李嘉奇，鮮本忠,2，王 劍，連麗霞，陳思芮，賀 靜

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249； 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249； 3.中國(guó)石油新疆油田分公司 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院，新疆 克拉瑪依 834000； 4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西 西安 710018)

0 引言

成巖相是巖石組合的成巖環(huán)境及其在成巖環(huán)境中形成的成巖特征的綜合，是影響巖石組合儲(chǔ)集性能的關(guān)鍵因素[1]。一般通過(guò)巖石薄片觀察、掃描電鏡、流體包裹體與X線衍射等巖礦分析，以及鏡質(zhì)體反射率、色譜—質(zhì)譜等有機(jī)質(zhì)檢測(cè)技術(shù)開(kāi)展沉積巖成巖作用和成巖相研究，以明確成巖演化序列、礦物共生組合關(guān)系及其對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量的影響[2-3]。對(duì)于含油氣盆地，因?yàn)槿狈ο到y(tǒng)取心而難以開(kāi)展成巖相研究和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)。

基于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的儲(chǔ)層成巖相劃分可以有效解決傳統(tǒng)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的不連續(xù)性，自然伽馬、體積密度、聲波時(shí)差等測(cè)井參數(shù)與成巖作用有明顯的關(guān)系[4]，可以分析不同成巖作用在多種測(cè)井曲線上的響應(yīng)規(guī)律，利用測(cè)井曲線的連續(xù)性實(shí)現(xiàn)成巖相的縱向連續(xù)識(shí)別。有多種基于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的測(cè)井成巖相識(shí)別方法，如交會(huì)圖法、蛛網(wǎng)圖法和數(shù)學(xué)方法等。對(duì)于交會(huì)圖法，選取兩類測(cè)井參數(shù)建立坐標(biāo)系，根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置，框選不同成巖相的邊界[5]，方法簡(jiǎn)單易行，但受參數(shù)種類限制，精度相對(duì)較低；對(duì)于蛛網(wǎng)圖法，根據(jù)數(shù)據(jù)在多個(gè)參數(shù)軸上的分布形狀區(qū)分成巖相[6]，較交會(huì)圖法精度稍有提高，但圖形的識(shí)別較為困難；對(duì)于數(shù)學(xué)方法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、聚類分析、判別分析等[7-9]，可以利用多種測(cè)井參數(shù)進(jìn)行成巖相劃分，提高識(shí)別精度，但模式建立比較困難，需要一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

人們開(kāi)展準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段的構(gòu)造特征、沉積特征、層序特征等研究[10-13]，高探1井于四棵樹(shù)凹陷白堊系清水河組試油獲日產(chǎn)千噸產(chǎn)量[14-15]。由于研究區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、構(gòu)造特征復(fù)雜和埋藏過(guò)程多樣，后續(xù)的周圍鉆井顯示油氣產(chǎn)能差異較大[16-17]。筆者利用巖心、普通薄片、鑄體薄片、掃描電鏡和壓汞曲線等資料，研究取心段的儲(chǔ)層特征和成巖特征，建立樣本點(diǎn)的成巖相類型與測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)聯(lián)系；采用判別分析法和交會(huì)圖法對(duì)非取心段進(jìn)行成巖相預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)成巖相的垂向連續(xù)劃分，為研究區(qū)碎屑巖儲(chǔ)層的甜點(diǎn)預(yù)測(cè)提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

四棵樹(shù)凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段(準(zhǔn)南西段)，北部緊鄰車排子凸起緩坡區(qū)，東部為霍瑪吐背斜帶，南部與北天山體系的依林黑比爾根山相接，勘探面積約為6.3×103km2[18](見(jiàn)圖1)。受盆地西北緣右旋壓扭體系影響，研究區(qū)中生界主要發(fā)育NW—SE向的艾卡、高泉和南緣3條走滑斷裂，形成艾卡和高泉兩條雁列式背斜構(gòu)造帶。相比于南緣其他地區(qū)，西段變形歷史較為復(fù)雜，構(gòu)造樣式和組合特征也更為多樣[10,19-20]。準(zhǔn)南西段侏羅系—白堊系結(jié)構(gòu)完整，除不發(fā)育上侏羅統(tǒng)喀拉扎組外，其余地層較為齊全；同時(shí)還發(fā)育石炭系、二疊系和三疊系。

