孫沛沛， 操應(yīng)長(zhǎng),2， 周立宏， 遠(yuǎn)光輝,2， 靳子濠， 吳智平，張飛鵬， 付立新， 李宏軍， 樓 達(dá)， 李玉海， 王文慶

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島 266580; 2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋 礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266071； 3.中國(guó)石油大港油田公司，天津 300280； 4.中石油東方地球物理公司研究院大港分院，天津 300280)

近年來(lái)，隨著勘探程度的不斷提高，二疊系儲(chǔ)層逐漸成為油氣勘探的熱點(diǎn)。鄂爾多斯盆地上古生界探明天然氣資源量12.61×1012m3，多集中于二疊系地層[1-4]；同處華北板塊的渤海灣盆地二疊系亦發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模油氣聚集[5-7]，如濟(jì)陽(yáng)坳陷花古斜101井日產(chǎn)油51 t，日產(chǎn)氣4 506 m3，大港探區(qū)扣11井日產(chǎn)油115 t，日產(chǎn)氣4 517 m3，營(yíng)古2井日產(chǎn)油18.8 t，日產(chǎn)氣178 897 m3。不同于構(gòu)造簡(jiǎn)單、以整體升降為主的鄂爾多斯盆地，大港探區(qū)在中、新生代經(jīng)歷了復(fù)雜的基底斷裂改造過(guò)程，形成了大量的潛山構(gòu)造，針對(duì)大港探區(qū)古潛山的認(rèn)識(shí)及勘探程度都不高，潛山領(lǐng)域油氣資源探明程度也低[8-10]。潛山構(gòu)造歷經(jīng)多次構(gòu)造變革和儲(chǔ)層差異改造，使油氣藏分布規(guī)律復(fù)雜多變，因此明確潛山背景下的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成機(jī)制，對(duì)渤海灣盆地二疊系油氣勘探有重要的理論指導(dǎo)意義。大港探區(qū)扣村潛山帶二疊系砂體發(fā)育，是油氣勘探的重要目標(biāo)。研究區(qū)鉆井油氣顯示活躍，其中扣11、扣38-16井均獲高產(chǎn)工業(yè)油流。筆者以大港探區(qū)扣村潛山帶二疊系砂巖儲(chǔ)層為例，綜合運(yùn)用鉆井取芯、巖石薄片、掃描電鏡、壓汞測(cè)試、物性測(cè)試等資料，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，研究其儲(chǔ)層基本特征，結(jié)合儲(chǔ)層埋藏史、熱史及試油試采成果，研究?jī)?chǔ)層成巖演化過(guò)程及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層成因機(jī)制。

1 地質(zhì)概況

大港探區(qū)主體位于渤海灣盆地中心地帶，包括黃驊坳陷、滄縣隆起、埕寧隆起等3個(gè)大地構(gòu)造單元。二疊紀(jì)時(shí)期發(fā)生大規(guī)模海退，大港探區(qū)二疊紀(jì)發(fā)育海陸過(guò)渡相及陸相碎屑巖地層[11]，自下而上依次為山西組(P1s)、下石盒子組(P1x)、上石盒子組(P2s)、石千峰組(P2sh)。大港探區(qū)在中、新生代經(jīng)歷了復(fù)雜的基底斷裂改造過(guò)程，形成了大量的潛山構(gòu)造[10]?？鄞鍧撋綆挥诖蟾厶絽^(qū)歧口凹陷南緣，扣村地區(qū)二疊系主要發(fā)育在扣11斷塊，受白堊紀(jì)末期燕山運(yùn)動(dòng)及新生代喜山運(yùn)動(dòng)的影響，扣村地區(qū)二疊系僅殘余上、下石盒子組河流相沉積和山西組三角洲沉積地層，厚度約300 m，其中上石盒子組辮狀河砂體縱向厚度大，橫向分布穩(wěn)定，鉆井油氣顯示活躍，為主要勘探目的層(圖1)。

