魏新華

(中國石油遼河油田公司華油分公司， 遼寧盤錦 124010)

雙臺(tái)子構(gòu)造帶位于遼河坳陷西部凹陷的中南部，西部凹陷為中新生代發(fā)育的箕狀凹陷。凹陷自西向東依次分布有西部斜坡帶、坡洼過渡帶、中央隆起帶、洼陷帶和東部陡坡帶，北部高而窄，南部低而寬，面積為2 560 km2，基底最大埋深達(dá)8 400多米。古近系盆地演化經(jīng)歷了初始裂陷、強(qiáng)烈斷陷、塊斷坳陷過程，沉積地層表現(xiàn)出多旋回性。雙臺(tái)子構(gòu)造帶東鄰清水洼陷，西靠坡洼轉(zhuǎn)化帶[1-5](圖1)。沙河街組三段(簡稱沙三段)沉積時(shí)期為凹陷強(qiáng)烈斷陷期，坡度陡、水體深、物源豐富，雙臺(tái)子地區(qū)發(fā)育重力流沉積為主的扇三角洲-湖底扇-半深湖、深湖沉積體系，主要發(fā)育湖底扇中扇亞相，并可進(jìn)一步劃分為辮狀溝道、溝道間、溝道前緣微相[2,6-8]，主要為大套灰、深灰、灰褐色泥巖與厚層塊狀白色砂礫巖互層，埋深一般大于3 000 m。

清水洼陷沙三段烴源巖豐富、有機(jī)質(zhì)熱演化程度較高，雙臺(tái)子地區(qū)沙三段砂體與烴源巖直接接觸，形成良好的生儲(chǔ)蓋匹配條件，但是由于埋藏深度大，儲(chǔ)層物性差，特別是埋深大于3 500 m時(shí)，為典型的致密儲(chǔ)層。該區(qū)重力流砂體變化快，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，有必要對(duì)該區(qū)致密砂巖儲(chǔ)層進(jìn)行詳細(xì)的研究，為有效儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)以及有利區(qū)選擇打好基礎(chǔ)。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 地層特征

雙臺(tái)子地區(qū)沙三段巖石類型多樣，巖性復(fù)雜[9]，通過大量的巖心觀察和薄片鑒定得知，該區(qū)沙三段發(fā)育大套厚層砂礫巖、砂巖和暗色泥巖互層，包括巨礫巖、中粗礫巖、砂礫巖、含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖、中細(xì)粒砂巖和泥巖。砂巖中包卷層理、揉皺變形、液化砂巖脈等同生變形構(gòu)造非常發(fā)育，顯示重力流沉積特征。成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低，巖性以長石巖屑砂巖為主、次為巖屑長石砂巖，含少量的長石砂巖和巖屑砂巖，巖屑成分以火山巖和變質(zhì)巖為主，含少量泥巖巖屑；顆粒分選中等-差，磨圓較差，多為次棱-次圓狀；點(diǎn)-線接觸、線接觸，孔隙式膠結(jié)為主。雙52、雙216、雙深3和雙225四口井全巖礦物定量衍射結(jié)果顯示(表1)，粘土礦物和碳酸鹽巖礦物含量較低，以石英和長石為主。

圖1 工區(qū)位置

表1 工區(qū)四口井全巖衍射定量分析結(jié)果 %

1.2 儲(chǔ)層物性特征

砂巖儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率是反映儲(chǔ)層性能和滲濾條件的兩個(gè)最基本參數(shù)。據(jù)研究區(qū)40多口井的常規(guī)物性資料統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)樣品孔隙度小于15%，滲透率小于50×10-3μm2，因此，主要研究層段砂巖總體物性屬低孔-低滲、特低孔特低滲型儲(chǔ)層。據(jù)研究區(qū)217塊樣品的分析結(jié)果表明，孔隙度最小為2.1%，最高為21.6%，平均孔隙度為9.7%，多數(shù)集中在2.1%～15%，占樣品數(shù)的90.88%，大于15%的樣品占9.12%,且全部分布于3 200 m以上地層。滲透率變化大，最小值0.03×10-3μm2，最大值212×10-3μm2，平均值5.91×10-3μm2，滲透率很低，87.85%的滲透率值小于5×10-3μm2，其中3 200 m以下地層中85%的樣品小于1×10-3μm2?？紫抖?、滲透率在儲(chǔ)層內(nèi)部縱向、橫向上變化很大，說明儲(chǔ)層的非均質(zhì)性強(qiáng)。

