王安輝 （中石油吉林油田分公司乾安采油廠(chǎng)，吉林 松原138003）

大情字井地區(qū)位于松遼盆地中央坳陷區(qū)長(zhǎng)嶺凹陷的中部，東部和西部分別為華字井階地和大安－紅崗兩階地。長(zhǎng)嶺凹陷的北部為乾安次凹陷，其南部為黑帝廟次凹，大情字井構(gòu)造位于2個(gè)次凹中部相對(duì)隆起區(qū)。研究區(qū)鉆遇地層自下而上為泉頭組 （K1q）、青山口組 （K1qn）、姚家組 （K1y）、嫩江組（K1n）地層。其中青一段 （K1qn1）又劃分成了4個(gè)砂層組、13個(gè)小層和7個(gè)單層。K1qn1主要為三角洲前緣、前三角洲及湖相沉積，主要發(fā)育水下分支河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩、重力流與分支間灣等沉積微相。研究?jī)?chǔ)層成巖作用特點(diǎn)及其對(duì)物性控制作用對(duì)該套儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)具有重要意義[1～4]。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

研究區(qū)K1qn1儲(chǔ)層的碎屑成分主要由石英、長(zhǎng)石、巖屑，含少量的云母、重礦物。石英體積分?jǐn)?shù)主要集中在27%～33%之間，平均值為28.7%；長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)主要集在30%～40%之間，平均值為34.5%；巖屑體積分?jǐn)?shù)主要為25%～30%，平均值26.8%；巖屑為火山巖巖屑及變質(zhì)巖巖屑，其中火山巖巖屑相對(duì)較多，沉積巖巖屑相對(duì)較少 （表1）。對(duì)碎屑組成進(jìn)行了分析，得出研究區(qū)K1qn1砂巖其成分成熟度中等偏低。研究區(qū)砂巖以巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖為主，但同時(shí)也發(fā)育少量的巖屑砂巖。

表1 黑46區(qū)情3－3井K1qn1砂巖成分、結(jié)構(gòu)、填隙物統(tǒng)計(jì)表

2 成巖作用特征

2.1 成巖階段劃分

大情字地區(qū)K1qn1儲(chǔ)層砂巖機(jī)械壓實(shí)程度為中－強(qiáng)壓實(shí)，顆粒以點(diǎn)—線(xiàn)—縫合接觸；以方解石膠結(jié)為主；見(jiàn)Ⅱ級(jí)石英加大邊，見(jiàn)一定程度溶解作用；黏土礦物中，伊－蒙間層占17%～80%，高嶺石、伊利石、綠泥石體積分?jǐn)?shù)分別為7%～37%、10%～30%和4%～32%；古地溫為100～120℃，鏡質(zhì)體反射率為0.67%～13%。綜合以上指標(biāo)，根據(jù)我國(guó)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[5]，并結(jié)合研究區(qū)儲(chǔ)層沉積、構(gòu)造演化史等信息，總結(jié)出大情字地區(qū)K1q1儲(chǔ)層整體處于晚成巖A階段。

2.2 成巖作用類(lèi)型

研究區(qū)儲(chǔ)層經(jīng)歷了強(qiáng)烈的多種成巖作用，包括壓實(shí)、溶解溶蝕、膠結(jié)、交代和自生礦物沉淀作用等。

2.2.1 壓實(shí)作用

一般說(shuō)來(lái)，壓實(shí)作用強(qiáng)度與埋藏深度呈正相關(guān)，即隨埋藏深度增加，壓實(shí)作用增強(qiáng)。根據(jù)薄片觀(guān)察，研究區(qū)大致在2000m以上，砂巖以點(diǎn)接觸弱壓實(shí)為主，孔隙度隨深度增加而明顯減少（圖1）。在此深度以下，以線(xiàn)接觸中等壓實(shí)為主，孔隙度不再隨深度變化而變化。鏡下觀(guān)察結(jié)果表明，埋藏較淺的儲(chǔ)集體其壓實(shí)率小，反之則壓實(shí)率大。由此可知，黑46區(qū)儲(chǔ)層所經(jīng)歷的壓實(shí)作用強(qiáng)度較輕，顆粒間以點(diǎn)接觸為主，仍存在較多的粒間原生孔隙 （圖1（a）），埋藏較深的儲(chǔ)集體則經(jīng)歷了強(qiáng)壓實(shí)作用，顆粒以線(xiàn)接觸和凹凸接觸為主 （圖1（b）），原生孔隙所剩不多。