依據(jù)扣村地區(qū)二疊系地層構(gòu)造演化將其劃分為以下幾個(gè)階段：海西期至早印支階段(295～227 Ma)扣村地區(qū)二疊系地層穩(wěn)定沉降；印支運(yùn)動(dòng)中期至燕山運(yùn)動(dòng)初期(227～161.2 Ma)，歧口凹陷主要以大規(guī)模擠壓推覆以及大型褶皺變形為主，扣村地區(qū)二疊系地層抬升，頂部差異風(fēng)化剝蝕；燕山運(yùn)動(dòng)中期(161.2～96 Ma)地層穩(wěn)定沉降；燕山運(yùn)動(dòng)末期至喜山運(yùn)動(dòng)初期(96～32.8 Ma)的基底差異斷塊活動(dòng)導(dǎo)致二疊系地層再次抬升，局部地區(qū)上覆中生界地層被完全剝蝕；新近紀(jì)至今(32.8～0 Ma)，地層再次穩(wěn)定沉降(圖2)。

2 儲(chǔ)層基本特征

2.1 巖石學(xué)特征

根據(jù)研究區(qū)巖心觀察和薄片鑒定結(jié)果，大港探區(qū)扣村潛山帶二疊系儲(chǔ)層巖性以中、粗砂巖及含礫砂巖為主，其次為少量細(xì)砂巖等。研究區(qū)儲(chǔ)層巖石類型以石英砂巖、長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖為主，含少量巖屑質(zhì)石英砂巖、巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖等，巖石成分成熟度較高，骨架顆粒中石英平均體積分?jǐn)?shù)為81.90%，多為單晶石英，長(zhǎng)石平均體積分?jǐn)?shù)為10.35%，以鉀長(zhǎng)石為主，巖屑以變質(zhì)巖巖屑為主，平均體積分?jǐn)?shù)為11.30%，儲(chǔ)層雜基含量低，平均體積分?jǐn)?shù)為7.74%(圖3)。儲(chǔ)層中碎屑顆粒以點(diǎn)—線接觸為主，分選較好，分選系數(shù)主要集中在1.22～2.50，顆粒磨圓以次棱角狀—次圓狀為主；膠結(jié)方式主要為孔隙式膠結(jié)。

圖1 扣村潛山帶構(gòu)造位置、構(gòu)造特征及沉積地層特征Fig.1 Tectonic location, tectonic characteristics and sedimentary strata of Koucun buried hill

圖2 扣24井埋藏史-熱史Fig.2 Burial and thermal history of well Kou24

圖3 扣村潛山帶二疊系儲(chǔ)層巖石類型圖解Fig.3 Rock type diagram of reservoirs in Permian of Koucun buried hill

2.2 儲(chǔ)集空間及物性特征

統(tǒng)計(jì)扣村地區(qū)二疊系實(shí)測(cè)物性數(shù)據(jù)，研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙度為3%～20.3%，平均孔隙度為13.07%，其中孔隙度為15%～25%的儲(chǔ)集層比例為42.27%，孔隙度為10%～15%的儲(chǔ)集層比例為31.71%；滲透率為(0.05～1 270)×10-3μm2，平均滲透率為92.98×10-3μm2，其中滲透率大于100×10-3μm2的儲(chǔ)集層比例為20.69%，滲透率為(10～100)×10-3μm2的儲(chǔ)集層比例為27.59%(圖4)。由此可見(jiàn)，研究區(qū)二疊系儲(chǔ)層主要為中低孔中低滲儲(chǔ)層。

對(duì)扣村地區(qū)二疊系砂巖儲(chǔ)層50余塊樣品的孔隙類型統(tǒng)計(jì)顯示，大港探區(qū)扣村潛山帶二疊系儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以次生孔隙為主，原生孔隙局部發(fā)育，另有少量高嶺石晶間微孔(圖5(a)～(e) )。次生孔隙主要包括鑄?？?、超大孔隙及長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔等。其中粒間孔隙占總孔隙的91.04%，粒內(nèi)孔隙占總孔隙的4.54%，微孔隙占4.42%(圖5(f))。

圖4 二疊系儲(chǔ)層物性分布特征Fig.4 Distribution characteristics of physical properties of reservoirs in Permian

圖5 扣村地區(qū)二疊系儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型Fig.5 Reservoir spaces of reservoirs in Permian of Koucun buried hill