1.3 儲(chǔ)集空間類型

結(jié)合普通薄片、鑄體薄片、掃描電鏡及陰極發(fā)光資料分析，雙臺(tái)子構(gòu)造帶沙三段儲(chǔ)集空間類型多樣，主要以粒間孔、晶間孔隙和粒內(nèi)孔隙為主，含少量的微孔隙、鑄膜孔隙，該區(qū)裂縫較少見。粒間孔隙一部分為原生粒間孔隙，為機(jī)械壓實(shí)和填隙物充填以后殘余的原生孔隙，另一部分為粒間溶蝕孔隙，主要為填隙物(主要為碳酸鹽巖膠結(jié)物和長石)溶蝕后產(chǎn)生的粒間溶蝕孔隙，還包括一部分碎屑顆粒邊緣溶蝕和壓溶作用形成的孔隙，含量較少。粒內(nèi)孔隙主要是碎屑顆粒中不穩(wěn)定礦物的溶蝕孔隙，該區(qū)的粒內(nèi)孔隙主要為長石顆粒的溶解產(chǎn)生，甚至有超大鑄膜孔的產(chǎn)生。由于目的層埋藏較深，成巖作用較強(qiáng)，儲(chǔ)層中存在少量裂縫，分為構(gòu)造壓實(shí)縫和成巖收縮縫，作為儲(chǔ)集空間和連通通道，但含量較少，不足5%。該區(qū)儲(chǔ)集空間類型是上述粒間孔隙和粒內(nèi)孔隙及裂縫等綜合構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。雖然局部地區(qū)孔隙性較好，但由滲透率數(shù)據(jù)和壓汞資料表明，目的層段儲(chǔ)層束縛水飽和度普遍比較高，該區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)不均勻，孔喉連通性差，導(dǎo)致物性整體偏差，儲(chǔ)層致密。

1.4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征是指孔隙及連通孔隙的喉道大小、形狀、連通情況、配置關(guān)系及其演化特征，由孔隙和喉道組成。

1.4.1 孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

通過鑄體的孔隙圖像分析，可以很好的得到孔隙的定量數(shù)據(jù)。研究區(qū)沙三段儲(chǔ)層孔隙直徑平均值最大128.95 μm，最小39.84 μm，平均為86.06 μm，從圖2中可以看到，孔隙直徑主要分布于50～150 μm，孔隙大小屬于中孔、大孔，并以中孔為主。

圖2 雙臺(tái)子構(gòu)造帶沙三段平均孔隙直徑分布頻率

1.4.2 喉道結(jié)構(gòu)參數(shù)

根據(jù)沙三段壓汞參數(shù)的統(tǒng)計(jì)來看(表2)，本區(qū)的孔喉特征為：①孔喉大?。荷橙巫畲罂缀戆霃狡骄禐?.347 μm，屬于粗喉級(jí)別；孔喉半徑平均值為3.202 μm，屬細(xì)喉-偏微喉級(jí)別。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，雙臺(tái)子構(gòu)造帶沙三段儲(chǔ)層以小于1 μm的孔喉為主?？梢姡镜貐^(qū)沙三段孔喉大小特點(diǎn)是以細(xì)喉、微喉為主，局部見中喉、粗喉，特粗喉很少見。②孔喉分選：孔喉大小的分選差，孔喉在巖石中的分布不均勻，偏粗歪度。

