袁 靜 袁凌榮 楊學君 李春堂

(1.中國石油大學(華東)地球資源與信息學院 山東青島 266555;2.中國海洋石油(中國)湛江分公司研究院 廣東湛江 524057; 3.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院 新疆庫爾勒 841000)

濟陽坳陷古近系深部儲層成巖演化模式

袁 靜1袁凌榮2楊學君3李春堂1

(1.中國石油大學(華東)地球資源與信息學院 山東青島 266555;2.中國海洋石油(中國)湛江分公司研究院 廣東湛江 524057; 3.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院 新疆庫爾勒 841000)

運用巖石薄片鑒定、掃描電鏡分析、鏡質體反射率分析、X-衍射分析和油層物性分析等手段,結合區(qū)域油氣地質研究成果,以揭示濟陽坳陷古近系深部碎屑巖儲層的成巖演化模式和物性演化規(guī)律為目的開展工作。結果表明,濟陽坳陷古近系深部碎屑巖儲層主要受其所處構造背景、地層壓力和流體環(huán)境的影響,發(fā)育6種成巖演化模式。弱陡坡/緩坡構造背景條件下發(fā)育早期中強超壓-中強壓實/膠結/溶蝕-多重介質成巖演化模式和晚期中強超壓-(較)強壓實/膠結/溶蝕-酸性介質成巖演化模式,超壓形成的早晚是影響儲層壓實作用強弱的主要因素,而流體環(huán)境的差異與構造背景的差異有關。深洼陷發(fā)育弱超壓/常壓-(中)強壓實/膠結-強溶蝕-熱液酸性介質成巖演化模式和中弱超壓-較強壓實/膠結-強溶蝕-熱液酸性介質成巖演化模式,熱液活動加強了成巖流體對酸溶性組分的溶解,是該類成巖演化模式的主要影響因素。處于陡坡常壓條件下的深層碎屑巖發(fā)育(中)強壓實/膠結-弱溶蝕-熱液酸性介質和強膠結-中弱溶蝕-多重介質成巖演化模式,早期沉積水體、后期成巖水體以及兩者混合造成的多重介質是其主要影響因素。綜合分析認為,層位和埋深是深部儲層遭受成巖改造程度強弱的首要控制因素;構造位置是影響成巖壓力場和流體場的基本前提;在不同的流體場背景中,深部熱液對儲層演化會不同影響;酸堿交替的多重成巖環(huán)境增加了次生孔隙帶發(fā)育個數(shù)和次生孔隙垂向分布,但原始孔隙度保存率比以酸性介質為主的成巖環(huán)境低5%以上。

成巖演化模式 次生孔隙 影響因素 深層 古近系 濟陽坳陷

濟陽坳陷位于渤海灣盆地東南緣、郯廬大斷裂西側,呈北東走向,東西長230 km,南北寬120 km,面積29 000 km2,是在晚白堊世末期開始的上地幔上隆所引起的伸展裂陷作用的構造背景上發(fā)育起來的斷陷盆地,屬于渤海灣盆地構造的二級構造單元(圖1)。濟陽坳陷第三系沉積厚度逾6 000 m,主要由湖相成因的砂巖與泥巖組成,油氣資源極其豐富。隨著勘探程度不斷加深,濟陽坳陷古近系深層成為新的重要勘探目標,對其儲層物性和儲集空間特征的研究業(yè)已開展[1～3],針對深層成巖演化和次生孔隙演化特征的研究也取得了豐碩的成果[4～13]。本文選取濟陽坳陷內鉆井揭示較多的東營凹陷北部陡坡帶(以下簡稱東營北帶)、沾化凹陷渤南洼陷和車鎮(zhèn)凹陷埋藏深度在3 500 m以下或層位屬沙河街組四段和孔店組地層(埋藏深度均在2 800 m以下)為主要研究對象,結合區(qū)域油氣地質研究成果,觀察巖石薄片1 000余片,并進行了大量的掃描電鏡、鏡質體反射率、X-衍射和油層物性分析測試,系統(tǒng)研究了濟陽坳陷古近系深層碎屑巖儲層成巖演化模式。