圖1 研究區(qū)綜合地質(zhì)概況

清水河組底部砂礫巖段受到自南西向北東向的物源控制，發(fā)育辮狀河三角洲砂礫巖、砂巖和濱淺湖—半深湖暗色泥巖沉積[12,21]。研究區(qū)主體位于辮狀河三角洲前緣，清水河組底部為砂礫巖沉積，主要為分流河道沉積；中部為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖沉積，主要為水下分流河道沉積；頂部為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖沉積，主要為水下分流間灣、河口壩沉積。清水河組具有較大的油氣勘探潛力，受湖侵作用的影響[22]，以湖相泥巖沉積為主，可以作為油氣有效蓋層段，清水河組底部粉砂巖及砂礫巖段為有利儲(chǔ)集層段。

2 實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)

四棵樹(shù)凹陷的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和鉆井取心資料見(jiàn)表1。在25 ℃溫度、66%濕度條件下，采用SY/T 5336—2006《巖心分析方法》，利用氣體滲透率測(cè)試儀(B110)和氣體孔隙度測(cè)試儀(B111)，測(cè)定233塊樣品的孔隙度和滲透率。選取樣品在105 ℃溫度下烘干至恒重，采用GB/T 29171—2012《巖石毛管壓力曲線的測(cè)定》，測(cè)定毛管壓力曲線及相關(guān)參數(shù)，壓汞實(shí)驗(yàn)包括加壓進(jìn)汞和減壓退汞過(guò)程。

表1 四棵樹(shù)凹陷清水河組鑄體薄片及物性取樣

利用34塊樣品的粒度分析數(shù)據(jù)確定分選因數(shù)。利用激光粒度分析儀，采用SY/T 5434—2018《碎屑巖粒度分析方法》進(jìn)行粒度分析。使用掃描電鏡(SEM)觀察25塊樣品的微觀結(jié)構(gòu)和特征。鑄體薄片鏡下觀察分析成巖作用，對(duì)研究區(qū)5口井、108個(gè)深度點(diǎn)的樣品進(jìn)行成巖相劃分。

3 儲(chǔ)層基本特征

3.1 巖石學(xué)特征

研究區(qū)下白堊統(tǒng)清水河組以低石英—低長(zhǎng)石—高巖屑為特征(見(jiàn)圖2(a))，儲(chǔ)層分選較差(見(jiàn)圖2(c))，磨圓中等，以次圓狀為主(見(jiàn)圖2(d))，主要發(fā)育長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑砂巖，其中石英平均體積分?jǐn)?shù)為19.5%，長(zhǎng)石平均體積分?jǐn)?shù)為16.2%，巖屑平均體積分?jǐn)?shù)為63.0%。根據(jù)薄片資料，清水河組巖屑主要以火成巖巖屑為主(見(jiàn)圖2(b))，其次為變質(zhì)巖巖屑，沉積巖屑體積分?jǐn)?shù)相對(duì)最低。

圖2 四棵樹(shù)凹陷清水河組巖石學(xué)特征

火山碎屑巖巖屑主要以凝灰?guī)r巖屑為主，分為玻屑凝灰?guī)r巖屑與晶屑凝灰?guī)r巖屑；火成巖巖屑包括酸性噴出巖巖屑、安山巖。研究區(qū)下白堊統(tǒng)清水河組底部砂礫巖分選性整體較差，顆粒以“雙粒度”結(jié)構(gòu)堆積，砂級(jí)碎屑顆粒充填于礫石間，導(dǎo)致儲(chǔ)層整體分選較差；礫石顆粒主要以次圓狀為主，砂級(jí)碎屑以次圓—次棱角狀分布為主；儲(chǔ)層膠結(jié)方式主要以孔隙式、壓嵌式膠結(jié)為主(見(jiàn)圖2(e))，其中“絲縷狀”水云母多以壓嵌式充填為主，碳酸鹽礦物多以孔隙式膠結(jié)為主。下白堊統(tǒng)清水河組底部砂礫巖填隙物主要分為雜基和膠結(jié)物兩部分。填隙物體積分?jǐn)?shù)介于2.0%～17.0%，平均為6.6%，雜基以火山凝灰質(zhì)為主，平均體積分?jǐn)?shù)為2.1%。膠結(jié)物主要以碳酸鹽礦物為主，平均體積分?jǐn)?shù)為3.1%；其次為方沸石、黃鐵礦及黏土礦物，硅質(zhì)體積分?jǐn)?shù)相對(duì)最低。