2 儲(chǔ)層物性影響因素

碎屑巖儲(chǔ)集層物性不僅是埋藏深度的函數(shù)，而且是包括受物源和沉積環(huán)境控制的沉積物成分和結(jié)構(gòu)，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制的沉積物埋藏史、水動(dòng)力條件、孔隙流體性質(zhì)及其演化階段、地溫場(chǎng)、與儲(chǔ)集巖相關(guān)的沉積體內(nèi)有機(jī)質(zhì)和粘土礦物的成巖演化等一系列相關(guān)因素共同影響的綜合產(chǎn)物。這里主要分析沉積、成巖兩個(gè)方面對(duì)研究區(qū)沙三段儲(chǔ)層物性特征的影響。

表2 孔隙吼道特征參數(shù)

2.1 沉積作用

沉積環(huán)境是影響儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的地質(zhì)基礎(chǔ)，沉積環(huán)境決定砂巖儲(chǔ)層的碎屑組分、雜基含量、沉積構(gòu)造、砂體展布等，進(jìn)而影響儲(chǔ)層的原始孔隙度、滲透率。這些都是儲(chǔ)層沉積物后期所經(jīng)歷的成巖演化及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.1.1 巖石學(xué)特征

影響砂巖儲(chǔ)集性能的因素主要有雜基含量、膠結(jié)物含量、顆粒組分的物理化學(xué)性質(zhì)等，一般情況下，儲(chǔ)集巖的物性與石英碎屑的含量呈正相關(guān)關(guān)系。砂巖成分成孰度高(如石英砂巖)，石英顆粒骨架有較強(qiáng)的抗壓實(shí)作用，原生孔隙能得以最好地保留，使得原生孔隙發(fā)育，但易發(fā)生次生加大和粘土礦物的吸附，使儲(chǔ)層孔隙度降低，喉道堵塞，滲透率減小；成分成熟度差(如長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖)，原生孔隙差，但在酸性流體作用下不穩(wěn)定礦物、巖屑等易于發(fā)生粒間、粒內(nèi)溶蝕，次生孔隙發(fā)育，使儲(chǔ)層孔隙度和滲透率都有所增大。因此，儲(chǔ)層雜基含量越高，儲(chǔ)集性能就越差。

一般來說，圓球度好的砂巖其分選性也好?？紫抖纫哺?，對(duì)于形狀不規(guī)則的棱角狀顆粒，常發(fā)生鑲嵌現(xiàn)象，相互填充孔隙空間。致使孔隙體積減小，孔隙之間的連通性變差。結(jié)果使孔滲性變差。但是，如果顆粒之間不發(fā)生相互鑲嵌現(xiàn)象(如在快速堆積而壓實(shí)作用強(qiáng)度又較低的情況下)而是彼此支撐起來，則反而會(huì)使巖石的孔滲性變好。當(dāng)然，由于快速堆積往往伴隨著較弱的分選作用而使巖石中雜基含量較多。因此，巖石的孔滲性不會(huì)很好。

根據(jù)薄片和粒度分析可知，粒度的大小和分選性是影響研究區(qū)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的重要因素之一。從表3中可以看出，研究區(qū)最有利的儲(chǔ)層巖石類型是中砂巖、粗砂巖和巨砂巖，而細(xì)砂巖和分選性差的不等粒砂巖和砂礫巖則相對(duì)差很多，尤其是在滲透率上，更是相差懸殊。

2.1.2 沉積相帶

影響儲(chǔ)層物性的地質(zhì)因素中沉積相帶是最宏觀和最直接的地質(zhì)因素。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層多形成于水動(dòng)力條件較強(qiáng)的高能環(huán)境。根據(jù)地球化學(xué)、化石組合及生態(tài)習(xí)性分析，沙三段沉積期處于暖濕氣候的較深水還原湖泊環(huán)境。物源來自于西部凸起，主要發(fā)育湖底扇砂礫巖體。各沉積微相對(duì)孔滲的影響見表4。也就是說，儲(chǔ)集性能好的砂體形成于高能環(huán)境中，由于水動(dòng)力較強(qiáng)，碎屑顆粒的分選性和磨圓度較好，粒度較粗，粘土礦物含量低，原始粒間孔隙發(fā)育，流體的滲流性較好。在后期成巖作用中，一些酸性流體容易在大孔隙中流動(dòng)，溶蝕作用相對(duì)發(fā)育，物性相對(duì)較好。但有些層段由于礦物成分和活躍的孔隙流體發(fā)生反應(yīng)，會(huì)使方解石含量增加，物性變差?？傊诼裆畲篌w相近的情況下，研究區(qū)湖底扇辮狀溝道砂體儲(chǔ)層物性最好，平均孔隙度達(dá)13.6%，滲透率15×10-3μm2，中扇前緣次之，平均孔隙度達(dá)10.9%，滲透率3.6×10-3μm2，溝道間物性較差，平均孔隙度10.6%，滲透率多數(shù)小于1×10-3μm2，外扇亞相物性最差，平均孔隙度7.8%，滲透率多數(shù)小于1×10-3μm2。

