陳程，彭夢蕓，趙婷，王金罡

（1.中國石油 新疆油田分公司a.勘探開發(fā)研究院；b.風城油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000；2.新疆宇澄熱力股份有限公司，新疆 克拉瑪依 834000）

瑪湖凹陷是準噶爾盆地重要的生烴區(qū)和油氣聚集區(qū)，近年來在油氣勘探上取得了重大突破[1-2]。瑪湖凹陷受控于準噶爾盆地構造演化，地層發(fā)育較全，從古生界到新生界皆有鉆遇，含油氣層位也較多，其中下三疊統(tǒng)百口泉組是重要的含油層位之一。前人對瑪湖凹陷百口泉組的沉積環(huán)境、巖相類型、成巖作用等作過大量研究，明確了儲集層特征和油氣成藏模式[3-7]。現(xiàn)已查明，瑪北斜坡區(qū)瑪131 井區(qū)百口泉組油藏含油面積達157.5 km2，預測石油地質儲量達7 567×104t，但與之相鄰的瑪西斜坡區(qū)百口泉組含油面積僅82.6 km2。借鑒瑪北斜坡區(qū)研究成果，對瑪西與瑪北斜坡區(qū)百口泉組儲集層特征進行對比，旨在更好地評估瑪西斜坡區(qū)含油氣遠景，以期對該區(qū)油氣勘探有所裨益。

1 地質概況

瑪湖凹陷位于準噶爾盆地西北部，處于西部隆起和陸梁隆起之間，為一整體呈北東—南西向展布的疊合型富油凹陷，面積約6 800 km2[8-11]。西環(huán)帶處于凹陷西北部，與烏夏斷裂帶和克百斷裂帶相接，根據構造特征和地理位置，自南向北劃分為瑪南斜坡區(qū)、瑪西斜坡區(qū)以及瑪北斜坡區(qū)[12]，本文研究區(qū)為瑪西斜坡區(qū)和瑪北斜坡區(qū)（圖1），地層發(fā)育較為齊全，自下而上發(fā)育石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系。

2 沉積相與巖石學特征

瑪湖凹陷百口泉組主要為扇三角洲粗碎屑沉積，共發(fā)育6 套扇體，其中黃羊泉扇位于瑪西斜坡區(qū)，夏子街扇位于瑪北斜坡區(qū)?，敱毙逼聟^(qū)扇體為山口陡坡型，以重力流沉積為主，牽引流沉積為輔，沉積物粒度粗，分選差，磨圓較差，泥質含量高；瑪西斜坡區(qū)扇體為山口緩坡型，以牽引流沉積為主，重力流沉積為輔，沉積物粒度稍粗，分選和磨圓均較好，單砂體較厚[13-15]。兩者均為退積型扇三角洲，為近源快速堆積而成，巖性以細礫巖和中礫巖為主，其次為粗砂巖，還有少量粉砂巖和泥巖（圖2、圖3）。

根據巖心和錄井數(shù)據，在礫巖儲集層中，瑪北斜坡區(qū)的礫石、砂粒和填隙物含量分別為62.48%、33.02%和6.24%，瑪西斜坡區(qū)的礫石、砂粒和填隙物含量分別為55.75%、36.12%和7.58%（圖4）。礫巖儲集層中，不同扇體的礫石和砂粒具有差異，瑪西斜坡區(qū)儲集層中，礫石以花崗巖和玄武巖為主，其次為凝灰?guī)r、霏細巖等；砂粒主要為長石巖屑砂巖和巖屑砂巖，偶見巖屑長石砂巖；填隙物主要為凝灰?guī)r?，敱毙逼聟^(qū)儲集層中，礫石成分主要為霏細巖和凝灰?guī)r，其次為變質巖、花崗巖等；砂粒為長石巖屑砂巖和巖屑砂巖；填隙物為砂泥質和膠結物。瑪西斜坡區(qū)石英、長石和巖屑的含量分別為21.49%、15.34%和57.32%，瑪北斜坡區(qū)石英、長石和巖屑的含量分別為19.93%、17.85%和51.72%，成分成熟度高于瑪西斜坡區(qū)?？傮w看來，瑪北和瑪西斜坡區(qū)巖石成分成熟度與結構成熟度均較低，瑪西斜坡區(qū)物源以花崗巖為主，而瑪北斜坡區(qū)物源以變質巖為主，這是造成儲集層差異的物質因素。

3 成巖作用

研究區(qū)百口泉組砂礫巖儲集層埋深為2 500～3 800 m，沉積物經歷了壓實作用、膠結作用、溶蝕作用和交代作用，本文主要通過鑄體薄片和掃描電鏡分析其差異性。