3.2 儲(chǔ)集物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征

清水河組底部砂礫巖儲(chǔ)層孔隙度分布在1.8%～10.1%之間(見(jiàn)圖3(a))，主要分布在5.0%～10.0%之間，平均為6.5%；滲透率分布在(0.011～257.000)×10-3μm2之間(見(jiàn)圖3(b))，主要分布在(1.000～10.000)×10-3μm2之間，平均為6.290×10-3μm2。儲(chǔ)層整體屬于特低孔—特低滲、超低孔—超低滲儲(chǔ)層；孔隙度與滲透率呈正相關(guān)關(guān)系(見(jiàn)圖3(c))，部分相對(duì)高滲透點(diǎn)對(duì)應(yīng)孔隙度較低。

圖3 四棵樹(shù)凹陷清水河組儲(chǔ)層物性特征

四棵樹(shù)凹陷清水河組儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集空間類型以剩余粒間孔為主(見(jiàn)圖4(a))，約占總孔隙度的52.2%。其次為粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔等次生孔，其中粒內(nèi)溶孔約占總孔隙度的15.3%，粒間溶孔約占總孔隙度的4.6%，粒內(nèi)溶孔以長(zhǎng)石巖屑溶孔為主(見(jiàn)圖4(b、g))，粒間溶孔以凝灰質(zhì)溶蝕為主(見(jiàn)圖4(c-e))。由于埋藏深度較深，礫石裂縫普遍發(fā)育，可見(jiàn)成巖縫、粒緣縫、構(gòu)造縫等微裂縫，約占總孔隙度的15.6%，其中由壓實(shí)作用形成的成巖縫最為多見(jiàn)，沿礫石內(nèi)分布，形態(tài)不規(guī)則；其次為粒緣縫，發(fā)育于礫石級(jí)顆粒邊緣，有利于儲(chǔ)層滲透性能改善(見(jiàn)圖4(h-i))，為流體運(yùn)移提供疏導(dǎo)通道。裂縫寬度主要分布為3.7～93.0 μm，平均為27.0 μm。有少量原生粒間孔，約占總孔隙度的11.3%，且主要分布于分選較差的雙粒度區(qū)域，并且部分區(qū)域發(fā)育綠泥石膜，抑制自生石英方解石等膠結(jié)物生成，保護(hù)原生粒間孔[23]。還有晶間孔，約占總孔隙度的1.0%。

圖4 四棵樹(shù)凹陷清水河組碎屑巖鑄體薄片與掃描電鏡鏡下儲(chǔ)集空間發(fā)育特征

壓汞數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，清水河組儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，最大孔喉半徑介于0.16～27.89 μm，平均為3.69 μm，孔喉分選差，中值半徑分布于0.04～0.72 μm，分選因數(shù)為0.76～4.18，偏態(tài)為-2.24～0.70。儲(chǔ)集巖排驅(qū)壓力為0.03～4.46 MPa，平均為1.06 MPa；飽和度中值壓力為1.02～19.04 MPa，平均為7.98 MPa?？傮w上，研究區(qū)既存在粗孔喉、連通性較好的粒間孔隙，也存在細(xì)微孔喉、低滲透率的粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔[24]。