2.2 成巖作用

通過對(duì)影響研究區(qū)沙三段儲(chǔ)層物性各種成巖作用的分析，認(rèn)為成巖作用對(duì)砂巖儲(chǔ)集層物性的影響既有建設(shè)性也有破壞性。壓實(shí)作用、膠結(jié)作用是破壞儲(chǔ)集層孔隙度、降低滲透率的主要因素；而溶蝕作用則產(chǎn)生次生溶蝕孔隙，改善了儲(chǔ)集層的物性。

表4 沉積微相特征及與儲(chǔ)層物性的關(guān)系

2.2.1 壓實(shí)、膠結(jié)作用

膠結(jié)作用和壓實(shí)作用是導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差的最主要原因。持續(xù)的深埋帶來的壓實(shí)作用是造成研究區(qū)砂巖原生孔隙大量喪失的主要原因，儲(chǔ)層內(nèi)膠結(jié)物含量的增加，導(dǎo)致巖石孔隙度進(jìn)一步降低。

2.2.2 溶蝕作用

砂巖儲(chǔ)集層的溶蝕作用形成了各種類型的次生孔隙，作為研究區(qū)沙三段儲(chǔ)集層主要的孔隙類型之一，溶蝕孔隙對(duì)改善砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能起到了建設(shè)性的作用，所以溶解作用有效地改善了儲(chǔ)集層物性。但這并沒有使沙三段儲(chǔ)層的滲透率提高，原因可能是砂體與外界的連通性差，溶蝕產(chǎn)物只有部分排出砂體，或者根本沒有排出，這就造成了粘土礦物的原地沉淀，堵塞孔隙及喉道。并且，隨著埋深的加大，有機(jī)酸發(fā)生脫羧作用，產(chǎn)生CO2,使CO2分壓相對(duì)升高，導(dǎo)致含鐵碳酸鹽沉淀，進(jìn)一步堵塞了孔隙和喉道。最終造成了沙三段儲(chǔ)層普遍低孔低滲、特低孔特低滲的特征。

3 結(jié)語

(1)遼河雙臺(tái)子構(gòu)造帶沙三段儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，粒級(jí)范圍從巨礫巖變化到粉砂巖，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低，儲(chǔ)層物性差，孔滲相關(guān)性不好，非均質(zhì)性強(qiáng)。

(2)沙三段儲(chǔ)層以次生溶蝕孔隙為主，粒間原生孔次之，溶蝕孔隙又包括粒間(粒內(nèi))顆粒、晶粒溶蝕孔和膠結(jié)物溶孔。

(3)沉積、成巖兩個(gè)方面是影響沙三段儲(chǔ)層物性主要因素，總的來說，巖石顆粒粒度適中、分選好、圓球度較高、雜基含量低則孔滲性較好。反之則較差。沙三段水動(dòng)力較強(qiáng)的湖底扇辮狀溝道砂體儲(chǔ)層物性最好。

(4)在成巖作用中，膠結(jié)作用和壓實(shí)作用是導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差的最主要原因。而溶蝕作用一方面對(duì)儲(chǔ)層孔隙度的增加起到建設(shè)性作用，但另一方面溶蝕產(chǎn)物又極大的降低了儲(chǔ)層的滲透率。

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