3 儲(chǔ)層成巖作用特征

3.1 成巖作用類型與特征

通過(guò)對(duì)扣村地區(qū)二疊系碎屑巖儲(chǔ)層鏡質(zhì)體反射率Ro(0.63%～0.78%)分布、伊蒙層間比、自生礦物發(fā)育等方面的研究，依據(jù)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5477-2003)碎屑巖成巖階段劃分規(guī)范[12]，認(rèn)為扣村地區(qū)二疊系碎屑巖儲(chǔ)層目前處于中成巖A期。

扣村地區(qū)二疊系碎屑巖儲(chǔ)層成巖作用具有弱—中等壓實(shí)、多期溶解、弱膠結(jié)的整體特征。

壓實(shí)作用：扣村地區(qū)二疊系儲(chǔ)層中石英、長(zhǎng)石等剛性顆粒含量高，巖漿巖、變質(zhì)巖及沉積巖等塑性巖屑含量相對(duì)較低，儲(chǔ)集層抗壓能力強(qiáng)，壓實(shí)作用弱—中等。壓實(shí)常見(jiàn)的主要特征有碎屑顆粒間以點(diǎn)—線接觸為主(圖6(a))，長(zhǎng)石等脆性顆粒的壓實(shí)破裂(圖6(b))等。據(jù)Beard和Weyl[13]提出的碎屑巖初始孔隙度計(jì)算方法，恢復(fù)砂體沉積時(shí)的初始孔隙度，結(jié)合配套的巖石薄片、儲(chǔ)層物性資料，定量統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)層總減孔量、壓實(shí)減孔量(率)膠結(jié)減孔量(率)，分析各類成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響。研究區(qū)壓實(shí)作用損失孔隙度12%～24%,損失的原生孔隙可占總孔隙的20%～80%。

圖6 二疊系儲(chǔ)層主要成巖作用特征Fig.6 Diagenetic characteristics of reservoir in Permian

研究區(qū)儲(chǔ)集層膠結(jié)作用普遍發(fā)育，強(qiáng)度較弱，類型多樣，主要為碳酸鹽膠結(jié)、高嶺石膠結(jié)及少量硅質(zhì)膠結(jié)。碳酸鹽膠結(jié)物主要有菱鐵礦(圖6(c))和鐵方解石(圖6(d ))兩種。菱鐵礦局部富集，體積分?jǐn)?shù)可達(dá)2%，以團(tuán)塊狀充填粒間，由于壓實(shí)作用常表現(xiàn)為假雜基，為早期成巖礦物。硅質(zhì)膠結(jié)物主要以石英加大邊(圖6(e))的方式存在，通過(guò)統(tǒng)計(jì)可知研究區(qū)自生石英平均體積分?jǐn)?shù)不足1%。研究區(qū)黏土礦物以高嶺石為主，其次為少量伊利石和伊蒙混層(表1)。通過(guò)SEM分析可知，研究區(qū)高嶺石主要為自生成因，集合體常呈書頁(yè)狀或蠕蟲狀，大多以充填粒間孔的形式產(chǎn)出(圖6(f))，顯著降低儲(chǔ)集層物性。研究區(qū)儲(chǔ)集層膠結(jié)減孔量在1.66%～21.46%，平均為7.41%，相應(yīng)的膠結(jié)減孔率在5.24%～69.9%，平均達(dá)到24.23%。

研究區(qū)儲(chǔ)集層溶蝕作用普遍發(fā)育，極大地提高了儲(chǔ)層物性。通過(guò)鑄體薄片和掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)石溶蝕現(xiàn)象最為發(fā)育，沿顆粒邊緣、解理縫或破裂縫溶蝕，形成不規(guī)則邊緣、粒內(nèi)溶孔或鑄?？椎?圖5(d)，圖6(g)～(i))，局部可見(jiàn)超大溶蝕孔隙(圖5(b))，另有部分巖屑和膠結(jié)物溶蝕。研究區(qū)儲(chǔ)層多期長(zhǎng)石溶蝕提供了大量?jī)?chǔ)集空間，包括早期溶蝕形成的大量粒間及粒內(nèi)溶孔，晚期溶蝕形成的鑄模孔等。二疊系儲(chǔ)集層整體溶蝕增孔量在1.7%～13.5%，平均為8.24%。

表1 扣村地區(qū)二疊系黏土礦物XRD數(shù)據(jù)