1 基本參數(shù)的求取

本次研究充分利用巖石鑄體薄片鑒定和物性分析資料,對濟陽坳陷古近系深層1 000余塊巖石樣品依據(jù)Scherer提出的濕砂原始孔隙度計算公式[14]:

原始孔隙度=20.91+(22.9/Trask分選系數(shù))

計算了濟陽坳陷沙三、沙四段各構造區(qū)塊儲層原始孔隙度。

在此基礎上,修正Housknecht(1987)提供的公式計算出視壓實率、視膠結率。

視壓實率=[(原始孔隙度-粒間體積)/原始孔隙度]X100% (1)

壓實作用后孔隙度=粒間體積=粒間孔隙體積+膠結物體積,單位:%。

式中數(shù)據(jù)來源于巖石薄片分析:粒間孔隙體積膠結物體積分別以原生孔隙面孔率和膠結物含量表征。在此過程中需將膠結物從填隙物中準確區(qū)分出來。同雜基相比,膠結物是碎屑巖中以化學沉淀方式形成于粒間孔隙的自生礦物,其成分主要為碳酸鹽礦物,也有呈加大邊狀的石英和長石等,在單偏光下一般透光性較好,正交光下干涉色連片,具有高級干涉色;而雜基是分布于碎屑顆粒之間、與碎屑同時沉積的細小的碎屑組分,最常見的是高嶺石、水云母、蒙脫石等粘土礦物,有時可見灰泥和云泥以及石英、長石等細粉砂碎屑,在單偏光下透光性差且污濁,正交光下干涉色呈星點狀,即使重結晶為正雜基也不具有高級干涉色。

圖1 濟陽坳陷構造略圖[15]Fig.1 The tectonicmap of Jinyang sub-basin,Paleogene

膠結作用后孔隙度=粒間孔隙體積,單位:%。

溶蝕產生的孔隙度=現(xiàn)今孔隙度-膠結作用之后孔隙度,單位:%。

式(1)～(3)中數(shù)據(jù)分別來自鑄體薄片報告和油層物性分析報告。視壓實率、視膠結率和視溶蝕率分級標準相同:

表1 濟陽坳陷主要區(qū)塊古近系深層孔隙演化與成巖背景統(tǒng)計Table1 Table of porosity evolution histories of deep formations in Jiyang sub-basin,Paleogene

計算結果表明(表1),濟陽坳陷深層不同層位、不同構造區(qū)塊儲層物性演化歷史差異較大。沙三段儲層原始孔隙度介于31.2%～35.94%之間,現(xiàn)今孔隙度為4.4%～14.5%;沙四段儲層原始孔隙度為32.7%～36.6%,現(xiàn)今孔隙度一般為 4.1%～ 11.9%。

2 儲層成巖演化模式

以儲層成巖作用研究、物性特征研究及孔隙演化史研究為基礎,結合地層壓力研究成果(表1),將濟陽坳陷深部碎屑巖儲層總結為以下成巖演化模式。

2.1 弱陡坡/緩坡-中強超壓成巖演化模式

2.1.1 早期中強超壓-中強壓實/膠結/溶蝕-多重介質成巖演化模式

勝坨地區(qū)沙三-沙四段、渤南斷裂帶沙三-沙四段和車鎮(zhèn)緩坡帶沙三段所處的古地形均為坡度較緩的陡坡或緩坡帶,地層壓力為中-強超壓,具有酸性和堿性多重溶解作用[9,12],鏡下可見碳酸鹽組分和石英質組分不同程度的溶解,原始孔隙度34.1%～ 35.94%,視壓實率45.2%～56.4%,平均為49.8%,視膠結率41.7%～69.9%,平均為57.2%,視溶蝕率介于35.2%～68.5%,平均值為44.3%,盡管埋深達4 000 m以上,但現(xiàn)今孔隙度10.1%～14.5%,屬濟陽坳陷古近系深部碎屑巖儲層中物性最好的一類,可總結為“早期中強超壓-弱陡坡/緩坡-中強壓實/膠結/溶蝕-多重介質成巖演化模式”(圖2)。

