林敉若，操應(yīng)長，葸克來，王 健，陳 洪，吳俊軍

1.中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580 2.中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000

0 引言

準(zhǔn)噶爾盆地是我國西部大型的含油氣盆地，其中準(zhǔn)東探區(qū)經(jīng)過10多年的勘探，已探明儲(chǔ)量達(dá)2億多t。其沉積構(gòu)造的多旋回性造就了多套生、儲(chǔ)、蓋組合，具有良好的油氣勘探前景[1]。前人[2-7]對(duì)阜康凹陷東部斜坡帶二疊系地層的沉積和油氣運(yùn)移成藏方面的研究較多，對(duì)其沉積特征及油氣運(yùn)移聚集規(guī)律取得了一定的認(rèn)識(shí)。其中包括，物源及水動(dòng)力條件的差異性導(dǎo)致二疊系梧桐溝組地層發(fā)育濁積扇、扇三角洲、辮狀河三角洲、河流等多種沉積體[2-4, 8-11]，沉積作用的多樣性導(dǎo)致后期梧桐溝組儲(chǔ)層發(fā)育的復(fù)雜性，以及下伏平地泉組生成的油氣多沿著斷裂運(yùn)移至梧桐溝組聚集成藏[5-6,12]；但同時(shí)也出現(xiàn)了經(jīng)歷相同構(gòu)造演化的同一套砂體中鄰近井位含油性差異較大的現(xiàn)象(如與獲工業(yè)油流的北83井鄰近的北22井產(chǎn)油量低、與北81井鄰近的北13井產(chǎn)油量也相對(duì)較低)[13-14]，其含油的差異性較大程度上受到儲(chǔ)層發(fā)育復(fù)雜性的制約。前人對(duì)研究區(qū)梧桐溝組儲(chǔ)層方面的研究較少，其儲(chǔ)層特征及控制因素尚不明確[11, 14-16]，這直接導(dǎo)致油氣的成藏與分布認(rèn)識(shí)不清，較大地制約了勘探進(jìn)程[2, 17]。本文以阜康凹陷東部斜坡帶二疊系梧桐溝組儲(chǔ)層為研究對(duì)象，探討梧桐溝組儲(chǔ)層特征及控制因素，以期為有利儲(chǔ)層的分布與預(yù)測(cè)提供依據(jù)，為進(jìn)一步的油氣勘探提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地東部隆起區(qū)位于克拉美麗山與博格達(dá)山之間，受海西運(yùn)動(dòng)以來多期構(gòu)造擠壓改造，平面上呈現(xiàn)棋盤狀的構(gòu)造格局[6]。阜康凹陷屬于準(zhǔn)噶爾盆地東部隆起區(qū)的次級(jí)凹陷構(gòu)造單元[18]，東部斜坡帶位于阜康凹陷東部，發(fā)育于準(zhǔn)噶爾盆地東部隆起區(qū)上，區(qū)域分布寬度為20～40 km，面積約為1 400 km2，具有前寒武系結(jié)晶基底和寒武系—石炭系褶皺基底的雙層基底結(jié)構(gòu)[19]。研究區(qū)位于阜康凹陷東部斜坡帶，晚二疊世沉積時(shí)期研究區(qū)局部地區(qū)上隆，下伏平地泉組頂部被夷平和部分剝蝕，凹陷中心繼續(xù)沉降，在山前及斷崖處沉積了梧桐溝組(P3wt)，為研究區(qū)重要產(chǎn)油層[1，8，20]。按構(gòu)造單元將研究區(qū)由南向北劃分為北三臺(tái)凸起、沙丘凸起以及沙奇凸起3個(gè)構(gòu)造單元(圖1)。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

通過對(duì)阜康凹陷東部斜坡帶二疊系梧桐溝組儲(chǔ)層60余口鉆井的巖心觀察及薄片鑒定得出：研究區(qū)石英與長石的體積分?jǐn)?shù)較少，石英體積分?jǐn)?shù)為2.1%～19.5%，平均為9.7%，長石體積分?jǐn)?shù)為1.4%～18.2%，平均為9.9%；巖屑的體積分?jǐn)?shù)較多，為70.2%～89.8%，平均為79.8%，其中火山巖巖屑體積分?jǐn)?shù)最高，其次為沉積巖巖屑，變質(zhì)巖巖屑體積分?jǐn)?shù)最低。研究區(qū)整體上發(fā)育巖屑砂巖以及長石巖屑砂巖(圖2a)。研究區(qū)剛性巖屑包括石英、長石、硅質(zhì)巖、石英巖和花崗巖等；半塑性/塑性巖屑包括噴出巖巖屑、火山碎屑巖巖屑及泥巖巖屑、千枚巖巖屑、片巖巖屑等[21]。其中：1)北三臺(tái)地區(qū)剛性巖屑平均體積分?jǐn)?shù)為30.1%，半塑性/塑性巖屑平均體積分?jǐn)?shù)為69.9%。顆粒平均粒徑集中分布于0.11～0.24 mm，主要發(fā)育細(xì)砂巖及中砂巖，同樣發(fā)育一定量的含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖及礫巖，顆粒多呈現(xiàn)次棱角狀-次圓狀，分選較差(圖2b，c)。2)沙丘凸起剛性巖屑平均體積分?jǐn)?shù)為41.6%，半塑性/塑性巖屑平均體積分?jǐn)?shù)為58.4%，巖屑平均粒徑集中分布于0.10～0.24 mm，主要發(fā)育細(xì)砂巖與中砂巖，同樣發(fā)育含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖及礫巖，粗砂巖及粉砂巖體積分?jǐn)?shù)較少，顆粒多呈現(xiàn)次棱角狀-次圓狀，分選較差(圖2d，e)。3)沙奇凸起剛性顆粒平均體積分?jǐn)?shù)為21.3%，半塑性/塑性巖屑平均體積分?jǐn)?shù)為78.3%，巖屑平均粒徑分布于0.05～0.24 mm，主要發(fā)育細(xì)砂巖，顆粒多呈現(xiàn)次圓狀，分選較差(圖2f，g)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造單元?jiǎng)澐諪ig.1 Distribution of tectonic unit in the study area

