張峰，崔健健，邵先杰，宋婷

（1.山東科瑞石油工程技術(shù)研究院，山東 東營(yíng) 257067；2.燕山大學(xué)，河北 秦皇島 066004）

高集油田阜寧組湖相碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征

張峰1，崔健健1，邵先杰2，宋婷1

（1.山東科瑞石油工程技術(shù)研究院，山東 東營(yíng) 257067；2.燕山大學(xué)，河北 秦皇島 066004）

通過對(duì)高集油田阜寧組鉆井巖心觀察、鑄體薄片鑒定以及測(cè)井資料分析，確認(rèn)該組儲(chǔ)層以湖相碳酸鹽巖為主。結(jié)合該區(qū)物性特征和鑄體薄片資料，對(duì)該區(qū)儲(chǔ)層沉積相、巖石類型、孔隙類型等基本特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明，研究區(qū)儲(chǔ)層集中分布于阜二段的生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r。在Choquette和Pray提出的孔隙空間成因分類體系基礎(chǔ)上，對(duì)該區(qū)孔隙進(jìn)行分類研究，并對(duì)影響儲(chǔ)層發(fā)育的主要因素——沉積相和成巖作用進(jìn)行了概括總結(jié)。

湖相碳酸鹽巖；儲(chǔ)層特征；成巖作用；鑄體薄片；高集油田

1　地質(zhì)特征

高集油田構(gòu)造上位于金湖凹陷西斜坡帶中段，含油面積2.4 km2，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量63×104t，為在該構(gòu)造背景上被斷層切割形成的斷鼻和斷塊群。受斷層、構(gòu)造、物性、巖性等多種因素影響，該油田包含了眾多的復(fù)雜小斷塊油藏。其特征為：油層厚度小，呈薄互層狀；面積小，多成條帶狀沿?cái)鄬臃植?；油水界面參差不齊，疊合程度低；層間、平面非均質(zhì)性嚴(yán)重［1］。

高集油田主要儲(chǔ)層為阜寧組，在沉積時(shí)期受干旱氣候的影響，在金湖凹陷西部斜坡帶沉積了以生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r為主的碳酸鹽巖［2-3］，分布面積大，厚度在15～20 m。阜寧組二段儲(chǔ)集空間類型主要有溶孔、溶洞、裂縫3大類，孔隙分布差異大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連通性差。

2　儲(chǔ)層特征

2.1巖石類型

研究區(qū)新生界第三系阜寧組，主要為湖相碳酸鹽巖，以灰?guī)r為主，主要包括泥質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r，其次為白云巖，偶夾薄層狀泥巖。生物碎屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r為主要儲(chǔ)集層。

由于重結(jié)晶作用，阜二段泥質(zhì)灰?guī)r主要由微晶方解石組成，屬于微晶灰?guī)r類，不含或含少量生物碎屑，并可見鳥眼構(gòu)造，分選差，屬于水動(dòng)力條件很弱的沉積環(huán)境。根據(jù)剖面發(fā)育特征可知，生物碎屑灰?guī)r厚度一般為5～8 m，發(fā)育波紋層理、水平層理和生物擾動(dòng)構(gòu)造。根據(jù)生物碎屑的體積分?jǐn)?shù)可將儲(chǔ)層巖石類型分為［4］：1）泥晶灰?guī)r。生物碎屑體積分?jǐn)?shù)低于10%，常與泥巖呈薄互層，水動(dòng)力條件很弱（見圖1a）。2）泥晶生屑灰?guī)r。生物碎屑體積分?jǐn)?shù)為10%～50%，水動(dòng)力條件較弱，但其附近往往有較強(qiáng)水動(dòng)力的沉積環(huán)境，致使生物碎屑和灰泥共存，發(fā)育有水平層理、波紋層理及生物擾動(dòng)構(gòu)造（見圖1b）。3）亮晶生屑灰?guī)r。生物碎屑體積分?jǐn)?shù)超過50%，膠結(jié)物主要由亮晶方解石充填，分選好，沉積于水動(dòng)力條件強(qiáng)的環(huán)境（見圖1c）。

