肖佃師，高陽，彭壽昌，王猛，王民，盧雙舫

（1.中國石油大學（華東）深層油氣重點實驗室，山東青島 266580；2.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依 834000）

0 引言

混積巖是機械碎屑沉積、化學沉積或火山作用等多源混積的產(chǎn)物[1]，通常形成于三角洲前緣-湖相沉積背景[2-4]，具有細粒沉積、巖性多樣、頻繁薄層交互、非均質性強的特點[5]，是中國頁巖油富集也是已實現(xiàn)工業(yè)開發(fā)的一類重要儲集層[6]，如準噶爾盆地二疊系蘆草溝組[6-7]。前人在混積巖的巖性劃分、沉積模式、儲集層分類等方面開展大量研究[5,8-9]，但混積過程對儲集層品質的控制尚不明確。蘆草溝組混積巖是由有機質、粉砂、泥級顆粒、白云質（泥微晶、砂屑白云石等）、灰質及少量凝灰質構成，各種組分均會影響孔隙結構，組分間混積方式也控制儲集層品質；只有清楚認識這些影響，才能從機理上揭示混積巖成儲機制、演化及甜點控制因素。然而，目前只對混積巖中幾類主要巖性（比如粉砂巖、白云巖、泥巖等）的微觀結構進行過表征和對比[10-12]，并沒有系統(tǒng)揭示各類組分及其混積方式的影響。

另外，多組分混積導致孔喉結構復雜，不同孔喉類型疊加可能對應相似的表征參數(shù)（孔隙大小、孔喉大小分布、孔喉比等），這些參數(shù)難以全面揭示混積巖微觀結構差異?？梢姡旆e巖孔喉系統(tǒng)結構與組分密切相關，對于揭示組分之間的聯(lián)系也非常重要。

孔喉系統(tǒng)是由巖石中孔隙空間及與溝通它們的喉道組成的[13]，具有一定連通規(guī)模的網(wǎng)絡系統(tǒng)。與其他表征參數(shù)（孔隙類型、大小分布等）相比，孔喉系統(tǒng)傾向于刻畫孔喉組合類型及在整個巖石孔喉網(wǎng)絡中的貢獻。對于混積型儲集層，多源組分混積導致多類孔喉系統(tǒng)疊加，形成多樣的混合系統(tǒng)，相似的孔喉分布可能對應不同的孔喉組合關系，對應不同的流體可動特征。因此，孔喉系統(tǒng)判別應該是剖析混積型儲集層孔喉結構差異、明確優(yōu)質儲集層發(fā)育控制因素的突破點。然而，目前對混積巖儲集層孔喉系統(tǒng)分類及劃分方面的研究還比較薄弱[4]。

因此，本文以準噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組混積巖為例，結合薄片、場發(fā)射掃描電鏡、壓汞和核磁共振等手段，進行孔喉系統(tǒng)分類和判別，總結混積巖孔喉系統(tǒng)的發(fā)育特征、控制因素，并剖析各組分混積過程的影響，總結孔喉系統(tǒng)對混積巖物性及流體可動性的控制。

1 樣品基本特征

吉木薩爾凹陷位于準噶爾盆地東緣，為一個東高西低的箕狀斷陷（見圖 1），二疊系蘆草溝組是凹陷內(nèi)重要的含油層系[14-15]。蘆草溝組為一套包括暗色泥巖、粉砂巖、碳酸鹽巖及其過渡巖性的細?；旆e巖，巖性可達20余種[15-16]，垂向頻繁互層（見圖1）。主要巖性包括粉砂巖類、泥巖類、白云巖類和白云質粉砂巖 4大類（見表1），又細分為粉砂巖、泥質粉砂巖、白云質粉砂巖、泥晶白云巖等10小類（見表1），其中粉砂巖、泥質粉砂巖及砂屑（或粉砂質）白云巖是上甜點蘆草溝組二段（簡稱“蘆二段”）P2l22-1—P2l22-3小層的優(yōu)勢儲集層，白云質粉砂巖是下甜點蘆草溝組一段（簡稱“蘆一段”）P2l12-1—P2l12-3小層的優(yōu)勢儲集層（見圖1）。多組分混積給巖性識別、頁巖油儲集層評價及甜點優(yōu)選帶來極大挑戰(zhàn)[4]。

圖1 吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組頂面構造圖及地層綜合柱狀圖（P2l21—蘆二段一亞段；P2l22-1—P2l22-4—蘆二段二亞段1小層—4小層；P2l11—蘆一段一亞段；P2l12-1—P2l12-7—蘆一段二亞段1小層—7小層）