2.2 儲(chǔ)集特征

2.2.1 儲(chǔ)集空間特征

依據(jù)鑄體薄片觀察以及掃描電鏡分析結(jié)果，研究區(qū)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型分為原生孔隙、次生溶孔以及裂縫(圖3)。其中原生孔隙發(fā)育，次生溶孔提供一定量的儲(chǔ)集空間，且次生溶孔多發(fā)育在長石顆粒以及沸石膠結(jié)物中，裂縫相對(duì)較少。就不同的構(gòu)造單元而言，北三臺(tái)地區(qū)原生孔隙相對(duì)體積分?jǐn)?shù)較高，發(fā)育一定量的次生溶孔(圖4a)。其中：中砂巖原生孔隙最為發(fā)育，體積分?jǐn)?shù)分布于15.00%～25.00%，平均為22.77%，次生溶孔體積分?jǐn)?shù)<8.00%，平均為1.00%；細(xì)砂巖中原生孔隙體積分?jǐn)?shù)分布于5.00%～25.00%，平均為18.80%，次生溶孔體積分?jǐn)?shù)<16.00%，平均為3.00%；而含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖或礫巖原生孔隙體積分?jǐn)?shù)分布于15.00%～23.00%，平均為18.08%，次生溶孔體積分?jǐn)?shù)<2.00%，平均為0.50%。相比較而言，沙丘凸起處儲(chǔ)集空間表現(xiàn)為原生孔隙及次生溶孔并存，細(xì)砂巖、中砂巖、含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖或礫巖之間原生孔隙與次生溶孔的體積分?jǐn)?shù)相似，粗砂巖較低。不同巖性儲(chǔ)集類型平均體積分?jǐn)?shù)分別表現(xiàn)為：細(xì)砂巖中原生孔隙9.30%，次生溶孔7.80%；中砂巖中原生孔隙10.70%，次生溶孔5.40%；粗砂巖中原生孔隙9.30%，次生溶孔3.90%；含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖或礫巖中，原生孔隙7.10%，次生溶孔4.80%。垂向上于2 300～2 700 m深度段出現(xiàn)次生溶孔發(fā)育帶。而沙奇凸起處埋深較大，儲(chǔ)集空間主要表現(xiàn)為次生溶孔及微裂縫(圖4c)。

a.阜康凹陷東部斜坡帶二疊系儲(chǔ)層巖石類型；b.北三臺(tái)地區(qū)巖性分布；c.北三臺(tái)地區(qū)顆粒磨圓程度；d.沙丘凸起地區(qū)巖性分布；e.沙丘凸起地區(qū)顆粒磨圓程度；f.沙奇凸起地區(qū)巖性分布；g.沙奇凸起地區(qū)顆粒磨圓程度。Q.石英；F.長石；R.巖屑。圖2 阜康凹陷東部斜坡帶二疊系儲(chǔ)層巖石類型及不同構(gòu)造部位巖石學(xué)特征Fig.2 Classification of sandstone of the Permian Wutonggou Formation and the lithological characteristics of different tectonic unit in eastern slope of FuKang sag

a.原生孔隙(-)，B89井，2 318.04 m；b.原生孔隙(-)，B89井，2 343.53 m；c.沸石及長石溶蝕形成次生溶孔(-)，B75井，2 025.2 m；d.沸石及長石溶蝕形成次生溶孔(-)，B75井，2 026.53 m；e.剩余原生孔隙及次生溶孔(-)，S110井，2 601.4 m；f.長石溶蝕形成次生溶孔(-)，B88井，2 820.6 m；g.微裂縫(-)，B83井，2 584.4 m；h.微裂縫(-)，F(xiàn)10井，4 067.05 m；i.粒間原生孔隙(SEM)，DQ1井，1 475.6 m；j.粒間原生孔隙(SEM)，SQ12井，2 924.11 m；k.長石溶蝕形成次生溶孔(SEM)，XQ4井，2 301.82 m；l.原生孔隙及次生溶孔(SEM)，XQ017井，1 724.09 m。SEM. scanning electron microscope。圖3 研究區(qū)儲(chǔ)集空間特征Fig.3 Characteristics of reservoir space in the study area

