李繼巖

(1.中國石化 勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257000；2.中國石化 勝利油田分公司 博士后流動工作站，山東 東營 257000)

渤海灣盆地東營凹陷東段紅層儲層成巖環(huán)境時空演化及成巖孔隙演化

李繼巖1,2

(1.中國石化 勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257000；2.中國石化 勝利油田分公司 博士后流動工作站，山東 東營 257000)

成巖環(huán)境是控制紅層儲層孔隙類型及演化過程的重要因素之一。在大量鏡下薄片鑒定的基礎(chǔ)上，利用“元素地球化學(xué)指標(biāo)正演”與“成巖產(chǎn)物類型及數(shù)量反演”相結(jié)合的研究方法，定性分析了渤海灣盆地東營凹陷東段紅層儲層成巖環(huán)境時空演化規(guī)律，定量表征了成巖改造孔隙量，分帶建立了多重成巖環(huán)境控制下的紅層儲層孔隙演化模式。結(jié)果表明：時間上，由于原始沉積環(huán)境、有機酸和烴類注入時期的控制，紅層儲層成巖環(huán)境可劃分為原始堿性和埋藏酸性兩個變化階段;平面上，由于鹽湖區(qū)釋放堿性水及有機酸濃度隨運移距離的變化，自湖盆區(qū)向凹陷邊緣可劃分為4個成巖環(huán)境變化帶：中強堿性-弱酸性帶、中強堿性-強酸性帶、弱堿性-中強酸性帶、弱堿性-弱酸性帶。受控于成巖環(huán)境平面變化規(guī)律，在不同構(gòu)造部位原生孔隙降低和次生孔隙增加的幅度具有明顯差異，從而導(dǎo)致東營凹陷東段紅層儲層儲集空間類型多樣、孔隙度差異明顯。

成巖孔隙改造量；孔隙演化；成巖環(huán)境；紅層；東營凹陷；渤海灣盆地

現(xiàn)今觀察到的成巖作用特征是長期地質(zhì)歷史演化過程中成巖環(huán)境不斷變化的產(chǎn)物[1-4]。成巖環(huán)境控制儲層成巖作用類型，并進一步影響成巖孔隙演化過程[5-7]。前人以成巖環(huán)境演化為出發(fā)點，針對渤海灣盆地東營凹陷北部陡坡帶砂礫巖體、洼陷帶灘壩砂等不同類型儲層成巖作用進行了研究[8-10]，利用現(xiàn)今成巖產(chǎn)物類型“反演”了堿性和酸性成巖環(huán)境時間上交替變化規(guī)律，從而建立了多重成巖環(huán)境變化控制下的儲層成巖演化模式。另外，針對東營凹陷紅層儲層成巖作用研究表明，東營凹陷紅層儲層具有堿性成巖環(huán)境和酸性成巖環(huán)境交替變化的特征，受控于成巖環(huán)境的差異性，不同成巖階段成巖產(chǎn)物及強度差異明顯[11-12]。但東營凹陷始新統(tǒng)紅層沉積時期具有“北部干旱蒸發(fā)湖盆的范圍小、以膏鹽巖和石膏沉積為主，南部水上與水下沉積交替、以紅層沉積為主”的典型特征。受控于原始湖盆堿性水的滲濾范圍和不同構(gòu)造帶紅層本身沉積環(huán)境的控制，原始堿性成巖環(huán)境在不同構(gòu)造位置具有較大差異性。另外，由于紅層本身不具備生油能力，埋藏成巖過程中外來有機酸濃度隨著運移距離長短會大大降低，導(dǎo)致不同構(gòu)造帶有機酸濃度存在分異。前人研究成果未考慮紅層原始堿性和埋藏酸性成巖環(huán)境在平面上的變化規(guī)律，從而沒有分帶建立東營凹陷成巖環(huán)境演化控制下的紅層儲層成巖孔隙演化模式，導(dǎo)致對儲層孔隙成巖演化過程的分析比較籠統(tǒng)，影響了對紅層有利儲層分布區(qū)帶的預(yù)測。本文以成巖環(huán)境時空演化規(guī)律為主線，采用“定性與定量、正演與反演、動態(tài)與靜態(tài)”相結(jié)合的研究思路，恢復(fù)了紅層儲層成巖環(huán)境時空演化規(guī)律，分區(qū)帶建立了紅層儲層成巖演化模式，確定了不同區(qū)帶成巖孔隙演化過程，從而為紅層有效儲層預(yù)測奠定了堅實基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

