舒麗娟,王佩虎，田永慶，張 劍

(中國石油遼河油田公司遼興油氣開發(fā)公司,遼寧盤錦 124010)

榮72塊沙一段儲層特征控制因素分析

舒麗娟,王佩虎，田永慶，張 劍

(中國石油遼河油田公司遼興油氣開發(fā)公司,遼寧盤錦 124010)

利用巖石薄片、X-射線衍射和掃描電鏡等測試資料，結(jié)合常規(guī)物性及勘探開發(fā)情況，對榮72塊儲層物性、儲集空間類型及儲層物性控制因素進(jìn)行了深入的探討。研究認(rèn)為榮72塊儲層為中孔低滲儲層，以原生孔隙為主；沙一段處于晚成巖作用A期，歷經(jīng)壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶解作用，本區(qū)成巖作用對物性影響并不強(qiáng)烈。儲層特征受沉積微相類型、構(gòu)造運(yùn)動、油氣早期充注和異常高壓作用等綜合因素影響。水下分流河道微相物性好于席狀砂微相；斷裂活動對于改善儲層物性起到積極作用；油氣的早期充注和異常高壓共同降低壓實(shí)作用的影響，抑制膠結(jié)作用，較好地保存了原生孔隙。

榮72塊；儲層特征；控制因素；斷層作用；沙一段

榮72塊構(gòu)造上位于遼河坳陷東部凹陷榮興屯斷裂背斜構(gòu)造帶北部，為一東傾斷鼻，自下而上發(fā)育地層為中生界、古近系沙三段、沙一段、東營組及新近系館陶組和第四系。其中沙一段為主力含油層系。前人僅對榮興屯地區(qū)沙一段的砂礫巖儲層類型做了研究[1]，該區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，儲層發(fā)育尚不明確，生產(chǎn)過程中頻頻出現(xiàn)出砂、水敏等諸多問題，因此深入分析儲層特征及控制因素，對于增儲上產(chǎn)具重大意義。根據(jù)巖石薄片、X-射線衍射和掃描電鏡等巖心分析資料，結(jié)合榮興屯斷裂背斜構(gòu)造發(fā)育史，綜合分析榮72塊儲層物性特征，探討了成巖作用、構(gòu)造運(yùn)動、油氣充注時間等因素對儲層物性的影響，為榮興屯斷裂背斜構(gòu)造帶的開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 沉積特征

沙一段沉積時期，榮興屯地區(qū)處于淺湖-半深湖沉積環(huán)境，發(fā)育了一套中-細(xì)碎屑扇三角洲前緣沉積，物源主要來自于東部凸起短軸方向及北部長軸方向，主要儲集砂體為水下分流河道、河口壩、席狀砂，砂體橫向變化較快。沉積相平面形態(tài)多為裙邊狀、舌狀或扇狀，自下而上呈現(xiàn)由細(xì)變粗的沉積序列，下部以深灰色泥巖為主，夾灰色砂巖、粗砂巖，泥巖電阻率呈現(xiàn)低平特征；上部以淺灰色、灰白色層狀砂巖、含礫砂巖與綠灰、深灰色泥巖不等厚互層，局部夾玄武巖，電阻率曲線表現(xiàn)為齒狀特點(diǎn)，表明水動力條件變化快。水下分流河道砂體具有明顯的正韻律特征，而河口壩砂體具有明顯的反韻律特征。

2 儲層發(fā)育特征

2.1 儲層巖石學(xué)特征

完鉆井取心情況統(tǒng)計顯示，榮72塊沙一段巖性主要以細(xì)砂巖和中砂巖為主，根據(jù)巖心薄片資料分析，儲層成分成熟度較高，主要以陸源碎屑物質(zhì)為主，石英含量一般為46.4%～67.4%，平均34.2%；長石含量一般為25%～42.1%，平均33.3%；巖屑含量平均為7.7%，主要有中、酸性噴出巖巖屑、變質(zhì)巖巖屑和沉積巖巖屑。填隙物主要為雜基和膠結(jié)物，雜基類型主要為泥質(zhì)和泥微晶碳酸鹽巖，膠結(jié)物主要為方解石，碳酸鹽巖含量平均為4.9%。儲層巖心中黏土礦物伊蒙混層含量33%～50%，平均42.88%，伊利石含量3%～10%，平均5.4%，高嶺石含量20%～43%，平均33.2%，綠泥石含量15%～24%，平均18.5%，伊蒙混層比范圍30%～40%，平均35.3%。根據(jù)黏土礦物成分及現(xiàn)場生產(chǎn)情況可以看出，儲層具很強(qiáng)的水敏性，與儲層不配伍的外來流體進(jìn)入儲層后，易引起黏土膨脹、分散、運(yùn)移，從而導(dǎo)致滲透率下降，影響產(chǎn)能。儲層結(jié)構(gòu)成熟度較高，碎屑顆粒間以點(diǎn)接觸關(guān)系為主，顆粒支撐，孔隙式膠結(jié)，顆粒粒徑較細(xì)，顆粒分選性中一好，磨圓程度主要為次圓狀，風(fēng)化程度微弱，膠結(jié)程度差，巖性松散易碎，生產(chǎn)中Ⅰ和Ⅲ油層組存在出砂情況。