本次在蘆草溝組甜點段共優(yōu)選樣品38塊，其中，粉砂巖類15個、白云質粉砂巖7個、白云巖類7個和泥巖類8個，氣測孔隙度均值分別為9.02%，10.93%，9.1%，8.7%，滲透率均值分別為 0.077×10-3μm2，0.028×10-3μm2，0.18×10-3μm2，0.10×10-3μm2。不同巖性孔隙度分布范圍相似，但滲透率差異較大（見表1）。長石、石英和白云石為主要礦物（見表 1），方解石和黏土含量較低。在粉砂巖類、白云質粉砂巖和泥巖類中長石含量分別為 54.7%，49.2%，41.3%，石英含量分別為 19%，19.6%，34.7%，泥巖類表現(xiàn)出相對高石英和低長石，這與遠離物源長石含量降低有關[17]。利用薄片統(tǒng)計陸源碎屑顆粒或砂屑的粒徑，粒度中值分布范圍為24～207 μm，小于62.5 μm的樣品超65%。文中將粒徑大于30 μm的陸源碎屑統(tǒng)稱為偏砂粒，小于30 μm的細粒部分稱為偏泥粒（成分仍以石英和長石為主）。

為刻畫孔喉系統(tǒng)，進行了掃描電鏡（SEM）、核磁共振和高壓壓汞等實驗。利用核磁共振分別測量飽和煤油及不同離心力下的T2譜，進行孔隙分布及可動性表征，其中參數(shù)采用0.2 ms回波間隔、3 s等待時間，離心轉速分別選用2 000，4 000，6 000，10 000 r/min。根據(jù)高壓壓汞實驗結果（最大壓力為110 MPa），利用Washburn方程[18]得到孔喉分布，用于標定T2譜和建立孔喉-孔隙累計對比曲線，進行孔喉系統(tǒng)識別。

2 混積型儲集層類型劃分方法

致密儲集層品質受微觀孔隙結構的影響[4-5]，混積巖孔隙結構復雜，常規(guī)基于壓汞形態(tài)或孔喉分布等參數(shù)的儲集層分類有效性變差，需要從孔隙結構成因入手對孔喉系統(tǒng)類型及劃分方法進行深入探討，才能全面揭示混積型儲集層類型及品質差異。下面詳述基于壓汞形態(tài)和考慮孔喉系統(tǒng)的混積巖類型劃分。

2.1 基于壓汞形態(tài)的常規(guī)混積型儲集層類型劃分

高壓壓汞常被用于致密儲集層類型劃分，壓汞形態(tài)、孔喉大小等參數(shù)是常用指標。以壓汞形態(tài)將蘆草溝組混積巖儲集層劃分4類（見圖2）。Ⅰ型儲集層具有低排驅壓力、下凹形態(tài)、較高退汞效率，反映孔喉大、分選好，粒間孔和粒間溶蝕孔等較大孔發(fā)育；Ⅱ型儲集層具有低排驅壓力、陡直線形態(tài)、低退汞效率，說明孔喉分選變差、分布范圍寬，指示多類孔喉并存；Ⅲ型儲集層具有中—高排驅壓力、緩直線形態(tài)、中等退汞效率，說明孔喉分選好、類型較單一，以溶蝕孔或晶間孔隙為主；Ⅳ型儲集層具有高排驅壓力、上凸形態(tài)、低退汞效率，揭示孔喉最小、連通性差，以晶間孔為主。整體上，Ⅰ型物性最好（見表1），Ⅳ型最差，Ⅱ型和Ⅲ型儲集層物性分布相似（見表 1），壓汞曲線存在交叉（見圖2），儲集層品質差異不明顯，這與混積巖儲集層孔喉結構復雜、組合關系多樣有關，也反映了常規(guī)基于壓汞形態(tài)這類單一參數(shù)的儲集層分類方法難以適用于混積巖。

2.2 基于孔喉系統(tǒng)的混積型儲集層類型劃分

2.2.1 孔喉系統(tǒng)劃分

如引言所述，孔喉系統(tǒng)與孔隙類型及分布關系密切，當某類型孔隙占主導、且具有一定連續(xù)滲流長度時，該類型孔隙及其形成的喉道（孔隙窄小部分）就構成了一個完整孔喉系統(tǒng)。若巖石中某類孔喉系統(tǒng)明顯占優(yōu)、且對滲流起主導，則整個巖石可歸屬為一類孔喉系統(tǒng)，而當多類孔喉并存、對滲流貢獻相當時，則歸屬為混合孔喉系統(tǒng)。結合前人對致密儲集層孔隙類型的分類方案[5,12]，通過鑄體薄片、SEM等對孔隙類型及分布進行識別，統(tǒng)計不同類型孔隙發(fā)育比例及分布規(guī)模，確定混積巖孔喉系統(tǒng)發(fā)育類型。在蘆草溝組共劃分出粒間孔喉系統(tǒng)（A型）、粒間-溶蝕-晶間混合孔喉系統(tǒng)（B型）、溶蝕孔喉系統(tǒng)（C型）、溶蝕-晶間混合孔喉系統(tǒng)（D型）和晶間孔喉系統(tǒng)（E型）5類，具體特征如下：