東營凹陷是一個位于渤海灣盆地濟陽坳陷東南部的中、新生代斷陷復(fù)合盆地，呈北東東走向(圖1)。新生代盆地受喜馬拉雅運動控制，經(jīng)歷了3個斷陷期，即孔店組—沙四段(沙河街組四段)的初始斷陷期、沙三段—沙二下亞段的斷陷深陷期、沙二上亞段—東營組的斷陷萎縮期。其中初始斷陷期發(fā)育了孔(孔店組)二段、孔一段、沙四下亞段和沙四上亞段?？滓欢巍乘南聛喍伟l(fā)育紫紅色或灰色泥巖以及灰色或棕紅色砂巖為特征，俗稱“始新統(tǒng)紅層”。這套地層在整個渤海灣盆地均有分布。隨著渤海灣盆地勘探程度的不斷提高，紅層逐漸進入了勘探工作者的視野，而東營凹陷作為渤海灣盆地最典型的斷陷湖盆，其紅層勘探已經(jīng)取得了較大突破，上報了2 000多萬噸的地質(zhì)儲量。東營凹陷東段鉆遇紅層的探井相對較多，鉆井取心資料豐富，因此將東段紅層儲層選作研究對象具有重要的現(xiàn)實意義，并可以為渤海灣盆地其它凹陷紅層勘探提供可借鑒依據(jù)。

圖1 東營凹陷東段構(gòu)造地層及成巖環(huán)境分區(qū)Fig.1 Stratigraphic column and diagenetic environment zonation in the eastern Dongying Saga.研究區(qū)構(gòu)造位置；b.研究區(qū)成巖環(huán)境劃分；c.地層綜合柱狀圖

2 樣品與方法

為了研究東營凹陷東段紅層儲層成巖環(huán)境的時空演化規(guī)律，系統(tǒng)觀察了20余口井的巖心，并磨制薄片進一步觀察和鑒定了成巖產(chǎn)物類型及數(shù)量，重點觀察能夠反映酸性成巖環(huán)境的長石和早期碳酸鹽巖膠結(jié)物溶蝕面孔率、能夠代表堿性成巖環(huán)境的石英溶蝕強度，從而達到利用成巖產(chǎn)物與數(shù)量多少反演成巖環(huán)境的目的。在巖心觀察的過程中，挑選了紅層中泥巖樣品進行了ICP-AES元素分析。因為泥巖中元素含量受后期成巖作用影響較小，可以忽略不計，能夠很好的反映原始沉積環(huán)境。樣品分析化驗數(shù)據(jù)由中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院石油地質(zhì)測試中心地層室完成，檢測儀器為電感耦合離子體發(fā)射光譜儀，選取對酸堿度比較敏感的Ca恢復(fù)pH值，從而利用元素地球化學(xué)指標(biāo)定量正演酸性成巖環(huán)境。

為了表征不同構(gòu)造帶成巖環(huán)境差異導(dǎo)致的成巖孔隙改造量大小，利用不同構(gòu)造帶典型井鏡下薄片觀察結(jié)果、粒度分析資料和儲層常規(guī)物性分析等資料，對成巖孔隙改造量進行了恢復(fù)。首先利用D C Beard(1973)提出的原始孔隙度(Ф0,%)與分選系數(shù)(S0，無量綱)之間的經(jīng)驗公式[13]：

Ф0=20.91+22.9/S0

(1)

