何慶斌, 張繼紅

(1.東北石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163316；2.中國石油吉林油田分公司 紅崗采油廠，吉林 松原 138000)

低滲透砂巖是油藏開發(fā)中后期主要的油藏類型，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)低滲透砂巖質(zhì)量變化，在整體低滲背景下明確相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布是這類巖性油藏高效開發(fā)的關(guān)鍵[1]。而儲(chǔ)層物性的形成主要受沉積和成巖作用控制，尤其是碎屑巖沉積后普遍經(jīng)歷強(qiáng)烈的成巖改造[2]，其類型和強(qiáng)度差異是決定儲(chǔ)層質(zhì)量的關(guān)鍵[3]。傳統(tǒng)的成巖作用研究通過對(duì)成巖作用特征的定性描述來確定儲(chǔ)層致密化成因，對(duì)不同類型儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)缺乏定量手段。成巖相作為儲(chǔ)層性質(zhì)、類型、質(zhì)量的成因標(biāo)志，通過建立成巖作用與物性演化之間的成因聯(lián)系，確定有效儲(chǔ)集體的成因、分布，從而有效地指導(dǎo)油氣開發(fā)[4-5]。自1984年美國學(xué)者L.B.Railback首次提出成巖相的概念以來[6]，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)成巖相進(jìn)行了大量的研究，如鄭欣等[7]通過鑄體薄片和儲(chǔ)層參數(shù)交匯將西湖凹陷平湖組劃分為4種成巖相，發(fā)現(xiàn)不同類型成巖相孔隙結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層物性差異明顯；曹江駿等[8]利用測(cè)井和薄片數(shù)據(jù)將西峰地區(qū)長7油層細(xì)分為5種成巖相，強(qiáng)調(diào)成巖演化形成的特低孔喉是影響滲流的關(guān)鍵；黎盼等[9]也基于測(cè)井響應(yīng)特征將華慶地區(qū)長63段儲(chǔ)層劃分為綠泥石薄膜膠結(jié)-粒間孔相、伊利石膠結(jié)-溶蝕相等7種成巖相，并恢復(fù)了低滲透砂巖孔隙演化；李秋鵬等[10]根據(jù)成巖作用對(duì)物性的影響將彬長地區(qū)長6低滲透砂巖分為強(qiáng)壓實(shí)、強(qiáng)溶蝕、弱溶蝕、強(qiáng)鈣質(zhì)膠結(jié)和微裂縫等5種成巖相，認(rèn)為長6段優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層受成巖相控制。這些研究表明成巖相是控制孔隙演化和物性形成的重要因素，通過成巖相研究追溯次生孔隙，可以在大面積低滲背景下預(yù)測(cè)相對(duì)高孔滲的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。成巖相作為低滲透儲(chǔ)層研究的重要內(nèi)容，是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油藏高效開發(fā)的重要手段；但不同學(xué)者對(duì)成巖相的分類和命名缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，多從定性角度如以成巖礦物、成巖事件或成巖環(huán)境等提出各自的命名方案，成巖相的劃分也缺少定量指標(biāo)，極大地限制了成巖相在低滲透砂巖儲(chǔ)層研究中的應(yīng)用[11-12]。本次研究在成巖作用及其對(duì)物性影響分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合視壓實(shí)率、視膠結(jié)率和視溶蝕率等成巖強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行成巖相定量劃分，明確各成巖相特征、孔隙演化路徑及物性差異成因，為松遼盆地南部大安地區(qū)特低滲油藏高效開發(fā)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

大安地區(qū)位于松遼盆地中央凹陷區(qū)南部紅崗階地，緊鄰長嶺凹陷、古龍凹陷等主要的生油凹陷，是盆地南部低滲、低產(chǎn)、低豐度“三低油氣藏”的典型代表[13]。上白堊統(tǒng)自下而上依次為泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組和四方臺(tái)組，其中姚家組第一段(簡稱“姚一段”)葡萄花油層是盆地中淺層五大油層之一，也是大安地區(qū)主要含油層段(圖1)。大安地區(qū)姚一段埋深1.8～2.2 km，是一個(gè)由兩側(cè)長軸背斜夾持的北傾向斜。姚一段儲(chǔ)層全區(qū)發(fā)育，屬淺水辮狀河三角洲沉積，以三角洲前緣水下分流河道、河口壩和席狀砂為主，具有砂體面積大、厚度薄、粒度細(xì)的特點(diǎn)。