粒間孔喉系統(tǒng)（A型）主要發(fā)育粒間孔及粒間溶蝕孔（見圖3a），其中偏砂粒（或砂屑）間隙形成孔、顆粒接觸處等區(qū)域構成喉，具有好的連通性及連通長度（見圖3b），其主要分布在Ⅰ型儲集層中，巖性多為粉砂巖類或砂屑白云巖（見表 1）。溶蝕孔喉系統(tǒng)（C型）是以溶蝕孔為主要孔喉類型（見圖3c），粒間孔少見，溶蝕孔多呈蜂窩狀（見圖3d），較大部分為孔、窄部分為喉，孔喉配位數(shù)多，大量溶蝕孔密集分布表現(xiàn)出較好連通性（見圖3d），其孔隙類型單一、孔喉分選好，分布在Ⅲ型儲集層中，以白云質粉砂巖和泥巖類為主（見表1）。晶間孔喉系統(tǒng)（E型）主要依靠石英、白云石、方解石等礦物晶間孔連通（見圖3e），零星可見溶蝕孔和少量粒間孔（見圖3f），孔喉小、連通性差，分布在Ⅳ型儲集層中（見圖 2），以泥質白云巖、灰質粉砂巖和白云質泥巖等為主（見表1）。

表1 吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組混積型儲集層部分樣品基本信息

圖2 混積型儲集層壓汞曲線及類型劃分

混合孔喉系統(tǒng)包括粒間-溶蝕-晶間混合系統(tǒng)（B型）和溶蝕-晶間混合系統(tǒng)（D型）兩類，與多源組分混積有關。B型常發(fā)育在偏砂粒與白云石互層巖性中（見圖3g），粉砂條帶內(nèi)發(fā)育粒間孔喉，白云石和粉砂混積層中發(fā)育溶蝕孔喉，而泥晶白云石層內(nèi)發(fā)育晶間孔喉（見圖3h）；另外當少量灰質、偏泥粒和粉砂混積時（含灰泥質粉砂巖），偏泥粒和方解石充填在粉砂顆粒間，局部破壞粒間孔喉，也會形成該類系統(tǒng)（見表1），其主要分布在Ⅱ型儲集層中。D型是由溶蝕和晶間兩類孔喉混合組成，一種情況是分布在白云石、偏泥粒和少量粉砂混積中（泥巖類或泥質白云巖）（見圖3k），易溶礦物（比如長石）減少，溶蝕孔喉連通性變差，需要依靠晶間孔喉溝通（見圖3l），另一種發(fā)育在灰質含量高的泥質粉砂巖中，方解石不僅充填粒間孔喉，還交代長石（見圖3i），溶蝕孔喉連續(xù)性變差（見圖3j），也會形成D型，兩種成因分別分布在Ⅲ型和Ⅱ型儲集層中（見圖2）。

圖3 不同孔喉系統(tǒng)巖石薄片及掃描電鏡圖像

由此可見，混積巖儲集層類型（見圖2）與孔喉系統(tǒng)并非完全對應，Ⅰ型儲集層發(fā)育A型系統(tǒng)，Ⅱ型儲集層表現(xiàn)出多類孔喉并存，發(fā)育B型和D型兩類混合系統(tǒng)，其中后者的排驅壓力更大，粒間孔喉被膠結作用破壞；Ⅲ型儲集層主要發(fā)育C型系統(tǒng)，當排驅壓力增大時，也發(fā)育D型混合系統(tǒng)，溶蝕孔隙數(shù)量減少；Ⅳ型儲集層主要發(fā)育E型系統(tǒng)。

相比于常規(guī)基于壓汞的儲集層類型劃分，基于孔喉系統(tǒng)的儲集層類型劃分更能全面揭示混積巖孔喉結構的非均質性及成因差異。對于Ⅱ型儲集層，發(fā)育 B型的樣品的粒間孔喉比例更多（見圖3h），物性明顯好于發(fā)育D型的樣品（見表1、圖3j）；對于Ⅲ型儲集層，發(fā)育 C型的樣品的溶蝕孔喉比例更多（見圖 3c），物性明顯好于發(fā)育D型的樣品（見表1、圖3l）。

2.2.2 孔喉系統(tǒng)的定量判別

引入孔隙和孔喉累計對比法，進行孔喉系統(tǒng)定量判別。該方法利用累計孔隙和累計孔喉的關系，來判別孔喉系統(tǒng)。對于不同的孔喉系統(tǒng)，相同累計孔隙占比時對應的連通孔喉比例也會不同，連通性越好、比例越高，同類孔喉系統(tǒng)通常會對應相近的分布曲線?？紫逗涂缀砝塾媽Ρ确ǖ牟襟E為：根據(jù)壓汞實驗得到孔喉分布曲線，利用孔喉分布標定核磁共振T2譜[13]，計算表面弛豫率（見表 1），得到孔隙大小分布，然后從大到小依次統(tǒng)計不同孔徑時累計孔喉占比和累計孔隙占比，進而得到孔隙/孔喉累計對比圖（見圖4）。