4 成巖相類型與特征

4.1 成巖作用類型

4.1.1 壓實(shí)作用

研究區(qū)清水河組砂巖普遍經(jīng)歷中等強(qiáng)度的壓實(shí)作用，主要表現(xiàn)為剛性顆粒(石英、長(zhǎng)石)的破碎、塑性顆粒(泥巖碎屑、云母)的彎曲(見(jiàn)圖5(a))。在埋藏過(guò)程中，隨上覆有效應(yīng)力增大，骨架顆粒進(jìn)行重新排列，碎屑顆粒間的接觸方式逐漸由點(diǎn)接觸調(diào)整為線接觸，原生孔隙大量減少，儲(chǔ)層的孔隙度及滲透率迅速下降[25]。對(duì)于清水河組底部的砂礫巖儲(chǔ)層，在大的礫石顆粒間普遍充填粒度較小的骨架顆粒，顆粒間接觸面積大幅增加，雖然初始孔隙度較低，但是機(jī)械壓實(shí)造成的孔隙度損失較小，在較大的埋藏深度下存在剩余粒間孔，有效保護(hù)儲(chǔ)集空間。根據(jù)文獻(xiàn)[26]計(jì)算清水河組儲(chǔ)層的原始孔隙度為28.4%～35.5%，平均為33.1%。利用文獻(xiàn)[27]計(jì)算壓實(shí)作用損失的孔隙度為1.4%～33.4%，平均為25.3%，壓實(shí)減孔率為4.5%～99.9%，平均為73.2%。

4.1.2 膠結(jié)作用

碳酸鹽膠結(jié)物在清水河組砂礫巖儲(chǔ)層中最為常見(jiàn)。方解石在碳酸鹽膠結(jié)物中體積分?jǐn)?shù)最高(見(jiàn)圖5(b))，產(chǎn)狀包括粗晶脈狀充填、孔隙式充填和充填次生膠結(jié)物溶孔，可見(jiàn)方解石交代骨架顆粒，如長(zhǎng)石、巖屑顆粒(見(jiàn)圖5(l))，以及少量方解石交代早期膠結(jié)物(見(jiàn)圖5(k))，鐵方解石局部可見(jiàn)。

圖5 四棵樹(shù)凹陷清水河組鑄體薄片與掃描電鏡微觀特征

與其他類型的膠結(jié)物相比，硅質(zhì)膠結(jié)物在儲(chǔ)層中廣泛分布，體積分?jǐn)?shù)在1.0%～2.0%之間。石英次生加大(見(jiàn)圖5(d))和自生微晶石英(見(jiàn)圖5(e))是硅質(zhì)膠結(jié)的兩種主要賦存形式，主要存在于石英顆粒周圍的粒間孔隙。硅質(zhì)膠結(jié)中SiO2主要來(lái)自石英顆粒的壓溶及鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石的酸性溶蝕。硅質(zhì)膠結(jié)物占據(jù)的粒間孔隙較小，對(duì)儲(chǔ)集空間的影響可忽略不計(jì)。

清水河組砂礫巖儲(chǔ)層的黏土礦物種類多樣，包括綠泥石、伊利石、伊/蒙混層和高嶺石。綠泥石自形程度較高，呈葉片狀覆蓋于顆粒表面(見(jiàn)圖5(h))，有助于增強(qiáng)儲(chǔ)層的抗壓實(shí)性，并且抑制自生石英的生長(zhǎng)而保持粒間孔隙，但綠泥石厚度較大時(shí)，也堵塞喉道而減小有效儲(chǔ)集空間。高嶺石通常呈書頁(yè)狀充填在原生粒間孔及次生溶蝕孔中(見(jiàn)圖5(i))，高嶺石之間的晶間孔可以作為有效儲(chǔ)集空間，有效保持孔隙。伊利石及伊/蒙混層常以橋狀、纖維狀或席狀形成顆粒表面(見(jiàn)圖5(g、j))。