遵循該模式的儲層共同的成巖場特征是從沙三段下亞段開始發(fā)育的快速沉積逐漸形成中-強異常高壓力場[18,19],抑制了早期壓實作用,保留較大量原生孔隙,為膠結物的系統(tǒng)內沉淀提供了空間,在后期成巖介質發(fā)生變化時又因溶解作用形成次生孔隙,極大地改善了儲層物性。中-強超壓的壓力背景有助于超壓裂縫的形成;在此背景下,酸溶性孔隙的主要貢獻者為長石質顆粒,碳酸鹽組分很少溶解,局部熱液活動促進了該類孔隙的進一步發(fā)育[20]。堿性介質對石英質組分的溶解增添了新的次生儲集空間[9]。根據(jù)各區(qū)塊各層段具體成巖改造過程可將該成巖演化模式劃分為以車鎮(zhèn)緩坡帶沙三段儲層為代表的中壓實-較強膠結-酸性介質較強溶蝕(圖2A)、以渤南斷裂帶沙三段儲層為代表的中壓實-中膠結-熱液酸性介質中溶蝕(圖2B)和渤南斷裂帶沙四段(圖2C)、勝坨沙三、沙四段儲層為代表的中/較強壓實-較強膠結-多重介質中溶蝕(圖2D,E)等三個二級成巖演化模式。

圖2 弱陡坡/緩坡-早期中/強超壓-中強壓實/膠結/溶蝕-多重介質成巖演化模式圖Fig.2 The diagenetic evolution modes of earlymoderatestrong overpressure,moderate-strong compaction, cementation and dissolution with themultiplemedium on the weak steep slopes or the gentle slopes

2.1.2 晚期中強超壓-(較)強壓實/膠結/溶蝕-酸性介質成巖演化模式

車鎮(zhèn)緩坡帶沙四段儲層屬晚期中/強超壓-緩坡/深洼陷-(較)強壓實-膠結-溶蝕-酸性介質成巖演化模式(圖3)。砂巖儲層基本為長石巖屑砂巖,雜基含量8.5%,膠結物平均含量為9.3%。原始孔隙度34.6%,現(xiàn)今孔隙度8%,保留23.1%的原始孔隙。薄片和掃描電鏡觀察表明,儲層粒內破裂和溶蝕較為常見;粒間孔隙被大量自生高嶺石占據(jù),嚴重損害了儲層的滲透性,如車252井3 581.7 m,孔隙度為9.27%,滲透率僅有2.3 X10-3μm2。

圖3 緩坡-晚期中強超壓-(較)強壓實/膠結/溶蝕-酸性介質成巖演化模式圖Fig.3 The diagenetic evolution mode of latemoderatestrong overpressure,little strong compaction,cementation and dissolution with the acidic medium on the gentle slope

根據(jù)計算,儲層現(xiàn)今地層壓力為中-強超壓(壓力系數(shù)1.4～1.8),成巖早期遭受強壓實,表明超壓發(fā)生在成巖作用之后。由于超壓影響流體暢通,造成體系內膠結物大量沉淀,并產生超壓裂縫。中成巖A期的酸性流體進入儲層,促使長石質組分溶解,儲集空間以孔縫復合系統(tǒng)和粒內孔為主。儲層埋深至3 550～3 650 m時粘土礦物中高嶺石含量減少,綠泥石和伊利石含量增加,伊/蒙混層比為20%,成巖介質堿度增強,儲層進入中成巖A2亞期。埋深4 000 ～4 150 m處長石組分再次蝕變,高嶺石含量增加,形成又一個次生孔隙發(fā)育帶。

2.2 深洼陷-強溶蝕-熱液酸性介質成巖演化模式

2.2.1 弱超壓/常壓-(中)強壓實/膠結模式

渤南深洼陷帶沙三段(圖4A)和孤西斷裂帶沙三段(圖4B)儲層可概括為深洼陷-弱超壓/常壓-(中)強壓實/膠結-熱液酸性介質強溶蝕成巖演化模式,其儲層以巖屑長石砂巖為主,雜基含量7.7%,膠結物含量3.1%,原始孔隙度33.81%～35.31%,現(xiàn)今孔隙度13.43%～14.22%,保留39.7%～ 40.3%的原始孔隙。

