉道、片狀喉道和微喉道(圖3)，并以微喉道和片狀喉道為主。

3.3 利用恒速壓汞技術(shù)研究孔隙結(jié)構(gòu)特征

本文首次利用恒速壓汞技術(shù)研究泉四段孔隙結(jié)構(gòu)特征。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了15塊樣品的恒速壓汞測試，資料顯示泉四段儲(chǔ)層喉道半徑主要分布在0.2～0.6 μm之間，喉道半徑較小。研究發(fā)現(xiàn)，隨著滲透率的增大，有效喉道半徑加權(quán)平均值有增大的趨勢。不同滲透率級(jí)別的巖樣，雖然控制其滲透率的喉道半徑不同，但均是由樣品中相對(duì)較粗的喉道所控制，造成了樣品中較粗喉道的大小和數(shù)量決定樣品的滲透率。在滲透率較低時(shí)，喉道半徑峰值含量高，分布范圍窄，集中于細(xì)喉道一側(cè)，隨著滲透率的增加，喉道半徑峰值的含量逐漸降低，喉道分布范圍變寬，粗喉道一側(cè)數(shù)量增多。對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層喉道平均半徑與滲透率進(jìn)行相關(guān)分析表明(圖5)，二者間的相關(guān)性較好，說明研究區(qū)的儲(chǔ)層孔隙喉道大小對(duì)儲(chǔ)層滲透率起著重要作用，不過有效喉道體積與孔隙度的正相關(guān)關(guān)系不明顯。因此得出泉四段孔隙結(jié)構(gòu)特征:喉道半徑分布范圍較窄，有效孔隙體積較小、喉道個(gè)數(shù)較少，孔、滲參數(shù)較高巖樣的喉道發(fā)育程度較好。滲透率參數(shù)與有效喉道半徑的相關(guān)性最好，而孔隙度與喉道的相關(guān)性不好;其次有效孔隙體積與滲透率的相關(guān)性較好，說明儲(chǔ)層有效孔隙與有效喉道相互連通較好;有效喉道個(gè)數(shù)與滲透率也有一定的相關(guān)性。

圖5 研究區(qū)喉道平均半徑與滲透率關(guān)系圖

4 儲(chǔ)層影響因素

一般來說，陸源碎屑巖儲(chǔ)層物性受沉積、成巖、構(gòu)造等諸多因素的控制［7］。通過對(duì)儲(chǔ)層物性變化規(guī)律的分析，研究區(qū)砂巖儲(chǔ)層性質(zhì)主要受沉積環(huán)境和成巖作用的控制。

4.1 沉積作用

沉積作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響主要表現(xiàn)在填隙物的含量、粒度分選、巖性、孔隙結(jié)構(gòu)、沉積微相等方面［8］。研究區(qū)泉四段7口井108塊樣品統(tǒng)計(jì)顯示孔隙度、滲透率與填隙物含量成負(fù)相關(guān)性。樣品粒度中值主要分布在0.01～0.15 mm之間，分選系數(shù)主要分布在1.62～4.12之間;樣品孔隙度分布于2% ～10.2%，與粒度中值呈正相關(guān)性較好;樣品滲透率分布于(0.02～0.62)×10-3μm2之間，與粒度中值無相關(guān)性。研究區(qū)儲(chǔ)層細(xì)砂巖物性最好，其次是粉砂巖。低孔儲(chǔ)層主要見于細(xì)砂巖，粉砂巖以特低孔為主，不等粒砂巖物性較差，主要為超低孔，滲透率低于0.1×10-3μm2。恒速壓汞技術(shù)研究結(jié)果表明，不同孔隙結(jié)構(gòu)類型儲(chǔ)層物性有明顯差異，孔隙度與孔隙半徑中值相關(guān)性較好，滲透率與孔喉半徑均值相關(guān)性甚好。因此，孔隙結(jié)構(gòu)直接決定著儲(chǔ)層物性的好壞。由常規(guī)壓汞曲線(圖6)可以看出，大安北地區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，根據(jù)目的層儲(chǔ)層壓汞參數(shù)及主要巖性特征，將其孔隙結(jié)構(gòu)類型劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類。Ⅰ類孔隙結(jié)構(gòu)沉積相主要以分流河道為主，Ⅱ類孔隙結(jié)構(gòu)沉積相主要以分流河道、溢岸砂為主，Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)沉積相主要以決口扇、分支間灣中發(fā)育的漫溢砂體為主，Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)沉積相主要以溢岸砂和水下分支間灣為主。整體而言，河道砂體儲(chǔ)層物性最好，其次是決口扇和溢岸砂，廢棄河道砂體孔隙度雖然相對(duì)較高，但滲透率較低，整體物性較差［6］。

由于各微相沉積時(shí)水動(dòng)力能量不同，導(dǎo)致了巖石成分和孔隙結(jié)構(gòu)不同［9］。水動(dòng)力強(qiáng)，巖石顆粒粗，磨圓較差，分選不好，支架狀排列，點(diǎn)接觸，雜基含量少，表現(xiàn)為高滲大孔，粗喉，高配位數(shù)為主。隨水動(dòng)力減弱，巖性變細(xì)，分選變好，顆粒排列緊密，多鑲嵌狀及線狀接觸，雜基含量隨巖性變細(xì)而增高，表現(xiàn)為喉道細(xì)，滲透率低的特點(diǎn)。

圖6 大安北地區(qū)泉三段、泉四段不同微觀結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層常規(guī)壓汞曲線特征