式中：S0=P25/P75，P25、P75分別代表累積曲線上顆粒含量25%和75%處所對應(yīng)的顆粒直徑，mm。以16個原始粒度資料為基礎(chǔ)，做出各個樣品的粒度概率曲線，然后讀取累積曲線上對應(yīng)的P25和P75值，計算分選系數(shù)S0，最終得到研究區(qū)紅層原始孔隙度為27.5%～35.6%。其中，沖積扇砂體的原始孔隙度平均取值為28%(王斜95和王112井)，其他砂體均取原始孔隙度為35%。在成巖演化過程中，膠結(jié)作用和壓實作用是減孔的成巖作用，溶蝕作用是增孔的成巖作用。對于破壞性成巖作用對儲層物性的影響，筆者運用House-knecht(1987)提出的計算公式[14]：

Copl=(OP-IGV)

(2)

Cepl=(OP-Copl)×CEM/IGV

(3)

式中:Copl為壓實減孔量，%;Cepl為膠結(jié)減孔量，%;OP為原始孔隙度，%;IGV為粒間體積，%;CEM為粒間膠結(jié)物總量,%。溶蝕作用對儲層物性的影響，主要利用鏡下薄片進行溶蝕面孔率的觀察。

3 成巖環(huán)境時空變化規(guī)律

3.1 時間變化規(guī)律

筆者專門對成巖環(huán)境時間變化規(guī)律進行過分析[12,15]，在此進行簡單闡述。東營凹陷始新統(tǒng)紅層沉積時期，古氣候干旱，水介質(zhì)古鹽度呈微咸水性質(zhì)，水介質(zhì)pH值大部分在8.0～8.7，呈弱堿性-堿性。大約從沙三段沉積時期(42.4Ma)開始，受控于北部民豐洼陷不同層系烴源巖排有機酸和烴類的影響，儲層流體性質(zhì)逐漸呈現(xiàn)酸性，埋藏成巖過程中紅層儲層基本以持續(xù)弱酸性-酸性環(huán)境為主。

3.2 平面變化規(guī)律

受控于原始湖盆堿性水滲濾范圍和不同構(gòu)造帶紅層本身沉積環(huán)境的控制，原始堿性成巖環(huán)境在不同構(gòu)造位置具有較大差異性。另外，埋藏成巖過程中外來有機酸濃度隨著運移距離的增加會大大降低，導(dǎo)致離烴源巖越遠有機酸濃度越低。通過對東營凹陷東段多口鉆遇紅層探井進行古水介質(zhì)酸堿性(pH值)定量計算，并對大量鏡下薄片鑒定統(tǒng)計早期碳酸鹽膠結(jié)物和硬石膏含量，恢復(fù)了原始堿性成巖環(huán)境平面變化規(guī)律。同時，結(jié)合烴源巖排有機酸的研究成果，通過對不同構(gòu)造帶溶蝕孔隙的統(tǒng)計，定性確定了埋藏酸性成巖環(huán)境的平面變化規(guī)律。

3.2.1 原始堿性成巖環(huán)境平面變化規(guī)律

1) 成巖產(chǎn)物數(shù)量變化規(guī)律

膠結(jié)物類型可以指示成巖環(huán)境。早期碳酸鹽膠結(jié)物和硬石膏對原始堿性成巖環(huán)境具有一定的指示意義，石英的溶蝕現(xiàn)象也可以很好的反映堿性成巖環(huán)境。通過對東營凹陷紅層儲層鏡下薄片進行鑒定，發(fā)現(xiàn)自湖盆區(qū)向凹陷邊緣早期碳酸鹽膠結(jié)物和硬石膏的含量逐漸減少，石英的溶蝕現(xiàn)象逐漸減少，至凹陷邊緣幾乎觀察不到石英溶蝕現(xiàn)象(圖2a，e，i—k，m—o)。從鑄體薄片看，石英的港灣狀溶蝕特征比較顯著，溶蝕孔隙比較干凈。另外，在石英溶蝕附近的碳酸鹽膠結(jié)物未發(fā)生酸性溶蝕(圖2i)，這樣以便排除所觀察到的不是真正的石英溶蝕。