4.1.3 溶蝕作用

溶蝕作用是儲(chǔ)層發(fā)育過(guò)程中形成次生溶孔、改善儲(chǔ)層物性的重要途徑。清水河組底部砂礫巖儲(chǔ)層顆粒間凝灰質(zhì)填隙物可見(jiàn)不同程度溶蝕，為粒間溶蝕的主要溶蝕對(duì)象；長(zhǎng)石及凝灰?guī)r巖屑為粒內(nèi)溶蝕的主要溶蝕對(duì)象，常呈“選擇性”溶蝕，包括對(duì)長(zhǎng)石質(zhì)斑晶、玻屑或基質(zhì)的溶蝕；長(zhǎng)石受溶蝕程度較強(qiáng)(見(jiàn)圖5(c))，與下部成藏組合中侏羅系烴源巖形成的有機(jī)酸、富CO2流體的注入密切相關(guān)。結(jié)合研究區(qū)埋藏史分析，酸性地層水和有機(jī)酸主要在兩個(gè)階段生成注入，初期成巖階段，地層首先被抬升至地表，形成微裂縫，大氣淡水沿早期剩余粒間孔隙、微裂縫溶蝕含凝灰質(zhì)雜基，接著進(jìn)入長(zhǎng)時(shí)間的淺埋藏階段，古地溫較低，有機(jī)質(zhì)熱演化程度低，儲(chǔ)層處于堿性環(huán)境，主要以方解石膠結(jié)為主；之后進(jìn)入晚期的快速埋藏階段，大氣淡水不斷被消耗，金屬離子含量增加，出現(xiàn)高嶺石、綠泥石，地層溫度升高，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟生酸階段，成巖環(huán)境再次進(jìn)入酸性環(huán)境[28-29]，溶蝕作用造成顆粒和雜基溶蝕。研究區(qū)溶蝕作用損失的孔隙度最小為0.2%，最大為5.3%，平均為1.7%，溶蝕增孔率為4.5%～91.3%，平均為42.3%[26-27]。

結(jié)合不同成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響，確定研究區(qū)成巖作用對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量影響的劃分方案(見(jiàn)表2)。

表2 研究區(qū)成巖作用對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量影響的劃分方案

4.2 成巖相類型

4.2.1 強(qiáng)壓實(shí)致密相(Ⅰ類)

強(qiáng)壓實(shí)致密相以壓實(shí)作用為主，可見(jiàn)巖屑和云母的塑性形變，薄片中少見(jiàn)膠結(jié)作用和溶蝕作用(見(jiàn)圖5(a))。由于基質(zhì)含量較高，粒間孔被大量雜基充填，保存較差，石英體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較低，儲(chǔ)層抗壓能力較差，孔隙度和滲透率普遍較低[30]。儲(chǔ)層巖性一般為細(xì)砂巖、細(xì)粉砂巖，粒度較細(xì)，砂礫巖次之。顆粒接觸以線接觸為主，少量呈凹凸接觸，顆粒無(wú)序排列，為研究區(qū)最差的成巖相類型。

4.2.2 鈣質(zhì)(鐵泥質(zhì))膠結(jié)致密相(Ⅱ類)

鈣質(zhì)(鐵泥質(zhì))膠結(jié)致密相經(jīng)歷強(qiáng)烈的碳酸鹽膠結(jié)作用，膠結(jié)物沒(méi)有溶解(見(jiàn)圖5(b))。成巖相以膠結(jié)作用為主，壓實(shí)作用不強(qiáng)，部分樣品含少量基質(zhì)。鏡下觀察粒間孔保存較差，膠結(jié)物及鐵泥質(zhì)雜基充填粒間孔，部分方解石膠結(jié)物與顆粒接觸，有些直接交代在碎屑顆粒上，為研究區(qū)較差的成巖相類型。

4.2.3 凝灰質(zhì)致密充填相(Ⅲ類)

凝灰質(zhì)致密充填相中含有較多的剛性顆粒，儲(chǔ)層粒度較粗，以中粗砂巖為主(見(jiàn)圖5(k))。儲(chǔ)層受壓實(shí)作用的影響相對(duì)較強(qiáng)，受膠結(jié)作用的影響相對(duì)較弱，鏡下觀察少量晚期碳酸鹽膠結(jié)物, 成巖相在弱動(dòng)力環(huán)境中較為常見(jiàn)，雜基含量較高。孔隙式充填的凝灰質(zhì)雜基占據(jù)粒間孔，局部呈現(xiàn)微弱溶蝕，溶蝕作用于可溶巖屑和長(zhǎng)石。酸性地層水或有機(jī)酸進(jìn)入儲(chǔ)層后，部分可溶性物質(zhì)溶解，產(chǎn)生一定數(shù)量的次生孔隙，可有效改善儲(chǔ)層物性。

4.2.4 欠壓實(shí)溶蝕相(Ⅳ類)