圖1　不同儲(chǔ)層巖石類型的巖心

鮞?；?guī)r在該區(qū)內(nèi)較為常見，巖心觀察顯示厚度較小，為碎屑和泥晶灰質(zhì)充填，膠結(jié)物主要由亮晶方解石構(gòu)成，位于水動(dòng)力條件強(qiáng)的沉積環(huán)境。

與石灰?guī)r不同的是，白云巖的巖性較致密，孔隙不發(fā)育。

2.2孔隙類型

碳酸鹽巖儲(chǔ)集空間比較復(fù)雜，可根據(jù)孔隙類型及其發(fā)育程度對(duì)其特征進(jìn)行描述。碳酸鹽巖的易溶性、脆性和礦物轉(zhuǎn)變性均較強(qiáng)，導(dǎo)致了次生孔隙的發(fā)育，其孔隙類型較伴生砂巖儲(chǔ)層豐富［5-7］。

在巖心觀察和鑄體薄片分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)Choquette和Pray提出的孔隙空間成因分類體系，將該區(qū)孔隙類型分為組構(gòu)選擇性孔隙和非組構(gòu)選擇性孔隙。組構(gòu)選擇性孔隙受鮞粒和生物碎屑等原生顆粒及晶體構(gòu)成的組構(gòu)控制，非組構(gòu)和組構(gòu)選擇性孔隙之間沒有依賴關(guān)系［8］。

2.2.1組構(gòu)選擇性孔隙

粒間孔是鮞?；?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、內(nèi)碎屑灰?guī)r等顆?；?guī)r中常見的孔隙，孔隙大小從幾十微米到幾毫米不等。通過鑄體薄片鑒定可知，研究區(qū)粒間孔主要是生物碎屑、鮞粒等顆粒間的孔隙。

粒內(nèi)孔主要見于碎屑灰?guī)r內(nèi)，少數(shù)見于生物碎屑、鮞粒內(nèi)，多呈分散狀和孤立狀，孔隙半徑在200 μm左右。生物的體腔、介殼和骨骼的微結(jié)構(gòu)等都可以形成粒內(nèi)孔［9-11］。

窗格孔、遮蔽孔、格架孔3類孔隙在阜二段研究區(qū)較少見。

晶間孔是由于重結(jié)晶作用而形成的，在研究區(qū)很少見。該類孔隙往往為溶蝕孔隙的發(fā)育創(chuàng)造條件。

鑄模孔是由于粒內(nèi)溶孔被全部溶蝕而形成的，只保存顆粒的外形，少數(shù)孔內(nèi)見殘余物。其直徑較大，從0.1～2.0 mm不等，僅有少數(shù)鑄體薄片可見。

以上孔隙類型中，除鑄?？缀途чg孔屬次生孔隙外，其余均屬原生孔隙。

2.2.2非組構(gòu)選擇性孔隙

溶縫和裂縫是連通碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中孔隙、孔穴的通道。高集地區(qū)常見的裂縫主要是構(gòu)造裂縫，受斷層影響，常常發(fā)育有溶孔，雖然可見某些孔、縫內(nèi)被方解石等礦物充填，但是經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間地下水的溶解，易溶礦物質(zhì)被帶走，形成溶蝕孔隙、孔洞，造成溶蝕裂縫擴(kuò)大，對(duì)儲(chǔ)層孔、滲的貢獻(xiàn)較大。

礫間孔屬裂縫切割，是由于巖石破碎后而形成的角礫礫間溶孔，在該區(qū)較少見。

孔洞、洞穴、潛穴、鉆孔、收縮縫等非組構(gòu)選擇性孔隙在該區(qū)未見。

2.3物性特征

2.3.1孔滲特征

根據(jù)樣品分析，研究區(qū)生物碎屑灰?guī)r儲(chǔ)層孔隙度和滲透率變化大?？紫抖仍?.97%～29.36%，平均為11.38%；滲透率在3.40×10-3～405.52×10-3μm2，平均為32.18×10-3μm2。該儲(chǔ)層屬于中孔、低滲儲(chǔ)層。