2.2 儲層物性特征

根據(jù)鑄體薄片、掃描電鏡分析，榮72塊儲集空間主要為原生粒間孔和少部分次生粒內(nèi)溶蝕微孔混合發(fā)育為特征。根據(jù)鑄體薄片統(tǒng)計資料，面孔率平均為12.4%，孔寬74.64～197.39μm，平均孔寬113.6μm，儲層最大連通喉道半徑一般小于30μm，多為1.48～18.1 μm，儲層孔隙度10.2%～20.4%，平均16.86%，滲透率(5～228)×10-3μm2，平均29.6×10-3μm2，為中孔低滲儲層。

該區(qū)孔隙度滲透率具較強(qiáng)相關(guān)性，基本呈線性?？v向上，隨著埋深的增加，上覆壓力的增大，儲層孔隙度呈逐漸減小趨勢，在埋深1 900～2 350 m，上覆壓力17～22 MPa，由于溶解作用溶蝕長石顆粒及碳酸鹽巖膠結(jié)物，孔隙度略有升高，而后又因壓實(shí)作用而繼續(xù)降低，而滲透率在降至一定值時基本保持不變(圖1)。

圖1 上覆地層壓力與孔滲性的關(guān)系

3 成巖作用

斷陷盆地的儲集層物性受原始沉積條件、后期成巖改造及構(gòu)造作用等多因素影響[2]，成巖作用決定了儲集層內(nèi)部儲集空間特征和儲集性能[3]。本區(qū)經(jīng)歷的成巖作用主要有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶解作用；隨著埋藏深度的增加，機(jī)械壓實(shí)和化學(xué)膠結(jié)作用增強(qiáng)，巖石變得致密，孔隙度降低，儲層物性變差；溶解作用則能提高儲層孔隙度和滲透率，使得儲層物性得以改善。

3.1 壓實(shí)作用

本區(qū)油層埋深為2 600～3 200 m，受機(jī)械壓實(shí)作用影響，顆粒點(diǎn)接觸，碎屑顆粒較粗，為細(xì)砂-中砂，分選較好，成分成熟度較高。該區(qū)地溫梯度為2.5～3℃/100 m，屬較低-正常溫壓系統(tǒng)，低溫條件影響化學(xué)反應(yīng)速率，在一定的深度條件下，低熱成熟度地區(qū)的孔隙度高于高熱成熟度地區(qū)。這些有利因素在壓實(shí)作用中較好地保持了原生孔隙。

3.2 膠結(jié)作用

榮72塊沙一段儲層主要膠結(jié)物有泥質(zhì)、泥微晶碳酸鹽巖、自生黏土等，膠結(jié)作用相對較弱。膠結(jié)物主要為方解石，其含量一般小于10%，以泥微晶的方式沿顆粒邊緣膠結(jié)或充填于部分粒間及溶孔中。碳酸鹽膠結(jié)物既可以堵塞孔隙及喉道，降低儲層物性，也可以起支撐作用，提高砂巖的抗壓強(qiáng)度[4]。碳酸巖膠結(jié)物在不同時期具有不同的產(chǎn)狀，在早期成巖作用中形成圍繞顆粒形成泥晶包殼，減少壓實(shí)率，為后期產(chǎn)生次生孔隙的溶解作用提供物質(zhì)基礎(chǔ)；后期成巖作用在局部區(qū)域也可充填孔隙空間，成為微晶狀方解石膠結(jié)物，導(dǎo)致儲層孔隙度和滲透率迅速下降。

3.3 溶解作用

溶解作用是改善儲層物性的主要因素。本文根據(jù)中國石油天然氣集團(tuán)公司于2003年制定的碎屑巖成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)(淡水-半咸水水介質(zhì)碎屑巖)[5],根據(jù)成巖階段劃分結(jié)果，本區(qū)沙一段主要處在晚成巖作用A期，儲層主要發(fā)生長石顆粒、巖屑及膠結(jié)物的溶解。