a.北三臺(tái)地區(qū)原生孔隙與次生溶孔體積分?jǐn)?shù)；b.沙丘凸起原生孔隙與次生溶孔體積分?jǐn)?shù)；c.沙奇凸起原生孔隙與次生溶孔體積分?jǐn)?shù)；d.儲(chǔ)層孔滲相關(guān)性；e.儲(chǔ)層孔隙度分布特征；f.儲(chǔ)層滲透率分布特征；g.研究區(qū)孔隙類型分布；h.研究區(qū)孔隙度分布；i.研究區(qū)滲透率分布。圖4 研究區(qū)儲(chǔ)層物性特征Fig.4 Characteristics of reservoir physical properties in the study area

2.2.2 儲(chǔ)集物性特征

研究區(qū)梧桐溝組地層孔滲相關(guān)性較好(圖4d)；孔隙度集中分布于10.06%～24.95%，平均孔隙度為17.20%(圖4e)；滲透率集中分布于0.11×10-3～99.46×10-3μm2，平均滲透率為31×10-3μm2(圖4f)。區(qū)域整體表現(xiàn)為中孔-中低滲儲(chǔ)集層。而北三臺(tái)地區(qū)埋藏較淺，孔滲性較好，多屬于中高孔低-高滲儲(chǔ)層；物性具有隨埋深降低的趨勢(shì)，但在3 100～3 400 m深度段孔滲稍有增加。沙丘凸起物性一般，多屬于中低孔-低滲特低滲儲(chǔ)層；物性隨深度減小明顯，但在2 300～2 700 m深度段具有次生溶孔發(fā)育帶(圖4g)，孔滲有所增加。沙奇凸起梧桐溝組地層埋深較深，成巖作用強(qiáng)烈，僅由次生溶孔及微裂縫提供儲(chǔ)集空間，多屬于低孔特低孔-特低滲儲(chǔ)層，物性最差(圖4g, h, i)。

2.2.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)研究區(qū)梧桐溝組壓汞參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出，梧桐溝組地層以微米級(jí)孔喉為主。其中：北三臺(tái)凸起孔喉較粗，最大孔喉半徑分布峰值介于1.57～4.94 μm，中值半徑分布峰值介于0.10～1.43 μm，以粗微孔喉為主，壓汞曲線表現(xiàn)為排替壓力較低、進(jìn)汞量較高、粗歪度的特征(圖5a)；沙丘凸起孔喉發(fā)育一般，最大孔喉半徑分布峰值介于0.51～4.82 μm，中值半徑分布峰值介于0.01～0.09 μm，粗微孔喉與細(xì)微孔喉并存，壓汞曲線表現(xiàn)為排替壓力較高、進(jìn)汞量中等、細(xì)歪度的特征(圖5b)；沙奇凸起孔喉發(fā)育較細(xì)，最大孔喉半徑分布峰值介于0.10～0.19 μm，中值孔喉半徑分布峰值介于0.06～0.07 μm，以細(xì)微孔喉為主，壓汞曲線表現(xiàn)為排替壓力高、進(jìn)汞量少、細(xì)歪度的特征(圖5c)。

2.3 成巖作用特征

2.3.1 成巖作用類型

通過鑄體薄片、掃描電鏡分析得出研究區(qū)主要的成巖作用類型有壓實(shí)作用、溶解作用、膠結(jié)作用以及交代作用。

1)壓實(shí)作用

研究區(qū)壓實(shí)作用整體較弱。顆粒主要為點(diǎn)接觸或線接觸，具有云母片被壓彎的特征(圖6a)，在塑性巖屑體積分?jǐn)?shù)較高的部位壓實(shí)作用較強(qiáng)烈，出現(xiàn)凹凸接觸以及少量縫合接觸的特征(圖6b)。

2)溶解作用

溶解作用是形成次生孔隙的重要途徑，在溶解作用較為強(qiáng)烈的情況下，能極大改善儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。研究區(qū)梧桐溝組儲(chǔ)層普遍發(fā)育長石與巖屑的溶蝕，形成了港灣狀的溶蝕邊緣以及粒內(nèi)溶孔；其次，研究區(qū)部分井位也發(fā)育較強(qiáng)烈的沸石膠結(jié)物的溶蝕(圖6c，d，e)，形成大量的粒間溶蝕孔隙。

3)膠結(jié)作用

研究區(qū)膠結(jié)物種類較多，具有石英膠結(jié)、濁沸石膠結(jié)、方沸石膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)、綠泥石膠結(jié)以及自生高嶺石充填(圖6f—j)。其中，濁沸石膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)與高嶺石充填為主要的膠結(jié)作用類型。蠕蟲狀的自生高嶺石大多充填在粒間孔中，少量充填于長石的粒內(nèi)溶孔；碳酸鹽膠結(jié)主要為方解石膠結(jié)以及少量鐵方解石膠結(jié)，以孔隙式膠結(jié)充填于粒間孔隙內(nèi)，少量充填于長石的粒內(nèi)溶孔中；沸石膠結(jié)物則主要充填于粒間孔隙中。

