牛海青，陳世悅，張鵬，鄢繼華

(1. 中國石油大學(xué) 地球資源與信息學(xué)院，山東 東營，257061；2. 中國石化股份勝利油田分公司 物探研究院，山東 東營，257022)

在準(zhǔn)噶爾盆地以往的沉積儲層研究中，目的層多集中在侏羅系。而對于二疊系的研究，研究者大多對不整合與油氣成藏、斷裂活動及其沉積響應(yīng)進(jìn)行研究，對其儲層特征、評價及分布沒有進(jìn)行系統(tǒng)研究。近年來，隨著準(zhǔn)噶爾盆地石油勘探開發(fā)與綜合地質(zhì)研究的深入，勘探層位主要有淺層的侏羅系、三疊系逐漸拓展到二疊系，目前，二疊系已累計探明石油 2.759×107t，天然氣達(dá)8.28×108m3，成為烏夏地區(qū)勘探主力層系之一，但探明率僅為21.90%，勘探潛力巨大。在此，本文作者在沈英等[1-4]研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究烏夏地區(qū)二疊系儲層成巖作用及其對儲層孔隙演化的影響，以期為進(jìn)一步勘探和開發(fā)提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

烏夏地區(qū)是準(zhǔn)噶爾盆地西北緣十分重要的勘探領(lǐng)域之一，西起百口泉油田，東至紅旗壩區(qū)，北以哈拉阿拉特山為界，南與艾里克湖毗連(圖1)，內(nèi)部包括烏爾禾區(qū)、風(fēng)城區(qū)、夏子街區(qū)3個探區(qū)，東西長70 km，南北寬約30 km，面積約2×103km2。構(gòu)造上烏夏地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起東北部，斷裂發(fā)育，褶皺形態(tài)復(fù)雜，主要發(fā)育烏蘭林格斷裂、夏紅北斷裂及百烏斷裂等一系列北東向、北東東向大斷裂。

在石炭紀(jì)晚期，受哈薩克斯坦板塊、西伯利亞板塊與準(zhǔn)噶爾地塊強(qiáng)烈碰撞拼合運動影響，準(zhǔn)噶爾盆地邊界斷裂大規(guī)?；顒?，同時伴隨較廣泛的火山活動。而哈拉阿拉特山以南穩(wěn)定區(qū)持續(xù)下沉進(jìn)入前陸盆地發(fā)育期，處于盆地西北緣前陸坳陷區(qū)的烏夏地區(qū)，接受了巨厚的上、下二疊統(tǒng)沉積，早二疊世發(fā)育了一套由火山-火山碎屑巖和正常碎屑巖沉積，中晚二疊世主要發(fā)育沖積扇相、扇三角洲相和湖泊相(圖2)。沖積扇相、扇三角洲相砂礫巖體及濱淺湖灘壩砂體構(gòu)成二疊系主要的碎屑巖儲集體。烏夏地區(qū)二疊系自下而上發(fā)育佳木河組、風(fēng)城組、夏子街組和下烏爾禾組，各層位碎屑巖儲層發(fā)育，烏爾禾組和風(fēng)城組儲層物性明顯比佳木河組和夏子街組的物性好。烏夏地區(qū)二疊系儲層為低孔、中低滲儲層，其物性受沉積相和成巖作用的共同控制[5]，沉積相通過控制儲集巖的碎屑成分、顆粒粒度等控制儲集物性，而成巖作用對儲層物性的控制則表現(xiàn)為隨儲層埋藏深度不同，儲層所受的成巖作用類型和強(qiáng)度存在明顯差異。

2 儲層基本特征

2.1 儲層巖石學(xué)特征

烏夏地區(qū)二疊系碎屑巖儲層主要分布在夏子街組和下烏爾河組，巖性不等粒巖屑砂巖、砂礫巖和礫巖總體表現(xiàn)為成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度低-中等、火山巖巖屑含量高的巖石學(xué)特征。石英和長石碎屑在二疊系儲層中含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))普遍很低，其平均含量分別為2%～8%和5%～8%；而巖屑含量普遍很高，平均為85%～91%。巖屑組分以凝灰?guī)r、安山巖、流紋巖、霏細(xì)巖等火山巖巖屑為主，其中：凝灰?guī)r巖屑含量較高，各層系凝灰?guī)r巖屑平均含量為30%～50%，其次為硅質(zhì)巖及淺變質(zhì)巖巖屑。砂巖的結(jié)構(gòu)成熟度為低～中等，碎屑顆粒呈次圓～次棱角狀，分選較差～中等，碎屑顆粒間以點-線、線-凹凸接觸為主，膠結(jié)類型主要為孔隙-壓嵌式，泥質(zhì)含量較低，平均為1.7%～3.3%。膠結(jié)物主要為碳酸鹽、硅質(zhì)、沸石類、石膏及鈉長石。