3.1 壓實作用

壓實作用是研究區(qū)百口泉組主要的成巖作用之一，其作用強烈，致使孔隙大幅減少，對儲集層造成不可逆的破壞?；诒∑Y料，發(fā)現(xiàn)其壓實作用的特點主要表現(xiàn)為：巖石中剛性顆粒（如石英、長石等）受應力作用破裂（圖5a）；碎屑顆粒以點—線接觸和線接觸為主，礫石以點—線接觸為主，砂粒以線接觸為主（圖5b、圖5c）；巖屑、云母等塑性礦物在壓實作用下彎曲變形，甚至擠入到粒間孔隙中（圖5d、圖5e）。利用Image Pro Plus軟件處理鑄體薄片照片，測量統(tǒng)計儲集層樣品的粒間體積，計算儲集層的視壓實率，瑪西斜坡區(qū)為90.1%，瑪北斜坡區(qū)為76.1%?？傊斘餍逼聟^(qū)的壓實作用強于瑪北斜坡區(qū)，巖石中石英含量是影響壓實率的主要因素。

3.2 膠結作用

百口泉組儲集層膠結礦物種類多，在不同扇三角洲中類型及發(fā)育程度均有不同，有碳酸鹽礦物、黏土礦物、硅質等膠結物。其中，菱鐵礦、方解石、鐵方解石、鐵白云石等碳酸鹽膠結物普遍存在。黏土礦物以高嶺石（圖5f）、伊利石（圖5g）、伊蒙混層（圖5h）為主，其次為綠泥石（圖5i）。高嶺石充填于粒間溶蝕孔隙中，伊利石充填于顆粒間，伊蒙混層充填于孔隙中，自生綠泥石充填于孔隙中或環(huán)繞碎屑顆粒邊緣生長。硅質膠結物為石英次生加大邊和次生石英顆粒，充填于顆粒間孔隙中。根據全巖定量分析，隨著黏土礦物含量的增加，孔隙度及滲透率均呈明顯下降趨勢，特別是滲透率呈指數(shù)遞減，反映出黏土礦物含量對物性影響較大。此外，濁沸石膠結物（圖5j）亦少量發(fā)育，濁沸石是一種含水硅酸鹽礦物，其膠結可使儲集層致密，但其遇酸易溶解，有利于儲集層物性的提高。

3.3 溶蝕作用

溶蝕作用是研究區(qū)另一種普遍存在的成巖作用，貫穿于準同生期至表生成巖期，可形成次生溶蝕孔隙，是提高儲集層物性的主要因素。研究區(qū)發(fā)育的溶蝕孔隙有粒間溶孔、粒內溶孔和基質溶孔（圖5）。儲集層中常見長石、巖屑等早期成巖組分被溶蝕，還有碳酸鹽膠結物被溶蝕。長石沿顆粒邊緣被溶蝕，形成港灣狀溶孔；沿解理選擇性溶蝕，形成溶蝕縫。凝灰質雜基被普遍溶蝕，形成大面積溶蝕孔隙，此類溶蝕孔隙連通性較好。巖屑微裂縫和粒內縫中的溶蝕較為普遍，但溶蝕程度較弱，碳酸鹽膠結物的溶蝕作用微弱。儲集層發(fā)育大量粒內溶孔（30.00%～86.77%）、粒間溶孔（0.15%～24.00%）等次生孔隙，也可見早期溶孔被后期生成的礦物充填。

4 孔隙類型及物性特征

4.1 孔隙類型

由薄片資料可知，研究區(qū)百口泉組儲集空間以粒內溶孔、剩余粒間孔、微裂縫、收縮孔、粒間溶孔（長石溶孔和雜基溶孔）等為主（表1）。其中，粒內溶孔占30.00%～86.77%，剩余粒間孔占0～49.17%，微裂縫占0～37.00%，收縮孔占0～21.93%，粒間溶孔占0～24.00%。不同地區(qū)孔隙類型差異明顯，瑪北斜坡區(qū)孔隙以粒內溶孔（42.37%）、剩余粒間孔（27.67%）和原生粒間孔（8.24%）為主；瑪西斜坡區(qū)孔隙以粒內溶孔（66.57%）、微裂縫（11.66%）、收縮孔（9.71%）和粒間溶孔（8.05%）為主，瑪西斜坡區(qū)溶蝕孔隙更為發(fā)育。

表1 研究區(qū)典型井百口泉組儲集層孔隙類型統(tǒng)計%Table 1.Statistics on pore types of Baikouquan formation reservoirs in typical wells in the study area %

4.2 孔隙結構特征

壓汞數(shù)據表明，瑪北斜坡區(qū)和瑪西斜坡區(qū)典型井百口泉組儲集層巖心樣品孔喉中值半徑分別為0.07～0.09 μm、0.08～0.25 μm；最大孔喉半徑分別為1.49～3.12 μm、2.28～8.20 μm（表2），可見瑪西斜坡區(qū)百口泉組儲集層孔隙結構優(yōu)于瑪北斜坡區(qū)。此外，喉道半徑與滲透率存在較好的相關性，可作為評價儲集層滲流能力的重要指標，通常喉道半徑越大，滲透率越高。