圖1 大安地區(qū)姚一段頂面構(gòu)造及地層綜合柱狀圖Fig.1 Structure of the top surface of the first member of Yaojia Formation and comprehensive stratigraphic column in Da’an area

體面積大、厚度薄、粒度細(xì)的特點(diǎn)。

2 特低滲砂巖儲(chǔ)層特征

姚一段儲(chǔ)層粒度偏細(xì)，以粉砂巖(體積分?jǐn)?shù)為43.75%)和泥質(zhì)粉砂巖(38.62%)為主，含少量細(xì)砂巖(15.83%)。顆粒分選性和磨圓度為中等-較好，呈次棱角、次圓狀，以點(diǎn)-線接觸為主。砂巖為長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖(圖2)，顆粒中長石、火山巖碎屑的體積分?jǐn)?shù)較高，分別為26%～57%和26%～48%，平均為35.64%和32.72%；石英的體積分?jǐn)?shù)僅為15.24%。膠結(jié)物的體積分?jǐn)?shù)約為17.02%，以黏土礦物(8.36%)、方解石(4.36%)、石英加大(2.32%)為主，含少量片鈉鋁石(1.08%)?？紫抖葹?.72%～20.91%，平均為13.07%；滲透率為(0.01～61.71)×10-3μm2，64%的樣品滲透率<1.0×10-3μm2，平均為0.94×10-3μm2：屬低孔低滲、低孔特低滲砂巖儲(chǔ)層。

圖2 大安地區(qū)姚一段儲(chǔ)層巖石類型及物性分布直方圖Fig.2 Reservoir lithology and physical property distribution of the first member of Yaojia Formation in Da’an area

姚一段儲(chǔ)層孔徑細(xì)小、連通性差，最大孔喉半徑為0.52～7.18 μm，平均為3.19 μm，中值半徑為0.02～1.32 μm，平均為0.65 μm；70%的樣品排驅(qū)壓力>1.50 MPa，平均為3.44 MPa。儲(chǔ)集空間以殘余粒間孔(53%)、粒內(nèi)溶孔(29%)為主，面孔率為2.40%～5.21% 和1.51%～3.60%，平均為3.82%和1.91%；含少量粒間溶孔(11%)、晶間微孔(5%)和微裂縫(1%)，面孔率平均為0.81%、0.30%和0.11%。

3 特低滲砂巖成巖作用類型及序列

儲(chǔ)層埋藏后，由溫度、壓力、流體性質(zhì)等成巖環(huán)境變化在儲(chǔ)層內(nèi)引發(fā)一系列成巖作用，在破壞原生孔隙的同時(shí)形成一定的次生孔隙，是控制物性演化的重要因素[14]。顯微鏡下觀察表明研究區(qū)破壞性成巖作用主要有機(jī)械壓實(shí)、碳酸鹽膠結(jié)、硅質(zhì)和伊利石膠結(jié)等；綠泥石和高嶺石環(huán)邊膠結(jié)、長石和巖屑溶蝕對(duì)物性保存、改善具有積極作用，是主要的建設(shè)性成巖作用。

3.1 機(jī)械壓實(shí)作用

雖然姚一段儲(chǔ)層埋深僅有1.8～2.2 km，但碎屑粒度細(xì)、巖屑和雜基等塑性組分含量高、儲(chǔ)層抗壓實(shí)能力弱，壓實(shí)強(qiáng)度中等-較強(qiáng)，視壓實(shí)率為18%～75%。顯微鏡下常見石英、長石等剛性顆粒表面擠壓破裂，巖屑、黏土雜基等柔性顆粒壓扁變形、順向排列等壓實(shí)組構(gòu)(圖3-A)，局部見長石、石英鑲嵌狀接觸。