2.2 儲集空間類型

通過鑄體薄片和掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)碎屑巖原生孔隙含量(即其孔隙面積與總孔隙面積之比)很少，原生粒間孔幾乎不發(fā)育，儲集空間類型以次生孔隙為主，其中粒內(nèi)溶孔最發(fā)育，含量占整體儲集空間類型的41.77%；其次為微裂縫、填隙物內(nèi)溶孔和界面縫，含量分別為14.43%，12.84%和11.51%，晶間孔、粒間溶孔及剩余粒間孔含量較小，均小于10% (表1)。

圖1 烏夏地區(qū)探區(qū)劃分Fig.1 Division of exploration area in Wu-Xia Area

圖2 烏夏地區(qū)二疊系沉積充填序列Fig.2 Permian sedimentary sequences in Wu-Xia Area

表1 烏夏地區(qū)二疊系碎屑巖儲集空間類型Table 1 Types of reservoir space in Permian clastic rock in Wu-Xia Area

3 成巖作用類型及特征

利用偏光顯微鏡、掃描電鏡等對巖石鑄體薄片中各種成巖組構(gòu)、孔隙類型和自生礦物組合等特征進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)砂巖儲層主要經(jīng)歷了壓實作用、綠泥石黏土膜形成、石英次生加大、長石及火成巖屑溶蝕和晚期含鐵碳酸鹽膠結(jié)、交代作用的疊加改造[6-8]。

3.1 壓實作用

研究區(qū)壓實作用分為機(jī)械壓實作用和化學(xué)壓溶作用。機(jī)械壓實作用表現(xiàn)為顆粒緊密接觸，多為線接觸，塑性顆粒(云母片、泥巖巖屑等)彎曲變形，有的進(jìn)入孔隙中形成假雜基，剛性顆粒發(fā)育裂紋、邊緣破裂(圖3(a))。壓溶作用主要表現(xiàn)在石英、長石和酸性火山巖巖屑縱向上的壓溶，石英顆粒橫向增生，使儲集物性降低。該區(qū)壓實作用受巖性和碳酸鹽膠結(jié)的影響較大，在雜基、塑性顆粒以及塑性巖屑含量低的部位，由于碳酸鹽膠結(jié)物大量形成，增加了巖石的抗壓強(qiáng)度，壓實作用不強(qiáng)烈，相反，在雜基、塑性顆粒以及塑性巖屑含量較高部位，由于軟巖屑、塑性礦物顆粒以及雜基很容易被擠壓變形，壓實作用比較強(qiáng)烈[9-10]。

圖3 烏夏地區(qū)二疊系儲層成巖作用類型Fig.3 Main diagenetic types of Permian sandstones in Wu-Xia Area

3.2 膠結(jié)作用

3.2.1 碳酸鹽膠結(jié)物

研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物分布廣泛，在二疊系各層位均有分布，膠結(jié)物類型主要包括方解石、鐵方解石、白云石、含鐵白云石及菱鐵礦。(鐵)方解石膠結(jié)物多為中-細(xì)晶，不均勻地充填于顆?？紫堕g(圖3(b))，或以交代其他組分產(chǎn)出。白云石、(含)鐵白云石膠結(jié)物常沿碎屑顆粒周圍呈斷續(xù)的薄膜式膠結(jié)，或分散充填于孔隙中，晶體自形程度較高，個別晶體為菱形(圖3(c))。菱鐵礦膠結(jié)物主要發(fā)育在侏羅系和三疊系，在二疊系中較少，經(jīng)薄片觀察，發(fā)現(xiàn)僅在風(fēng)503井的夏子街組存在，呈微晶粒狀不均勻分布于顆粒之間。

3.2.2 硅質(zhì)膠結(jié)物

本區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)物常見石英次生加大及自生石英(圖3(d))。石英顆粒常具不規(guī)則窄邊狀或鋸齒狀次生加大，在掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)自生石英多呈集合體狀。