圖2 東營凹陷東段不同構(gòu)造帶成巖產(chǎn)物類型Fig.2 Diagenetic products types of different structural belts in the eastern Dongying Saga.王112 井，埋深1 682.41 m，鐵白云石和方解石膠結(jié)物；b.王斜95井，埋深1 801.92 m，石英次生加大邊；c.王112井，埋深1 683.2 m，長石被溶蝕；d.王112井，埋深1 687.91 m，顆粒間點/點-線接觸；e.王135井，埋深2 843.3 m，早期方解石膠結(jié)物；f.王斜131井，埋深2 254.76 m，方解石被溶蝕；g.王135井，埋深2 843.3 m，長石鋸齒狀溶蝕現(xiàn)象；h.王斜131井，埋深2 368.9 m，顆粒間呈線-點接觸；i.官120井，埋深3 191.42 m，早期碳酸鹽巖膠結(jié)物大量發(fā)育和石英次生加大邊溶蝕；j.官12井，埋深3 323.7 m，石英被溶蝕現(xiàn)象；k.官12井，埋深3 320.6 m，硬石膏膠結(jié)物發(fā)育；l.官12井，埋深3 323.5 m，顆粒定向排列，呈線接觸；m.郝科1井，埋深4 781 m，早期碳酸鹽巖膠結(jié)物；n.郝科1井，埋深4 787 m，石英 被溶蝕現(xiàn)象；o.郝科1井，埋深4 921 m，硬石膏膠結(jié)物；p.郝科1井，埋深4 787.2 m，顆粒間凹凸接觸

2) 元素地球化學(xué)指標(biāo)定量正演

酸堿度反映比較敏感的為碳酸鈣沉淀，pH值指標(biāo)與巖石中Ca含量具有很強的相關(guān)性。一般情況下，Ca在酸性介質(zhì)中發(fā)生溶解，易在堿性溶液中沉淀，因此可以用Ca含量反映水介質(zhì)的pH值。通過統(tǒng)計現(xiàn)代不同湖泊的pH值與Ca含量的關(guān)系，進行多項式與對數(shù)擬合后得到公式(4)和(5)。其中對數(shù)擬合的相關(guān)系數(shù)最高(圖3)，完全可以為研究所利用，本次研究筆者定量計算過程采用公式(5)。

多項式擬合結(jié)果為：

(4)

圖3 pH值多項式及對數(shù)擬合曲線Fig.3 The pH value of polynomial and Logarithmic fitting curves(圖中數(shù)據(jù)來源：青海湖，pH值為9.1，Ca含量為12%；尕海，pH值為8.93，Ca含量為10.5%；尕海，pH值為8.83，Ca含量為6.5%；黃海，pH值為8.54，Ca含量為3.71%；黃海，pH值為8.4，Ca含量為2.09%；黃海，pH值為8.18，Ca含量為2.29%；黃海，pH值為8.5， Ca含量為2.37%；洱海，pH值為8.08，Ca含量為1.21%。)

對數(shù)擬合結(jié)果為：

y=0.4217lnx+8.010 5

R2=0.930 4

(5)

利用公式(5)對多口探井進行pH值定量恢復(fù)，結(jié)果表明：東營凹陷始新統(tǒng)紅層沉積時期，古水介質(zhì)pH值分布在8.1～8.9，整體呈現(xiàn)弱堿性-堿性。但平面上原始堿性成巖環(huán)境具有分帶性，自北向南pH值具有逐漸降低的趨勢，即郝科1(9.09)—王46(8.81)—王135(8.69)—王100(8.67)—王130(8.64)—王112(8.445)(圖4b)。這充分說明離湖盆區(qū)越近，受湖盆中膏鹽層脫水的影響，原始水介質(zhì)呈中強堿性，遠離湖盆區(qū)逐漸過渡為弱堿性。