3.2 成巖演化序列

微觀領(lǐng)域的成巖作用受宏觀領(lǐng)域的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，構(gòu)造背景不同，相應(yīng)的成巖作用機(jī)制也不一樣，由此影響儲(chǔ)層的成巖序列[14]。不同于持續(xù)埋藏地層，扣村地區(qū)二疊系由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使地層抬升或下降，使其埋藏過(guò)程出現(xiàn)間斷，導(dǎo)致各成巖事件發(fā)生的順序及演化持續(xù)性受到干擾和中斷，因此各成巖現(xiàn)象與深度之間規(guī)律性并不明顯。

通過(guò)鑄體薄片及掃描電鏡等資料，依據(jù)巖石結(jié)構(gòu)、自生礦物分布、組合及交切關(guān)系等特征，分析了研究區(qū)二疊系儲(chǔ)層的成巖演化序列。研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物主要包括菱鐵礦、鐵方解石兩種，菱鐵礦通常分布在顆粒之間，部分菱鐵礦使相鄰顆粒不接觸，說(shuō)明其形成于儲(chǔ)層強(qiáng)烈壓實(shí)之前，另有菱鐵礦環(huán)繞長(zhǎng)石溶孔發(fā)育，說(shuō)明其形成早于長(zhǎng)石溶蝕；常見(jiàn)鐵方解石充填長(zhǎng)石溶孔，說(shuō)明其形成晚于長(zhǎng)石溶蝕；長(zhǎng)石溶蝕過(guò)程中主要形成石英加大與自生高嶺石等副產(chǎn)物。綜上，扣村地區(qū)二疊系儲(chǔ)層從古到今成巖作用演化序列依次為：壓實(shí)作用—早期菱鐵礦膠結(jié)作用—長(zhǎng)石溶蝕/自生高嶺石膠結(jié)—長(zhǎng)石溶蝕、自生高嶺石沉淀/少量自生石英—晚期鐵方解石膠結(jié)。

結(jié)合研究區(qū)構(gòu)造演化史，恢復(fù)工區(qū)儲(chǔ)層成巖作用演化過(guò)程，認(rèn)為扣村地區(qū)二疊系儲(chǔ)層的形成主要經(jīng)歷了如下5個(gè)演化階段(圖7)：①初次埋藏階段，二疊系沉積后，逐漸埋藏，至三疊紀(jì)中期，其最大埋深達(dá)3 000m，此階段壓實(shí)作用強(qiáng)烈，粒間體積急劇縮小，孔隙水排出，孔隙度降低，形成少量菱鐵礦膠結(jié)物，長(zhǎng)石礦物弱溶蝕，伴隨少量自生高嶺石及硅質(zhì)膠結(jié)，此階段主要為早成巖階段；②第一次抬升階段，三疊紀(jì)中期，扣村地層抬升，二疊系頂部出露地表，地層遭受大氣淡水淋濾，導(dǎo)致長(zhǎng)石等礦物大量溶解，此階段主要為表生成巖階段；③二次埋藏階段，至侏羅紀(jì)，扣村地層再次沉降，此階段二疊系最大埋深淺于初期埋藏，成巖作用較弱，儲(chǔ)層達(dá)到中成巖A1期；④第二次抬升階段，白堊紀(jì)時(shí)期，地層再次抬升，二疊系部分出露地表，遭受長(zhǎng)期大氣水溶解作用，伴隨有少量高嶺石及硅質(zhì)膠結(jié)物，此階段主要為表生成巖階段；⑤三次埋藏階段，新生代末期，研究區(qū)地層持續(xù)沉降，此時(shí)地層水介質(zhì)呈弱堿性，少量鐵方解石充填早期形成的長(zhǎng)石溶孔。

圖7 二疊系儲(chǔ)層埋藏史、成巖演化史綜合圖Fig.7 Burial history and diagenesis evolution history of reservoir in Permian

4 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層成因及演化模式

4.1 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主控因素

優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成主要受沉積作用、成巖作用及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素的控制[15-18]?？鄞宓貐^(qū)二疊系優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層具有沉積作用為物質(zhì)基礎(chǔ)，溶蝕作用增孔，后期弱壓實(shí)的特點(diǎn)。