該演化模式的現(xiàn)今壓力背景為常壓或弱超壓,儲層早期壓實作用較強。由于埋深較淺,加之地層壓力基本正常,體系相對開放,利于流體暢通,膠結作用中等,溶解作用發(fā)育。配合有機質成烴釋放的有機酸,深部酸性含礦熱液進入儲層后溶解碳酸鹽、長石等硅酸鹽礦物形成次生孔隙[5],同時形成粒緣裂縫和顆粒碎裂,最終構成以原生和次生孔隙為主的孔縫復合儲集空間系統(tǒng)。

圖4 深洼陷-弱超/常壓-較強壓實-中膠結-強溶蝕-熱液酸性介質成巖演化模式圖Fig.4 The diagenetic evolutionmodes ofweak overpressure or normal pressure,little strong compaction,moderate cementation and strong dissolution with thermal fluid medium in the deep sags

2.2.2 中/弱超壓-較強壓實-較強膠結模式

渤南深洼陷沙四段儲層屬于深洼陷-中/弱超壓-較強壓實/膠結-強溶蝕-熱液酸性介質成巖演化模式(圖5),其砂巖屬于長石巖屑砂巖,雜基8.8%,膠結物8.5%。原始孔隙度32.59%,現(xiàn)今孔隙度9.76%,保留了30%的原始孔隙。

圖5 深洼陷-中/弱超壓-較強壓實/膠結-強溶蝕-熱液酸性介質成巖演化模式圖Fig.5 The diagenetic evolution mode ofweakmoderate overpressure,little strong compaction and cementation and strong dissolution with the thermal fluid medium in the deep sag

由于儲層原始組分結構成熟度較低,且有較多的塑性顆粒,成巖早期遭受較強的壓實作用。隨后局部嵌晶式方解石、晶粒鐵白云石、粘土礦物和石英次生加大、伊利石等膠結作用使儲層遭受較強膠結作用。由于深洼陷砂礫巖緊鄰烴源巖,富含有機酸和二氧化碳的酸性流體侵入該層段,特別是深部熱液進入儲層[5],造成顆粒碎裂的同時,強化了酸性成巖環(huán)境,使長石質組分、碳酸鹽膠結物和不穩(wěn)定巖屑、云母等都受到了較強的溶蝕作用。如儲層埋深3 250~ 3 600 m深度段方解石和白云石含量明顯減少,自生石英從無到有,含量顯著增加,綠泥石含量顯著增加,反映成巖環(huán)境酸性增強的變化過程。鏡下觀察表明,該區(qū)塊連通性較好的粒間、粒內孔隙和裂縫同時對物性產生積極影響,構成了以孔隙為主,裂縫為輔的儲集系統(tǒng)。如渤深4井埋深4 116.77 m處儲層粒間溶孔、伸長狀孔隙和粒內裂縫均較發(fā)育,有效地改善了儲層物性。

2.3 陡坡-常壓-(中)弱溶蝕-成巖演化模式

2.3.1 中(強)壓實/膠結-熱液酸性介質弱溶蝕模式

埕南斷裂帶沙三段儲層為陡坡-常壓-中壓實-強膠結-熱液酸性介質弱溶蝕成巖演化模式(圖6)。砂巖儲層屬長石質巖屑砂巖,雜基含量僅2%,膠結物含量高達20%。原始孔隙度34.3%,現(xiàn)今孔隙度8.78%,保留25.6%的原始孔隙。成巖早期由于儲層雜基含量低,僅遭受中等壓實作用,保留大量原生孔隙。在隨后的成巖過程中,伴隨有機質的成熟和深部熱流活動,沿斷裂上涌的熱流體與沿斷裂下滲的大氣淡水在斷層附近的儲層中交匯,造成方解石、鐵白云石、黃鐵礦等膠結物大量沉淀。在深部熱液的參與下,在酸性環(huán)境中長石類組分的弱溶蝕增加了部分孔隙空間。