4)交代作用

研究區(qū)中交代作用較為發(fā)育(圖6k，l)。碳酸鹽礦物多交代石英、長石、巖屑以及自生高嶺石，此外還具有少量自生高嶺石交代石英加大邊的現(xiàn)象。

a.北三臺(tái)凸起;b.沙丘凸起;c.沙奇凸起。圖5 研究區(qū)不同巖性儲(chǔ)層壓汞曲線特征Fig.5 Characteristics of mercury injection curves from reservoirs with different lithofacies in the study area

a.顆粒點(diǎn)接觸，云母片被壓彎(-)，B88井,2 821.55 m；b.顆粒凹凸-縫合接觸(-)，B83井，2 582.69 m；c.長石粒內(nèi)溶孔(-)，B20井,2 103.98 m；d.長石顆粒溶蝕(SEM)，XQ017井，1 724.3 3m；e.濁沸石溶解(-)，B31井，2 032.43 m；f.濁沸石膠結(jié)(-)，B75井，2 046.07 m；g.濁沸石膠結(jié)(+)，B75井，2 046.07 m；h.方解石膠結(jié)，長石溶蝕(-)，S110井，2 595.6 m；i.石英加大邊，長石顆粒溶蝕(-)，B89井，2 258.27 m；j.粒間蠕蟲狀高嶺石(SEM)，S110井，2 599.35 m；k.方解石交代巖屑(-)，B88井，2 822.27 m；l.方解石交代石英加大邊(-)，S106井，2 571.96 m。 圖6 研究區(qū)儲(chǔ)層成巖作用特征Fig.6 Diagenesis characteristics of reservoir in the study area

2.3.2 成巖相劃分

成巖相是指成巖環(huán)境和在該成巖環(huán)境中形成的成巖產(chǎn)物的綜合[20]。不同的成巖相對(duì)儲(chǔ)層的物性具有不同的影響[22-24]，所以成巖相的劃分是后期儲(chǔ)層控制因素研究中極其重要的一個(gè)方面。隨著勘探程度的不斷深入，儲(chǔ)層的精確評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)顯得尤為重要，因此成巖相的研究也逐漸從定性的描述轉(zhuǎn)變?yōu)槎康淖R(shí)別[25-33]，以便能更精確地描述成巖相對(duì)儲(chǔ)層的控制作用。筆者在前人的基礎(chǔ)上，通過人工圈繪鑄體薄片與計(jì)算機(jī)圖像分析相結(jié)合的方法定量統(tǒng)計(jì)各膠結(jié)物及溶蝕孔隙的面積體積分?jǐn)?shù)，對(duì)研究區(qū)成巖相進(jìn)行定量劃分。

1)巖石原始孔隙度計(jì)算

巖石原始孔隙度的恢復(fù)是定量研究不同成巖作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙度改造的前提，本文采用Beard等[34]對(duì)不同分選儲(chǔ)集巖的初始孔隙度計(jì)算方法來恢復(fù)研究區(qū)不同儲(chǔ)集巖的原始孔隙度φo[30-32]：

φo=20.91+22.90 /So；

(1)

(2)

式中：So為分選系數(shù)；Φ75、Φ25指粒度概率累計(jì)曲線上75%和25%處所對(duì)應(yīng)數(shù)值，分別為篩析法粒度測(cè)試得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2)壓實(shí)作用的定量分析

壓實(shí)作用減少面孔率=巖石原始面孔率-現(xiàn)今面孔率-膠結(jié)作用減少面孔率+溶解作用增加面孔率。本文利用巖石初始孔隙度近似代替巖石原始面孔率，利用壓實(shí)減少面孔率對(duì)壓實(shí)作用強(qiáng)度進(jìn)行判定。

3)溶解作用和膠結(jié)作用的定量分析

膠結(jié)作用減少面孔率=(膠結(jié)物面積/視域總面積)×100%。需要說明的是，由于自生高嶺石的充填孔隙會(huì)保留一定量的晶間微孔，直接圈定的膠結(jié)減孔率會(huì)具有一定的誤差，所以根據(jù)高嶺石堆積的緊密程度，將圈定的自生高嶺石膠結(jié)作用減少面孔率乘以系數(shù)(值為0.65～1.00)定為其減少的面孔率。溶解作用增加面孔率=(溶解形成次生孔隙面積/視域總面積)×100%。利用膠結(jié)作用減少面孔率以及溶解作用增加面孔率對(duì)膠結(jié)作用以及溶解作用強(qiáng)度進(jìn)行判定。