在圖 4中，累計對比曲線位于對角線下方，先緩慢上升、再快速增加、后維持在對角線附近，曲線與對角線圍成面積越大，反映相同累計孔隙時對應連通孔喉比例越低，孔喉連通性越差；快速增加段的斜率越大，孔喉類型越單一，多種孔喉系統(tǒng)混合時，斜率明顯變緩。不同孔喉系統(tǒng)分布在對比圖的不同位置，A型分布在最左側，與對角線圍成面積最小、快速增加段斜率較高，其次為C型，E型樣品分布在最右側，根據(jù)多個樣品分布結果，可確定出 3類孔喉系統(tǒng)的界線（見圖4）。B型和D型兩類混合系統(tǒng)的曲線斜率較緩，通常橫跨多個孔喉區(qū)間。根據(jù)不同區(qū)間內(nèi)孔喉累計比例，還可判別不同類型孔喉的貢獻，比如39號樣品的粒間孔喉比例要大于1號，29-H號和J43-52號樣品均發(fā)育D型系統(tǒng)，但29-H號中溶蝕孔喉占比更多。因此，基于該方法可定量判別孔喉系統(tǒng)，尤其是混合孔喉系統(tǒng)。

圖4 孔隙-孔喉累計對比及孔喉系統(tǒng)區(qū)間劃分圖

2.2.3 不同孔喉系統(tǒng)的儲集層微觀特征差異對比

圖5展示了5類孔喉系統(tǒng)樣品的孔隙和孔喉分布，其中孔隙分布為T2譜標定結果。粉砂巖類孔隙呈雙峰，其他多為單峰（見圖5），整體上隨孔隙分布變小，孔喉系統(tǒng)逐漸變差（見圖5）。A型和B型系統(tǒng)對應的孔隙分布最寬，直徑大于1 μm的大孔比例最多，指示粒間孔和粒間溶蝕孔等發(fā)育；其次為C型系統(tǒng)，孔隙直徑分布多呈單峰，類型以溶蝕孔為主，孔隙直徑峰值位于100～400 nm，D型和E型系統(tǒng)對應分布最窄，直徑峰值分別位于150 nm和50 nm，晶間孔發(fā)育。

圖5 不同孔喉系統(tǒng)樣品的孔隙分布和孔喉分布對比

孔喉分布與孔喉系統(tǒng)關系更密切（見圖5）。A型系統(tǒng)樣品的孔喉分布呈“楔形”，大孔喉比例最多，構成巖石主要滲流通道，其他較小孔喉作為節(jié)點（落在累計對比圖對角線上）連接到滲流通道中；C型系統(tǒng)呈對稱窄單峰，類型單一、分選好，這與溶蝕孔呈蜂窩狀、孔喉配位數(shù)多有關；E型系統(tǒng)對應孔喉分布最小，呈半個單峰，表明很多孔隙仍需更小喉道溝通；B型的孔喉分布呈對稱雙峰或寬單峰，分布范圍寬于C型，反映了多類孔喉混合，每類孔喉系統(tǒng)均對滲流起貢獻；D型系統(tǒng)的分布呈兩種，一是寬單峰，相當于B型系統(tǒng)的左峰，缺少右峰，反映粒間孔喉被完全破壞，主要為方解石膠結或交代成因（如J43-52號樣品）；另一類為窄單峰，類似于C型，但孔喉和孔隙分布均變小，說明晶間孔占比變多，主要為溶蝕孔隙占比降低所致（如30號）。

然而，僅利用孔喉分布來區(qū)分孔喉系統(tǒng)仍存在誤差。比如2-H號和30-H號樣品，兩者孔喉分布相似，但孔隙分布不同，2-H號為雙峰，粒間孔較發(fā)育，為A型系統(tǒng)，而30-H號樣品孔隙為窄單峰，表現(xiàn)為C型系統(tǒng)。同時29-H號和3-H號樣品也為相似情況（見圖5）。因此，孔隙/孔喉累計對比法綜合利用孔隙和孔喉信息進行對比，提高了孔喉系統(tǒng)判別的精度。

3 混積巖孔喉系統(tǒng)發(fā)育控制因素

3.1 孔喉系統(tǒng)分布特征

A型系統(tǒng)主要分布在粉砂巖類、砂屑白云巖，及少量白云質粉砂巖中，粒度均值大于72.7 μm，明顯高于其他類型（見圖 6、表 1）；B型系統(tǒng)分布在白云巖和粉砂巖類中（見圖6、表1），其中白云巖多為粉砂質白云巖，粉砂條帶與白云石互層，粉砂巖類以泥質粉砂巖為主，粒徑偏?。ň?4 μm）；C型系統(tǒng)只發(fā)育在白云質粉砂巖和泥巖類中（見圖 6、表 1），粉砂或砂屑等多呈嵌套狀分散在云泥基質中，難以形成粒間孔喉系統(tǒng)；D型系統(tǒng)主要分布在粉砂巖類和泥巖類，少量白云巖類和白云質粉砂巖中（見圖6），粉砂巖類以灰質粉砂巖為主（見表1），方解石含量多大于20%；E型系統(tǒng)在所有巖性中均有分布，泥質白云巖數(shù)目稍多（見圖6），除粉砂巖類外，其他巖性的粒徑均比其他孔喉類型要小。