3.2.3 沸石膠結(jié)物

沸石類膠結(jié)物常見于富含火山碎屑和長石的砂巖中，是火山碎屑和長石與地下水相互作用的產(chǎn)物，研究區(qū)常見的類型有方沸石、片沸石和濁沸石。方沸石常沿著顆粒向粒間孔隙中呈馬牙狀生長，常與方解石共生形成粒間膠結(jié)物堵塞孔隙，但后期遭受溶蝕形成次生孔隙，從而提高儲集性能[11]。片沸石多包含鐵離子而呈橘紅色，呈板條狀晶體分散在孔隙中，或沿顆粒周圍向粒間孔隙中呈馬牙式生長(圖4(e))。濁沸石一般呈柱狀、纖維狀充填于孔隙中，二疊系巖屑類型多為火山碎屑和凝灰質(zhì)，富含硅和鈣，可蝕變形成濁沸石。

3.2.4 長石膠結(jié)物

研究區(qū)長石膠結(jié)物類型主要為鈉長石，多呈小的自形晶體產(chǎn)出，呈細(xì)的板條狀或粒狀充填于孔隙中(圖3(f))，常具雙晶。

3.2.5 黏土礦物膠結(jié)物

據(jù)薄片鑒定、電鏡掃描和X線衍射分析結(jié)果，該區(qū)黏土礦物類型包括伊利石(I)、綠泥石(C)、伊蒙混層(I/S)及少量的高嶺石。在顯微鏡下，高嶺石常呈分散質(zhì)點狀孔隙充填，伊利石、綠泥石常呈薄膜狀孔隙襯墊狀產(chǎn)出(圖 3(g))；在掃描電鏡下，高嶺石呈蠕蟲狀充填于孔隙或分布于顆粒表面，伊利石呈彎曲片狀充填于孔隙或分布于顆粒表面(圖 3(d))，綠泥石呈不規(guī)則片狀、絨球狀充填于孔隙中。自生黏土礦物來源于孔隙水的沉淀作用，碎屑巖中不穩(wěn)定組分的蝕變作用以及上覆黏土巖中黏土轉(zhuǎn)化為自生黏土礦物的形成提供了物質(zhì)來源，伊利石、伊蒙混層黏土則是在富K+的堿性條件下形成的[12-13]。

3.2.6 黃鐵礦膠結(jié)物

黃鐵礦也是本區(qū)較常見的膠結(jié)物類型，分布比較廣泛，是強(qiáng)還原介質(zhì)條件下的產(chǎn)物。在單偏光下不透明，在反射光下具金屬光澤，常呈分散狀或集合體呈凝塊狀分布。

由于壓實作用高峰期發(fā)生在膠結(jié)作用之后，膠結(jié)作用也減小了壓實作用對孔隙的影響，同時為次生孔隙的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.3 交代作用

研究區(qū)交代作用分布廣泛，二疊系各層位均有發(fā)育，常見的交代作用有碳酸鹽礦物交代碎屑顆粒、沸石交代碎屑顆粒(圖 3(e))、黏土礦物交代碎屑顆粒以及自生礦物之間的相互交代。

3.3.1 碳酸鹽礦物交代顆粒

常見有方解石、菱鐵礦、鐵方解石或鐵白云石交代石英、長石、巖屑顆粒邊緣或完全交代碎屑，使這些顆粒的邊緣形狀不規(guī)則或交代物中殘留有被交代礦物包體或交代物呈被交代礦物的外形，偶見菱鐵礦交代云母顆粒的現(xiàn)象。

3.3.2 沸石交代顆粒

多見片沸石交代碎屑顆粒，主要表現(xiàn)為：延斜長石的雙晶紋或解理縫進(jìn)行交代，或者交代碎屑顆粒的邊緣呈港灣狀、鋸齒狀(圖3(e))。

3.3.3 黏土礦物交代顆粒

主要表現(xiàn)為綠泥石交代石英、長石邊緣、顆粒表面的綠泥石化，高嶺石、伊利石、伊利石/蒙皂石的混層黏土礦物、綠泥石/蒙皂石混層黏土礦物附著于顆粒表面生長。

3.3.4 自生礦物之間的交代作用

在顯微鏡下可觀察到晚期生成的方解石對早期形成的濁沸石的交代，方解石、濁沸石對綠泥石環(huán)邊的交代，以及碳酸鹽礦物之間的相互交代，表現(xiàn)為菱鐵礦與方解石相互交代、鐵方解石交代方解石、鐵白云石交代鐵方解石。