表2 研究區(qū)典型井百口泉組儲集層壓汞參數(shù)Table 2.Mercury injection parameters of Baikouquan formation reservoirs in typical wells in the study area

4.3 物性特征

瑪北斜坡區(qū)百口泉組儲集層平均有效厚度為9.4 m；孔隙度為2.20%～16.60%，平均孔隙度為9.34%；滲透率為0.25～5.87 mD，平均滲透率為2.41 mD；平均含油飽和度為51.7%，屬低孔特低滲—低滲儲集層?，斘餍逼聟^(qū)儲集層孔隙度為8.86%～11.40%，平均孔隙度為9.93%，滲透率為0.25～5.87 mD，平均滲透率為2.57 mD；瑪北斜坡區(qū)儲集層孔隙度為7.65%～10.20%，平均孔隙度為8.75%，滲透率為0.74～1.66 mD，平均滲透率為1.18 mD。整體而言，瑪西斜坡區(qū)物性優(yōu)于瑪北斜坡區(qū)。

5 儲集性能影響因素及勘探啟示

5.1 成巖作用

5.1.1 強壓實使孔隙劇烈減少

壓實作用貫穿整個成巖過程，對儲集層的影響不可逆，且直接影響儲集層物性，是導致孔隙度下降的主要原因。百口泉組儲集層埋藏深度普遍大于3 000 m，砂礫巖儲集層成分成熟度較低，含有大量火山巖巖屑，特別是凝灰質火山巖巖屑，由于其具有塑性或半塑性的特征，導致儲集層的抗壓實能力弱。隨著埋深增大，火山巖巖屑極易發(fā)生塑性變形，導致碎屑顆粒之間呈現(xiàn)凹凸接觸，部分巖屑甚至呈假雜基狀擠入顆粒之間。鉆井數(shù)據表明，瑪北斜坡區(qū)百口泉組平均埋藏深度小于瑪西斜坡區(qū)，差值可達1 000 m，且由于百口泉組儲集層整體雜基和泥質含量較高，泥質雜基的潤滑作用增強了壓實作用的效果。瑪西斜坡區(qū)與瑪北斜坡區(qū)儲集層樣品的視壓實率分別為90.1%和86.1%，均為強壓實，瑪西斜坡區(qū)壓實強度大于瑪北斜坡區(qū)。強壓實造成瑪北斜坡區(qū)儲集層60%～80%的原始孔隙損失，造成瑪西斜坡區(qū)儲集層75%～85%的原始孔隙損失[16]。

5.1.2 晚期膠結使儲集層致密

膠結作用也是導致儲集層致密的另一成巖作用。瑪北斜坡區(qū)扇三角洲平原亞相碳酸鹽膠結作用發(fā)育，膠結物以方解石、鐵方解石、菱鐵礦、鐵白云石等多種碳酸鹽礦物為主，在前緣亞相中發(fā)育鐵方解石、方解石、方沸石、自生高嶺石、綠泥石等膠結物，而扇緣地區(qū)分選較好，壓實作用較強，碳酸鹽膠結物較少?，斘餍逼聟^(qū)扇三角洲平原和前緣亞相均以伊利石、自生高嶺石、綠泥石等黏土礦物膠結為主，可見少量方解石、次生石英顆粒和石英次生加大。根據前人開展的研究區(qū)壓實作用與膠結作用對孔隙演化影響綜合分析，瑪北斜坡區(qū)大部分地區(qū)膠結物含量不足5.0%，少數(shù)地區(qū)為5.0%～10.0%，膠結作用造成了儲集層5%～30%的原始孔隙損失；瑪西斜坡區(qū)膠結物含量約3.5%，造成了儲集層10%～15%的原始孔隙損失[17]。

5.1.3 溶蝕作用改善儲集層物性

一般而言，溶蝕作用最高可提供3.0%～5.0%的面孔率[18-21]，改善儲集層物性的同時，可提供油氣運移通道，使得油氣運移聚集成為可能。瑪西斜坡區(qū)儲集層以粒間凝灰質雜基溶蝕形成粒間溶孔為主，原生孔隙僅少量殘余，平均溶蝕面孔率為9.3%，孔隙連通程度較高，儲集層滲透率較高，改善了儲集層物性；瑪北斜坡區(qū)以長石溶蝕、巖屑顆粒內部或邊緣溶蝕為主，長石顆粒平均溶蝕面孔率為6.2%，巖屑顆粒平均溶蝕面孔率為4.9%，雖形成大量孔隙，但孔隙之間的連通性相對較差，滲透率較低。因此，瑪西斜坡區(qū)儲集層雜基強溶蝕改善孔喉連通性，孔隙度和滲透率均高于瑪北斜坡區(qū)儲集層，物性更好。