圖3 大安地區(qū)姚一段特低滲砂巖成巖作用特征Fig.3 Digenesis characteristics of ultra-low permeability sandstone of the first member of Yaojia Formation in Da’an area(A)石英表面擠壓破裂,黑云母擠壓變形，D32井,深度 1 556 m,(-);(B)毛發(fā)狀伊利石充填孔隙,D33井,深度 1 600 m,SEM;(C)葉片狀綠泥石呈環(huán)邊狀包裹石英,D45-12井,深度 1 715 m,SEM;(D)顆粒表面綠泥石包膜,以線接觸為主,D201井,深度 1 685 m,(+);(E)書頁狀高嶺石呈包膜狀覆蓋石英,D33井,深度 1 569 m,SEM;(F)方解石基底式膠結(jié),石英和長石被方解石交代,D18井,深度 1 494 m,(-);(G)鐵方解石孔隙式膠結(jié),H87井,深度 1 713 m,(-);(H)石英次生加大,D27井,深度 1 439 m,(-);(I)長石不規(guī)則溶孔內(nèi)見自生石英呈六方柱狀,D28井,深度 1 650 m,SEM;(J)片鈉鋁石充填長石粒內(nèi)溶孔,H90井,深度 1 730 m,(-);(K)方解石交代長石,D27井,深度 1 431 m,(-);(L)黏土礦物交代石英、長石,D34井,深度 1 650 m,(+);(M)長石粒內(nèi)溶孔,D32井,深度 1 555 m,(-);(N)巖屑不規(guī)則粒內(nèi)溶孔,D32井,深度 1 557 m,(-);(O)溶擴(kuò)縫,D33井,深度 1 589 m,(-)。Q.石英;Ms.黑云母;I.伊利石;Chl.綠泥石;Gao.高嶺石;Ca.方解石;Fsp.長石;Fe-Ca.鐵方解石;P.片鈉鋁石; Ms.巖屑

3.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)膠結(jié)物類型多、含量高，鏡下見黏土礦物、碳酸鹽、硅質(zhì)和片鈉鋁石、長石加大等多類型、多期次膠結(jié)，視膠結(jié)率普遍大于30%，平均為34.15%。

3.2.1 黏土礦物膠結(jié)

姚一段黏土礦物含量較高，以伊利石(相對(duì)含量：40.33%)、綠泥石(38.21%)為主，伊蒙混層和高嶺石相對(duì)含量為19.58%和10.75%，各黏土礦物成因及對(duì)物性的影響存在差異。伊利石主要形成于中成巖A期，鉀長石溶蝕形成的Al3+、K+是伊利石形成的物質(zhì)基礎(chǔ)[15]，同時(shí)高嶺石、伊蒙混層轉(zhuǎn)化也是伊利石的重要來源，隨埋深增加伊利石含量明顯增大。伊利石集合體呈片絲狀、毛發(fā)狀、蜂巢狀以孔隙充填形式產(chǎn)出，占據(jù)大量粒間體積(圖3-B)，隨伊利石含量增加，物性明顯下降(圖4-A)。伊蒙混層黏土礦物形成于早成巖階段，呈絮狀充填孔隙，將粒間孔分隔成若干小孔，增加孔隙迂回度，破壞儲(chǔ)層物性(圖4-B)。

綠泥石主要形成于早成巖A期，呈包膜狀、環(huán)邊狀覆蓋在顆粒表面，厚度為1～3 μm(圖3-C)，綠泥石包膜持續(xù)生成所增加的機(jī)械強(qiáng)度抵消了部分機(jī)械壓實(shí)[16]，樣品壓實(shí)強(qiáng)度較弱(圖3-D)，物性也隨綠泥石含量增加而改善(圖4-C)。通常綠泥石形成于富鐵的堿性環(huán)境，姚一段高含量的火山巖碎屑在三角洲前緣環(huán)境中水解、絮凝形成含鐵沉積，與蒙脫石結(jié)合轉(zhuǎn)化成綠泥石，是本區(qū)綠泥石的重要來源。高嶺石呈假六方板狀、蠕蟲狀附著在顆粒表面或充填于粒內(nèi)溶孔(圖3-E)，雖然破壞了一定的孔隙，但高嶺石襯墊式膠結(jié)阻礙了壓實(shí)的進(jìn)行，同時(shí)高嶺石晶間殘余大量晶間微孔，作為流體通道擴(kuò)大溶蝕范圍，有利于物性改善(圖4-D)。