3.4 溶解作用

通過普通顯微鏡、掃描電鏡、陰極發(fā)光、鑄體薄片觀察發(fā)現(xiàn)：本區(qū)被溶蝕的物質(zhì)主要是巖屑、長石等不穩(wěn)定的顆粒及少量方解石、濁沸石、鈉長石和硅質(zhì)填隙物。巖屑顆粒的溶解通常有3種特征：粒內(nèi)僅部分礦物或局部發(fā)生溶解，形成斑點狀、蜂窩狀、條紋狀粒內(nèi)溶孔(圖 3(h))；顆粒發(fā)生強(qiáng)烈溶解僅剩部分殘余或整體溶解形成鑄?？祝活w粒邊緣溶解呈不規(guī)則狀，或向粒間擴(kuò)展形成粒間擴(kuò)大溶孔。長石常沿解理面或邊緣溶解，也會擴(kuò)大粒間孔。除此之外，粒間填隙物及方解石、濁沸石、鈉長石等膠結(jié)物也存在少量的溶蝕，形成填隙物溶孔及晶間孔(圖 3(b)，(g)和(f))。研究區(qū)次生孔隙發(fā)育的砂巖主要是巖屑和長石發(fā)生溶蝕所致，巖屑顆粒中大量存在的火山巖屑物質(zhì)是次生溶蝕孔隙發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)；在方解石膠結(jié)強(qiáng)烈的砂巖中，溶蝕作用較弱。在強(qiáng)烈溶蝕帶中，碳酸鹽巖膠結(jié)物和部分不穩(wěn)定礦物長石或巖屑同時溶解，并有少量殘余斑點殘存。這表明溶蝕事件發(fā)生在大規(guī)模膠結(jié)作用之后[14]。

4 成巖階段劃分

烏夏地區(qū)二疊系深度變化范圍大，大多為 0.70～4.89 km。由于處于前陸盆地演化背景，構(gòu)造活動強(qiáng)烈且伴隨有多期間歇式火山活動爆發(fā)，致使二疊系儲層所處的成巖階段晚，變化范圍大。根據(jù)新成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)，綜合鏡質(zhì)體反射率、伊蒙混層中混層蒙脫石含量、自生礦物等資料認(rèn)為：研究區(qū)二疊系儲層處于中成巖A亞期—晚成巖期(見圖 4)。各成巖階段的特征主要表現(xiàn)如下。

4.1 中成巖期A亞期

進(jìn)入中成巖A 階段，蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)變，伊利石/蒙皂石中蒙皂石的含量為 35%～50%，鏡質(zhì)體反射率為0.5%～1.3%，形成晚期亮晶方解石和鐵白云石膠結(jié)，石英次生加大屬Ⅱ級，還可見其他自生礦物如鈉長石、濁沸石、片沸石、方沸石等。

在有機(jī)酸的作用下，長石、巖屑等碎屑顆粒及粒間填隙物發(fā)生溶解，部分碳酸鹽也開始發(fā)生溶解，孔隙類型除少部分保留的原生孔隙外，以次生孔隙為主。碎屑顆粒溶解釋放出的Al，F(xiàn)e，Mg，SiO2和Ca等元素加入到孔隙水中導(dǎo)致自生石英、石英次生加大，方沸石及高嶺石、伊利石等新的自生礦物形成[15]。隨著這些自生礦物的沉淀，孔隙水由酸性變?yōu)槿鯄A性，有利于CaCO3沉淀。由于在該階段有機(jī)質(zhì)所提供的CO2較充分，孔隙水中又富含Ca2+及Fe2+，與CO2結(jié)合形成大量(含)鐵方解石充填在原生孔隙或次生溶孔中，又使孔隙度降低。

圖4 烏夏地區(qū)二疊系成巖階段劃分Fig.4 Diagenesis evolution stages of Permian sandstones in Wu-Xia Area

4.2 中成巖期B亞期

中成巖階段 B亞期 I/S中蒙皂石的含量為15%～35%，I/S為有序?qū)?，鏡質(zhì)體反射率為1.3%～2.0%，石英次生加大為Ⅲ級；巖石致密，有裂縫發(fā)育，晚期含鐵碳酸鹽類膠結(jié)物發(fā)育，其他自生礦物如鈉長石、濁沸石、片沸石、方沸石發(fā)育；溶解作用發(fā)育，次生孔隙及裂縫發(fā)育。