3.2 孔喉系統(tǒng)控制因素分析

3.2.1 混積巖組分差異及排列方式

蘆草溝組混積巖是細粒機械沉積、化學沉積和少量火山物質的混合[19]，其中凝灰質含量較低且統(tǒng)計難度大，本文并沒考慮。按照粒度和礦物成分差異，從對孔喉系統(tǒng)影響的角度，將混積巖組分劃分為偏砂粒（粒徑大于30 μm的粉砂—細砂）、偏泥粒（粒徑小于30 μm粉砂及泥）、泥微晶白云石和砂屑4部分。偏砂粒和砂屑形成于高能環(huán)境，粒度大、抗壓?？啄芰?，利于粒間孔的形成與保存；另外，與偏泥粒（泥巖的主要組分）相比，偏砂粒中長石/石英比更高（見圖7），長石更發(fā)育，利于溶蝕孔產(chǎn)生，進一步改善孔喉結構，同時與泥微晶白云石相比，砂屑更利于粒間溶蝕，因此偏砂粒及砂屑是形成粒間孔喉系統(tǒng)的物質基礎，隨粒徑增加，巖石抗壓能力及溶蝕作用更強（見圖7b）。因此，A型系統(tǒng)發(fā)育在粉砂巖、砂屑云巖和少量白云質粉砂巖中（見圖 6、表 1）。泥晶白云石和偏泥粒為低能產(chǎn)物，粒度小，不利于粒間孔保存，但石英含量較高（見圖 7），利于晶間孔的形成和保存，同時巖石中的長石顆粒也會發(fā)生溶蝕，因此泥巖類、泥質白云巖類和粒徑小的白云質粉砂巖等普遍發(fā)育 C型、D型和E型系統(tǒng)。由此可見，組分差異主導著混積巖孔喉系統(tǒng)的分布格局，尤其是偏砂粒和砂屑等粗粒含量。

圖6 不同巖性孔喉系統(tǒng)發(fā)育特征及與粒徑、長石和方解石含量關系

圖7 長石與石英含量（a）及長石與石英含量比與粒徑均值（b）關系

粗組分含量及排列方式會影響混積巖的基質支撐方式，控制孔喉系統(tǒng)類型及變化。結合薄片將混積巖基質支撐方式劃分為顆粒支撐、互層型支撐、云泥支撐和膠結支撐 4類。顆粒支撐是指巖石中偏砂?；蛏靶嫉容^粗組分直接接觸（見圖 8a、圖 8b），多發(fā)育在粉砂巖類或砂屑白云巖中（見圖2a），顆粒支撐利于粒間孔喉系統(tǒng)形成、保存（見圖 8a、圖 8b、圖 8l），且隨粒度增加，孔喉半徑也增大（見表 1）。該類混積巖孔喉系統(tǒng)變化受偏泥粒和方解石的影響，兩者會充填粒間孔隙（見圖 8b—圖 8d），破壞粒間孔喉，晶間孔比例增加，過渡為B型混合系統(tǒng)（如24號樣品，見圖8b）。當方解石含量超過13%（見圖8c、圖8d），方解石在粉砂顆粒之間逐漸呈連片展布，顆粒支撐逐漸過渡為膠結支撐，方解石完全充填粒間孔或交代長石（見圖8d），破壞A型或C型系統(tǒng)，過渡為D型（如J43-52號樣品）和E型系統(tǒng)（如28號樣品）（見圖8l）。

圖8 不同支撐方式的薄片特征及孔喉系統(tǒng)分布規(guī)律

云泥支撐是指泥晶白云石或偏泥粒作為基質支撐方式（見圖 8e—圖 8h），發(fā)育在泥質白云巖、泥巖類及白云質粉砂巖中。該類混積巖中偏砂粒粒徑多小于60 μm，彼此不接觸，石英、白云石等晶間孔和長石溶蝕孔發(fā)育，形成C型、D型和E型孔喉系統(tǒng)。長石含量越高，溶蝕孔喉占比越高，反之晶間孔喉占比高，因此，長石含量控制著該類混積巖孔喉系統(tǒng)變化（見圖8l）。比如，對于白云質粉砂巖，當長石含量高于50%時發(fā)育C型系統(tǒng)，小于40%時，發(fā)育E型系統(tǒng)，長石含量為40%～50%時發(fā)育D型系統(tǒng)（見圖6、圖8、表1），對于泥巖類，也呈現(xiàn)類似規(guī)律，長石含量界線值分別為45%、35%（見圖6、圖8、表1），泥質白云巖的長石含量普遍小于35%，以E型系統(tǒng)為主（見表1）。

互層型支撐是指粗組分和細組分互層分布（見圖8i—圖8k），發(fā)育在粉砂質白云巖中，包括粉砂顆粒與白云石互層（見圖 8i）、白云石-粉砂混積與白云石互層（見圖8j、圖8k），其中粉砂顆粒層厚度多小于200 μm。粗組分層中發(fā)育粒間孔喉，白云石中發(fā)育晶間孔喉，形成B型系統(tǒng)（見圖8l）；隨粗組分層中粒徑減?。ㄐ∮?5 μm時），孔喉系統(tǒng)過渡為D型（見圖8l、表1）。因此，孔喉系統(tǒng)主要受粉砂粒度及含量控制，粒徑越大，含量越高，粒間孔喉占比越高。