4.1.1 沉積作用

沉積作用控制儲(chǔ)層的原始物性，同時(shí)影響儲(chǔ)層埋藏過(guò)程中的成巖作用和物性演化過(guò)程[19]。原始沉積條件是形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的前提和基礎(chǔ)[20]，其對(duì)儲(chǔ)層物性的影響本質(zhì)上主要為碎屑巖成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度等因素的影響?？鄞宓貐^(qū)二疊系砂巖成分成熟度高，平均粒徑主要介于0.15～1.0mm，隨著粒徑變粗，細(xì)砂巖、中砂巖、(含礫)粗砂巖，儲(chǔ)層物性逐漸變好(圖8)。造成這一現(xiàn)象的原因是，扣村地區(qū)二疊系主要發(fā)育河流相砂體，隨著砂巖粒徑的減小，儲(chǔ)層中的原始雜基含量逐漸升高，后期抗壓實(shí)能力弱，埋藏過(guò)程中孔隙損失較快；粗粒徑砂體多發(fā)育在水動(dòng)力條件較強(qiáng)的河道環(huán)境中，原始雜基含量低且分選較好，具有較高的原始孔隙度及較強(qiáng)的抗壓實(shí)能力。

圖8 二疊系儲(chǔ)層粒度與物性的關(guān)系Fig.8 Cross plot of porosity and permeability versus article size of reservoir in Permian

4.1.2 次生溶解作用

結(jié)合地震資料(圖9)及埋藏史(圖2)可知，扣村地區(qū)二疊系在地質(zhì)歷史時(shí)期經(jīng)歷過(guò)兩次暴露剝蝕，分別發(fā)生在三疊紀(jì)末期(190～162Ma)和白堊紀(jì)末期(約34Ma)，致使二疊系出露地表接受大氣淡水的溶解作用(圖7)。

圖9 扣村潛山帶地震剖面Fig.9 Seismic profile showing structural features of Koucun buried hill

從單井特征來(lái)看，在扣38-16井上可以觀察到典型的不整合結(jié)構(gòu)，包括不整合面之下的風(fēng)化黏土帶與下伏淋濾溶解帶、淋濾過(guò)渡帶，鉆井巖心上表現(xiàn)出相同的結(jié)構(gòu)特征(圖10)。風(fēng)化黏土層位于風(fēng)化殼最上部，是在物理風(fēng)化的基礎(chǔ)上，生物化學(xué)風(fēng)化作用改造下形成的細(xì)粒殘積物，缺乏沉積構(gòu)造，是識(shí)別不整合的重要標(biāo)志[21]。研究區(qū)二疊系頂部發(fā)育厚層灰白色的鋁土巖，巖石中可見(jiàn)紅褐色鐵質(zhì)充填裂縫(圖10)，Al和Fe是巖石風(fēng)化淋濾后最難淋失的兩種元素[22]，這表明研究區(qū)二疊系儲(chǔ)層頂部風(fēng)化程度極高，與長(zhǎng)期的構(gòu)造抬升剝蝕相吻合。

圖10 扣38-16井不整合結(jié)構(gòu)特征Fig.10 Spatial structures of unconformity in well Kou38-16

統(tǒng)計(jì)研究區(qū)二疊系砂巖儲(chǔ)層物性，自風(fēng)化淋濾帶以下，隨著與不整合面之間距離的增加，孔隙度逐漸降低，滲透率的垂向變化具有相同的趨勢(shì)(圖11)，這是由于不整合附近儲(chǔ)層中的長(zhǎng)石等礦物溶蝕形成了大量次生孔隙[23]，改善了儲(chǔ)層物性，遠(yuǎn)離不整合面的儲(chǔ)層遭受大氣水淋濾較少，溶蝕作用弱。研究區(qū)二疊系地層水礦化度整體較低，不整合面附近礦化度為11.6%～22.6%，并隨著與不整合面距離的增加而增大(圖11)，說(shuō)明不整合面附近地層水受大氣淡水的稀釋作用顯著。