2.2.2 膠結(jié)作用

黑46區(qū)K1qn1儲(chǔ)集層主要的膠結(jié)作用有：黏土礦物膠結(jié)作用；碳酸鹽膠結(jié)作用；硅質(zhì)膠結(jié)作用。

2.2.2.1 黏土礦物膠結(jié)作用

圖1 情3－3井顆粒間點(diǎn) （a）、線(xiàn) （b）接觸

黏土礦物膠結(jié)幾乎存在于所有的砂巖當(dāng)中。研究區(qū)黏土礦物以伊利石較發(fā)育，其次為綠泥石，再次為伊－蒙混層。

1）伊利石 自生伊利石易形成于富K＋的堿性環(huán)境。伊利石的含量在儲(chǔ)層填隙物中較高，據(jù)統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)K1qn1伊利石平均相對(duì)體積分?jǐn)?shù)為48%～71%。伊利石可由黏土基質(zhì)的重結(jié)晶作用或由鉀長(zhǎng)石蝕變而形成，一般以絲狀或片狀披覆于顆粒表面或充填于孔隙之中 （圖2）。據(jù)研究，由長(zhǎng)石蝕變而形成的伊利石可使巖石體積減少15%。

圖2 粒間分布伊利石

2）綠泥石 綠泥石是研究區(qū)儲(chǔ)層中含量較高的黏土礦物，也是最有特征的自生礦物，其有多種產(chǎn)狀，以孔隙襯墊為主，另有孔隙充填綠泥石。由于大多數(shù)黑云母發(fā)生了綠泥石化，因而綠泥石總含量較高。該區(qū)綠泥石的出現(xiàn)為早期成巖事件。在砂巖沉積后不久，大量綠泥石析出并以薄膜形式生長(zhǎng)在碎屑顆粒的表面，這些綠泥石襯墊體可使顆粒表面性質(zhì)變差，使?jié)B透率大大降低。在掃描電鏡下，孔隙充填綠泥石表現(xiàn)為較好的葉片狀晶體，綠泥石襯套則呈針葉狀集合體，向孔隙中心生長(zhǎng) （圖3）。

圖3 粒間分布綠泥石、自生石英、伊利石

2.2.2.2 碳酸鹽膠結(jié)物

方解石、白云石膠結(jié)物一般形成于成巖早期階段，在深埋藏階段和晚成巖階段所形成的碳酸巖，主要鐵方解石、鐵白云石，往往晶粒較大，多為微－粗晶。碳酸巖膠結(jié)物對(duì)孔隙起堵塞作用，使顆粒粒度變粗，使分選良好的砂巖成為低孔低滲砂巖 （圖4）。

據(jù)相鄰的黑46區(qū)油田相應(yīng)儲(chǔ)層鑄體薄片中方解石的特征，其含量變化較大?？傮w來(lái)看，形成時(shí)間分為早期和晚期。由于埋深較淺，早期的方解石膠結(jié)多為孔隙式膠結(jié)，少量的為基底式膠結(jié)；晚期方解石形成時(shí)間較晚，多為交代其他碎屑顆粒和充填次生溶蝕孔隙，分布較零星，晚期的方解石多為鐵方解石。

2.2.2.3 硅質(zhì)膠結(jié)作用

圖4 情3－3井儲(chǔ)層中白云石膠結(jié)物

黑46區(qū)儲(chǔ)層由于綠泥石薄膜發(fā)育，對(duì)石英加大起阻礙和抑制作用，因而在埋深較淺儲(chǔ)層中石英加大和自生作用較弱，僅在少數(shù)樣品中可觀(guān)察到石英加大和孔隙充填的石英微晶。隨著埋深的增加，石英加大現(xiàn)象明顯增多，但總體來(lái)說(shuō)含量較低（圖5）。石英加大的結(jié)果是充填孔隙，降低了儲(chǔ)層孔隙度，并使?jié)B透率變差。在某種程度上影響了儲(chǔ)層物性。

圖5 情3－3井儲(chǔ)層中石英加大和自生

2.2.3 交代作用

在研究區(qū)內(nèi)可見(jiàn)交代作用，早成巖階段形成的方解石交代碎屑長(zhǎng)石、石英和巖屑及泥質(zhì)雜基。中晚期成巖階段形成的方解石交代石英自生加大邊、自生黏土礦物伊利石和綠泥石襯邊以及碎屑長(zhǎng)石等顆粒

2.2.4 溶蝕作用

在研究區(qū)石英的溶蝕呈現(xiàn)為邊緣不規(guī)則狀、港灣狀。長(zhǎng)石和巖屑的溶蝕現(xiàn)象十分普遍，粒間和粒內(nèi)溶孔為其主要的表現(xiàn)形式，長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔多沿解理發(fā)育 （圖6）。砂巖中顆粒緊密接觸處，由于碎屑顆粒與膠結(jié)物被一起溶解，部分顆粒間可見(jiàn)伸長(zhǎng)狀孔隙和特大孔隙。研究區(qū)儲(chǔ)層中見(jiàn)少量石英全部被溶蝕，形成鑄?？椎默F(xiàn)象。