3.2.2 物源及沉積微相

蘆草溝組為咸化湖盆背景下三角洲前緣-淺湖相沉積，發(fā)育三角洲前緣席狀砂、遠砂壩，濱岸砂質灘、砂質壩，云泥坪、云砂坪和淺湖泥等微相類型（見圖9）[15-16]，物源主要來自研究區(qū)南部。物源遠近及沉積微相控制著混積巖中粗粒組分含量及組分排列方式，決定了混積巖孔喉系統(tǒng)的發(fā)育類型。

①距離物源越遠，混積巖中粉砂粒徑及占比降低，孔喉系統(tǒng)變差。下甜點連井剖面顯示（見圖 9a），由J10043井至J10014井，物源距離增加，巖性由厚層粉砂巖、白云質粉砂巖和白云質泥巖互層，過渡為白云質泥巖夾薄層白云質粉砂巖，混積巖儲集層中粉砂粒度降低，泥晶白云石和偏泥粒增多，支撐方式由近源混積的顆粒支撐，逐漸過渡為遠源混積的云泥支撐，孔喉系統(tǒng)由以A型為主（見J10043井），過渡為D型和E型（見J10012井和J10014井）。

②根據(jù)水動力條件及物源相對距離，可將混積巖形成環(huán)境分為近源-高能、遠源-中能和遠源-低能3種。在近源-高能環(huán)境下，波浪改造作用強，強水動力條件可將較粗的陸源顆?；蛭垂探Y的白云巖搬運后沉積，混積巖中粉砂（或砂屑）等粗粒組分含量高，支撐方式多為顆?；蚧有椭?，孔喉系統(tǒng)最好。如，濱岸砂質壩、遠砂壩和云砂坪微相均形成于近源-高能環(huán)境，巖性為厚層粉砂巖、白云質粉砂巖和砂屑白云巖，多發(fā)育 A型或 B型孔喉系統(tǒng)（見圖 9）。而遠源-中能環(huán)境下，波浪改造作用減弱，混積巖中陸源顆粒粒度減小，偏泥粒或泥晶白云石比例增多，支撐方式過渡為云泥支撐，少量互層型支撐，孔喉系統(tǒng)變差。如，濱岸砂質灘和席狀砂微相均形成于遠源-中能環(huán)境，沉積物為厚層泥質粉砂巖或薄層白云質粉砂巖、粉砂質白云巖，多發(fā)育C型和D型孔喉系統(tǒng)（見圖9）。而遠源-低能環(huán)境（如云泥坪和淺湖泥微相）下混積巖以泥質白云巖、白云質泥巖等巖性為主，粉砂顆粒含量低，云泥支撐，孔喉類型為E型和少量D型系統(tǒng)（見圖9）。

圖9 上下甜點段沉積微相與孔喉系統(tǒng)分布特征（剖面位置見圖1）

3.2.3 成巖作用

蘆草溝組主要經(jīng)歷了壓實、膠結和溶蝕 3類成巖作用[19]，均對孔喉類型產(chǎn)生一定影響。壓實導致粒間孔減少，尤其對云泥支撐型混積巖，粒間孔破壞程度最高（見圖8e、圖8f），粒間孔喉不發(fā)育（見圖8l），而顆粒支撐型混積巖，抗壓實能力強，粒間孔喉破壞有限（見圖8a、圖8l）。方解石膠結分為早期和晚期，早期多呈“鑲邊”分布在粉砂或砂屑顆粒之間（見圖8d），膠結支撐逐漸發(fā)育，粒間孔喉逐漸消失（見圖8l）；而晚期膠結多呈零星片狀交代長石顆粒（見圖 3i、圖3j），破壞溶蝕孔連通性，導致D型系統(tǒng)發(fā)育（如J43-52號，圖8l）。溶蝕作用是混積巖優(yōu)質儲集層發(fā)育的關鍵，以長石溶蝕為主（見圖 8a、圖 8c、圖8h），局部可見白云石溶蝕。由于蘆草溝組源儲緊鄰或一體，有機質生烴產(chǎn)生的酸性流體易與長石礦物接觸，因此溶蝕強弱主要取決于長石含量。由此可見，壓實和早期方解石膠結主要破壞A型系統(tǒng)，晚期方解石膠結破壞C型系統(tǒng)，而溶蝕作用則有效改善溶蝕孔喉占比。

3.3 多組分混積下孔喉系統(tǒng)變化模式

根據(jù)蘆草溝組混積巖組分特征，分泥砂混積、云砂混積、云泥混積 3類情況，討論不同混積下孔喉系統(tǒng)的變化規(guī)律，指導混積巖優(yōu)質儲集層的優(yōu)選。