3.2.2 埋藏酸性成巖環(huán)境平面變化規(guī)律

一般來說，離烴源巖越近的構(gòu)造帶內(nèi)由于有機酸和烴類的溶蝕導(dǎo)致長石和早期碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕越強，形成的溶蝕孔隙越多。為了表征不同構(gòu)造帶埋藏酸性成巖環(huán)境的強弱，筆者觀察并統(tǒng)計薄片中長石和早期碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕面孔率?？紤]兩者溶蝕面孔率的變化規(guī)律，將埋藏酸性成巖環(huán)境自南向北劃分為4個帶(圖4c)：①弱酸性帶。位于烴源巖中心發(fā)育區(qū)，郝科1井兩者溶蝕面孔率非常低，一般小于1%，分析原因為該類儲層缺乏與烴源巖溝通的斷層(圖4a)，導(dǎo)致有機酸和烴類進入儲層的難度較大；②強酸性帶。緊鄰烴源巖發(fā)育的王46井區(qū)，由于發(fā)育盆傾的有效油源斷層(圖4a)，有機酸和烴類呈階梯式運移至紅層儲層中，使得靠近烴源巖區(qū)的王46和官12等井區(qū)中長石和早期碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕面孔率迅速增大，平均值在2.117%左右；③中強酸性帶。向南至王130、王100、王斜131等井區(qū)中長石和早期碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕面孔率有所降低，分布在1.207%～1.627%；④弱酸性帶。隨著有機酸運移距離的不斷增大，其濃度大大降低，導(dǎo)致最南部的王112、王斜95等井區(qū)長石和早期碳酸鹽巖膠結(jié)物溶蝕面孔率大幅度降低，平均值為0.833%。

綜合原始堿性和埋藏酸性成巖環(huán)境平面變化規(guī)律，將東營凹陷東段紅層儲層成巖環(huán)境自湖盆區(qū)向凹陷邊緣分為4個帶：中強堿性-弱酸性帶、中強堿性-強酸性帶、弱堿性-中強酸性帶及弱堿性-弱酸性帶(圖1)。

圖4 東營凹陷東段成巖環(huán)境平面變化規(guī)律定性表征Fig.4 Qualitative characterization of diagenetic environment variation on the plane view in the eastern Dongying Saga.成巖環(huán)境變化規(guī)律及Ca元素測試點位置；b.pH值變化規(guī)律；c.溶蝕面孔率的變化規(guī)律 Ng-Nm.館陶組-明化鎮(zhèn)組；Ed.東營組；Es1.沙河街組一段；Es2.沙河街組二段；Es3(上).沙河街組三段上亞段；Es3(中).沙河街組三段中亞段；Es3(下).沙河街組三段下亞段；Es4(上).沙河街組四段上亞段；Es4(下).沙河街組四段下亞段；Ek1.孔店組一段；Ek2.孔店組二段

成巖環(huán)境井號深度/m溶蝕增孔量/%壓實減孔量/%膠結(jié)減孔量/%現(xiàn)今孔隙度/%弱堿性-弱酸性帶王斜951801．922．305．358．2016．75王1121682．412．405．628．9015．881685．322．155．898．3515．911687．901．805．707．2316．87弱堿性-中強酸性帶王斜131王130王1002249．366．708．6511．2021．852255．266．209．1212．1019．982268．506．409．2111．1021．091744．256．328．1510．5022．671748．256．308．2510．9022．151752．736．908．6511．8021．451780．606．507．6512．1021．751782．306．208．6911．7020．811792．107．107．6510．8023．65中強堿性-強酸性帶王46官120官122852008．1019．5012．1011．502952．298．5019．8012．5011．202955．508．6020．1012．9010．602997．808．8020．4012．1011．303320．608．1522．1010．2010．853323．708．2022．8010．3010．102945．698．1019．6013．1010．402948．258．2520．1011．5011．65中強堿性-弱酸性帶郝科13969．902．1028．206．502．403974．902．3027．607．102．603982．502．0527．906．902．253995．301．7528．106．701．954016．301．9028．806．201．90

