趙曉東，劉 曉，張博明，李 亮，劉翠琴

(中國石油冀東油田分公司，河北 唐山 064300)

南堡3號構(gòu)造中深層中低滲儲層微觀孔喉特征

趙曉東，劉 曉，張博明，李 亮，劉翠琴*

(中國石油冀東油田分公司，河北 唐山 064300)

巖心觀察、薄片鑒定、全巖礦物等測試分析表明，南堡3號構(gòu)造中深層中低滲儲層巖石類型為長石砂巖和巖屑長石砂巖，在碎屑組分中長石含量較高，存在鉀長石、斜長石、微斜長石等多種類型，進一步觀察發(fā)現(xiàn)儲層碎屑組分成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度偏低，為近物源快速堆積。利用鑄體薄片及分析化驗資料進一步分析了儲層微觀孔喉特征，結(jié)果表明:南堡3號構(gòu)造中深層儲層孔隙以次生孔隙為主，主要為粒間溶蝕孔隙、粒內(nèi)溶蝕孔隙，喉道主要為片狀或彎片狀喉道，共發(fā)育6種孔喉結(jié)構(gòu)，并以中孔細喉型和小孔細喉型為主，儲層類型為中等—差儲層，對該儲層喉道加以改造，可有效改善儲層物性。

孔喉特征;中深層;中低滲儲層;南堡3號構(gòu)造

0 引言

南堡3號構(gòu)造自勘探以來，在古近系沙河街組、寒武系潛山發(fā)現(xiàn)了工業(yè)油流，2014年8月在東營組也獲得突破，南堡306x9井東營組試油日產(chǎn)油為7.679 m3/d，這些發(fā)現(xiàn)顯示了南堡3號構(gòu)造中深層具有很大的勘探潛力。近年來，一些學(xué)者對南堡構(gòu)造進行了大量研究［1-3］，但針對南堡3號構(gòu)造中深層中低滲儲層的研究尚處于初期階段，目前主要的問題是未對儲層的微觀孔喉特征進行過系統(tǒng)研究，嚴(yán)重制約了南堡3號構(gòu)造中深層的后續(xù)研究。因此，以礦物巖石學(xué)和沉積學(xué)理論為指導(dǎo)，從巖石薄片鏡下觀察入手，結(jié)合巖心觀察、薄片鑒定、全巖礦物測定等手段，開展儲層巖石學(xué)特征分析，根據(jù)儲層孔喉組合特點對儲層進行分類評價，嘗試從微觀儲層孔喉結(jié)構(gòu)的角度揭示研究區(qū)中低滲儲層特點，為后續(xù)有利儲集砂體預(yù)測提供依據(jù)［4-8］。

1 地質(zhì)概況

圖1 南堡3號構(gòu)造區(qū)域位置

南堡3號構(gòu)造西與南堡2號構(gòu)造、東與南堡4號構(gòu)造相接，其東南部緊鄰生烴凹陷曹妃甸次凹，該帶位于控帶斷層老堡東斷層和老堡西斷層之間，是位于2個次凹中間的隆起區(qū)，構(gòu)造帶內(nèi)次級斷層多為北東向，構(gòu)造面積為240 km2，整體呈東西向展布(圖1)。南堡3號構(gòu)造為發(fā)育在寒武系古潛山的一個斷背斜油層，由下向上依次發(fā)育古近系沙河街組、東營組，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系平原組，缺失古生界至中生界大段地層。研究目的層段中深層主要為古近系沙河街組一段和東營組三段，該層段地層沉積厚度大，主要發(fā)育辮狀河三角洲、湖泊及深水砂質(zhì)碎屑流等地層沉積，沉積盆地形成的物源供給主要來自沙壘田凸起，具有典型斷陷盆地的沉積特征［9-11］。巖心孔隙度平均為7.9%～18.1%，巖心滲透率平均為 1.33×10-3～117.00×10-3μm2，儲層物性差異較大，為中低滲儲層。南堡3號構(gòu)造油藏類型主要以構(gòu)造-巖性和地層-巖性油氣藏為主［12-13］。目前在中深層古近系和寒武系潛山均發(fā)現(xiàn)油藏，有利勘探面積約為200 km2，具有巨大的勘探開發(fā)潛力。