通過對(duì)研究區(qū)成巖作用的定量分析，并依據(jù)薄片觀察結(jié)果以及工區(qū)實(shí)際情況，確定了工區(qū)成巖作用強(qiáng)度的劃分標(biāo)準(zhǔn)(表1)，最終將研究區(qū)梧桐溝組地層整體劃分為8種成巖相，分別是：強(qiáng)壓實(shí)中膠結(jié)弱溶解成巖相(1類)；強(qiáng)壓實(shí)弱膠結(jié)弱溶解成巖相(2類)；中壓實(shí)強(qiáng)膠結(jié)弱溶解成巖相(3類)；中壓實(shí)中膠結(jié)弱溶解成巖相(4類)；中壓實(shí)弱膠結(jié)弱溶解成巖相(5類)；中壓實(shí)弱膠結(jié)中溶解成巖相(6類)；中壓實(shí)弱膠結(jié)強(qiáng)溶解成巖相(7類)；弱壓實(shí)弱膠結(jié)中溶解成巖相(8類)。

表1梧桐溝組成巖作用強(qiáng)度劃分標(biāo)準(zhǔn)表

Table1StandardofdiageneticintensityinreservoirsofWutonggouFormation

成巖作用強(qiáng)度壓實(shí)作用減少面孔率/%溶解作用增加面孔率/%膠結(jié)作用減少面孔率/%強(qiáng)≥30≥7≥14中10～304～73～14弱<10<4<3

2.3.3 成巖相分布

基于工區(qū)薄片資料下成巖相識(shí)別結(jié)果，對(duì)阜康凹陷東部斜坡帶二疊系梧桐溝組儲(chǔ)層的常規(guī)測(cè)井曲線進(jìn)行預(yù)處理并選取聲波時(shí)差(AC)、補(bǔ)償中子(CNL)、密度(DEN)、自然伽馬(GR)以及電阻率(Rt)等測(cè)井曲線作為成巖相類型判別測(cè)井曲線類型。綜合成巖相特征、物性分布及測(cè)井曲線特征，將工區(qū)成巖相劃歸為5種主要的成巖相類型進(jìn)行測(cè)井判別分析：弱壓實(shí)弱膠結(jié)中溶解相(Y1)；中壓實(shí)弱膠結(jié)中—強(qiáng)溶解相(Y2，包括6、7類成巖相)；中壓實(shí)弱膠結(jié)弱溶解相(Y3)；中壓實(shí)中膠結(jié)弱溶解相(Y4)；強(qiáng)壓實(shí)/強(qiáng)膠結(jié)相(Y5,包括1、2、3類成巖相)。借助SPSS軟件對(duì)研究區(qū)成巖相類型進(jìn)行Fisher典型判別，并建立了線性多元判別函數(shù)。Fisher判別結(jié)果顯示，判別函數(shù)對(duì)Y1類成巖相的回判正確率為100.0%，對(duì)Y2，Y3，Y4以及Y5類成巖相的回判正確率分別為74.2%，59.3%，80.0%以及50.0%。為了提高測(cè)井判別的正確率，對(duì)回判率較低的Y3與Y5進(jìn)一步進(jìn)行測(cè)井曲線交會(huì)分析。選取能夠反映不同成巖相類型的差異性的測(cè)井曲線，基于不同成巖相類型具有不同的測(cè)井參數(shù)范圍，對(duì)不同類型的成巖相進(jìn)行識(shí)別。利用CNL-DEN交會(huì)可對(duì)Y2與Y3類進(jìn)行良好識(shí)別；利用AC-DEN交會(huì)可對(duì)Y3與Y4進(jìn)行良好識(shí)別；利用GR-DEN交會(huì)可對(duì)Y4與Y5良好識(shí)別(表2、圖7)。依據(jù)不同成巖相的測(cè)井識(shí)別結(jié)果對(duì)研究區(qū)各單井進(jìn)行成巖相類型的測(cè)井識(shí)別，并依據(jù)具有某一成巖相類型的儲(chǔ)層厚度占層段儲(chǔ)層總厚度百分比最大即將該成巖相確定為該層段總體成巖相的原則，進(jìn)一步將各單井成巖相類型投點(diǎn)至研究區(qū)沉積相圖中，預(yù)測(cè)研究區(qū)成巖相的平面分布(圖8)。

表2 梧桐溝組成巖相測(cè)井識(shí)別

圖7 測(cè)井識(shí)別結(jié)果Fig.7 Results of logging identification

圖8 梧桐溝組成巖相分布Fig.8 Distribution of diagenetic facies in Wutonggou Formation

3 儲(chǔ)層控制因素

3.1 巖相

沉積作用是影響儲(chǔ)層最基本的因素，它從根本上控制著儲(chǔ)層物性及儲(chǔ)集空間特征[8]。研究區(qū)梧桐溝組主要發(fā)育扇三角洲與辮狀河三角洲前緣亞相。根據(jù)巖心及薄片中巖性、結(jié)構(gòu)及沉積構(gòu)造等特征，將梧桐溝組儲(chǔ)層劃分為雜基支撐砂礫巖相，顆粒支撐塊狀層理礫巖相，顆粒支撐正粒序?qū)永淼[質(zhì)砂巖、含礫砂巖相，顆粒支撐粗砂巖相，顆粒支撐具平行層理中砂巖、細(xì)砂巖相。為便于研究控制因素對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的影響，將研究區(qū)巖相進(jìn)行簡化，劃分為雜基支撐砂礫巖相、礫巖相、礫質(zhì)砂巖相、含礫砂巖相、粗砂巖相、中砂巖相、細(xì)砂巖相7種巖相類型。結(jié)合研究區(qū)物性數(shù)據(jù)及壓汞數(shù)據(jù)，繪制不同構(gòu)造單元下不同巖相的孔隙度與滲透率交會(huì)圖及壓汞曲線圖，認(rèn)為巖相對(duì)儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)具有控制作用。