圖4 大安地區(qū)姚一段砂巖黏土礦物、碳酸鹽礦物含量與孔隙度的關(guān)系Fig.4 The relationship between clay mineral, carbonate and porosity of the first member 8of Yaojia Formation in Da’an area

3.2.2 碳酸鹽膠結(jié)

研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.36%，分為早期方解石和晚期鐵方解石、白云石兩種類型，是造成物性變差的重要原因(圖4-E)。姚一段沉積期，氣候干旱、水體淺、鹽度高，方解石從地層水中過飽和析出，呈連晶狀充填粒間孔隙，碎屑顆粒呈漂浮狀松散的分布、被方解石交代成鋸齒狀(圖3-F)，壓實(shí)作用普遍較弱，表明方解石膠結(jié)雖然堵塞了部分原生孔，但也有效地抑制了機(jī)械壓實(shí)；同時(shí)作為中成巖A期酸性溶蝕的物質(zhì)基礎(chǔ)，為粒間溶孔的形成提供必要條件。晚期鐵方解石呈嵌晶狀充填粒間孔(圖3-G)，是早期方解石重結(jié)晶過程中與富Fe2+流體進(jìn)行離子交換的產(chǎn)物[17]。不同成因碳酸鹽δ13C和δ18O關(guān)系表明，早期方解石的δ13C、δ18O相對(duì)偏重，形成于低溫環(huán)境；晚期鐵方解石δ13C和δ18O相對(duì)偏輕(圖5)，δ13C普遍小于-6.00‰，指示鐵方解石形成時(shí)溫度較高，且有大量有機(jī)成因CO2混入，可能是烴源巖大規(guī)模排烴時(shí)形成的還原性酸性流體將地層中Fe3+還原成Fe2+時(shí)與方解石結(jié)合的產(chǎn)物。

圖5 大安地區(qū)姚一段碳酸鹽膠結(jié)物δ13C與δ18O關(guān)系Fig.5 Relationship between δ13C and δ18O in carbonate cement in the first member of Yaojia Formation in Da’an area

3.2.3 硅質(zhì)膠結(jié)

硅質(zhì)膠結(jié)以石英Ⅱ級(jí)(42%)、Ⅰ級(jí)(29%)加大為主(圖3-H)，是早成巖B期石英壓溶、黏土礦物轉(zhuǎn)化釋放的游離態(tài)硅質(zhì)在碎屑表面再生長、連接而成，寬度為2～6 μm，也是破壞儲(chǔ)層物性的重要因素(圖4-F)。自生石英是長石溶蝕形成的SiO2過飽和沉淀形成的，多見于長石粒內(nèi)溶孔表面，呈六方柱狀垂直孔壁生長(圖3-I)，指示其為中成巖A期溶蝕作用的產(chǎn)物。

3.2.4 片鈉鋁石膠結(jié)

片鈉鋁石含量較低，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為1.08%，呈放射狀、毛發(fā)狀充填、堵塞粒間孔，造成一定的物性變差。片鈉鋁石通常形成于富Na+、Al3+的偏堿性流體和高CO2分壓的環(huán)境中[18]，鏡下見片鈉鋁石充填長石粒內(nèi)溶孔(圖3-J)；與片鈉鋁石平衡的CO2的δ13C為-8.71‰～-6.92‰，表明片鈉鋁石形成時(shí)有深部無機(jī)CO2混入。研究區(qū)出現(xiàn)片鈉鋁石的鉆井多鄰近西側(cè)大安逆斷層，進(jìn)一步證實(shí)片鈉鋁石形成時(shí)間晚，是深部巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

3.2.5 自生長石膠結(jié)

姚一段長石加大的含量較低，以長石次生加大邊或細(xì)小的自形晶充填形式產(chǎn)出，形成于中成巖A期具較高溫度、壓力的富SiO2、Al2O3、Na+、K+的弱堿性環(huán)境中，對(duì)物性影響較小。