沙一段沉積階段，本區(qū)處于淺湖-半深湖沉積環(huán)境，氣候較為溫暖濕潤，早期由于地層埋深不大，大氣中的CO2溶解于地表水，產(chǎn)生碳酸，且土壤中含有草酸，經(jīng)地表水的淋濾作用，使得儲層遭受溶蝕，形成部分溶蝕孔，但碳酸酸性較弱，且對Ca2+和Al3+等溶解能力有限，所以生成的溶蝕孔不多，后期壓實(shí)作用又使得表生溶蝕孔遭受破壞，因此，早期溶解作用對儲層影響不大。

館陶組埋藏時期，沙三段儲層達(dá)到生油門限，烴源巖沿榮興屯斷裂幕式排烴過程中，有機(jī)酸進(jìn)入儲層，對碳酸鹽巖膠結(jié)物及長石顆粒進(jìn)行溶蝕，孔隙水沿著長石具有較為發(fā)育的解理面及雙晶進(jìn)行溶蝕，產(chǎn)生粒內(nèi)溶蝕孔，不穩(wěn)定組分溶解對于改善儲層的儲集條件具有建設(shè)作用[6]。幕式排烴的間歇性及有機(jī)酸對鋁硅酸鹽的溶解度遠(yuǎn)大于碳酸巖的溶解度，表現(xiàn)出選擇性溶蝕。本區(qū)膠結(jié)作用不強(qiáng)，物質(zhì)基礎(chǔ)薄弱，所以后期溶解作用并不強(qiáng)烈，僅發(fā)育部分溶蝕孔。

4 儲層特征控制因素分析

4.1 沉積微相類型

沉積微相在宏觀上控制儲層的規(guī)模和平面展布，控制了砂體類型、厚度和展布等；在微觀層面上還決定儲層原始物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，包括巖石的礦物成分、粒度、磨圓和分選性等，進(jìn)而影響成巖作用種類和結(jié)構(gòu)演化走向。因此，注重優(yōu)質(zhì)儲層的成巖成因，從宏觀上闡明優(yōu)質(zhì)儲層產(chǎn)生的先天條件是非常重要的。本區(qū)為扇三角洲前緣沉積，最突出特征是以水下分流河道砂體為骨架，與分流間灣泥質(zhì)沉積層呈沖刷接觸，在不同時期，受物源方向等多方面影響，河道位置不穩(wěn)定，砂體呈條帶狀垂向疊置且厚度增大，導(dǎo)致不同微相，物性差異很大。本區(qū)水下分流河道砂體與席狀砂孔隙度差異較小，但滲透率差異極大，水下分流河道砂體平均孔隙度13.4%，平均滲透率38.8×10-3μm2，且產(chǎn)能較高。席狀砂砂體厚度較薄，較為致密，滲透率差，平均孔隙度11.3%，平均滲透率6.9×10-3μm2(表1)。榮72-24-32井Ⅳ油組2 990.0～3 071.6 m為一套席狀砂砂體，測井解釋滲透率僅為0.8×10-3μm2，壓力恢復(fù)測試地層有效滲透率僅為0.044×10-3μm2，滲透率極低。

表1 不同沉積微相物性與產(chǎn)能關(guān)系

4.2 斷裂作用改善儲層物性

榮興屯斷層是遼河坳陷走滑構(gòu)造期的新生斷層，由反轉(zhuǎn)特征最明顯、規(guī)模最大的駕掌寺斷層派生的具有花狀構(gòu)造特征的反轉(zhuǎn)斷層組成[7]。受駕掌寺斷層的后期反轉(zhuǎn)的影響，在斷層西側(cè)形成了一組雁列式組合的反轉(zhuǎn)斷背斜、斷鼻、斷塊構(gòu)造，榮興屯為一斷裂背斜帶，早期作為油氣側(cè)向運(yùn)移通道的砂層連通性在走滑斷裂錯動下受到較大的影響，而全區(qū)十分發(fā)育的斷層面成為該期的主要運(yùn)移通道。沙三段烴源巖生成的大量油氣在減弱了原有側(cè)向運(yùn)移趨勢的同時，大大增強(qiáng)了垂向運(yùn)移的力度，斷層面在區(qū)域張應(yīng)力條件下開啟程度相對較好[8]。 由于榮興屯斷裂垂向切割作用，緊鄰斷層的一側(cè)巖層突然變陡，形成撓曲。根據(jù)榮72井地層傾角測井資料，2 862 m以上地層傾向為50°，傾角為12°～15°，2 862～3 096 m，地層傾向變?yōu)?40°，傾角由12°逐漸上升到55°。發(fā)育的撓曲更有利于油氣聚集，且達(dá)到巖石破裂極限，在斷層末端應(yīng)力釋放區(qū)發(fā)育誘導(dǎo)伴生裂縫，改善了儲層的儲集性能。如榮72-28-42井，撓曲的形成有利于油氣在高部位聚集，斷裂產(chǎn)生的微裂縫改善了儲集性能，且斷層形成良好的封堵條件。該井生產(chǎn)層段含油飽和度66%，孔隙度14.3%，滲透率高達(dá)92.1×10-3μm2，日產(chǎn)油18.9 t。