1)巖相對(duì)物性的控制

北三臺(tái)凸起地區(qū)主要發(fā)育7種巖相，不同巖相間物性有一定的差異，其中中砂巖相物性較好，細(xì)砂巖相物性分布區(qū)間較寬，而粗砂巖相、含礫砂巖相、礫質(zhì)砂巖相以及礫巖相部分物性較好而部分物性較差(圖9a)；沙丘地區(qū)主要發(fā)育的6種巖相物性差別不大(圖9b)；沙奇地區(qū)發(fā)育細(xì)砂巖，巖相較為單一，物性較差(圖9c)。

2)巖相對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的控制

北三臺(tái)凸起地區(qū)，不同的巖相中壓汞曲線具有一定的差異性(圖5)，其中：中砂巖相孔隙結(jié)構(gòu)較好，排替壓力較低，集中分布于0.04～0.22 MPa，中值壓力集中分布于0.25～5.11 MPa；其次為細(xì)砂巖相，排替壓力較中砂巖相有所增加，集中分布于0.10～0.66 MPa，中值壓力集中分布于2.41～8.33 MPa；而粗砂巖相含有兩種孔隙結(jié)構(gòu)分布，一部分孔喉排替壓力集中分布于0.27～0.29 MPa，中值壓力集中分布于2.34～16.53 MPa，另一部分孔喉排替壓力集中分布于0.59～1.11 MPa，中值壓力集中分布于1.27～2.35 MPa；含礫砂巖相、礫質(zhì)砂巖相與礫巖相孔隙結(jié)構(gòu)一般，排替壓力分布于0.03～1.52 MPa，中值壓力分布于0.15～4.92 MPa(圖5a)。沙丘凸起不同巖相間孔隙結(jié)構(gòu)差別不大，壓汞曲線特征較為相似(圖5b)。而沙奇凸起巖相單一，孔喉結(jié)構(gòu)最差(圖5c)。

基于上述研究，得出北三臺(tái)地區(qū)巖相對(duì)儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)影響顯著(圖5a)。其中中砂巖相的物性及孔喉結(jié)構(gòu)最好，而粒度較粗的含礫砂巖相、礫質(zhì)砂巖相及礫巖相的物性及孔喉結(jié)構(gòu)反而較差。由于北三臺(tái)地區(qū)主要發(fā)育扇三角洲前緣水下分流河道沉積，就水動(dòng)力條件而言，水下分流河道的河床滯留沉積主要發(fā)育含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖及礫巖相，整體分選特征最差，標(biāo)準(zhǔn)偏差分布于1.40～2.51(平均值為1.77)。分選降低導(dǎo)致顆粒在壓實(shí)過程中更容易滑動(dòng)并重新排列，進(jìn)而加快壓實(shí)進(jìn)程[35]。壓汞測(cè)試表明，該3類巖相孔喉半徑峰值分布在1.15～18.38 μm，但集中分布在2.30～4.59 μm，說明較大聯(lián)通孔隙已基本消失。粗砂巖相分選較差，標(biāo)準(zhǔn)偏差分布于1.17～1.18，孔喉半徑分布于1.15～4.59 μm，物性一般。細(xì)砂巖與中砂巖的分選中等，標(biāo)準(zhǔn)偏差多小于1.00，但中砂巖相粒度較粗，孔喉半徑峰值集中分布于9.19～18.78 μm，物性最好。而沙丘凸起地區(qū)，不同巖相間儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)相差并不明顯(圖5b)，且研究區(qū)相同巖相的儲(chǔ)層仍具有不同的物性及孔隙結(jié)構(gòu)(圖5)；表明儲(chǔ)層物性與孔喉結(jié)構(gòu)并非受巖相單因素控制，遂進(jìn)一步探討成巖相對(duì)儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)的控制作用。

3.2 成巖相

針對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層并非受巖相單因素控制的問題，依據(jù)上述成巖相劃分與物性及壓汞數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，對(duì)工區(qū)相同巖相下不同成巖相的儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)的分布進(jìn)行探討，研究結(jié)果表明，成巖相對(duì)儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)影響更為顯著(圖10)。