欠壓實(shí)溶蝕相受較弱的壓實(shí)作用影響(見(jiàn)圖5(f))，膠結(jié)物含量低，保存大量粒間孔。此外，少量礦物顆粒被溶蝕溶解，形成二次溶蝕孔隙。由于儲(chǔ)層埋藏深度較深，一些剛性顆粒在壓實(shí)作用下發(fā)生斷裂。微裂縫也為溶蝕提供條件。溶解發(fā)育的主要區(qū)域在微裂縫周圍[31]。同時(shí)，研究區(qū)深部存在異常高壓[32]，儲(chǔ)層在沉積過(guò)程中壓實(shí)導(dǎo)致的孔隙度降低較其他成巖相的弱。成巖相儲(chǔ)層巖屑含量普遍較高。鏡下觀察少量碳酸鹽膠結(jié)物和自生石英。溶蝕作用于粒間雜基，其次為長(zhǎng)石及巖屑顆粒，為研究區(qū)最優(yōu)的成巖相類型。

4.3 成巖相與儲(chǔ)層質(zhì)量

強(qiáng)壓實(shí)致密相(Ⅰ類)儲(chǔ)層一般為細(xì)砂巖、細(xì)粉砂巖，粒度較細(xì)，砂礫質(zhì)較少，抗壓實(shí)能力較差，儲(chǔ)層致密少孔。鈣質(zhì)(鐵泥質(zhì))膠結(jié)致密相(Ⅱ類)經(jīng)歷強(qiáng)烈的碳酸鹽膠結(jié)作用，膠結(jié)物沒(méi)有溶解，雖然受壓實(shí)作用的影響較小，但儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能較差；凝灰質(zhì)致密充填相(Ⅲ類)物性較為一般，部分顆粒間排列緊密，存在少量粒間溶孔；欠壓實(shí)溶蝕相(Ⅳ類)儲(chǔ)層物性較好，保存大量粒間孔，儲(chǔ)層物性大幅改善(見(jiàn)圖6(a))。

壓汞及孔滲數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，強(qiáng)壓實(shí)致密相(Ⅰ類)、鈣質(zhì)(鐵泥質(zhì))膠結(jié)致密相(Ⅱ類)儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)較差，進(jìn)汞量低；凝灰質(zhì)致密充填相(Ⅲ類)較為一般，進(jìn)汞量中等；欠壓實(shí)溶蝕相(Ⅳ類)進(jìn)汞量較大，排替壓力較低，孔隙結(jié)構(gòu)最好(見(jiàn)圖6(b))。

圖6 研究區(qū)不同成巖相物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征

5 成巖相測(cè)井響應(yīng)與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

5.1 巖心成巖相

根據(jù)巖心觀察和薄片分析，將研究區(qū)5口井、108個(gè)深度點(diǎn)的樣品劃分4類成巖相，其中22塊樣品為強(qiáng)壓實(shí)致密相，38塊樣品為鈣質(zhì)(鐵泥質(zhì))膠結(jié)致密相，26塊樣品為凝灰質(zhì)致密充填相，22塊樣品為欠壓實(shí)溶蝕相。樣品在自然伽馬(GR)、聲波時(shí)差(AC)、密度(DEN)、中子測(cè)井(CNL)及電阻率(RT)曲線上有不同的響應(yīng)特征。

壓實(shí)作用主要受沉積物的成分、構(gòu)造及有效應(yīng)力控制，在一定的埋藏深度及壓力條件下，受壓實(shí)程度的大小可以反映巖石組分(剛性顆粒含量)和構(gòu)造(粒度大小及分選)。強(qiáng)壓實(shí)致密相主要發(fā)育于壓實(shí)作用較強(qiáng)且無(wú)明顯粒間孔隙的層段。清水河組強(qiáng)壓實(shí)致密相主要發(fā)育泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖(見(jiàn)圖7(a))及少量分選較差的砂礫巖。中高自然伽馬主要與高體積分?jǐn)?shù)的黏土礦物、塑性巖屑及云母有關(guān)。由于壓實(shí)作用強(qiáng)烈，顆粒堆積緊密，幾乎不發(fā)育粒間孔隙，儲(chǔ)層致密化，具有較高的密度及中高聲波時(shí)差,并且黏土雜基高，電阻率相對(duì)較低，中子測(cè)井略高于雜基較低砂巖段的[33-34]。