由于脫羧基酸性水的進(jìn)入，長石溶解作用繼續(xù)發(fā)生，黏土礦物之間相互轉(zhuǎn)化，主要是蒙脫石在有機(jī)酸的作用下向伊利石轉(zhuǎn)變。在溫壓不斷增加時，黏土中的分散有機(jī)質(zhì)和分散碳酸鹽質(zhì)分解出來的CO2使砂層再次呈現(xiàn)酸性至弱酸性的成巖環(huán)境[9]，造成砂巖的晚期溶蝕，使次生孔隙發(fā)育，同時，砂巖本身由于膠結(jié)作用影響，被自生石英和次生伊利石進(jìn)一步充填，孔隙度在整體上略降低。隨著深度的再次增加，強(qiáng)烈的壓實作用造成云母和塑性巖屑變形，堵塞粒間孔，從而導(dǎo)致儲層儲集性變差，非均質(zhì)性變強(qiáng)，但由于構(gòu)造運動、壓實作用和礦物轉(zhuǎn)化的成巖收縮作用產(chǎn)生了一系列微裂縫，在一定程度上增強(qiáng)了儲層的儲集物性。

4.3 晚成巖期

主要發(fā)育在風(fēng)城組，鏡質(zhì)體反射率為2.0%～4.0%，砂巖中可見晚期碳酸鹽類礦物以及鈉長石、榍石等自生礦物，砂巖和泥巖中代表性黏土礦物為伊利石和綠泥石，并有絹云母、黑云母，混層已基本消失，石英加大屬Ⅳ級。巖石極致密，顆粒呈縫合接觸及有縫合線出現(xiàn)，孔隙極少，而裂縫發(fā)育。

5 成巖作用與孔隙演化

研究表明：除沉積條件外，成巖作用也是影響儲層物性的重要因素之一，其中壓實、溶蝕和膠結(jié)是最重要的3個因素[16]；孔隙演化與成巖作用密切相關(guān)。烏夏地區(qū)二疊系經(jīng)過一系列成巖階段，受各種成巖作用的影響，填隙物不斷改變，孔隙也隨之演化[7]。

5.1 原始孔隙度

恢復(fù)砂巖初始孔隙度是定量評價不同成巖作用類型對原生孔隙喪失和次生孔隙產(chǎn)生影響的基本前提[17]。砂質(zhì)沉積物的原始孔隙度與顆粒粒徑和分選程度密切相關(guān)，Scherer等[18-19]根據(jù)Beard和Weyl提供的孔隙度與分選系數(shù)資料，建立了原始孔隙度與分選系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式：

其中：φ為原始孔隙度；η為分選系數(shù)。

通過對普通薄片和鑄體薄片的詳細(xì)觀察和統(tǒng)計，研究區(qū)分選系數(shù)多在 2.0～3.4之間, 研究區(qū)砂巖分選較差～差。這主要是因為烏夏地區(qū)二疊系沉積時期為沖積扇、扇三角洲沉積, 經(jīng)河流搬運的沉積物運移距離較近, 砂質(zhì)載荷未得到充分分選改造。根據(jù)研究區(qū)22口井73塊砂巖樣品的粒度分析資料統(tǒng)計，二疊系砂巖的平均分選系數(shù)為 2.612，按式(1)計算的平均原始孔隙度為31.9%。

5.2 孔隙損失量的計算

5.2.1 壓實作用損失的孔隙度

在沉積物進(jìn)入埋藏期后, 壓實作用往往是原生孔隙損失的最主要原因, 這時，上覆沉積物靜壓力、孔隙水壓力以及沉積物顆粒的物理性質(zhì)如剛性、塑性和半塑性、填屑物成分和含量等因素綜合制約原生孔隙的消亡方式。因此，恢復(fù)剩余粒間孔隙也是定量評價后期化學(xué)膠結(jié)作用、交代作用對孔隙破壞以及次生孔隙增長對整體孔隙度增加程度的前提[9]。

其中：V1為壓實后粒間剩余孔隙體積；V2為粒間孔隙體積；V3為膠結(jié)物體積；1φ為壓實作用損失的孔隙度；2φ為原始孔隙度；3φ為壓實后粒間剩余孔隙度。

據(jù)式(2)和(3)，研究區(qū)二疊系儲層壓實后粒間剩余孔隙為 7.35%，由壓實作用損失的孔隙度平均為23.65%，平均視壓實率為74.10%，為較強(qiáng)～強(qiáng)壓實，且視壓實率與巖石孔隙度呈明顯的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖 5(a))。