1)成巖相對(duì)物性的控制

在相同巖相中，強(qiáng)壓實(shí)類成巖相(1、2類成巖相)與強(qiáng)膠結(jié)類成巖相(3類成巖相)對(duì)儲(chǔ)層物性破壞最大，顆粒排列緊密或被膠結(jié)物堵孔，儲(chǔ)層幾乎無滲流能力；中壓實(shí)中膠結(jié)弱溶解相(4類成巖相)儲(chǔ)層物性一般；而受到溶解作用改造具有中—強(qiáng)溶解類成巖相(6、7類成巖相)或未受到強(qiáng)烈膠結(jié)作用破壞的弱膠結(jié)類成巖相(5、8類成巖相)儲(chǔ)層物性發(fā)育較好(圖10a、c、e、g、i、k)。從研究區(qū)成巖相分布可以看出：北三臺(tái)地區(qū)與沙丘凸起儲(chǔ)層多發(fā)育弱—中壓實(shí)相，半塑性/塑性巖屑體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較低，同時(shí)分選相對(duì)較好的細(xì)砂巖相與中砂巖相體積分?jǐn)?shù)較高，這也首先導(dǎo)致了兩地區(qū)部分原生孔隙可以被有效保存(圖4a, b)；其次，北三臺(tái)凸起中部北三臺(tái)北斷裂附近為古構(gòu)造高點(diǎn)，燕山Ⅱ幕大型的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致該處梧桐溝組地層抬升至地表或近地表位置[36]，處于相對(duì)開放的體系中并受到大氣淡水的淋濾作用；再次，儲(chǔ)層發(fā)育中—強(qiáng)溶蝕相特征，同時(shí)膠結(jié)作用相對(duì)較弱，發(fā)育弱膠結(jié)相。上述原因?qū)е卤比_(tái)地區(qū)儲(chǔ)層物性相對(duì)較好。相對(duì)于北三臺(tái)凸起，沙丘凸起內(nèi)部斷裂可以延伸到深部石炭系地層[6]，會(huì)導(dǎo)致深部溶蝕性流體向上運(yùn)移至梧桐溝組儲(chǔ)集層并對(duì)斷裂附近儲(chǔ)層進(jìn)行改造，發(fā)育中—強(qiáng)溶蝕相；但由于在斷裂附近區(qū)域同時(shí)發(fā)育大量碳酸鹽及高嶺石膠結(jié)，表現(xiàn)為中膠結(jié)相特征，致使該處儲(chǔ)層整體物性有所下降。而沙奇凸起塑性巖屑體積分?jǐn)?shù)較高同時(shí)埋深較深，多發(fā)育強(qiáng)壓實(shí)相/強(qiáng)膠結(jié)相，導(dǎo)致儲(chǔ)集空間消失殆盡，儲(chǔ)集物性較差。

a.北三臺(tái)地區(qū)；b.沙丘凸起；c.沙奇凸起。圖9 研究區(qū)不同構(gòu)造單元內(nèi)巖相對(duì)儲(chǔ)層物性的控制Fig.9 Control of reservoir physical property by lithofacies in different structural unit in the study area

a.細(xì)砂巖相中成巖相對(duì)物性控制；b.細(xì)砂巖相中成巖相對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)控制；c.中砂巖相中成巖相對(duì)物性控制；d.中砂巖相中成巖相對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)控制；e.粗砂巖相中成巖相對(duì)物性控制；f.粗砂巖相中成巖相對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)控制；g.含礫砂巖相中成巖相對(duì)物性控制；h.含礫砂巖相中成巖相對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)控制；i.礫質(zhì)砂巖相中成巖相對(duì)物性控制；j.礫質(zhì)砂巖相中成巖相對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)控制；k.礫巖相中成巖相對(duì)物性控制；l.礫巖相中成巖相對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)控制。圖10 研究區(qū)中相同巖相下不同成巖相對(duì)儲(chǔ)層物性的控制Fig.10 Control of reservoir physical by different diagenetic facies in similar lithofacies in the study area

2)成巖相對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的控制

與成巖相對(duì)物性的控制作用規(guī)律相似，在相同巖相中發(fā)育強(qiáng)壓實(shí)類成巖相(1、2類成巖相)與強(qiáng)膠結(jié)類成巖相(3類成巖相)的儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)較差，排替壓力(pd)與中值壓力(pc50)高，進(jìn)汞量低；發(fā)育中—強(qiáng)溶解類成巖相(6、7類成巖相)的儲(chǔ)層由于溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層的改造，孔隙結(jié)構(gòu)變好，隨著溶蝕作用的增強(qiáng)，儲(chǔ)層的排替壓力與中值壓力持續(xù)降低；中壓實(shí)中膠結(jié)弱溶解相(4類成巖相)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育一般；而發(fā)育弱壓實(shí)類成巖相(5、8類成巖相)的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)較好，其中弱壓實(shí)弱膠結(jié)中溶解相(8類成巖相)儲(chǔ)層排替壓力與中值壓力較低，壓汞曲線表現(xiàn)為粗歪度特征，進(jìn)汞量較大，孔隙結(jié)構(gòu)最好(圖10b、d、f、h、j、l)。

綜上所述，研究區(qū)巖相與成巖相對(duì)儲(chǔ)層的物性及孔隙結(jié)構(gòu)均存在控制作用。巖相在一定程度上決定著孔隙及喉道的形成，而成巖相是儲(chǔ)層物性改造的內(nèi)在因素，巖相和成巖相的組合關(guān)系共同決定了儲(chǔ)層的物性[37]。遂綜合考慮巖相與成巖相對(duì)儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類評(píng)價(jià)。