2 儲層巖石學(xué)特征

研究區(qū)13口取心井薄片鑒定、全巖礦物等測試分析表明，南堡3號構(gòu)造中深層中低滲儲層巖石類型為長石砂巖和巖屑長石砂巖，主要碎屑組分為石英、長石和巖屑，其中石英含量平均為40%，長石含量大于25%，巖屑含量約為10%。在顯微鏡下可見石英一級灰干涉色(圖2a)，鏡下長石類型多樣，可見卡斯巴雙晶鉀長石(圖2b)、聚片雙晶斜長石(圖2c)和格子雙晶微斜長石(圖2d)等，巖屑主要以變質(zhì)巖巖屑為主，鏡下多見脈石英正交光下齒狀嵌晶結(jié)構(gòu)(圖2e)，也可見花崗巖巖屑(圖2f)、燧石巖屑和泥屑。填隙物主要為碳酸鹽膠結(jié)物(圖2g)，包括鐵白云石、方解石和硅質(zhì)膠結(jié)物等。雜基主要為泥質(zhì)雜基，偶含少量自生礦物。

通過巖心觀察及巖石粒度統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)南堡3號構(gòu)造中深層巖性主要以礫狀砂巖(圖2h)、含礫不等粒砂巖(圖2i)和中砂巖為主，碎屑最大粒徑為2.35 mm，主要為0.35～2.00 mm，砂巖成分成熟度低，分選中等—差，以次棱—次圓為主，結(jié)構(gòu)成熟度低，儲層結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為顆粒大小混雜，分選、磨圓較差，表明沉積搬運距離較短，為近物源的快速堆積，這也與前人研究認為物源來自南部沙壘田凸起的觀點相吻合。

圖2 南堡3號構(gòu)造中深層儲層鏡下及巖心特征

3 儲層孔喉特征

3.1 孔隙類型

根據(jù)鑄體薄片鑒定結(jié)果，南堡3號構(gòu)造中深層中低滲儲層既含有原生孔隙又含有次生孔隙，并以次生孔隙為主。原生孔隙主要為原生殘余粒間孔隙和填隙物內(nèi)微孔隙;次生孔隙類型較多，主要包括粒間溶蝕孔隙、粒內(nèi)溶蝕孔隙、填隙物內(nèi)溶孔、微裂隙等。

3.1.1 原生孔隙

研究區(qū)原生殘余粒間孔隙一般以規(guī)則三角形和多邊形出現(xiàn)(圖3a)，邊緣清晰，但由于膠結(jié)作用的影響，使得原生殘余粒間孔隙中部分充填膠結(jié)物，破壞了原生孔隙。該類孔隙分布較為均勻，單獨個體較大，孔隙連通性好。此外，原生殘余粒間孔隙中還充填有以薄膜式和孔隙襯里式自生黏土礦物，其對原生孔隙的影響較小。在研究區(qū)偶見填隙物內(nèi)微孔隙，由于研究區(qū)埋深約為4 000 m，壓實作用較強，使得該類孔隙大多消失，僅在雜基中尚存。該類孔隙一般較小，分布不均，連通性較差(圖3b)。

3.1.2 次生孔隙

粒間溶蝕孔隙是研究區(qū)中低滲儲層的主要孔隙類型，由于中深層中存在多條不整合面，使得酸性流體更容易介入，發(fā)生較強的溶蝕作用，且多發(fā)生在顆粒間，使得顆粒邊緣、膠結(jié)物和雜基被溶蝕。該類孔隙邊緣模糊，形狀多樣且不規(guī)則(圖3c)。在研究區(qū)，粒內(nèi)溶蝕孔隙主要是長石顆粒沿解理縫溶解形成，長石含量較高，且具有多種長石類型。長石的溶蝕現(xiàn)象普遍存在，根據(jù)溶蝕程度，可分為粒內(nèi)部分溶蝕孔和粒內(nèi)全部溶蝕孔。研究區(qū)主要存在長石粒內(nèi)部分溶蝕孔(圖3d)，溶蝕粒內(nèi)孔一般需要與原生孔隙或溶蝕粒間孔隙連接才能具有較好的滲流能力［14］。填隙物內(nèi)溶孔在研究區(qū)主要為方解石溶蝕而形成，該類孔隙形狀多樣且不規(guī)則(圖3e)。微裂隙在研究區(qū)主要有2種，一種為砂巖在成巖過程中受到壓實作用發(fā)生破裂從而形成的壓裂縫孔隙，另一種為長石顆粒的解理縫，兩者在研究區(qū)均比較發(fā)育，并以壓裂縫孔隙為主(圖3f)。

圖3 南堡3號構(gòu)造中深層儲層孔隙類型

3.2 喉道類型

喉道是決定儲層滲流能力的主要影響因素。通過鑄體薄片圖像對比及觀察，南堡3號構(gòu)造中深層儲層喉道類型主要發(fā)育片狀或彎片狀喉道，偶見連通性較好的孔隙縮小型喉道和縮頸型喉道(圖4)，極少見管束狀連通性差喉道。片狀或彎片狀喉道的變化較大，通常表現(xiàn)為小孔極細喉型，但研究區(qū)溶蝕作用較強，該類喉道受溶蝕作用改造后亦可是大孔粗喉型［15］，是進一步研究的重點。