5.2.2 膠結(jié)作用損失的孔隙度

研究區(qū)發(fā)育的碳酸鹽礦物、硅質(zhì)、沸石、長石及黏土礦物的膠結(jié)使原生孔隙進(jìn)一步減少。膠結(jié)作用損失的孔隙度指在各個成巖期內(nèi)膠結(jié)作用消除的原始孔隙，可以通過巖石薄片中膠結(jié)物的含量來估計由膠結(jié)作用損失的孔隙度。二疊系儲層膠結(jié)物平均含量為4.30%，平均視膠結(jié)率高達(dá)36.83%，膠結(jié)程度強(qiáng)。通過薄片鑒定與統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：由膠結(jié)作用損失的孔隙度為4.30%，研究區(qū)視膠結(jié)率與孔隙度呈較明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著膠結(jié)作用的增強(qiáng)，巖石孔隙度呈對數(shù)關(guān)系降低(圖 5(b))。

圖5 成巖作用與巖石孔隙的關(guān)系Fig.5 Relationship between diagenesis and porosity

5.3 孔隙增生量計算

砂巖經(jīng)受不同程度的溶解作用改造形成多種類型的次生孔隙，導(dǎo)致孔隙度增加，主要包括生成的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、填隙物溶孔、晶間孔及因溶蝕作用而使原有孔隙加大所形成的孔隙。強(qiáng)烈的機(jī)械壓實導(dǎo)致巖屑、石英等剛性顆粒破裂產(chǎn)生的壓裂縫和成巖收縮產(chǎn)生的界面縫，使孔隙度增加，也對提高砂巖的儲集性能起積極作用。孔隙增生量可以認(rèn)為是鑄體薄片中次生孔隙和裂縫的面孔率(即鑄體薄片中次生孔隙和裂隙的面積與總孔隙面積之比)，經(jīng)統(tǒng)計，本研究區(qū)孔隙增生量平均為4.90%。其中：長石、巖屑顆粒內(nèi)部的溶解作用對孔隙增量的貢獻(xiàn)最大，達(dá)44.50%，壓裂縫和界面縫貢獻(xiàn)分別為 15.40%和 12.30%，粒間填隙物被溶解形成的孔隙對孔隙增生量的貢獻(xiàn)為13.69%。

5.4 孔隙演化模式

根據(jù)上述各成巖階段的成巖作用特征及其對孔隙度的影響分析，可總結(jié)出烏夏地區(qū)二疊系儲層成巖作用與孔隙演化的模式，見圖6。

烏夏地區(qū)二疊系儲層處于中成巖A亞期—晚成巖期，進(jìn)入中成巖A 階段，晚期含鐵碳酸鹽類膠結(jié)物、鈉長石及沸石類膠結(jié)物發(fā)育，在有機(jī)酸的作用下，長石、巖屑等碎屑顆粒及粒間填隙物發(fā)生溶解，部分碳酸鹽也開始發(fā)生溶解，孔隙類型除少部分保留的原生孔隙外，以次生孔隙為主；在中成巖B期，除晚期含鐵碳酸鹽類膠結(jié)物外，鈉長石、濁沸石、片沸石、方沸石等自生礦物膠結(jié)物溶解作用發(fā)育，儲集空間類型主要為次生孔隙及裂縫。在晚成巖期，巖石極致密，顆粒呈縫合接觸及有縫合線出現(xiàn)，孔隙極少而裂縫發(fā)育。

以原始孔隙度31.90%計，經(jīng)強(qiáng)烈的機(jī)械壓實作用和化學(xué)壓溶作用后，孔隙度為 7.35%，再經(jīng)方解石、硅質(zhì)、晚期含鐵碳酸鹽膠結(jié)物及鈉長石、濁沸石、片沸石、方沸石等自生礦物充填后為 3.35%。在有機(jī)酸的溶解作用下產(chǎn)生次生孔隙，強(qiáng)烈的壓實作用形成的壓裂縫及成巖收縮形成的界面縫使得孔隙回升到7.95%。

圖6 烏夏地區(qū)二疊系儲層孔隙演化模式Fig.6 Pore evolution pattern of Permian sandstones in Wu-Xia Area

6 結(jié)論

(1)沖積扇相、扇三角洲相砂礫巖體、濱淺湖及灘壩砂體構(gòu)成二疊系主要的碎屑巖儲集體。儲集巖巖性以不等粒巖屑砂巖、砂礫巖和礫巖為主，巖石具有較低的結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度。