2.3.2孔隙結(jié)構(gòu)特征

2.3.2.1孔喉形態(tài)類型及特征

孔隙及喉道形態(tài)類型受顆粒的大小、形態(tài)及分布的影響［12］。喉道的形態(tài)和大小可以影響孔隙的滲透性和儲(chǔ)集能力。阜寧組儲(chǔ)層喉道類型以管狀喉道、孔隙縮小型喉道為主，片狀喉道次之。由鑄體薄片可以觀察到鮞粒內(nèi)空間的相互連通，即為管狀喉道；孔隙縮小型喉道是由于孔隙內(nèi)晶體的生長(zhǎng)，或其他填充物的填充而造成的，其直徑與孔隙相比，差距不大；片狀喉道很窄，一般從幾微米到十幾微米［13］。研究區(qū)孔喉半徑為0.03～15.13 μm，平均為5.09 μm。

2.3.2.2孔喉結(jié)構(gòu)組合類型

碳酸鹽巖孔隙結(jié)構(gòu)組合類型見表1。阜寧組儲(chǔ)集空間孔隙組合類型有多種，根據(jù)鑄體薄片資料顯示，孔喉關(guān)系以粗孔大中喉型為主，以粗孔細(xì)喉型和小喉型次之。

表1　碳酸鹽巖孔隙結(jié)構(gòu)組合分類

3　影響儲(chǔ)層發(fā)育的主要因素

3.1沉積相

沉積相是影響儲(chǔ)層發(fā)育的首要因素，可以在宏觀和微觀上影響儲(chǔ)層特征。宏觀上，可以控制砂體的形態(tài)、規(guī)模、厚度及空間分布，從而影響砂體的展布與層內(nèi)、層間的非均質(zhì)性；微觀上，可以決定巖石結(jié)構(gòu)、填充物的多少、碎屑顆粒的大小等特征，從而影響儲(chǔ)層的孔、滲特性［14-15］。因此，在碳酸鹽巖儲(chǔ)層的形成與演化過程中，沉積作用是基礎(chǔ)。

碎屑物的供應(yīng)、物源的遠(yuǎn)近、水流方向及強(qiáng)度等沉積條件的不同，形成砂體的形態(tài)、規(guī)模、厚度以及膠結(jié)物類型、孔隙的充填和碎屑物的成分、分選度均不同，導(dǎo)致儲(chǔ)層的物性、巖性以及結(jié)構(gòu)和構(gòu)造都有不同程度的差異［16］。

阜寧組儲(chǔ)層受沉積相控制明顯，該組地層自下而上分為4個(gè)段，即阜一、阜二、阜三、阜四段。其中阜二段為湖相碳酸鹽巖，主要位于浪基面附近的濱淺湖地帶，發(fā)育有濱淺湖灘砂、鮞粒灘、生物灘、泥晶灘等。不同的沉積微相，造成儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的差異。在這些砂體微相中，鮞粒灘和生物灘物性明顯優(yōu)于濱淺湖灘砂和泥晶灘。

分析可知，水動(dòng)力條件強(qiáng)的鮞粒灘和部分生物灘，巖性較粗，分選較好，是主要的勘探開發(fā)微相。

3.2成巖作用

碳酸鹽巖的孔隙，在其形成的地質(zhì)歷史過程中是不斷變化的。沉積時(shí)期所形成的原生孔隙，因其后發(fā)生的各種成巖作用而改變。碳酸鹽巖的孔隙度往往會(huì)因?yàn)槌蓭r作用而減小，使得孔隙空間重新分配，其滲透率也將會(huì)改變。因此，了解成巖作用及其結(jié)果是進(jìn)行碳酸鹽巖儲(chǔ)層描述的基礎(chǔ)。