5.2 構造作用

研究區(qū)扇三角洲前緣發(fā)育東西向和北西向斷裂?，斘餍逼聟^(qū)的艾湖6 井斷裂、瑪18 井北斷裂和瑪6 井北斷裂均為高角度走滑斷裂，是油氣運移的有效通道?，敱毙逼聟^(qū)受斷裂控制，沿東北方向形成多個構造臺階并逐級抬升，具備良好的油氣大面積溝通條件，油源斷裂發(fā)育，油氣沿二疊系與三疊系不整合面運移，可呈條帶狀聚集成藏?？傮w而言，瑪湖凹陷構造控制油氣成藏作用顯著：縱向上，斷裂溝通烴源巖和儲集層，為油氣的垂向運移提供了重要通道；橫向上，構造裂縫提供油氣運移通道，增加了儲集空間，有利于儲集層的優(yōu)化。

5.3 沉積環(huán)境

瑪北和瑪西斜坡區(qū)均為扇三角洲沉積，其沉積物組分、粒間填隙物類型及含量對砂礫巖儲集層黏土礦物充填、碳酸鹽膠結和溶蝕作用有較大影響?，敱毙逼聟^(qū)扇體凝灰質雜基含量較高，瑪西斜坡區(qū)扇體其含量較低。在強壓實過程中，粒間剩余孔隙減少，抑制碳酸鹽膠結物生長，溶蝕作用弱。沉積物隨著搬運距離增大，顆粒分選變好，砂巖中沉淀方解石膠結物，伴隨油氣運移，形成鐵方解石、片鈉鋁石等多種碳酸鹽膠結物?，斘餍逼聟^(qū)扇三角洲平原亞相在強壓實作用下，粒間剩余孔隙減少，抑制了后期流體滲入，溶蝕作用微弱，且促使凝灰質雜基發(fā)生伊利石化和綠泥石化作用?，斘餍逼聟^(qū)扇三角洲前緣亞相上部砂巖儲集層表現(xiàn)為強壓實，長石中可見粒內溶孔；下部凝灰質及長石顆粒的強溶蝕作用可改善儲集層孔喉連通性，生成大量次生溶蝕孔隙，從而為瑪西斜坡區(qū)優(yōu)質儲集層的形成奠定了基礎。

5.4 勘探啟示

自1957 年以來，瑪西斜坡區(qū)的勘探歷經半個世紀無明顯突破。直至2013 年，瑪18 井的突破證實了黃羊泉扇前緣相帶存在可觀儲量，坡折帶之下存在油氣富集帶，推動了瑪湖凹陷斜坡區(qū)三疊系百口泉組的整體突破，展現(xiàn)出斜坡區(qū)巨大的勘探潛力。綜上所述，瑪西斜坡區(qū)和瑪北斜坡區(qū)均發(fā)生強壓實作用，但后期瑪北斜坡區(qū)儲集層的膠結物沉淀多于瑪西斜坡區(qū)，且瑪西斜坡區(qū)扇體前緣粒間凝灰質雜基的強烈溶蝕改善了儲集層的連通性，使得瑪西斜坡區(qū)具有更有利的油氣儲集條件。因此，瑪西斜坡區(qū)百口泉組扇三角洲前緣亞相中—淺層為優(yōu)質儲集層，坡折帶之下存在油氣富集帶，指示下一步有利勘探區(qū)。且該區(qū)扇三角洲前緣水下分流河道沉積發(fā)育“甜點”儲集層，控制著油氣的富集，瑪中1 井鉆遇百口泉組底部含油砂層，且瑪中1 井區(qū)洼陷區(qū)砂體發(fā)育，證實了瑪西斜坡區(qū)具有更大的開發(fā)潛力。

6 結論

（1）成巖作用對砂礫巖儲集層的物性起重要控制作用，原始組分、粒間填隙物類型及含量較大程度地影響了砂礫巖儲集層黏土礦物充填、碳酸鹽膠結和溶蝕作用，對儲集層物性有決定性作用。較好的分選性、較高的成分成熟度、較高的凝灰質雜基含量以及較強的粒間孔隙溶蝕作用使得瑪西斜坡區(qū)儲集層物性明顯優(yōu)于瑪北斜坡區(qū)，顯示出較大的油氣勘探潛力。

（2）瑪西斜坡區(qū)扇三角洲前緣亞相中—淺層礫巖儲集層為優(yōu)質儲集層，扇體兩翼和瑪中1 井區(qū)所在區(qū)域是下一步勘探重點區(qū)域。