泥砂混積，主要發(fā)育在濱岸灘壩亞相中，近源、湖浪改造作用較強，為偏泥粒和偏砂?；旆e，白云石含量低。隨水動力減弱，混積巖中偏泥粒增多，巖性由粉砂巖、泥質粉砂巖過渡為粉砂質泥巖和含粉砂泥巖，長石含量均值由66%快速降低至37%（見圖10），說明長石含量能反映泥砂混積時偏砂粒含量，而顆粒粒徑先快速減小，然后基本保持穩(wěn)定。隨長石含量降低（見圖10），支撐方式由顆粒支撐過渡為云泥支撐，孔喉系統(tǒng)呈現(xiàn)“A→B→C→D”的遞變規(guī)律（見圖10）。

圖10 泥砂混積下支撐方式及孔喉系統(tǒng)變化

云砂混積，發(fā)育在三角洲前緣亞相及云砂坪中，主要為泥晶白云石和偏砂粒（或砂屑）混積，巖性包括白云質粉砂巖和粉砂質白云巖，灰質含量較低（見表 1）。白云石多為準同生白云石化產(chǎn)物、形成于靜水環(huán)境[19]，隨白云石增多（含量小于40%），波浪改造作用變?nèi)?，偏砂粒的粒徑快速減小，支撐方式由顆粒支撐（36號）過渡為云泥支撐（30-H號和5號），孔喉系統(tǒng)呈現(xiàn)“A→C→D→E”變化（見圖11），整體受粒徑和白云石含量控制；至白云石含量大于 40%時（白云巖類），粉砂粒徑反而有增加趨勢，此時粒徑主導支撐方式及孔喉變化，粒徑較大時（大于50 μm），水動力強弱變化頻繁，表現(xiàn)為粉砂顆粒和白云石的互層型（如39號、1號），隨粒徑降低，過渡為云泥支撐（如27號），孔喉系統(tǒng)呈現(xiàn)“B→D→E”變化（見圖11）。

圖11 云砂混積下支撐方式及孔喉系統(tǒng)變化

云泥混積，發(fā)育在云泥坪及淺湖泥微相中，為泥晶白云石和偏泥粒的混積，其中粉砂含量低于 10%，巖性包括白云質泥巖和泥質白云巖。該類混積多為云泥支撐，孔隙類型以晶間孔和長石溶蝕孔為主，孔喉系統(tǒng)明顯差于云砂混積或泥砂混積。隨碳酸鹽礦物（白云石和方解石）含量增多，長石含量快速減小，溶蝕孔連續(xù)性變差，孔喉系統(tǒng)由D型過渡為E型（見圖12），整體上受長石/碳酸鹽礦物控制，隨比值降低，E型系統(tǒng)逐漸占主導。

圖12 云泥混積下支撐方式及孔喉系統(tǒng)變化

基于混積型儲集層孔喉系統(tǒng)劃分及不同組分混積過程孔喉系統(tǒng)變化特征，可有效指導混積型頁巖油儲集層優(yōu)選。有利儲集層發(fā)育在云砂混積和泥砂混積過程中，尤其是在較高能沉積環(huán)境下，能保證較多的偏砂?；蛏靶嫉却纸M分，具備顆?；蚧有椭畏绞?，利于A型系統(tǒng)保存及C型系統(tǒng)的發(fā)育，形成混積型頁巖油甜點儲集層。

4 孔喉系統(tǒng)對儲集層物性及流體可動性的影響

4.1 對儲集層物性的影響

按照云泥支撐和非云泥支撐兩類來研究孔喉系統(tǒng)對宏觀物性的影響?？缀硐到y(tǒng)對物性具有明顯控制，由E至A型，孔隙度和滲透率均呈增大趨勢（見圖13）。E型系統(tǒng)對應物性最差，孔隙度多小于5%，滲透率小于0.01×10-3μm2；其次為D型系統(tǒng)，云泥支撐型對應孔隙度小于10.2%，滲透率小于0.027 7×10-3μm2，顆粒或互層型支撐對應界限值稍低，孔隙度小于8%，滲透率小于0.02×10-3μm2；C型和B型孔喉系統(tǒng)分別發(fā)育在云泥支撐和非云泥支撐中，物性分布范圍相近，但孔喉分布差異較大（見圖5）；A型系統(tǒng)的物性最好，孔隙度多大于12%，滲透率大于0.065×10-3μm2。整體上同類孔喉的物性間呈較好正相關（見圖 13a、圖13b），但A型系統(tǒng)樣品的相關性弱，主要因為其為顆粒支撐方式，孔喉大小受粒度（粉砂或砂屑等）的控制，粒度越大，孔喉越大，滲透率值越高（見圖13c），比如12-H號、2-H號和36號樣品的粒徑依次為207，140，72.7 μm，3者孔隙度相近，但孔喉半徑依次降低（見圖5）、滲透率變差（見表1）。

圖13 不同孔喉系統(tǒng)的物性分布

4.2 對流體可動性的影響

根據(jù)離心（10 000 r/min）和飽和油狀態(tài)T2譜，確定可動油飽和度，研究孔喉對可動性的控制（見圖14）。E型系統(tǒng)對應可動油飽和度最小，普遍低于35%，均值為20%，其次為D型系統(tǒng)，均值為25.5%；C型和B型系統(tǒng)的可動性分布范圍相當，但C型可動油飽和度均值稍高，為47.9%，這與其孔喉分選好有關（見圖5）。A型孔喉系統(tǒng)的可動性最好，可動飽和度普遍高于35%，均值為61%。