(2)烏夏地區(qū)二疊系儲集空間類型以次生孔隙為主，其中粒內(nèi)溶孔最發(fā)育，含量占整體儲集空間類型的41.77%，其次為微裂縫、填隙物內(nèi)溶孔和界面縫；原生剩余粒間孔含量很少；原生粒間孔幾乎不發(fā)育。

(3)烏夏地區(qū)二疊系砂巖經(jīng)歷了壓實、膠結(jié)、交代和溶蝕作用的改造，砂巖儲層中含大量的碳酸鹽膠結(jié)物，目前儲層所處的成巖階段變化范圍大，成巖強(qiáng)度強(qiáng)，處于中成巖A亞期—晚成巖期。

(4)儲層的孔隙演化與成巖作用密切相關(guān)。早成巖期的壓實作用以及方解石、硅質(zhì)、沸石、含鐵碳酸鹽、黏土礦物等膠結(jié)作用，使二疊系砂巖孔隙度由原來的31.90%變?yōu)橹谐蓭r初期的3.35%，進(jìn)入中成巖演化階段，有機(jī)質(zhì)成熟，有機(jī)酸溶解產(chǎn)生次生孔隙，裂縫形成，使總孔隙度回升到7.95%。

[1]沈英, 王斌. 準(zhǔn)噶爾西北緣車排子—小拐地區(qū)二疊系儲層及含油性研究[J]. 巖相古地理, 1999, 19(2): 47-49.SHEN Ying, WANG Bin. The Permian reservoir rocks and their hydrocarbon potential in the Chepaize—Xiaoguai region along the northwestern margin of the Junggar Basin, Xinjiang[J].Sedimentary Facies and Palaeogeography, 1999, 19(2): 47-49.

[2]李嶸. 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣二疊系儲層特征及分類[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2001, 22(1): 79.LI Rong. Characteristics and classification of Permian reservoirs in northwestern margin of Junggar Basin[J]. Oil & Gas Geology,2001, 22(1): 79.

[3]門相勇, 趙文智, 胡素云, 等. 準(zhǔn)噶爾盆地腹部二疊系、三疊系儲層特征及烴類侵位對深部儲層物性的影響[J]. 石油探勘與開發(fā), 2006, 33(2): 208-211.MEN Xiang-yong, ZHAO Wen-zhi, HU Su-yun, et al.Characteristics of deep-buried fragmental reservoirs in central Junggar Basin and the effect of hydrocarbon emplacement on reservoirs’ Diagenetic mineral evolution[J]. Petroleum Exploration and Development, 2006, 33(2): 208-211.

[4]鄒才能, 侯連華, 匡立春, 等. 準(zhǔn)噶爾盆地西緣二疊-三疊系扇控成巖儲集相成因機(jī)理[J]. 地質(zhì)科學(xué), 2007, 42(3): 587-601.ZOU Cai-neng, HOU Lian-hua, KUANG Li-chun, et al. Genetic mechanism of diagenesis-reservoir facies of the fan-controlled Permo-Triassic in the western marginal area, Junggar Basin[J].Chinese Journal of Geology, 2007, 42(3): 587-601.

[5]楊曉萍, 趙文智, 鄒才能, 等. 低滲透儲層成因機(jī)理及優(yōu)質(zhì)儲層形成與分布[J]. 石油學(xué)報, 2007, 28(4): 57-60.YANG Xiao-ping, ZHAO Wen-zhi, ZOU Cai-neng, et al. Origin of low permeability reservoir and distribution of favorable reservoir[J]. Acta Petrolei Sinica, 2007, 28(4): 57-60.

[6]應(yīng)鳳祥, 羅平, 何東博, 等. 中國含油氣盆地碎屑巖儲層成巖作用與成巖數(shù)值模擬[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2004:142-231.YING Feng-xiang, LUO Ping, HE Dong-bo, et al. Diagenesis and diagenetic simulation of clastic reservoirs in China petroliferous basins[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2004:142-231.

[7]Sullivan K B, McBride E F. Diagenesis of sandstones at shale contacts and diagenetic heterogeneity, Frio Formation, Texas[J].AAPG Bulletin, 1991, 75(1): 121-138.

[8]王琪, 禚喜準(zhǔn), 陳國俊, 等. 鄂爾多斯西部長6砂巖成巖演化與優(yōu)質(zhì)儲層[J]. 石油學(xué)報, 2005, 26(5): 17-23.WANG Qi, ZHUO Xi-zhun, CHEN Guo-jun, et al. Diagenetic evolution and high-quality reservoir in Chang 6 sandstone in the western Ordos Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2005, 26(5):17-23.