該區(qū)塊沙三段儲層滲透率與孔隙度相關性不明顯,且滲透率較低,結合鏡下鑒定和掃描電鏡觀察,認為殘留原生粒間孔、溶蝕粒內孔和連通性較差的微孔隙是該區(qū)塊主要的儲集空間類型。

圖6 陡坡-常壓-中壓實-強膠結-弱溶蝕-熱液酸性介質成巖演化模式圖Fig.6 The diagenetic evolution mode of normal pressure, moderate compaction,strong cementation and weak dissolution with the thermal fluid medium on the steep slope

2.3.2 強膠結-多重介質中弱溶蝕模式

埕南斷裂帶沙四段、車鎮(zhèn)凹陷沙三-沙四段和民豐地區(qū)沙四下亞段所處的古地形均為陡坡帶,地層壓力為常壓,具有酸性和堿性多重溶解作用,原始孔隙度31.2%~36.6%,視壓實率24%~63.7%,視膠結率75.4%~98.4%,視溶蝕率介于14.6%~41.4%,現(xiàn)今孔隙度4.1%~6.51%,屬濟陽坳陷古近系深部碎屑巖儲層中物性最差的一類,可歸納為陡坡-常壓-強膠結-中/弱溶蝕-多重介質成巖演化模式(圖7)。

圖7 陡坡-常壓-強膠結-中/弱溶蝕-多重介質成巖演化模式圖Fig.7 The diagenetic evolution modes of normal pressure,strong cementation and moderate or weak dissolution with themultiplemedium on the steep slopes

遵循該模式的儲層共同的成巖場特征是常壓,受巖石組分的影響,早期壓實作用程度差別較大,如埕南斷裂帶沙四段儲層雜基平均含量13.5%,為各區(qū)塊中最高的,壓實作用較強。儲層附近的深大斷裂一方面作為深部烴類等熱流體的主要垂向運移通道,同時又為大氣淡水下滲創(chuàng)造了有利條件,兩種性質不同的流體沿斷層面相向運移而發(fā)生混合,由于流體溫壓條件和化學性質的突然改變,必然導致膠結物的大規(guī)模沉淀,使儲層遭受強烈的膠結作用。同時構造活動造成脆性組分的破裂,形成裂縫,溝通了儲集空間。另外沙四段鹽度較高的沉積水體為后期的堿性成巖介質提供了物質基礎,也成為該類儲層普遍遭受強烈膠結作用和多重介質溶解作用的原因之一。

根據(jù)各區(qū)塊各層段具體成巖改造過程可將埕南斷裂帶沙四段、民豐沙四下亞段儲層和車鎮(zhèn)陡坡帶沙三-沙四段可分別歸納為較強壓實-強膠結-多重介質中溶蝕(圖7A)、較強壓實-強膠結-多重介質弱溶蝕(圖7B)和弱/中壓實-強膠結-多重介質弱溶蝕二級成巖演化模式(圖7C,D)。

3 影響儲層孔隙-成巖演化的主要因素

3.1 層位和埋深

3.1.1 沙三段

濟陽坳陷沙三段儲層埋深較淺,成巖演化程度也較淺,具有原始物性好,現(xiàn)今孔隙度高的特點(表1)。例如各重點區(qū)塊原始孔隙度由高到低排序為:渤南斷裂帶-孤西斷裂帶-車鎮(zhèn)緩坡帶-勝坨地區(qū)-埕南斷裂帶-渤南深洼陷-車鎮(zhèn)陡坡帶,現(xiàn)今孔隙度由高到低排序為:車鎮(zhèn)緩坡帶-孤西斷裂帶-渤南斷裂帶-渤南深洼陷-勝坨地區(qū)-埕南斷裂帶-車鎮(zhèn)陡坡帶。兩者排序具有相對的統(tǒng)一性,表明現(xiàn)今物性明顯主要受原始物性控制,即沉積作用對沙三段儲層物性具有主導控制作用。