圖14 不同孔喉系統(tǒng)的可動飽和度分布

可動流體分布還受基質支撐方式的影響（見圖15）。對于顆粒支撐型（見圖15a、圖15b），可動流體主要分布在較大孔中，主峰明顯大于束縛流體（主峰為1 ms），且隨離心力增加，可動流體在幅值和分布范圍上均增大（向小孔移動），較小孔隙內(nèi)流體逐漸可動，整體上大孔流體可動性更佳，說明大孔通常被較大孔喉溝通，在較小的離心力下流體即可動用，而小孔被更小孔喉溝通，流體可動性差，孔喉組合為球棍型（與常規(guī)儲集層類似）。對于膠結支撐（見圖15d），可動比例變小，但也主要集中在較大孔隙中，盡管方解石膠結堵塞部分較大孔喉，整體還保留球棍型組合。互層型支撐可動分布與顆粒支撐型類似，也具有大孔優(yōu)先特點（見圖 15e）。然而，云泥支撐型混積巖的規(guī)律不同，可動流體與束縛流體分布范圍基本重合（見圖15c、圖 15f），隨離心力增加，可動流體分布并沒有明顯增大（在不同孔隙內(nèi)均勻增加），大孔內(nèi)流體可動優(yōu)勢不明顯。在云泥支撐中，泥晶白云石、偏泥粒等為基質支撐物，晶間孔和長石溶蝕孔提供主要儲集及滲流通道，孔喉半徑小、但分選好（見圖5），與不同孔隙溝通的喉道大小基本相近，形成類短導管狀組合，當離心力能克服喉道毛細管阻力時，不同大小孔隙內(nèi)流體同時可動。

圖15 不同基質支撐方式混積巖的可動及束縛流體分布特征

離心可視為油充注的反過程，可動流體分布位置也是頁巖油賦存的主要空間。對于粉砂巖類、砂屑白云巖和粉砂質白云巖，顆粒支撐或互層支撐，頁巖油主要分布在較大孔隙中，呈現(xiàn)出“大孔含油、小孔含水”特征，而對于白云質粉砂巖和泥巖類，以云泥支撐為主，油水分布孔徑范圍高度重疊。油水分布差異會影響混積巖的導電模型以及核磁共振測井解釋精度，在儲集層參數(shù)解釋時需要考慮混積巖孔喉系統(tǒng)的影響。

5 結論

蘆草溝組混積型儲集層發(fā)育粒間孔喉系統(tǒng)（A型）、粒間-溶蝕-晶間混合孔喉系統(tǒng)（B型）、溶蝕孔喉系統(tǒng)（C型）、溶蝕-晶間混合孔喉系統(tǒng)（D型）和晶間孔喉系統(tǒng)（E型）5類。利用孔喉和孔隙累計比例對比法能定量判別不同孔喉系統(tǒng)的貢獻，實現(xiàn)孔喉系統(tǒng)的精確識別。

沉積環(huán)境及成巖作用共同控制混積巖孔喉系統(tǒng)的發(fā)育類型。近源混積孔喉系統(tǒng)優(yōu)于遠源混積，濱岸砂質壩、遠砂壩、云砂坪等高能環(huán)境下混積巖的粗粒組分（粉砂或砂屑）多，顆粒支撐或互層型支撐，A型和B型孔喉系統(tǒng)發(fā)育；席狀砂、砂質灘等中能環(huán)境下混積巖偏泥?；虬自剖吭龆?，發(fā)育C型和D型孔喉；而云泥坪、淺湖泥等低能環(huán)境混積巖以云泥支撐為主，發(fā)育E型和D型孔喉。壓實和早期方解石膠結破壞粒間孔喉系統(tǒng)，溶蝕改善溶蝕孔喉占比，但晚期方解石膠結會破壞溶蝕孔喉、增加晶間孔喉比例。

在泥砂混積過程中，孔喉系統(tǒng)受偏砂粒及長石含量影響，呈現(xiàn)“A→B→C→D”變化，云砂混積過程受白云石和偏砂粒影響，呈現(xiàn)“A→C→D→E”和“B→D→E”變化，而云泥混積過程孔喉系統(tǒng)偏差，受長石/碳酸鹽礦物控制，呈現(xiàn)“D→E”變化。

孔喉系統(tǒng)控制混積型儲集層物性及流體可動性。顆粒支撐型和互層型支撐表現(xiàn)出球棍型連通關系，大孔可動優(yōu)勢明顯，表現(xiàn)出“大孔含油、小孔含水”特征，而云泥支撐型混積巖表現(xiàn)為短導管狀孔喉組合，大孔可動優(yōu)勢不明顯，油水分布基本重疊。

符號注釋：

d1——孔隙直徑，nm；d2——孔喉直徑，nm；GR——自然伽馬，API；T2——橫向弛豫時間，ms；V1——單位質量孔隙體積，cm3/g；V2——單位質量孔喉體積，cm3/g。