根據(jù)對(duì)研究區(qū)實(shí)際資料的分析，影響該區(qū)物性的成巖作用有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶解作用、破裂作用、重結(jié)晶作用、白云巖化作用。其中，溶解作用造成的溶孔、溶洞、溶縫以及晶間孔，成為湖相碳酸鹽巖的主要儲(chǔ)集空間［17］。

將單層的孔隙度和滲透率取平均值，從孔、滲與深度的散點(diǎn)圖中可以看出，隨著深度的增加，儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率降低（見圖2）。這說明導(dǎo)致研究區(qū)儲(chǔ)層物性降低的原因，主要是壓實(shí)作用。除此之外，還與膠結(jié)作用有關(guān)，碳酸鹽巖的膠結(jié)作用可使孔隙度和滲透率降低。隨著埋藏深度的增加，成巖作用的影響越來越明顯，且物性隨深度的增加逐漸降低［18］。

圖2　孔隙度、滲透率與埋藏深度變化關(guān)系

3.2.1破壞性成巖作用

3.2.1.1膠結(jié)作用

研究區(qū)巖石膠結(jié)物為方解石（見圖3a），膠結(jié)對(duì)象主要是原生孔隙較發(fā)育的灰?guī)r，被方解石充填的孔隙空間可根據(jù)晶體形狀和顆粒組構(gòu)來識(shí)別。較大的孔隙空間被方解石膠結(jié)物充填，膠結(jié)物的不斷生長(zhǎng)，使孔隙空間逐漸變小，其不規(guī)則分布導(dǎo)致小范圍內(nèi)的非均質(zhì)性，從而使?jié)B透率發(fā)生變化［19］。

3.2.1.2壓實(shí)（壓溶）作用

壓實(shí)作用與膠結(jié)作用的影響很難分開，均可使孔隙度降低，孔隙空間減少。其區(qū)別在于壓實(shí)作用主要發(fā)生在未石化和疏松的沉積物中，顆粒的變形、破碎、顆粒間凹凸?fàn)畲┐?、緊密填集及間隙水的排出可使孔隙度降低、孔隙空間減少（見圖3b）。壓實(shí)作用僅僅使碳酸鹽巖的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可以導(dǎo)致流體流出沉積物并進(jìn)入相鄰沉積層［20］。

壓溶作用是指在石灰?guī)r壓實(shí)過程中發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)作用［21］，其特征表現(xiàn)為相鄰顆粒間呈縫合線狀接觸（見圖3c），縫內(nèi)往往被豐富的有機(jī)質(zhì)或黏土充填。

3.2.2建設(shè)性成巖作用

3.2.2.1重結(jié)晶作用

碳酸鹽巖被埋藏以后，溫度、壓力逐漸升高，但是巖石礦物成分不變，而礦物晶體的形狀、大小和方位在不斷地變化。研究區(qū)各層位、各巖性中結(jié)晶程度和分布均不同，重結(jié)晶作用使研究區(qū)內(nèi)致密的顆?；?guī)r結(jié)構(gòu)及晶體邊界遭受破壞，形成疏松、多晶間孔隙的巖石，其強(qiáng)度降低，并且產(chǎn)生裂縫（見圖3e），對(duì)儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率產(chǎn)生較大的影響。

3.2.2.2白云巖化作用

圖3　碳酸鹽巖成巖作用

方解石部分地或全部被白云石取代之后，巖石的物理、化學(xué)性質(zhì)就會(huì)發(fā)生質(zhì)變，其滲透性、溶蝕性及抗壓性均與灰?guī)r有很大差異（見圖3d）。在方解石被取代的過程中，體積分?jǐn)?shù)在20%～70%時(shí)，孔隙度變化不大；大于70%時(shí)，孔隙度快速增大；當(dāng)體積分?jǐn)?shù)達(dá)到80%時(shí)，孔隙度達(dá)到最高值；若體積分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加，孔隙度反而降低（見圖4）。