3.3 孔喉特征

根據(jù)薄片觀察及圖像分析，將研究區(qū)中深層中低滲儲層孔喉結(jié)構(gòu)劃分為6種，即大孔粗喉型、大孔中喉型、中孔中喉型、中孔細喉型、小孔細喉型以及緊密膠結(jié)微孔型。大孔粗喉型顆粒間多為點接觸，以粒間溶蝕孔隙和殘余粒間孔隙為主，儲層物性好，對應(yīng)最好儲層(圖5a);大孔中喉型也以粒間溶蝕孔隙和殘余粒間孔隙為主，但喉道比大孔粗喉型略小，顆粒間多為點接觸，孔滲性較好，對應(yīng)好儲層(圖5b);中孔中喉型孔隙以粒間溶蝕孔隙和殘余粒間孔隙為主，喉道以縮頸型喉道和孔隙縮小型為主，孔喉連通性好—中等，分選中等，孔隙度中等，滲透率較高，對應(yīng)較好儲層(圖5c);中孔細喉型顆粒間多為點—線接觸，以殘余粒間孔隙和粒內(nèi)溶蝕孔隙為主，喉道以片狀彎片狀喉道為主，其次是縮頸型喉道，孔喉連通性中等，分選較差，孔隙度中等，滲透率較低，對應(yīng)中等儲層(圖5d);小孔細喉型顆粒間多為線—凹凸接觸，以殘余粒間孔隙為主，喉道以片狀彎片狀喉道為主，孔喉連通性中等，分選中等，由于雜基含量高堵塞部分喉道和孔隙，孔隙度較小，滲透率低，對應(yīng)差儲層(圖5e);緊密膠結(jié)微孔型儲層砂巖中填隙物含量高，膠結(jié)非常致密，只有少量溶蝕作用形成的微孔隙，對應(yīng)最差儲層(圖5f)。

圖4 南堡3號構(gòu)造中深層儲層喉道類型

從孔喉結(jié)構(gòu)角度分析，研究區(qū)好儲層主要對應(yīng)大孔粗喉型、大孔中喉型和中孔中喉型等3種孔喉特征，孔隙以粒間溶蝕孔隙和殘余粒間孔隙為主，喉道以縮頸型喉道和孔隙縮小型為主，但在研究區(qū)不普遍存在。前已述及，研究區(qū)的喉道主要為可改造的片狀或彎片狀喉道，而孔隙主要為粒間溶蝕孔隙，此類孔喉組合決定了研究區(qū)孔喉結(jié)構(gòu)主要為中孔細喉型和小孔細喉型，主要對應(yīng)中等—差儲層，表明研究區(qū)主要的儲層類型為中等—差儲層，但對該類儲層進行喉道改造可有效改善儲層［16-22］。

圖5 南堡3號構(gòu)造中深層儲層孔喉結(jié)構(gòu)

4 結(jié)論

(1)南堡3號構(gòu)造中深層中低滲儲層巖石類型為長石砂巖和巖屑長石砂巖，主要碎屑組分為石英、長石和巖屑，長石含量高且類型多樣，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低，為近物源的快速堆積。

(2)南堡3號構(gòu)造中深層孔隙類型包括原生孔隙和次生孔隙，并以次生孔隙為主，主要為粒間溶蝕孔隙、粒內(nèi)溶蝕孔隙，粒內(nèi)溶蝕孔隙主要是由于長石顆粒的溶蝕而形成;喉道類型以片狀或彎片狀喉道為主，偶見連通性較好的孔隙縮小型喉道和縮頸型喉道。

(3)在南堡3號構(gòu)造中深層共識別出6種孔喉結(jié)構(gòu)，以中孔細喉型和小孔細喉型為主，主要是由片狀或彎片狀喉道和粒間溶蝕孔隙共同決定，儲層類型為中等—差儲層，對該類儲層進行喉道改造可有效改善儲層。

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編輯姜 嶺

TE122.2

A

1006-6535(2015)05-0028-05

20150327;改回日期:20150807

國家科技重大專項“南堡油氣富集規(guī)律與增儲領(lǐng)域”(2011ZX05006-06);中國石油天然氣股份有限公司科技重大專項“南堡及外圍第四次油氣資源評價”(2014E-050211)

趙曉東(1983-)，男，工程師，2007年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)資源勘查工程專業(yè)，2014年畢業(yè)于該校地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事儲層地質(zhì)學(xué)與油藏評價研究工作

* 參加此項研究工作的還有喬海波。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.005