注：弱堿性-弱酸性的成巖環(huán)境中儲層原始孔隙度取28%；其他成巖環(huán)境中儲層原始孔隙度取35%。

4 成巖孔隙改造量定量計算

利用前面提出的成巖孔隙量定量計算公式，對東營凹陷東段不同成巖環(huán)境控制下的壓實減孔量和膠結(jié)減孔量進行了計算(表1)。結(jié)果表明，壓實減孔量明顯受控于埋藏深度，膠結(jié)減孔量主要受控于原始堿性成巖環(huán)境，堿性越強，以早期碳酸鹽膠結(jié)物和硬石膏膠結(jié)物最為發(fā)育。另外，研究區(qū)不同成巖環(huán)境帶整體溶蝕增孔量差異明顯，主要發(fā)生了埋藏酸性成巖環(huán)境控制下的早期碳酸鹽巖膠結(jié)物、長石溶蝕，而原始堿性成巖環(huán)境控制下不同構(gòu)造帶石英溶蝕增孔量分布在0.8%～1.7%范圍內(nèi)。

5 成巖環(huán)境控制下的成巖演化孔隙演化模式

成巖環(huán)境是控制儲層成巖作用特征的主觀因素，不同類型成巖環(huán)境中發(fā)生不同的成巖事件，形成不同的成巖礦物序列，從而導(dǎo)致儲層孔隙類型和結(jié)構(gòu)特征具有一定的差異。東營凹陷東段紅層儲層原始堿性和埋藏酸性成巖環(huán)境時空演化規(guī)律具有很強的分帶性。本文綜合考慮不同構(gòu)造帶成巖環(huán)境的差異性，分帶建立了不同成巖環(huán)境控制下的紅層儲層成巖孔隙演化模式。其中假定原生孔隙度的減少主要受控于原始成巖階段壓實作用和膠結(jié)作用，這是由于一般情況下壓實作用在早期成巖階段最為強烈，而在埋藏酸性環(huán)境中含鐵類碳酸鹽膠結(jié)物較少，對原生孔隙影響可忽略不計。次生孔隙增加主要受控于埋藏階段流體性質(zhì)變化之后導(dǎo)致長石和碳酸鹽巖膠結(jié)物的溶蝕而形成，原始堿性成巖環(huán)境控制下石英溶蝕增孔量在0.8%～1.7%范圍內(nèi)。

1) 弱堿性-弱酸性成巖環(huán)境

主要分布于凹陷邊緣，原始成巖環(huán)境呈弱堿性，該階段成巖改造孔隙量如下：①由于儲層埋藏淺且沖積扇巖石中粘土雜基大量存在使得壓實作用強度明顯降低，三角狀顆粒間呈點、點-線接觸，壓實減孔量平均為5.64%(圖2d)；②膠結(jié)作用偏弱，早D期泥晶碳酸鹽膠結(jié)物呈環(huán)帶狀分布在碎屑顆粒之間，以方解石為主(圖2a)，膠結(jié)減孔量平均為8.17%。壓實作用和膠結(jié)作用使得原生孔隙度持續(xù)降低至14.19%，石英溶蝕次生孔隙度鮮有增加(圖5)。至沙三段沉積時期(42.5 Ma)，成巖環(huán)境逐漸呈現(xiàn)弱酸性特征，壓實作用弱，部分早期碳酸鹽膠結(jié)物被溶蝕成孔，偶見有長石發(fā)生溶蝕，石英次生加大邊出現(xiàn)(圖2b，c)，從而形成少量的次生孔隙，溶蝕增孔量平均為2.16%(圖5)，最終使得現(xiàn)今孔隙度恢復(fù)到16.35%。這種成巖環(huán)境變化類型控制下儲層孔隙以原生孔隙為主，堿性流體和有機酸溶蝕的次生孔隙非常少(圖5)。