3.3 交代作用

交代作用有方解石交代長石、巖屑，沿顆粒邊緣交代呈不規(guī)則狀(圖3-K)；伊利石交代碎屑石英、長石(圖3-L)；白云石沿顆粒邊緣向中心交代方解石、鐵方解石等3種類型。

3.4 溶蝕作用

姚一段儲(chǔ)層溶蝕作用以中成巖A期長石、不穩(wěn)定巖屑粒內(nèi)溶蝕為主，溶蝕孔的面孔率為1.51%～5.22%，平均為2.71%；溶蝕強(qiáng)度中等，視溶蝕率為5%～52%，平均為26.62%。顯微鏡下見長石溶蝕成蜂窩狀、包殼狀或長條狀孔隙，部分溶蝕成殘骸狀鑄?？?圖3-M)，不穩(wěn)定巖屑溶蝕成蜂窩狀、不規(guī)則狀粒內(nèi)溶孔(圖3-N)。同時(shí)見少量方解石膠結(jié)物窗格狀粒間溶蝕，局部酸性流體沿微裂縫溶蝕形成鋸齒狀溶擴(kuò)縫(圖3-O)。

3.5 成巖階段與序列

姚一段儲(chǔ)層的鏡質(zhì)體反射率(Ro)為0.57%～1.33%，平均為0.84%；S(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為15%～25%，平均為21.32%：表明有機(jī)質(zhì)演化達(dá)到成熟，處于中成巖A期。儲(chǔ)層經(jīng)歷了早成巖A期壓實(shí)成巖、早成巖B期膠結(jié)成巖、中成巖A期溶蝕成巖和膠結(jié)交代成巖4個(gè)階段，隨著埋深、水介質(zhì)環(huán)境變化，不同類型自生礦物依次沉淀，形成規(guī)律性的成巖礦物組合。歸納本區(qū)特低滲砂巖成巖序列為：機(jī)械壓實(shí)→綠泥石、高嶺石包膜→石英加大→方解石膠結(jié)→油氣侵位→長石、巖屑溶蝕→自生石英→長石加大→鐵方解石、白云石膠結(jié)→片鈉鋁石膠結(jié)(圖6)。

圖6 大安地區(qū)姚一段特低滲砂巖成巖序列Fig.6 Diagenetic sequence of ultra-low permeability sandstone in the first member of Yaojia Formation in Da’an area

4 特低滲砂巖成巖相類型及特征

4.1 致密砂礫巖儲(chǔ)層成巖相類型

成巖相是特定成巖環(huán)境中碎屑巖經(jīng)受各種有機(jī)、無機(jī)反應(yīng)形成的具有一定共生礦物組合和成巖組構(gòu)特征、反映成巖演變結(jié)果的巖石單元[19]。雖然成巖相已廣泛應(yīng)用于低滲透砂巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，但不同學(xué)者對(duì)成巖相的劃分仍主要以成巖作用類型、特征的定性描述為主，缺少定量指標(biāo)。姚一段特低滲砂巖形成時(shí)受壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用影響。其中壓實(shí)和膠結(jié)作用破壞原生孔隙，是形成低滲、特低滲砂巖的主要原因；而溶蝕作用形成的次生孔隙是物性改善的關(guān)鍵。視壓實(shí)率、視膠結(jié)率、視溶蝕率作為成巖作用強(qiáng)度的定量表征[20]，本次研究以30%和50%為界，將各類成巖作用分為偏弱、中等和較強(qiáng)等3種類型，并通過視壓實(shí)率和視膠結(jié)率、視溶蝕率關(guān)系，將姚一段特低滲砂巖儲(chǔ)層劃分為5種成巖相，以控制物性形成、演化的兩種最主要成巖作用將其命名為強(qiáng)壓實(shí)弱膠結(jié)相、弱壓實(shí)強(qiáng)膠結(jié)相、中壓實(shí)中膠結(jié)相、弱壓實(shí)中溶蝕相和弱膠結(jié)中溶蝕相(圖7)，各成巖相主要的成巖作用類型、強(qiáng)度差異是造成其物性、孔隙組合差異的主要原因。

圖7 大安地區(qū)姚一段成巖相劃分Fig.7 Division of diagenetic facies for the first member of Yaojia Formation in Da’an area