4.3 油氣早期充注有利于原始孔隙的保存

本區(qū)沙三段沉積受基底斷裂及榮興屯斷層和駕掌寺斷層的影響，盆地大幅度沉降，深湖-半深湖環(huán)境下沉積巨厚泥巖，泥巖總厚度平均為289.5 m，單層厚度最大6 m，最小1 m，主要為深灰色和灰黑色，有機(jī)質(zhì)含量高。沙三段沉積后期，地殼抬升遭受剝蝕，缺失沙二段，之后盆地持續(xù)沉降，接受沉積，發(fā)育沙一段扇三角洲沉積體系。隨著埋深的增加，沙三段泥巖中的有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化；東營末期，榮興屯已進(jìn)入成熟階段(R0為0.5%)；從館陶末期開始，沙三段烴源巖都進(jìn)入了成熟階段，開始大量生烴，現(xiàn)今沙三段已全部進(jìn)入生油門限，測得地層溫度為96～109 ℃，而沙一段至今在沉積中心地區(qū)仍處于低成熟階段[9]。東營末期，由于榮興屯斷層的活動，深部沙三段生成的油氣沿著呈幕式活動的斷層面向淺部地層運(yùn)移，在東營組和沙一段圈閉中聚集，油源主要來源于沙三段烴源巖。榮72塊含油目的層解釋為油跡、油斑、油浸，含油飽和度13.9%～70.8%，平均為35.7%，具較高的含油飽和度。早期快速的油氣充注及高含油飽和度帶來的高壓對壓實(shí)作用有較強(qiáng)的抵抗作用，并對石英等膠結(jié)物有明顯的抑制作用，較好地保留了原生孔隙且根據(jù)巖心鑄體薄片及掃描電鏡分析，碳酸鹽巖以泥微晶的形式為主，未發(fā)現(xiàn)晚成巖期典型膠結(jié)物鐵白云石沉淀，而黏土礦物蒙脫石含量為零，伊蒙混層部分有序排列，混層比范圍30%～40%，平均35.3%，處于第一迅速轉(zhuǎn)化帶，更說明了由于烴類的早期充注，油氣在超壓和浮力的雙重作用下驅(qū)替孔隙中的地層水，占據(jù)孔隙空間，抑制了無機(jī)成巖作用(自生礦物的形成以及礦物的交代和轉(zhuǎn)化、膠結(jié)、重結(jié)晶等)的進(jìn)行，有利于原始孔隙的保留[10]，并將原始的水-巖兩相系統(tǒng)改變?yōu)樗?油-巖三相系統(tǒng)；且生烴作用產(chǎn)生大量有機(jī)酸，改變了巖石地球化學(xué)環(huán)境，有利于改善儲層物性條件。

4.4 異常高壓作用有利于原始孔隙保存

本區(qū)初始地層壓力系數(shù)0.95～1.15，原油中含氣量較高，初始?xì)庥捅绕骄鶠?80 m3/t，以溶解氣的形式賦存在孔隙中，初始地層壓力較高(表2)。本區(qū)的異常高壓主要與泥巖的欠壓實(shí)作用及黏土礦物脫水作用有關(guān)。

表2 榮72塊地層原始壓力

榮72塊儲層砂巖含量較低，砂體發(fā)育較薄，與泥巖呈互層沉積。由于壓實(shí)作用，泥巖孔隙度減小速度比砂巖快，迅速排出孔隙水，由此產(chǎn)生欠壓實(shí)作用。根據(jù)榮72塊巖心分析資料，蒙脫石含量為零，伊蒙混層含量33%～50%、平均為42.9%，伊利石含量3%～10%、平均為5.4%，蒙脫石在99～143℃溫度條件下，大量向伊利石的轉(zhuǎn)化過程中脫去層間水，這些水分按體積計算可占整個礦物的50%，按重量計算可占整個礦物的22%。這兩種作用有利于異常高壓的產(chǎn)生。在相對封閉穩(wěn)定的條件下，異常高壓能夠使顆粒的壓實(shí)效應(yīng)得以減緩，減緩和抑制壓實(shí)作用，且有效抑制流體的運(yùn)動和能量的交換，阻礙了孔隙流體中礦物質(zhì)的沉淀作用，抑制石英次生加大和碳酸鹽的膠結(jié)作用，有效地保存了原始孔隙，并且進(jìn)一步加強(qiáng)了酸性孔隙水對易溶礦物(長石和碳酸鹽類礦物等)的溶解作用，對儲層儲集性能的改善有一定促進(jìn)作用[11-12]。