2) 弱堿性-中強酸性成巖環(huán)境

該模式主要發(fā)育在王130、王135、王100等井區(qū)，弱堿性的原始成巖環(huán)境控制下成巖孔隙改造量如下：①壓實作用快速發(fā)生，碎屑顆粒呈線-點、線接觸(圖2h)，壓實減孔量平均為8.45%；②膠結(jié)作用中等，早期碳酸鹽膠結(jié)物大量形成，呈環(huán)帶狀分布在碎屑顆粒之間，以方解石為主(圖2e)，膠結(jié)減孔量平均為11.36%，壓實作用和膠結(jié)作用使得儲層原始孔隙度降低至15.19%，石英溶蝕次生孔隙度略有增加(圖5)。至沙三段沉積時期，有機酸大量進入儲層中，長石和早期碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕程度增強(圖2f，g)，次生孔隙度大量增加至6.51%(圖5)，最終儲層孔隙度可達到21.7%。這種成巖環(huán)境變化類型控制下儲層孔隙主要以原生孔隙為主，但次生孔隙明顯增加，儲層物性好，可成為目前紅層勘探中最為有效的儲層，現(xiàn)階段已發(fā)現(xiàn)的油氣大部分集中在該類儲層中。

3) 中強堿性-強酸性成巖環(huán)境

該模式主要發(fā)育在王46和官120等湖盆邊緣區(qū)，中強堿性的原始成巖環(huán)境控制下成巖孔隙改造量如下：①壓實作用強烈，由于該帶埋藏深度加大且石英和長石等脆性顆粒含量增加，壓實作用強度加強，碎屑顆粒呈線接觸，甚至縫合接觸(圖2l)；②膠結(jié)作用較強，早期碳酸鹽膠結(jié)物大量形成，呈分散環(huán)帶狀分布在碎屑顆粒之間，部分甚至包圍碎屑顆粒生長，尤以方解石為主，另外由于古鹽度較大，離湖盆中心距離較近，石膏膠結(jié)物大量出現(xiàn)，有的以團塊狀圍繞碎屑顆粒生長，部分以細粒形式分散在顆粒之間(圖2i，k)；③溶蝕作用較弱，見少量石英鋸齒狀邊緣(圖2j)，石英溶蝕增孔量平均為1.1%。該階段膠結(jié)減孔量平均為11.84%，壓實減孔量平均為20.55%，儲層原生孔隙度降低至2.61%(圖5)。至沙三段沉積時期開始，儲層成巖環(huán)境逐漸呈現(xiàn)強酸性，長石顆粒和早期碳酸鹽膠結(jié)物發(fā)生大規(guī)模溶蝕，形成大量次生孔隙，溶蝕增孔量平均為7.24%(圖5)，最終儲層孔隙度可達到10.95%。這種成巖環(huán)境變化類型控制下儲層孔隙度整體較低，儲集空間類型以次生孔隙為主，少量原生孔隙。

圖5 東營凹陷東段紅層儲層多重成巖環(huán)境控制下的成巖孔隙演化模式Fig.5 Diagenesis pore evolutionary model under the control of multiple diagenetic environments of red beds in the eastern Dongying SagA.弱堿性-弱酸性成巖環(huán)境控制下的孔隙演化模式；B.弱堿性-中強酸性成巖環(huán)境控制下的孔隙演化模式；C.中強堿性-強酸性成巖環(huán)境控制下的孔隙演化模式；D.中強堿性-弱酸性成巖 環(huán)境控制下的孔隙演化模式

4) 中強堿性-弱酸性成巖環(huán)境

該模式主要發(fā)育湖盆中心區(qū)，在強堿性的原始成巖環(huán)境控制下，儲層中形成了大量早期碳酸鹽膠結(jié)物和硬石膏膠結(jié)物(圖2m，o)，膠結(jié)減孔量平均值為6.56%。另外，由于埋藏深度非常大，壓實減孔量平均為28.18%，導(dǎo)致儲層原生孔隙度幾乎消失殆盡(圖5)，另外由于石英大量溶蝕(圖2n)，使得次生孔隙增加至1.7%(圖5)。至沙三段沉積時期，儲層流體性質(zhì)逐漸過渡為弱酸性，長石和早期碳酸鹽膠結(jié)物的極少量溶蝕，溶蝕增孔量約0.32%(圖5)，最終儲層孔隙度平均在2%左右。這種成巖環(huán)境變化類型控制下儲層孔隙度整體較低，儲集空間類型以次生孔隙為主，少量原生孔隙。由于整體孔隙度非常低，該類儲層對于油氣勘探的意義不大。