4.2 強(qiáng)壓實(shí)弱膠結(jié)成巖相

強(qiáng)壓實(shí)弱膠結(jié)成巖相分布在三角洲前緣分流間灣沉積中，以泥質(zhì)粉砂巖為主，粒度細(xì)、泥質(zhì)含量高、抗壓實(shí)能力弱，視壓實(shí)率普遍超過50%，為50.28%～73.71%，平均為61.94%；視膠結(jié)率為11.25%～38.85%，平均為22.33%；視溶蝕率僅有15%，物性最差(圖8)。通過薄片統(tǒng)計(jì)不同成因孔隙和膠結(jié)物面孔率，在初始孔隙度恢復(fù)的基礎(chǔ)上，定量計(jì)算沉積后初始孔隙度(q1)、壓實(shí)后剩余粒間孔隙度(q2)、膠結(jié)后剩余孔隙度(q3)、溶蝕后殘留孔隙度(q4)表明，強(qiáng)壓實(shí)弱膠結(jié)成巖相初始孔隙度(q1)為30.78%～32.55%，在壓實(shí)作用下黏土雜基擠壓變形、占據(jù)粒間體積，造成16.03%～17.98%的孔隙度損失；壓實(shí)后剩余粒間孔隙度(q2)為12.80%～16.50%，壓實(shí)作用是造成物性變差的主要原因；膠結(jié)成巖階段石英和方解石膠結(jié)后剩余孔隙度(q3)為7.32%～8.96%，酸性溶蝕成巖階段有機(jī)酸難以大規(guī)模進(jìn)入，次生溶孔規(guī)模有限；計(jì)算次生溶蝕后孔隙度(q4)為8.10%～9.50%，現(xiàn)今孔隙度為6.50%～9.11%，平均為7.64%，滲透率普遍小于0.1×10-3μm2，為特低孔超低滲儲(chǔ)層。強(qiáng)壓實(shí)弱膠結(jié)成巖相儲(chǔ)集空間以黏土礦物晶間孔為主，見少量殘余粒間孔、粒間溶孔；孔喉細(xì)小、連通性差，孔喉半徑為0.41～1.23 μm，平均為0.68 μm；排驅(qū)壓力為3～11 MPa，平均為4.63 MPa，最大進(jìn)汞飽和度僅37.17%。

圖8 姚一段各成巖相孔隙度與滲透率關(guān)系Fig.8 Relationship between porosity and permeability among different diagenesis facies in the first member of Yaojia Formation in Da’an area

4.3 弱壓實(shí)強(qiáng)膠結(jié)成巖相

弱壓實(shí)強(qiáng)膠結(jié)成巖相主要分布在水下分流河道側(cè)緣沉積中，以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖為主(圖9)，成巖作用以方解石、鐵方解石膠結(jié)、交代和方解石膠結(jié)物溶蝕為主。由于方解石基底式膠結(jié)，視膠結(jié)率最高，平均為61.03%。初始孔隙度(q1)為30.31%～32.53%，姚一段沉積時(shí)氣候干旱，地層水中高濃度的Ca2+隨分流間灣泥巖的壓實(shí)水流向外排出，首先進(jìn)入鄰近的分流河道側(cè)緣形成方解石沉淀，抑制了壓實(shí)作用，導(dǎo)致該成巖相壓實(shí)強(qiáng)度普遍較低，視壓實(shí)率僅為13.07%～30.14%，由壓實(shí)作用造成的孔隙度損失8.58%～10.42%；壓實(shí)后剩余粒間孔隙度(q2)為20.76%～22.0%；由于儲(chǔ)層中方解石、伊利石含量較高，膠結(jié)后剩余孔隙度(q3)為9.01%～9.76%；隨著有機(jī)質(zhì)成熟、有機(jī)酸溶蝕早期方解石膠結(jié)物形成0.53%～0.79%的粒間溶孔，視溶蝕率為10.43%～23.29%，次生溶蝕后孔隙度(q4)增至9.32%～10.61%；現(xiàn)今孔隙度和滲透率分別為8.52%～12.91%和(0.16～0.95)×10-3μm2，平均為10.21%和0.35×10-3μm2，為特低孔超低滲儲(chǔ)層。弱壓實(shí)強(qiáng)膠結(jié)成巖相以晶間微孔、粒間溶孔為主；孔喉半徑為0.71～1.92 μm，平均為1.41 μm；中值半徑為0.09～0.49 μm，平均為0.26 μm；排驅(qū)壓力較高，為2.67～6.83 MPa，平均為3.48 MPa；最大進(jìn)汞飽和度為49.09%～76.17%，平均為51.23%。