鈣質(zhì)(鐵泥質(zhì))膠結(jié)致密相發(fā)育于泥巖層，泥巖中黏土礦物轉(zhuǎn)化，溶液中Ca2+升高，大量形成方解石等碳酸鹽膠結(jié)物，鈣質(zhì)(鐵泥質(zhì))膠結(jié)致密相在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為中低自然伽馬、聲波時(shí)差，以及低中子測(cè)井、高密度、高電阻率。碳酸鹽膠結(jié)通常處于較高水動(dòng)力環(huán)境的低雜基含量的砂巖[30]，但是清水河組強(qiáng)膠結(jié)致密相中顆粒邊緣鐵泥質(zhì)填隙物普遍存在，自然伽馬降低不明顯；方解石膠結(jié)物的密度較高，且在強(qiáng)烈的膠結(jié)作用下占據(jù)粒間孔隙，孔隙度明顯降低，測(cè)井曲線呈高密度、低中子特征(見(jiàn)圖7(b))。

對(duì)于凝灰質(zhì)致密充填相，石英和碳酸鹽膠結(jié)物相對(duì)少見(jiàn)，壓實(shí)強(qiáng)度中等，凝灰質(zhì)填隙物占據(jù)主要的粒間孔隙(見(jiàn)圖7(b))，同時(shí)自生高嶺石、伊利石、伊/蒙混層體積分?jǐn)?shù)較其他成巖相的明顯提高，對(duì)孔隙連通性產(chǎn)生影響，降低儲(chǔ)層質(zhì)量。由于黏土體積分?jǐn)?shù)較高，呈高自然伽馬、中高中子、低電阻率、低密度特征，中子測(cè)井與聲波時(shí)差呈與強(qiáng)壓實(shí)致密相相似的特征。

欠壓實(shí)溶蝕相主要存在于粒度較粗的砂巖或砂礫巖，受壓實(shí)作用的影響較弱，顆粒間填隙物含量較低，保存大量粒間孔，發(fā)育少量巖屑長(zhǎng)石溶孔，在粒間孔隙中僅能觀察少量溶蝕殘余方解石膠結(jié)物，在測(cè)井曲線上呈低自然伽馬、高聲波時(shí)差和中等中子測(cè)井，儲(chǔ)層質(zhì)量良好(見(jiàn)圖7(a))，欠壓實(shí)溶蝕相常處于含油層，電阻率變化較大。總體上，可以通過(guò)低自然伽馬、低密度、中等中子測(cè)井和高電阻率確定欠壓實(shí)溶蝕相。

圖7 四棵樹(shù)凹陷清水河組成巖相測(cè)井響應(yīng)特征

受巖心數(shù)據(jù)的限制，只有部分區(qū)域及埋藏深度可以通過(guò)薄片觀察進(jìn)行鑒定，成巖相的測(cè)井響應(yīng)及孔滲特征見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn)，4類成巖相不僅在成巖作用上有較大的區(qū)別，而且在測(cè)井響應(yīng)特征上也各有不同。

表3 四棵樹(shù)凹陷清水河組成巖相測(cè)井響應(yīng)和孔滲特征統(tǒng)計(jì)

5.2 測(cè)井成巖相識(shí)別

首先對(duì)研究區(qū)樣品進(jìn)行成巖相劃分；然后選取樣品點(diǎn)自然伽馬(GR)、聲波時(shí)差(AC)、密度(DEN)、中子測(cè)井(CNL)、電阻率(RT)數(shù)據(jù)及成巖相類型作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，利用SPSS軟件建立成巖相的線性Fisher多元統(tǒng)計(jì)判別函數(shù)[8](見(jiàn)表4)；最后將非取心段的5種測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)輸入作為測(cè)試數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)測(cè)井成巖相類型。Fisher判別結(jié)果顯示判別函數(shù)對(duì)Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類成巖相的判識(shí)率分別為85.7%、91.3%、78.9%及70.0%，平均為80.6%。

表4 四棵樹(shù)凹陷清水河組Fisher多元統(tǒng)計(jì)判別函數(shù)關(guān)系

為了提高判識(shí)率，采用交會(huì)圖法對(duì)易誤判的成巖相進(jìn)行判別劃分(見(jiàn)圖8(a))，測(cè)井曲線交會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，不同成巖相類型具有不同的測(cè)井參數(shù)范圍，選取能夠反映不同成巖相類型差異的測(cè)井曲線，對(duì)不同類型的成巖相進(jìn)行判識(shí)[8]。