3.1.2 沙四段

同沙三段相比,沙四段儲層埋藏較深,成巖作用程度較強(表1)。沙四段儲層原始孔隙度由高到低排序為:民豐地區(qū)-渤南斷裂帶-車鎮(zhèn)緩坡帶-勝坨地區(qū)-埕南斷裂帶-車鎮(zhèn)陡坡帶-渤南深洼陷;現(xiàn)今孔隙度由高到低排序為:勝坨地區(qū)-渤南斷裂帶-渤南深洼陷-車鎮(zhèn)緩坡帶-埕南斷裂帶-民豐地區(qū)-車鎮(zhèn)陡坡帶,原始孔隙度和現(xiàn)今孔隙度高低排序沒有呈現(xiàn)出相對的同一性,表明沉積作用對研究區(qū)沙四段儲層的現(xiàn)今物性影響不大。

進一步分析發(fā)現(xiàn),同為沙四段儲層,在同樣的構造位置和壓力背景下,由于埋深差異,成巖改造歷史會有明顯差別。如民豐洼陷和車鎮(zhèn)凹陷沙四段儲層,同為陡坡帶,同為正常地層壓力背景,但由于埋深差異,遭受的壓實作用程度不同,進而影響到其它成巖事件,最終對儲層物性產生影響。具體來說,民豐洼陷沙四下亞段儲層底部埋深超過5 600 m,盡管原始孔隙度高達36.6%,但持續(xù)的深埋使其遭受較強壓實的作用;同一層位的車鎮(zhèn)凹陷沙四段儲層,原始孔隙度僅有32.7%,最大埋深在4 700～4 800 m,僅遭受中等強度的壓實作用;壓實作用后兩者后者的孔隙度反超前者。

3.2 構造

對濟陽坳陷深層主力層位沙三-沙四段各主要構造區(qū)塊儲層的孔隙發(fā)育和成巖改造歷史進行定量計算的結果表明,東營凹陷陡坡帶勝坨地區(qū)沙三-沙四段、渤南斷裂帶沙三-沙四段和車鎮(zhèn)緩坡(洼陷)帶沙三段具有類似的孔隙發(fā)育和成巖改造歷史,同為弱陡坡/緩坡-中/強超壓-中/較強壓實-較強膠結-多重介質中溶蝕成巖演化模式;東營北帶民豐洼陷、埕南斷裂帶及車鎮(zhèn)陡坡帶沙四段孔隙演化史與成巖改造史較為接近,遭受陡坡-常壓-較強壓實-強膠結-中/弱溶蝕成巖改造作用,現(xiàn)今孔隙度在研究區(qū)各構造區(qū)帶中最低。上述孔隙發(fā)育與成巖演化模式具有構造位置上的相對統(tǒng)一性,反映了構造對地層壓力和儲層成巖改造的主導性影響。

3.3 地層壓力

從表1可以看出,同為沙三段儲層,具有超壓條件的東營北帶勝坨地區(qū)、渤南斷裂帶和車鎮(zhèn)緩坡(洼陷)帶儲層物性比常壓條件下的埕南斷裂帶和車鎮(zhèn)陡坡帶好,表明異常高地層壓力對儲層成巖改造具有積極影響。

同為沙四段儲層,具有中等超壓條件的渤南斷裂帶和勝坨地區(qū)物性條件最好;其次為中弱超壓條件的渤南深洼陷帶;車鎮(zhèn)緩坡(洼陷)帶目前為中/強超壓,但早期遭受了強壓實作用,盡管后期溶蝕作用強烈,目前孔隙度僅為8%,結合前人對該凹陷壓力史研究成果,認為晚期超壓對儲層物性原始孔隙度保存和物性改善影響不明顯。民豐洼陷、埕南斷裂帶和車鎮(zhèn)陡坡帶沙四段儲層為正常地層壓力,壓實作用和膠結作用強烈,溶解作用中等-弱,現(xiàn)今孔隙度在各區(qū)帶中最低。

