朱昭昭

(長江大學 地球科學學院，湖北 荊州 434021)

1 區(qū)域地質概況

高升油田的構造位置處于遼河裂谷西部凹陷西斜坡北端斷鼻構造帶(見圖 1)，是在斜坡上由古隆起發(fā)育起來的由北西方向向東南方向傾沒的單斜構造帶[1]。主要含油層系為高升油層，油氣資源豐富，2013年對高二、三區(qū)進行了儲量復算，復算含油面積大約為15.26 km2，石油地質儲量約為 8 314.4×104t。研究區(qū)高3-6-18井發(fā)育扇三角洲沉積，目的層為沙河街組L5～L6油層[2]，主要的含油巖性為含礫不等粒砂巖和砂礫巖，分選磨圓差，砂體厚度大，為厚層塊狀稠油油藏。

圖1 高升油田平面位置

2 儲集層物性特征

2.1 巖性特征

遼河西部凹陷沙沙河街組L5～L6儲層以含礫不等粒砂巖和不等粒砂巖為主。通過對高3-6-18井砂巖薄片鏡下碎屑組分的含量進行估算(見圖2)，碎屑總量平均含量為94.8%，填隙物平均含量為5.2%，鑒于填隙物含量小于10%，認為均為純凈砂巖。碎屑成分主要為石英、長石以及變質巖屑，中、酸性噴出巖屑次之，沉積巖屑、云母片最少。其中石英平均含量為30.45%，鉀長石平均含量16.85%；斜長石平均含量為13.35%，變質巖屑平均含量為27.0%。鉀長石以正長石、微斜長石為主，蝕變程度輕—中等；斜長石雙晶發(fā)育，蝕變程度深，個別斜長石已泥化，長石普遍具裂紋和顆粒裂縫。反應處巖石成分成熟度較低，搬運距離較短，近物源分布。

圖2 高3-6-18井5、6砂體薄片鑒定成分含量

2.2 物性特征

根據高3-6-18井取心井段L5～L6儲層的孔隙度和滲透率統(tǒng)計分析(見圖3)，孔隙度主要分布在15%～25%，平均為21.2%；滲透率主要分布在500×10-3～2 000×10-3μm2，次要分布區(qū)間為2 000×10-3μm2以上，其中小于100×10-3μm2的樣品僅占總樣品數的2%，大于5 000×10-3μm2的樣品占總樣品數的4%，滲透率平均值為1 376×10-3μm2。依據油田物性的劃分標準將儲層物性劃分為中—高孔，特高滲、高滲及中滲的范疇。而孔隙度與滲透率無明顯的相關性，僅少數滲透率小于1 000×10-3μm2的樣品與孔隙度有較好的相關性。

圖3 高3-6-18井5、6砂體孔隙度與滲透率關系

3 成巖礦物種類

3.1 黏土礦物

高3-6-18井取心井段中常見的黏土礦物有蒙脫石、伊利石和高嶺石等。主要特點如下。

鈣-蒙脫石和鈉-蒙脫石的礦物形態(tài)多為蜂窩狀和網狀，以孔隙襯墊式和充填式產出；伊利石的黏土礦物形態(tài)呈絲縷狀或者鱗片狀，以襯墊式產出；高嶺石的主要單晶形態(tài)為假六方片狀，而其集合體呈團塊狀或者書冊狀，包括孔隙式和襯墊式2種產出方式。通過X衍射測得蓮5～6儲層的黏土礦物的主要類型有3種(見表1)，其中蒙脫石為主要成分，伊利石和高嶺石的含量較少。蒙脫石的相對含量在82.1%～96.2%之間，平均相對含量為90.2%；伊利石相對含量在2.4%～9.1%之間，平均相對含量為4.4%；高嶺石的相對含量在1.1%～12.1%間，平均相對含量是5.35%。