3.3 巖相-成巖相綜合控制下的儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)

綜合上述巖相與成巖相對(duì)儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果可知：對(duì)于巖相的控制作用，細(xì)砂巖相與中砂巖相儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)相對(duì)較好，而雜基支撐砂礫巖相儲(chǔ)層最差，其余4種巖相對(duì)儲(chǔ)層的控制作用相差不大(圖9)；對(duì)于成巖相的控制作用，發(fā)育弱膠結(jié)類與中—強(qiáng)溶解相成巖相的儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)較好，而發(fā)育強(qiáng)壓實(shí)類與強(qiáng)膠結(jié)類成巖相的儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)較差(圖10)。遂綜合巖相與成巖相的共同作用，將研究區(qū)巖相類型與成巖相類型進(jìn)行組合劃分，共劃分為29種巖相-成巖相組合類型(表3)。根據(jù)中國石油天然氣總公司碎屑巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[38]并結(jié)合油田實(shí)際產(chǎn)能效應(yīng)，對(duì)阜康凹陷東部斜坡帶二疊系儲(chǔ)層進(jìn)行分類，共劃分為4類(表3)。

表3研究區(qū)儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)綜合表

Table3Reservoirclassificationandevaluationinthestudyarea

1)一類儲(chǔ)層

此類儲(chǔ)層包含細(xì)砂巖弱壓實(shí)弱膠結(jié)中溶解相及中砂巖弱壓實(shí)弱膠結(jié)中溶解相2種巖相-成巖相組合，大部分屬于高孔中滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性好、產(chǎn)能高，產(chǎn)油量普遍大于10.000 t/d。

2)二類儲(chǔ)層

此類儲(chǔ)層包含細(xì)砂巖中壓實(shí)弱膠結(jié)弱溶解相、細(xì)砂巖中壓實(shí)弱膠結(jié)中溶解相等10種巖相-成巖相組合，大部分屬于中孔中低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性較好、產(chǎn)能一般，產(chǎn)油量部分大于10.000 t/d。

3)三類儲(chǔ)層

此類儲(chǔ)層包含細(xì)砂巖中壓實(shí)中膠結(jié)弱溶解相、中砂巖中壓實(shí)中膠結(jié)弱溶解相等8種巖相-成巖相組合，大部分屬于中低孔低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性較差、產(chǎn)能較低，產(chǎn)油量普遍小于8.000 d/t。

4)四類儲(chǔ)層

此類儲(chǔ)層包含細(xì)砂巖中壓實(shí)強(qiáng)膠結(jié)弱溶解相、中砂巖中壓實(shí)強(qiáng)膠結(jié)弱溶解相等9類巖相-成巖相組合，屬于特低孔低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性差，產(chǎn)油量極低。

4 結(jié)論

1)阜康凹陷東部斜坡帶二疊系梧桐溝組地層以巖屑砂巖以及長石巖屑砂巖為主，雜基體積分?jǐn)?shù)少。北三臺(tái)地區(qū)與沙丘凸起主要發(fā)育細(xì)砂巖及中砂巖，同時(shí)含有含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖及礫巖，粗砂巖及粉砂巖較少；顆粒主要呈現(xiàn)次棱角狀-次圓狀，分選較差。沙奇凸起塑性巖屑體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較高，主要發(fā)育細(xì)砂巖。

2)阜康凹陷東部斜坡帶二疊系梧桐溝組地層儲(chǔ)集空間原生孔隙發(fā)育，同時(shí)發(fā)育一定量的次生溶孔，整體屬于中孔-中低滲儲(chǔ)層。縱向上：北三臺(tái)地區(qū)埋深相對(duì)較淺，原生孔隙相對(duì)體積分?jǐn)?shù)較高，物性較好；沙丘凸起原生孔隙與次生溶孔并存，在2 300～2 700 m具有次生溶孔發(fā)育帶，物性發(fā)育一般；沙奇凸起埋深較深，主要以次生溶孔及微裂縫提供儲(chǔ)集空間，物性較差。壓汞數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)主要發(fā)育微米級(jí)孔喉：北三臺(tái)地區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)最好，壓汞曲線表現(xiàn)為排替壓力低、進(jìn)汞量大、粗歪度的特征；沙丘凸起孔隙結(jié)構(gòu)一般；沙奇凸起最差。

3)梧桐溝組地層發(fā)育的成巖作用類型為壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶解作用以及交代作用，根據(jù)薄片觀察以及掃描電鏡分析共分為8種成巖相類型。在此基礎(chǔ)上，利用Fisher判別分析及測(cè)井曲線交會(huì)分析預(yù)測(cè)成巖相的分布。

4)梧桐溝組地層物性及孔隙結(jié)構(gòu)受巖相與成巖相雙重控制，將研究區(qū)巖相與成巖相進(jìn)行組合劃分，共劃分出29種巖相-成巖相組合，根據(jù)儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)以及油田實(shí)際產(chǎn)能效應(yīng)，將梧桐溝組儲(chǔ)層劃分為4類，由一類到四類，儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)依次變差，產(chǎn)油量逐漸降低。