圖8 四棵樹(shù)凹陷清水河組成巖相交會(huì)和測(cè)井識(shí)別結(jié)果

對(duì)于Ⅰ類、Ⅲ類成巖相的判識(shí)，可以利用AC-GR交會(huì)進(jìn)行良好判識(shí)，二者GR所處區(qū)間區(qū)分明顯。對(duì)于類型Ⅳ成巖相，誤判為Ⅰ類、Ⅱ類成巖相的概率較高。對(duì)于Ⅰ類、Ⅳ類成巖相，利用DEN-GR交會(huì)進(jìn)行良好判識(shí)，二者GR所處區(qū)間區(qū)分明顯。對(duì)于Ⅱ類、Ⅳ類成巖相的判別，利用CNL-GR交會(huì)進(jìn)行良好判識(shí)，兩者GR所處區(qū)間區(qū)分明顯，并且CNL也呈明顯分區(qū)。根據(jù)多元統(tǒng)計(jì)判別及交會(huì)分析結(jié)果，對(duì)單井成巖相進(jìn)行判識(shí)(見(jiàn)圖8(b))。

結(jié)合沉積相的分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果[35]，建立研究區(qū)成巖相分布模式(見(jiàn)圖9)。Ⅰ類成巖相主要發(fā)育于薄層砂巖和河道邊緣；Ⅱ類成巖相集中發(fā)育于厚層砂巖，以砂泥接觸地帶為界；Ⅲ類成巖相分布相對(duì)廣泛，主要發(fā)育于最外緣水動(dòng)力較弱的地帶，粒間雜基含量較高；Ⅳ類成巖相為研究區(qū)最好的成巖相，主要發(fā)育于水下分流河道，水下分流河道是下一步油氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)帶。

圖9 清水河組成巖相分布模式

6 結(jié)論

(1)準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下白堊統(tǒng)清水河組可以劃分4類成巖相：強(qiáng)壓實(shí)致密相(Ⅰ類)、鈣質(zhì)(鐵泥質(zhì))膠結(jié)致密相(Ⅱ類)、凝灰質(zhì)致密充填相(Ⅲ類)和欠壓實(shí)溶蝕相(Ⅳ類)。其中強(qiáng)壓實(shí)致密相(Ⅰ類)受壓實(shí)作用影響較大，顆粒擠壓變形，孔隙不發(fā)育；鈣質(zhì)(鐵泥質(zhì))膠結(jié)致密相(Ⅱ類)中方解石膠結(jié)物大量充填粒間孔，為較差質(zhì)量?jī)?chǔ)層；凝灰質(zhì)致密充填相(Ⅲ類)中凝灰質(zhì)雜基致密充填，晚期溶蝕作用產(chǎn)生次生孔隙，改善儲(chǔ)層質(zhì)量；欠壓實(shí)溶蝕相(Ⅳ類)受成巖作用改造較小，粒間孔發(fā)育，為最好碎屑巖儲(chǔ)層。

(2)研究區(qū)4類成巖相在自然伽馬(GR)、聲波時(shí)差(AC)、密度(DEN)、中子測(cè)井(CNL)，以及電阻率(RT)上有不同的測(cè)井響應(yīng)特征。高DEN、中高GR、中高AC指示強(qiáng)壓實(shí)致密相(Ⅰ類)，中低GR、低CNL、高DEN、高RT指示鈣質(zhì)(鐵泥質(zhì))膠結(jié)致密相(Ⅱ類)，高GR、中低DEN、低AC指示凝灰質(zhì)致密充填相(Ⅲ類)，低GR、低DEN、中等CNL和高RT指示欠壓實(shí)溶蝕相(Ⅳ類)。

(3)四棵樹(shù)凹陷整體處于較為優(yōu)勢(shì)的沉積相帶，成巖相控制油氣的富集，研究區(qū)水下分流河道中欠壓實(shí)溶蝕相(Ⅳ類)最為發(fā)育，是研究區(qū)下一步油氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)帶。