4.2 成巖作用

成巖作用是影響儲(chǔ)層的又一主要原因，研究工區(qū)相關(guān)資料表明，目的層段成巖作用處于中成巖A階段，經(jīng)歷了壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶解作用、交代作用等過程，使研究區(qū)儲(chǔ)層發(fā)生了一定的變化［10-11］。成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)壓實(shí)作用使儲(chǔ)層原生孔隙減小。研究區(qū)大50區(qū)塊泉四段、泉三段埋深在2 000 m以上，砂巖以點(diǎn)— 線接觸為主，其次為線接觸，偶見凹凸接觸，壓實(shí)作用中等偏強(qiáng)，使儲(chǔ)層原生粒間孔隙大大減少。

(2)膠結(jié)作用降低了原生孔隙。研究區(qū)砂巖中主要膠結(jié)礦物類型有:黏土礦物，硅質(zhì)及碳酸鹽等。黏土自生礦物或附著在顆粒表面，或雜亂堆積在粒間孔隙中，使喉道變窄甚至阻塞，儲(chǔ)層物性變差;硅質(zhì)膠結(jié)物多以自生石英晶粒形式在儲(chǔ)集巖中出現(xiàn)，部分以次生加大出現(xiàn)，使儲(chǔ)層孔隙度降低，孔隙間的喉道變窄，使儲(chǔ)層物性變差;研究區(qū)碳酸鹽含量不高，喉道以微細(xì)喉為主，較少出現(xiàn)碳酸鹽膠結(jié)，因此，碳酸鹽含量變化對(duì)儲(chǔ)層滲透率高低變化的影響不明顯。

(3)溶解作用有利于次生孔隙的形成。研究區(qū)砂巖溶解作用主要表現(xiàn)為長石等不穩(wěn)定礦物顆粒溶解和碳酸鹽膠結(jié)物的溶解。溶解作用發(fā)生在晚期碳酸鹽膠結(jié)物形成之前，主要為長石及早期碳酸鹽膠結(jié)物的溶解。早期碳酸鹽的溶解表現(xiàn)在因其溶解使砂巖呈差異壓實(shí)現(xiàn)象，同一樣品中部分顆粒排列緊密，部分呈點(diǎn)接觸，形成不均勻次生孔隙，溶解作用可形成一定量的次生孔隙。

(4)交代作用對(duì)原生孔隙起破壞作用。研究區(qū)砂巖中交代作用較弱，主要表現(xiàn)為黏土礦物對(duì)碎屑礦物顆粒的交代，黏土礦物交代部分顆粒，交代部分依然保留了顆粒的形狀。因此交代過程對(duì)原生孔隙起破壞作用。

對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層鑄體薄片及掃描電鏡資料分析發(fā)現(xiàn)，目的層儲(chǔ)層孔隙以原生粒間孔為主，次生孔隙較少，盡管長石等礦物的淋濾溶蝕作用在研究區(qū)比較常見，但溶蝕程度較弱，形成的次生孔隙較少，對(duì)儲(chǔ)層的改造作用有限。因此，儲(chǔ)層的好壞與其沉積時(shí)顆粒填隙物、粒度中值、顆粒分選性、巖性及孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)層物性關(guān)系密切，相關(guān)性明顯，而這些因素都受控于原始沉積作用，不同水動(dòng)力條件下原始沉積的巖石成分、顆粒粗細(xì)、分選磨圓不同，并最終影響孔隙結(jié)構(gòu)特征;由于碎屑顆粒中長石、巖屑等不穩(wěn)定組分及雜基含量較高，在成巖過程中，壓實(shí)作用使儲(chǔ)層原生粒間孔隙和吼道大大減小，儲(chǔ)層物性變差，非均質(zhì)性增強(qiáng);因此沉積(微相)和壓實(shí)成巖作用是研究區(qū)儲(chǔ)層物性的主控因素。致密化的主要原因是由于碎屑顆粒中長石、巖屑等不穩(wěn)定組分及雜基含量較高，壓實(shí)成巖作用使原生孔隙大大降低，由于后期次生孔隙不發(fā)育，導(dǎo)致儲(chǔ)層致密化。

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)孔隙類型以原生粒間孔為主，其次為粒間溶孔，具有6種孔隙類型?？紫督Y(jié)構(gòu)以微喉道和片狀喉道為主，儲(chǔ)層物性較差，總體上為特低—超低滲、低—特低孔、細(xì)— 微細(xì)喉不均勻型儲(chǔ)層。

(2)恒速壓汞資料顯示泉四段儲(chǔ)層喉道半徑主要分布在0.2～0.6 μm之間，喉道半徑較小。喉道半徑與滲透率之間有較好的正相關(guān)性，孔隙喉道大小決定著滲透率的好壞。其次有效孔隙體積與滲透率的相關(guān)性較好，儲(chǔ)層有效孔隙與有效喉道相互連通較好;有效喉道數(shù)與滲透率也有一定的相關(guān)性。而孔隙度與喉道的相關(guān)性不好。

(3)沉積作用和成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性起著主要的控制作用。其中沉積作用的控制主要表現(xiàn)在填隙物的含量、粒度分選、巖性、孔隙結(jié)構(gòu)等方面。分流河道具有最好的儲(chǔ)層物性。研究區(qū)經(jīng)歷了壓實(shí)、膠結(jié)、溶解、交代等成巖作用類型。壓實(shí)作用是導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差的主要因素。膠結(jié)作用降低了原生孔隙，溶解作用有利于次生孔隙的形成，交代作用對(duì)原生孔隙起破壞作用。

(4)由于碎屑顆粒中長石、巖屑等不穩(wěn)定組分及雜基含量較高，壓實(shí)成巖作用使原生孔隙大大降低，而后期次生孔隙不發(fā)育，導(dǎo)致儲(chǔ)層致密化。

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