表1 X-衍射黏土礦物相對含量

黏土礦物中蒙脫石具有較強的水敏性，吸水后體積變大，巖石孔隙被堵塞，對儲層的破壞性非常大。而鈣-蒙脫石和鈉-蒙脫石是按照層間可交換的陽離子類型進行劃分的，其中鈉-蒙脫石對儲層的影響尤其大，富鈉的蒙脫石在遇到水后，體積可增大到原來的6～10倍，孔隙喉道被嚴重堵塞，滲透率降低，甚至可能伴隨微粒遷移，進一步損害儲層孔隙結構。其中6砂體的黏土礦物以鈉蒙皂石為主，論蒙脫石對儲層的破壞程度6砂體比5砂體強。

3.2 碳酸鹽礦物

在研究區(qū)可觀察到各種由于成巖作用所生成的膠結物，分布較多且具有代表性的是碳酸鹽膠結物，比如方解石、鐵白云石和菱錳礦等。薄片和掃描電鏡下常見方解石、鐵白云石。其中方解石、鐵白云石多為粉—隱晶，星散分布，掃描電鏡下呈菱面體堆積在碎屑表面；僅部分薄片中見到方解石。在不同的成巖階段，膠結物有著不同的形態(tài)和特征，膠結物的大量富集，會使孔喉堵塞，孔隙體積縮小，對儲集層起破壞性作用。

4 成巖作用類型及特點

松散的沉積物轉化為固結巖石必須經過成巖作用過程。沉積物經過成巖作用改造后其體積變小，孔隙度下降。依照作用方式和機理的不同將成巖作用分為機械壓實作用、化學壓實作用、溶解作用和構造作用4種類型。

4.1 機械壓實作用

機械壓實作用是以沉積物負荷壓力為主導的一種物理作用，其作用結果主要有2種表現形式：①由沉積物脫水以及脫氣引起的巖石致密性增強、孔隙度變??；②是碎屑顆粒的重新排列分布。顆粒間的接觸關系也會隨著機械壓實作用的不斷增強發(fā)生變化，其中點接觸呈減少趨勢，反之，線接觸和凹凸接觸呈增加趨勢，常有顆粒變形同時發(fā)生，塑性顆粒和剛性顆粒的變形方式表現不一，諸如火山巖屑類的塑性顆粒發(fā)生壓扁、彎曲甚至變成不規(guī)則形狀等，而諸如石英、長石類的剛性顆粒會發(fā)生碎裂以及位移等變形。所以認為碎屑巖的結構組成對巖石的抗壓能力起決定性作用，通常認為，在相同的外界條件下，塑性顆粒含量越高、基質越發(fā)育、分選差的砂巖，其成巖作用過程中機械壓實作用較強。取心井段壓實后孔隙損失最大量為25.9%，最小量為18.1%，損失量平均20.61%，其中6砂體的損失量高于5砂體，對應壓實強度為中等壓實，對儲集層物性起破壞作用。高3-6-18井5、6砂體孔隙演化數據見表2。

表2 高3-6-18井5、6砂體孔隙演化數據

4.2 化學壓實作用

化學壓實作用包括化學沉淀作用和交代重結晶作用，化學壓實作用的本質是在巖石中形成新的礦物，其中巖石密度由于化學反應的存在呈減小趨勢，新礦物多以襯墊式、加大式或充填式等方式占據原來的砂巖孔隙，其結果為巖石體積不變，但孔隙度下降、成巖強度增大。取心井段膠結物以黏土礦物為主，并含有少量碳酸鹽，孔隙損失最大量為8.4%，最小量為3.8%，平均損失量為5.82%，其中6砂體的損失量高于5砂體?；瘜W壓實作用對于儲集層結構起破壞作用，孔喉被堵塞，不利于原生孔隙的保存。

4.3 溶解作用

孔隙流體與巖石中某些組分發(fā)生反應，使原有礦物變?yōu)榭扇茈x子，并隨孔隙流體一起遷移的過程稱為溶解作用。在成巖過程中，溶解作用對次生孔隙的生成有著一定的貢獻作用[3]。巖石中的許多組分，例如長石、巖屑或者一些重礦物碎屑物，甚至巖性比較穩(wěn)定的石英，在成巖演化階段都可能被溶解生成次生孔隙，研究區(qū)高3-6-18井長石含量較高，經溶解作用后增加的孔隙量最大為1.9%，最小為0.4%，平均為1.15%，其中6砂體的增加量低于5砂體。研究區(qū)溶解作用對于儲層物性起著一定的改善作用。