綜上所述,中等異常高地層壓力對儲層原始物性保存和進一步改造意義較大。早期超壓對儲層原始物性的保存和改善具有積極影響;晚期超壓對儲層物性的成巖改造作用不大。

3.4 深部熱液

深部熱液對儲層成巖改造的積極影響顯而易見,如渤南深洼陷帶沙三段和孤西斷裂帶沙三段儲層具有明顯的熱液活動證據(jù)[5],這兩個區(qū)塊盡管地層壓力僅為弱/常壓,早期壓實作用較強-強,但溶蝕作用非常強烈,儲層現(xiàn)今孔隙度均值高于同層段其他區(qū)塊。又如同為常壓地層,具有深部熱液活動的埕南斷裂帶沙三段儲層膠結作用明顯弱于無熱液活動的車鎮(zhèn)陡坡帶沙三段儲層,現(xiàn)今孔隙度明顯好于后者。

進一步研究發(fā)現(xiàn),深部熱液對儲層成巖演化是否具有積極影響與熱液進入儲層時成巖介質的酸堿性關系密切。儲層為酸性介質環(huán)境時熱液侵入,不但可以產生碎裂紋,還可以促進酸溶性礦物的進一步溶解而擴大孔隙空間,如上述渤南深洼陷帶沙三段和孤西斷裂帶沙三段儲層。儲層成巖介質為堿性時熱液侵入,雖然能產生碎裂,但酸性熱液與堿性成巖介質中和造成膠結物大量沉淀,不利于儲層成巖改造,如渤南斷裂帶和勝坨地區(qū)沙四段儲層同為中超壓地層壓力,前者原始孔隙度高于后者的條件下,在堿性環(huán)境下的熱液活動使渤南斷裂帶現(xiàn)今孔隙度明顯低于無熱液活動,堿性成巖作用明顯的勝坨地區(qū)。

3.5 多重成巖環(huán)境

結合前文研究成果,并比較各類成巖演化模式的原始孔隙度保存率(現(xiàn)今孔隙度/原始孔隙度,以下簡稱保孔率)可以發(fā)現(xiàn),具有酸堿交替的多重成巖環(huán)境的儲層盡管在垂向上發(fā)育多個次生孔隙帶,但性質不同的流體混合也造成了膠結物的大量沉淀,儲層多為較強-強膠結和中-弱溶蝕,?？茁时认嗤瑯嬙毂尘昂蜏貕簵l件下的酸性成巖環(huán)境低5%以上。如勝坨地區(qū)沙三-沙四段和渤南斷裂帶沙四段儲層經歷多重成巖介質,膠結作用較強,溶蝕作用中等,孔隙度保存率不超過35%;而類似構造背景和超壓條件的車鎮(zhèn)緩坡帶沙三段和渤南斷裂帶沙三段儲層主要經歷酸性成巖環(huán)境,溶蝕作用更為強烈,現(xiàn)今孔隙度均在14%以上,孔隙度保存率超過40%。埕南斷裂和民豐洼陷沙四段、車鎮(zhèn)陡坡沙三-沙四段儲層均經歷多重成巖介質,不論早期壓實作用是否強烈,均遭受強膠結作用,溶蝕作用較弱,現(xiàn)今孔隙度在濟陽坳陷各區(qū)塊中最低,孔隙保存率也最低。

4 結論

濟陽坳陷古近系深部碎屑巖儲層主要受其所處構造背景、地層壓力和流體環(huán)境的影響,發(fā)育6種成巖演化模式。弱陡坡/緩坡構造背景條件下發(fā)育早期中強超壓-中強壓實/膠結/溶蝕-多重介質成巖演化模式和晚期中強超壓-(較)強壓實/膠結/溶蝕-酸性介質成巖演化模式,超壓形成的早晚是影響儲層壓實作用強弱的主要因素,而流體環(huán)境的差異與構造背景的差異有關。深洼陷發(fā)育弱超壓/常壓-(中)強壓實/膠結-強溶蝕-熱液酸性介質成巖演化模式和中弱超壓-較強壓實/膠結-強溶蝕-熱液酸性介質成巖演化模式,熱液活動加強了成巖流體對酸溶性組分的溶解,是該類孔隙-成巖演化模式的主要影響因素。處于陡坡常壓條件下的深層碎屑巖發(fā)育(中)強壓實/膠結-弱溶蝕-熱液酸性介質和強膠結-中弱溶蝕-多重介質成巖演化模式,早期沉積水體、后期成巖水體以及兩者混合造成的多重介質是其主要影響因素。