[9]胡宗全, 朱筱敏. 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣侏羅系儲層成巖作用及孔隙演化[J]. 石油大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2006, 26(3): 17-20.HU Zong-quan, ZHU Xiao-min. Diageneses and pore evolution of Jurassic reservoir in northwestern edge of Junggar Basin[J].Journal of University of Petroleum, 2006, 26(3): 17-20

[10]況軍, 唐勇, 朱國華, 等. 準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系儲層的基本特征及其主控因素分析[J]. 石油探勘與開發(fā), 2002, 29(1): 52-56.KUANG Jun, TANG Yong, ZHU Guo-hua, et al. Basic characteristics and main controlling factors of Jurassic reservoirs in Junggar Basin[J]. Petroleum Exploration and Development,2002, 29(1): 52-56.

[11]韓守華, 余和中, 斯春松, 等. 準(zhǔn)噶爾盆地儲層中方沸石的溶蝕作用[J]. 石油學(xué)報, 2007, 28(3): 51-52.HAN Shou-hua, YU He-zhong, SI Chun-song, et al. Corrosion of analcite in reservoir of Junggar Basin[J]. Acta Petrolei Sinica,2007, 28(3): 51-52.

[12]李壯福, 郭英海, 李熙哲, 等. 王府凹陷儲層成巖作用及對儲集性能的影響[J]. 中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2001, 30(1): 94-98.LI Zhuang-fu, GUO Ying-hai, LI Xi-zhe, et al. Diagenesis and its influence on property of reservoirs in Wangfu Depression[J].Journal of China University of Mining & Technology, 2001,30(1): 94-98.

[13]張金亮, 劉寶軍, 毛鳳鳴, 等. 蘇北盆地高郵凹陷北斜坡阜寧組成巖作用及儲層特征[J]. 石油學(xué)報, 2003, 24(2): 43-49.ZHANG Jin-liang, LIU Bao-jun, MAO Feng-ming, et al. Clastic diagenesis and reservoir characteristics of Funing Formation in north slope of Gaoyou Depression in Subei Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2003, 24(2): 43-49.

[14]朱劍兵, 陳麗華, 紀(jì)友亮, 等. 鄂爾多斯盆地西緣逆沖帶上古生界孔隙發(fā)育影響因素[J]. 石油學(xué)報, 2006, 27(3): 37-41.ZHU Jian-bing, CHEN Li-hua, JI You-liang, et al. Influence factors for development of the Upper Paleozoic pore in thrust belt of western Ordos Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2006, 27(3):37-41.

[15]肖麗華, 孟元林, 牛嘉玉, 等. 歧口凹陷沙河街組成巖史分析和成巖階段預(yù)測[J]. 地質(zhì)科學(xué), 2005, 40(3): 346-362.XIAO Li-hua, MENG Yuan-lin, NIU Jia-yu, et al. Diagenetic history and diagenetic stages’prediction of Shahejie formation in the Qikou Sag[J]. Chinese Journal of Geology, 2005, 40(3):346-362.

[16]艾華國, 朱宏權(quán), 張克銀, 等. 倫坡拉盆地下第三系儲層成巖作用和儲集性能的成巖控因[J]. 沉積學(xué)報, 1999, 17(1):100-105.AI Hua-guo, ZHU Hong-quan, ZHANG Ke-yin, et al. The diagenetic controlling factors of reservior property and diageneses of reservoir of lower-tertiary in Lunpola Basin,Tibet[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1999, 17(1): 100-105.

[17]楊仁超, 樊愛萍, 韓作振, 等. 姬塬油田砂巖儲層成巖作用與孔隙演化[J]. 西北大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2007, 37(4):626-629.YANG Ren-chao, FAN Ai-ping, HAN Zuo-zhen, et al.Succession of diagenesis and pore in sandstone reservoirs in Jiyuan Oilfield[J]. Journal of Northwest University: Natural Science Edition, 2007, 37(4): 626-629.

[18]Scherer M. Parameters influencing porosity in sandstones a model for sandstone porosity prediction[J]. AAPG Bulletin, 1987,71(5): 485-491.

[19]Beard D C, Weyl P K. Influence of texture on porosity and permeability of unconsolidated sand[J]. AAPG Bulletin, 1973,57(2): 349-369.