圖6 黑46區(qū)井油田油藏儲(chǔ)層溶蝕作用 （單偏光10×10）

3 成巖作用對(duì)物性的影響

成巖作用是造成低孔、低滲儲(chǔ)層的又一主要原因，通過(guò)對(duì)研究區(qū)相關(guān)資料的研究，目的層段的成巖作用經(jīng)歷了壓實(shí)、膠結(jié)、溶解和交代作用等過(guò)程。研究區(qū)的面積雖小，但目的層段的埋深最大相差400多米，因此它們所經(jīng)歷的成巖作用也不相同。研究區(qū)目的層段有的區(qū)塊只經(jīng)歷了晚成巖A期成巖階段，其作用方式使研究區(qū)儲(chǔ)層發(fā)生了巨大的變化。

3.1 壓實(shí)作用使儲(chǔ)層原生孔隙大幅減小

該作用發(fā)生于沉積物埋藏后直至膠結(jié)作用終止，它是砂巖固結(jié)成巖的主要成巖作用類(lèi)型。這種差異壓實(shí)效應(yīng)有：①使砂巖中的柔性組分與穩(wěn)定結(jié)構(gòu)相間分布，構(gòu)成了嵌合結(jié)構(gòu)；②細(xì)砂巖、粉砂巖與云母層呈層狀分布，差異壓實(shí)作用層內(nèi)使致密層與疏松層相間分布，降低了砂巖的垂向滲透率；③云母、雜基與細(xì)粒沉積物混積在一起，使得原生孔隙很少保存。

3.2 膠結(jié)作用降低了原生孔隙

研究區(qū)砂巖中主要膠結(jié)礦物類(lèi)型有硅質(zhì)、碳酸鹽類(lèi)、黏土礦物等。

1）硅質(zhì)膠結(jié)物 多為隱晶質(zhì)玉髓及石英，另有少量充填于孔隙之中的自生石英晶粒，硅質(zhì)膠結(jié)物的平均含量為5%～10%。石英次生加大可表現(xiàn)為強(qiáng)、弱兩種，前者僅在埋深大于2600m的砂巖中可見(jiàn)到，薄片中表現(xiàn)為多個(gè)石英顆粒具有次生加大邊且邊較寬；后者在在埋深較淺的儲(chǔ)層常見(jiàn)，薄片觀(guān)察僅個(gè)別石英顆粒具有次生加大邊且邊較窄。石英加大的結(jié)果是儲(chǔ)層孔隙度降低，孔隙間的喉道變窄，使儲(chǔ)層物性變差。

2）碳酸鹽膠結(jié)物 分布范圍較廣，體積分?jǐn)?shù)為1%～30%。碳酸鹽染色及掃描電鏡資料表明，碳酸鹽有多種膠結(jié)物類(lèi)型，主要有白云石、鐵白云石、方解石、鐵方解石，在砂巖中呈晶粒狀或嵌晶狀充填，方解石、白云石的形成時(shí)期比鐵白云母、鐵方解石早，鐵白云石多呈自形晶粒出現(xiàn)在砂巖中。從圖7中可以看出，碳酸鹽含量與儲(chǔ)層孔隙度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，所以碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層影響是使物性變差。

3）泥質(zhì)膠結(jié)物 黑46區(qū)儲(chǔ)層泥質(zhì)膠結(jié)物含量較高，X衍射、掃描電鏡等資料表明，砂巖儲(chǔ)層中黏土礦物主要為綠泥石、高嶺石和伊利石。綠泥石呈葉片狀，與自生石英共生。自生高嶺石呈假六方板狀集合體，伊利石呈球狀式彎曲薄片狀、絲縷狀。這些自生礦物或是雜亂堆積在粒間孔隙之中，或是附著在顆粒表面。結(jié)果使喉道變窄甚至阻塞，致使儲(chǔ)層物性變差。