綜合分析認為,層位和埋深是深部儲層遭受成巖改造程度強弱的首要控制因素;構造位置是影響成巖壓力場和流體場的基本前提;在不同的流體場背景中,深部熱液對儲層演化會不同影響:促進酸性成巖場中酸溶性礦物的溶蝕,有利于次生孔隙發(fā)育,中和堿性成巖環(huán)境,造成大量膠結物沉淀,損害儲層物性;酸堿交替的多重成巖環(huán)境增加了次生孔隙帶個數(shù)和次生孔隙垂向分布,但原始孔隙度保存率比以酸性介質為主的成巖環(huán)境低5%以上。計算結果表明,弱陡坡/緩坡-早期中強超壓-中強壓實/膠結/溶蝕-多重介質成巖演化模式和深洼陷-弱超壓/常壓-(中)強壓實/膠結-強溶蝕-熱液酸性介質成巖演化模式儲層孔隙度保存率較其它成巖演化模式為高;陡坡-常壓-強膠結-中弱溶蝕-多重介質成巖演化模式儲層孔隙度保存率在各成巖演化模式中最低。

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Diagenetic Evolution M odes of the Deep Formation of Jiyang Sub-basin,Paleogene

YUAN Jing1YUAN Ling-rong2YANG Xue-jun3LIChun-tang1
(1.China University of Petroleum,Qingdao,Shandong 266555; 2.CNOOC Zhanjing Branch,Zhanjing,Guangdong 524057; 3.Tarim Oilfield Company,PetroChina,Korla,Xinjiang 841000)

The diagenetic evolution modes of clastic rocks in deep formation of Paleogene in themain areas of Jiyang sub-basin are researched through thin-section analysis,scan electricitymicroscope observation,Ro test,and reservoir physical parameters analyses,etc and combining histories of tectonic development.It is recognized that there are six types of diagenetic evolutionmodesmainly affected by tectonic setting,reservoir pressure and fluid environment in it.There are earlymoderate-strong overpressure,moderate-strong compaction,cementation and dissolution with themultiplemedium diagenetic evolutionmode and the diagenetic evolutionmode of latemoderate-strong overpressure,strong compaction,cementation and strong dissolution with acidic medium on the weak steep slopes or gentle slopes.The strength of reservoir compaction ismainly affected by the formation time of the overpressure and the fluid environments are controlled by different tectonic setting in these cases.There are diagenetic evolution mode of normal pressure or weak overpressure,moderate-strong compaction,cementation and strong dissolution with the acidic thermal fluid and diagenetic evolutionmode ofweak-moderate overpressure,little strong compaction and cementation and strong dissolution with the acidic thermal fluid in the deep sags.Thermal fluid which enhances the dissolution of acid soluble components is the main influencing factor of these diagenetic evolution modes.There are diagenetic evolution mode of moderate-strong compaction,cementation and weak dissolution with acdic medium and diagenetic evolution mode of strong cementation,weakmoderate dissolution withmultiplemedium in normal pressure condition on the steep slopes.Themultiplemedium which results from early deposition water,late diagenetic water and mixture of both is themain influencing factor in these cases.It's considered that the stratum and buried depth is the primary factor of the diagenetic alteration of the deep formation in Jiyang sub-basin,Paleogene,and the tectonic position is the basic premise of diagenetic pressure and fluid field characteristic.The deep thermal fluid has different effects on reservoir evolution in different fluid fields.Multiple diagenetic environment of acid-alkaline alternating increases the number of secondary porosity and affects vertical distribution of secondary porosity,but preservation rate of the original porosity inmultiple diagenetic environment ismore than 5%lower than that in acidic diagenetic environment.

diagenetic evolution mode;secondary pore;influencing factor;deep formation;Paleogene;Jiyang subbasin

袁靜 女 1972年出生 教授 儲層沉積學和儲層地質學 E-mail:drjyuan@163.om

P558.2

A

1000-0550(2012)02-0231-09

2011-01-20;收修改稿日期:2011-03-22