圖9 大安地區(qū)姚一段P5小層成巖相分布Fig.9 Diagenetic facies of P5 layer in the first member of Yaojia Formation in Da’an area

4.4 中壓實(shí)中膠結(jié)成巖相

中壓實(shí)中膠結(jié)成巖相分布在水下分流河道側(cè)緣粉砂巖中，該成巖相視壓實(shí)率和視膠結(jié)率中等，分別為31.71%～49.86%和30.85%～45.86%；視溶蝕率普遍小于30%，平均僅有20.05%。相對(duì)于強(qiáng)壓實(shí)弱膠結(jié)成巖相，中壓實(shí)中膠結(jié)成巖相沉積時(shí)水動(dòng)力強(qiáng)，石英含量高、黏土礦物減少、分選性變好，初始孔隙度(q1)也較高，為32.36%～34.79%；機(jī)械壓實(shí)作用造成12.22%～14.52%的孔隙度損失，壓實(shí)后剩余粒間孔隙度(q2)為20.05%～21.01%；膠結(jié)成巖階段石英次生加大、黏土礦物膠結(jié)后喪失9.27%～9.43%的殘余粒間孔隙度，僅余10.78%～11.57%的剩余孔隙度(q3)，次生溶蝕后孔隙度變?yōu)?1.89%～12.71%(圖10)?，F(xiàn)今孔隙度為10.92%～14.91%，平均為12.91%；滲透率為(1.07～2.12)×10-3μm2，平均為0.96×10-3μm2：為低孔特低滲、特低孔特低滲儲(chǔ)層。中壓實(shí)中膠結(jié)成巖相儲(chǔ)集空間為巖屑粒間溶孔和少量殘余粒間孔；孔隙半徑為1.81～4.31 μm，平均為2.81 μm；中值半徑為0.38～0.55 μm，平均為0.47 μm；排驅(qū)壓力為1.67～3.18 MPa，平均為2.67 MPa；最大進(jìn)汞飽和度為51.89%～78.3%，平均為65.92%。

圖10 大安油田姚一段特低滲砂巖孔隙演化路徑分析Fig.10 Analysis of porosity evolution path of ultra-low permeability reservoir in the first member of Yaojia Formation in Da’an area

4.5 弱壓實(shí)中溶蝕成巖相

弱壓實(shí)中溶蝕成巖相以水下分流河道和河口壩粉砂巖、粉細(xì)砂巖沉積為主，該成巖相形成時(shí)水動(dòng)力較強(qiáng)、黏土雜基含量不高，綠泥石、高嶺石和伊利石等自生黏土晶型良好，圍繞顆粒呈包膜狀、環(huán)邊狀排列，有效地減緩了上覆地層壓力，視壓實(shí)率較低，為15.43%～28.86%。由于黏土顆粒環(huán)邊狀膠結(jié)占據(jù)顆粒表面，抑制了石英加大生長，視膠結(jié)率較低，平均為36.45%；視溶蝕率較高，為41.32%。初始孔隙度為32.08%～33.42%，由于黏土環(huán)邊膠結(jié)在一定程度上抑制了壓實(shí)作用，僅造成11.08%～12.22%的孔隙度損失，壓實(shí)后剩余粒間孔隙度(q2)為21.01%～21.71%；黏土礦物膠結(jié)損失5.22%～8.51%的原生孔隙度，膠結(jié)后剩余孔隙度(q3)為11.33%～11.89%；不穩(wěn)定巖屑和黏土礦物溶蝕形成0.79%～1.47%的粒內(nèi)溶孔，溶蝕后孔隙度(q4)為12.38%～12.78%?，F(xiàn)今孔隙度為12.12%～15.61%，平均為15.13%；滲透率為(1.91～9.85)×10-3μm2，平均為2.76×10-3μm2：為低孔低滲、低孔特低滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)集空間以殘余粒間孔、粒間溶孔為主；孔隙結(jié)構(gòu)較好，最大孔喉半徑為2.81～6.18 μm，平均為4.31 μm；中值半徑為0.52～1.28 μm，平均為0.85 μm；排驅(qū)壓力為1.04～2.76 MPa，平均為1.58 MPa；最大進(jìn)汞飽和度為58.51%～86.17%，平均為76.41%(圖11)。