4.4 構造作用

構造作用是巖石受外力影響進而產生裂縫的過程。研究區(qū)儲層多為未固結—半固結狀態(tài)，埋深較淺，巖石的塑性比較強，構造作用不易產生裂縫。因此，構造作用對研究區(qū)儲層改造的影響并不明顯。

5 成巖作用階段

5.1 自生礦物演化序列

在成巖作用期間，巖石組分與孔隙流體之間會發(fā)生反應生成自生礦物，在不同的成巖演化階段有著不同的孔隙流體，因而成巖作用期間生成的自生礦物及其礦物組合存在著差異性，可以通過觀察這些礦物的特征來判斷當時沉積的物理化學條件[4]，所以自生礦物可以作為成巖演化階段的“化石”。前人根據遼河油田下第三系儲層現存的成巖跡象和成巖礦物之間的關系，將儲層劃分為4個主要的成巖演化階段。高3-6-18井取心井段僅對應第一階段和第二階段。

第一階段，該時期形成的礦物均為成巖早期礦物，其特征為孔隙流體為堿性且埋藏較淺，常在碎屑顆粒表面形成綠泥石、黃鐵礦等，同時火山玻璃和火山灰等轉化為蒙脫石，相當于早成巖A期。

第二階段，該時期長石和巖屑等組分出現十分明顯的溶蝕現象，孔隙流體為酸性，石英在孔隙襯墊式外部次生加大生長，逐漸向混層轉化，伴有蒙脫石脫水以及大量高嶺石晶體的生成，相當于早成巖B至晚成巖A期。

5.2 成巖相帶

成巖相帶指在特定的成巖環(huán)境中，一種及以上的成巖礦物在碎屑巖儲層中的縱向富集范圍。遼河盆地下第三系持續(xù)埋藏體系由淺至深可劃分為6個成巖相帶[5]：①弱膠結帶；②早期綠泥石—晶粒狀碳酸鹽成巖相帶；③自生石英—高嶺石成巖相帶；④自生石英—晚期碳酸鹽成巖相帶；⑤自生石英—自生長石—高嶺石成巖相帶；⑥自生石英—伊利石成巖相帶。該井取心井段處于自生石英—高嶺石成巖相帶。

自生石英—高嶺石成巖相帶，與第一次孔隙發(fā)育帶相對應，埋深范圍1 600～2 700 m，成巖自生礦物包括呈孔隙充填式和加大式產出的早期綠泥石、晶粒狀碳酸鹽、黃鐵礦、高嶺石和自生石英等。該成巖相帶極具代表性的成巖礦物組合為自生石英和高嶺石，巖石多為半固結狀態(tài)。

5.3 成巖階段劃分

確定成巖階段的主要依據有：該井取心井段在1 597.0～1 725.6 m間，對應的古地溫在60～85 ℃間，有機質熱演化未成熟。黏土礦物以鈣-蒙脫石和鈉-蒙脫石為主，伊利石、高嶺石含量低。自生礦物演化序列研究結果表明，成巖礦物均為成巖早期礦物。成巖相帶為自生石英—高嶺石成巖相帶。機械壓實作用中等，膠結作用弱，溶解作用弱。上述特點表明高3-6-18井取心井段2個砂巖組成巖階段都相當于早成巖A～B期。

6 結 論

1)高3-6-18井主要的含油層系為蓮花油層，L5～L6儲層為中—高孔，特高滲、高滲及中滲的范疇，成巖礦物中黏土礦物以蒙脫石為主要成分，蒙脫石對L6儲層的改造力度較大。

2)研究區(qū)屬于早成巖A～B期，處于自生石英—高嶺石成巖相帶，成巖作用較弱，6砂體成巖作用略強于5砂體。

3)L5～L6儲層成巖作用類型有機械壓實作用、化學壓實作用、溶解作用和構造作用，其中機械壓實作用中等，屬于破壞性成巖作用，孔隙損失量為20.61%；化學壓實作用弱，屬于破壞性成巖作用，孔隙損失量為5.82%；溶解作用弱，屬于建設性成巖作用，孔隙增加量為1.15%。