圖7 黑46區(qū)K1qn1碳酸鹽體積分?jǐn)?shù)與孔隙度相關(guān)關(guān)系圖

3.3 溶解作用有利于次生孔隙形成

研究區(qū)砂巖的溶解作用主要表現(xiàn)為長(zhǎng)石等不穩(wěn)定礦物顆粒的溶解和碳酸鹽膠結(jié)物的溶解。溶解作用可分為2期：第1期溶解作用主要是早期形成的碳酸鹽膠結(jié)物的溶解，發(fā)生在晚期碳酸鹽膠結(jié)物形成之前。表現(xiàn)為因溶解而表現(xiàn)出的砂巖差異壓實(shí)現(xiàn)象，同一樣品中部分顆粒呈點(diǎn)接觸，部分顆粒排列緊密，形成不均勻的次生孔隙。第2期溶解作用主要表現(xiàn)為對(duì)晚期碳酸鹽膠結(jié)物的選擇性溶解，形成港灣狀的溶蝕孔隙。該期溶解作用發(fā)生在晚期碳酸鹽膠結(jié)物形成之后，因此，溶解作用可形成大量的次生孔隙。研究區(qū)目的層在2300～2800m深度之間地層發(fā)生較強(qiáng)的溶蝕作用，形成一定量的次生孔隙。從圖8中可以看出，在大約2380m以下的地層中其滲透率值急劇降低，孔隙度在此深度以下也逐漸降低。所以黑46區(qū)在地下2380m，確實(shí)是一個(gè)明顯的物性突變深度 （圖8）。

3.4 交代作用對(duì)原生孔隙起破壞性作用

研究區(qū)儲(chǔ)層的交代作用主要表現(xiàn)為碳酸鹽礦物對(duì)碎屑礦物顆粒的交代及晚期碳酸鹽礦物對(duì)早期碳酸鹽膠結(jié)物的交代。鐵方解石交代長(zhǎng)石、石英顆粒并使其邊緣呈港灣狀，也見(jiàn)整個(gè)顆粒被交代后依然保留了顆粒的原來(lái)形狀，同時(shí)見(jiàn)碳酸鹽交代石英顆粒的次生加大邊，表明碳酸鹽交代作用發(fā)生較晚。交代作用對(duì)原生孔隙起破壞性作用。

圖8 黑46井區(qū)K1qn1次生孔隙發(fā)育帶

3.5 不穩(wěn)定組分成巖蝕變作用使孔隙度有所改善

1）黑云母非晶質(zhì)化、泥化在早期成巖階段黑云母被很快分解泥化，泥化后的黑云母抗壓效應(yīng)變差，隨著孔隙的塑性變形，泥化后的黑云母形成假雜基擠入孔喉之中，降低了砂巖的孔隙度。

2）蒙脫石轉(zhuǎn)化為伊－蒙混層黏土礦物 蒙脫石轉(zhuǎn)化為伊－蒙混層黏土礦物，進(jìn)而蝕變成伊利石的現(xiàn)象在研究區(qū)非常普遍，且蝕變形成的伊利石呈不規(guī)則斑狀充填于孔隙中。經(jīng)鏡下觀(guān)察表明，由伊－蒙混層黏土伊利石重結(jié)晶成網(wǎng)狀而形成的晶間小孔，提高砂巖的孔隙度，但對(duì)于儲(chǔ)層滲透率沒(méi)有多大影響。

3）蝕變高嶺石 在薄片中見(jiàn)到的高嶺石，一部分是蝕變的產(chǎn)物，結(jié)晶程度差，呈斑狀充填孔隙，其中見(jiàn)微細(xì)晶間孔，因而可提高孔隙度，對(duì)滲透率的提高意義不大。

總之，在成巖過(guò)程中，由于早期的機(jī)械壓實(shí)作用而使得泥質(zhì)含量高的砂巖因缺少抗壓基質(zhì)，孔隙度損失較大。對(duì)于泥質(zhì)含量少、碳酸鹽膠結(jié)的砂巖，因其格架可起支撐作用，壓實(shí)作用損失原生孔隙較少。因此，由于早期碳酸鹽膠結(jié)，機(jī)械壓實(shí)使孔隙減少較少，使得儲(chǔ)層以原生孔隙為主，由于大量膠結(jié)物沉淀及次生孔隙的形成而使得中期成巖作用的孔隙演化比較復(fù)雜。對(duì)于溶解作用發(fā)育的層段、沉淀?yè)p失孔隙與溶解形成的孔隙基本相等，表現(xiàn)為膠結(jié)似乎對(duì)孔隙度影響不大，而溶解作用不發(fā)育的層段，則表現(xiàn)為孔隙度明顯下降。

4 結(jié) 論

1）大情字井油田黑46區(qū)塊K1qn1儲(chǔ)層成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均中等偏低，成巖類(lèi)型豐富，現(xiàn)今主要處于晚成巖A期。

2）成巖作用是造成研究區(qū)儲(chǔ)層低孔低滲的一個(gè)重要原因之一，壓實(shí)作用使原生孔隙大幅度減小，膠結(jié)作用使原生孔隙降低，溶解作用有利于次生孔隙的形成，交代作用對(duì)原生孔隙起破壞性作用，不穩(wěn)定組分的成巖蝕變作用使孔隙度有所改善。

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