6 結(jié)論

1) 時間上，由于原始沉積環(huán)境、有機酸和烴類注入時期的控制，紅層儲層成巖環(huán)境可劃分為原始堿性和埋藏酸性2個變化階段，至沙三段沉積時期，儲層流體逐漸過渡為酸性環(huán)境；平面上，由于鹽湖區(qū)釋放堿性水及有機酸濃度變化的影響，自湖盆區(qū)向凹陷邊緣可劃分為4個成巖環(huán)境變化帶：中強堿性-弱酸性帶、中強堿性-強酸性帶、弱堿性-中強酸性帶及弱堿性-弱酸性帶。

2) 定量表征了不同成巖環(huán)境變化帶壓實減孔量、膠結(jié)減孔量、溶蝕增孔量，原始堿性成巖階段，受控于壓實作用和膠結(jié)作用，原生孔隙快速減少；埋藏酸性成巖階段，受控于溶蝕作用，次生孔隙快速增加。在定量分析孔隙變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，最終明確了不同成名環(huán)境控制下的孔隙演化過程：中強堿性-弱酸性成巖環(huán)境控制下原生孔隙消失殆盡，次生孔隙略有增加至2%左右；中強堿性-強酸性成巖環(huán)境控制下原生孔隙降低至2.61%，次生孔隙增加至8.34%；弱堿性-中強酸性成巖環(huán)境控制下原生孔隙降低至15.19%，次生孔隙增加至6.51%；弱堿性-弱酸性成巖環(huán)境控制下的原生孔隙降低至14.19%，次生孔隙增加至2.16%。

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(編輯 張玉銀)

Temporal-spatial evolution of diagenetic environment and diagenesis pore evolutionary process of red beds in the eastern Dongying Sag,Bohai Bay Basin

Li Jiyan1，2

(1.ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,ShengliOilfieldCompany,SINOPEC，Dongying，Shandong257000,China； 2.WorkingStationsforPostDoctors，SINOPEC,Dongying，Shandong257000,China)

Diagenetic environment is one of the vital factors to control pore types and evolutionary process of the red beds.On the basis of a great amount of microscopic thin section combining with ‘elemental geochemical index quantifiable forward modeling’ and ‘diagenetic product type and quantifiable inversion’,Temporal-spatial evolution of diagenetic environments are qualitatively analyzed in red beds of the eastern Dongying Sag,and diagenetically reformed pore volumes are quantitatively described.Additionally,pore evolution models under the control of multiple diagenetic environments are established in red beds.The results show that diagenetic environments in red beds can be divided into original alkaline environment and burial acidic environment owing to primary depositional environment,organic acid and hydrocarbon injection period at temporal dimension.On the plane view,with alkaline water released by saline lake areas and changes of organic acid concentration along with the migration distance,diagenetic environment can be divided into four parts from lake area to sag margin: moderate strong alkalinity-weak acidity,moderate-strong alkalinity-weak acidity,weak alkalinity-moderate-strong acidity,weak alkalinity-weak acidity.Due to the spatial variation of diagenetic environment,the degree of original pore reduction and secondary pore generation are obviously different in different tectonic positions,which in turn leads to diversified reservoir space types and significant porosity difference red beds in the eastern Dongying Sag.

diagenetic reformed pore volume,pore evolution,diagenetic environment,red bed,Dongying Sag,Bohai Bay Basin

2016-03-07;

2016-09-23。

李繼巖(1987—)，男，博士后，油氣資源勘探理論與技術(shù)。E-mail:ljy19870817@163.com。

國家油氣科技重大專項(2011ZX05006-003)。

0253-9985(2017)01-0090-08

10.11743/ogg20170110

TE122.2

A