圖4　孔隙度與白云石體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系

3.2.2.3巖溶作用

碳酸鹽巖孔隙的形成和發(fā)育與地下水的溶解作用密切相關(guān)。溶蝕作用可以發(fā)生在碳酸鹽巖形成乃至成巖后的各個(gè)階段。各種顆粒、生物介殼、骨骼的分級(jí)結(jié)構(gòu)不同，其溶蝕程度也不相同。生物殼質(zhì)和骨骼易形成溶孔和鑄模孔（見圖5a，5b），偶見有壓溶裂縫。這些溶孔、溶縫局部雖呈充填狀，但對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育有很大貢獻(xiàn)。

3.2.2.4破裂作用

裂縫是油氣滲流的重要通道，其形成與破裂作用有關(guān)。根據(jù)巖心觀察，局部見高角度裂縫，并且裂縫處有滲油（見圖5c）。研究區(qū)各井儲(chǔ)層裂縫的發(fā)育程度差異較大，主要有構(gòu)造縫、溶蝕縫，分別與斷裂活動(dòng)、巖溶作用和壓溶作用等因素有關(guān)。裂縫的形成往往會(huì)使儲(chǔ)層的孔滲特性變好，有利于油氣運(yùn)移（見圖5d，5e）。

圖5　孔隙類型

4　結(jié)論

1）高集油田第三系阜寧組湖相碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙類型主要有粒間孔、粒內(nèi)孔、鑄?？滓约傲芽p和溶蝕孔?？紫督Y(jié)構(gòu)以粗孔大中喉型為主，粗孔細(xì)喉型和小喉型次之。

2）影響高集油田第三系阜寧組湖相碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育的主要成巖作用有膠結(jié)、壓實(shí)（壓溶）、白云巖化、重結(jié)晶以及溶解和破裂作用。

3）高集油田第三系阜寧組湖相碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征受沉積環(huán)境和成巖作用等多種因素控制，沉積相是影響儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，但成巖作用是影響儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵因素。

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（編輯高學(xué)民）

Characteristics of Funing Formation lacustrine carbonate reservoir in Gaoji Oilfield

Zhang Feng1，Cui Jianjian1，Shao Xianjie2，Song Ting1
（1.Research Institute of Petroleum Engineering Technology，Shandong Kerui Holding Group Co.Ltd.，Dongying 257067，China；2.Yanshan University，Qinhuangdao 066004，China）

Based on the drilling core observation，casting thin section identification and logging data analysis of Funing Formation in Gaoji Oilfield，the lacustrine carbonate reservoir is determined as the research object.Combined with the physical property characteristics and casting thin section data，the sedimentary faces，rock type，pore type and other basic features of reservoir in this area are studied.The result shows that the reservoirs mainly distribute in Fu 2 Member bioclastic limestone and oolitic limestone.On the basis of pore space genetic classification system which is put forward by Choquette and Pray，the pore type classification in study area is also analyzed and the major factors influencing reservoir development，including sedimentary faces and diagenesis，are summarized.

lacustrine carbonate rock；reservoir characteristics；diagenesis；casting thin section；Gaoji Oilfield

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（2011ZX05038）

TE122.2+3

A

10.6056/dkyqt201503006

2014-12-11；改回日期：2015-03-21。

張峰，男，1984年生，碩士，2012年6月畢業(yè)于燕山大學(xué)石油工程系油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)從事油藏描述和油氣田開發(fā)研究工作。E-mail：qdzhfeng668@126.com。

引用格式：張峰，崔健健，邵先杰，等.高集油田阜寧組湖相碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征［J］.斷塊油氣田，2015，22（3）：296-300. Zhang Feng，Cui Jianjian，Shao Xianjie，et al.Characteristics of Funing Formation lacustrine carbonate reservoir in Gaoji Oilfield［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2015，22（3）：296-300.