5 結(jié)論

(1)榮72塊沙一段儲集空間以原生粒間孔為主，含少部分次生粒內(nèi)溶蝕微孔，處于晚成巖作用A期，歷經(jīng)壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶解作用。該區(qū)壓實(shí)作用并不強(qiáng)烈，保持較多原生孔隙；膠結(jié)作用以泥微晶碳酸鹽巖膠結(jié)為主；溶解作用主要為長石顆粒、巖屑及膠結(jié)物的溶解，發(fā)生在表生成巖階段和晚成巖作用A期。

(2)榮72塊儲層物性特征主要受沉積微相類型、構(gòu)造作用、油氣早期充注和異常高壓作用共同影響。水下分流河道微相儲層物性較好，具較高的孔滲性；斷層活動溝通了烴源巖與儲集層的垂向通道，且產(chǎn)生微裂縫，有利于油氣聚集及改善儲層物性，對儲層物性起到積極作用；構(gòu)造運(yùn)動與烴源巖排烴為同一時期，由此實(shí)現(xiàn)油氣的早期充注，因欠壓實(shí)作用和黏土礦物脫水產(chǎn)生了異常高壓，油氣的早期充注和異常高壓作用共同降低壓實(shí)作用的影響，抑制膠結(jié)作用，較好地保存了原生孔隙。

[1] 封曉明.榮興屯油田北部地區(qū)儲層特征[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012，(1)：144-145.

[2] 劉志剛，周心懷，李建平，等.渤海海域石臼坨凸起東段36-3構(gòu)造古近系沙二段儲集層特征及控制因素[J].石油與天然氣地質(zhì)，2011,32(54)：832-838.

[3] 楊超，任來義，賀永紅，等.鄂爾多斯盆地東部地區(qū)山西組山1段儲層地質(zhì)特征[J].石油地質(zhì)與工程，2012，26(4)：27-29.

[4] 張立強(qiáng)，羅曉容.準(zhǔn)噶爾盆地高壓帶碳酸鹽膠結(jié)層的分布及特征[J].石油實(shí)驗地質(zhì)，2011，33(4)：388-391.

[5] 應(yīng)鳳祥，羅平，何東博，等.中國含油氣盆地碎屑巖儲集層成巖作用與成巖數(shù)值模擬[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004.

[6] 卜軍，李文厚，曾明，等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)中侏羅統(tǒng)延9油層組儲層成巖作用及對孔隙的影響[J].石油地質(zhì)與工程，2010,24(3)：24-27.

[7] 鄭孟林,吳鐵生,王桂梁,等.遼河坳陷斷層的選擇性反轉(zhuǎn)特征[J].石油地球物理勘探，2004，39(2):228-231.

[8] 孫紅軍，祝永軍，肖乾華，等.遼河?xùn)|部凹陷走滑構(gòu)造特征及其油氣富集條件[A]∥油氣盆地研究新進(jìn)展第一輯[C].北京：石油工業(yè)出版社，2002：162-169.

[9] 秦承志，王先彬，林錫祥，等.遼河盆地埋藏史及烴源巖成熟度演化史的數(shù)值模擬[J].沉積學(xué)報，2002，20(3)：493-498.

[10] 胡明毅，沈嬌，胡蝶.西湖凹陷平湖構(gòu)造帶平湖組砂巖儲層特征及其主控因素[J].石油與天然氣地質(zhì)，2013,34(2)：185-191.

[11] 游俊，鄭浚茂，周建生.深部地層異常壓力與異?？紫抖燃坝蜌獠氐年P(guān)系[J].中國海上油氣地質(zhì)，1997，11(4)：249-253.

[12] 付兆輝，秦偉軍，李敏.渤海灣盆地墾東凸起構(gòu)造演化及對沉積的控制作用[J].石油地質(zhì)與工程，2011，25(4)：7-10.

編輯：吳官生

1673-8217(2015)03-0021-04

2014-11-07

舒麗娟，工程師，1982年生，2007年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)從事地質(zhì)勘探與開發(fā)工作。

國家大型油氣田及煤層氣開發(fā)科技重大專項(2011ZS05007-002)。

TE112.23

A