圖11 大安地區(qū)姚一段特低滲砂巖成巖相特征Fig.11 Digenetic facies characteristics of ultra-low permeability sandstone in the first member of Yaojia Formation in Da’an area

4.6 弱膠結(jié)中溶蝕成巖相

弱膠結(jié)中溶蝕成巖相主要分布在主河道的粉細(xì)砂巖、細(xì)砂巖中，其成巖作用主要為長石粒內(nèi)溶蝕和自生石英膠結(jié)，視溶蝕率高、視膠結(jié)率較低，分別為29.86%～58.14%和9.85%～28.43%，平均為39.04% 和18.51%；視壓實(shí)強(qiáng)度中等，為41.81%。弱膠結(jié)中溶蝕成巖相沉積時(shí)水動(dòng)力最強(qiáng)，粒度粗、雜基少、長石含量高，初始孔隙度為33.90%～35.27%。由于黏土環(huán)邊膠結(jié)不發(fā)育，壓實(shí)作用造成13.24%～13.52%的孔隙度損失，壓實(shí)后剩余粒間孔隙度(q2)為19.31%～20.71%；膠結(jié)成巖階段后剩余孔隙度(q3)僅有12.97%～13.34%；長石大規(guī)模溶蝕形成0.98%～2.35%的粒內(nèi)溶孔，溶蝕后孔隙度(q4)為14.32%～15.32%?，F(xiàn)今孔隙度為14.60%～19.71%，平均為17.13%；滲透率為(2.63～14.7)×10-3μm2，平均為5.67×10-3μm2：為中孔低滲、中孔特低滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)集空間以長石粒內(nèi)溶孔、殘余粒間孔為主；孔隙結(jié)構(gòu)最好，最大孔喉半徑為2.74～7.48 μm，平均為4.74 μm；中值半徑為0.92～1.32 μm，平均為1.17 μm；排驅(qū)壓力為0.85～1.58 MPa，平均為0.98 MPa；最大進(jìn)汞飽和度分布為66.84%～96.53%，平均為80.90%。

5 結(jié) 論

a. 松遼盆地大安地區(qū)姚一段特低滲砂巖經(jīng)歷了壓實(shí)成巖階段機(jī)械壓實(shí)作用，膠結(jié)成巖階段石英加大、綠泥石和高嶺石包膜膠結(jié)、方解石膠結(jié)，溶蝕成巖階段長石、巖屑溶蝕和膠結(jié)交代成巖階段自生石英、鐵方解石和白云石膠結(jié)、片鈉鋁石膠結(jié)等成巖作用，正處于中成巖A期。

b. 較強(qiáng)的機(jī)械壓實(shí)和黏土雜基充填是造成姚一段孔隙損失的重要原因，硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和伊利石、片鈉鋁石等多類型、多期次的膠結(jié)作用使孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，是形成特低滲儲(chǔ)層的根本原因，長石、不穩(wěn)定巖屑溶蝕形成的各類溶孔對(duì)儲(chǔ)層物性改善具有積極作用。

c. 姚一段可分為強(qiáng)壓實(shí)弱膠結(jié)相、弱壓實(shí)強(qiáng)膠結(jié)相、中壓實(shí)中膠結(jié)相、弱壓實(shí)中溶蝕相和弱膠結(jié)中溶蝕相等5種類型，各成巖相主要成巖作用和強(qiáng)度差異是導(dǎo)致其物性、孔隙組合差異的主要原因。弱膠結(jié)中溶蝕相和弱壓實(shí)中溶蝕相物性較好，是研究區(qū)有利儲(chǔ)層類型。