砂巖儲(chǔ)層中長(zhǎng)石溶蝕是增孔效應(yīng)的主要因素，溶蝕伴隨有高嶺石及石英膠結(jié)物等副產(chǎn)物[24-25]，次生孔隙與自生膠結(jié)物的定量相關(guān)關(guān)系則與地化環(huán)境有關(guān)。通過(guò)鑄體薄片統(tǒng)計(jì)其含量，扣村地區(qū)二疊系儲(chǔ)層中長(zhǎng)石溶蝕孔隙體積分?jǐn)?shù)平均可達(dá)4.38%，而自生高嶺石體積分?jǐn)?shù)為1.71%，硅質(zhì)膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)為0.34%，長(zhǎng)石溶蝕量明顯大于自生礦物產(chǎn)量(圖12)，說(shuō)明長(zhǎng)石溶蝕產(chǎn)物多被運(yùn)移出潛山頂部淋濾溶解帶。

長(zhǎng)石溶蝕作用形成的次生孔隙并不能保存其成因相關(guān)地化證據(jù)，因此通過(guò)分析溶蝕形成的副產(chǎn)物分析其成因。自生高嶺石是扣村地區(qū)二疊系重要的自生礦物，且純度較高(表1)。自生高嶺石氫氧同位素?cái)?shù)據(jù)可用來(lái)分析推測(cè)其形成時(shí)的古流體來(lái)源[26]，對(duì)研究區(qū)自生高嶺石進(jìn)行分離提純，并進(jìn)行δD和δ18O同位素分析。結(jié)果表明，δD數(shù)據(jù)介于-116.9‰～-101.3‰，δ18O數(shù)據(jù)介于-18.2‰～-16.5‰。研究區(qū)同位素?cái)?shù)據(jù)全部落在大氣水淋濾成因高嶺石區(qū)內(nèi)(圖13)，這與前述大氣水淋濾長(zhǎng)石礦物的結(jié)論相吻合。

圖11 扣村地區(qū)孔滲及地層水礦化度縱向分布與不整合距離的關(guān)系Fig.11 Vertical distribution characteristics of porosity, permeability and salinity of pore water versus distance to uncomformity of Koucun

圖12 溶蝕孔隙與自生礦物定量關(guān)系Fig.12 Relationship between secondary pores and authigenic minerals

圖13 自生高嶺石氫氧同位素組成(圖版據(jù)文獻(xiàn)[27])Fig.13 Plot of δD and δ18O values of authigenic kaolin (According to citation [27])

取扣村潛山頂部連井剖面進(jìn)行精細(xì)解剖，可知二疊系砂體橫向分布穩(wěn)定，且連通性好。其中扣24、扣38-16井位于潛山頂部，其儲(chǔ)集空間明顯優(yōu)于翼部扣132井相同層位儲(chǔ)層(圖14)，這是由于潛山頂部?jī)?chǔ)層遭受淋濾作用，長(zhǎng)石的溶蝕產(chǎn)物如硅質(zhì)和高嶺石等沿傾斜地層下滲，砂體下傾方向儲(chǔ)層中膠結(jié)物明顯高于潛山頂部。在地層抬升剝蝕階段，同層砂體自山頂往下依次形成溶蝕區(qū)、過(guò)渡區(qū)及沉淀區(qū)。

4.1.3 后期弱壓實(shí)

通過(guò)埋藏史圖可以看出，二疊系儲(chǔ)層初次埋藏最大埋深(227Ma)可達(dá)3 000m，在印支期地層抬升剝蝕之后的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，研究區(qū)二疊系地層最大埋深僅為2 000m，遠(yuǎn)低于初次埋深。儲(chǔ)層鏡下特征常見(jiàn)超大溶蝕孔發(fā)育，部分顆粒間不接觸或點(diǎn)接觸(圖4(b))，且長(zhǎng)石鑄?？锥嘈螒B(tài)完整，無(wú)明顯變形(圖4(d))，均可說(shuō)明溶蝕作用發(fā)生后，儲(chǔ)層并未遭受強(qiáng)烈壓實(shí)作用。大氣水淋濾后殘余的石英及少量長(zhǎng)石顆?？箟簩?shí)能力強(qiáng)，后期地層埋藏淺、壓實(shí)作用弱，有效保存了淋濾形成的次生孔隙。

圖14 扣村潛山帶儲(chǔ)集空間剖面分布Fig.14 Distribution of reservoir space in Koucun buried hill

4.2 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層演化模式

儲(chǔ)層成巖演化及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主控因素分析表明，多期構(gòu)造抬升導(dǎo)致的大氣淡水淋濾主導(dǎo)了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成。兩期大氣淡水?dāng)y溶蝕產(chǎn)物的順層流動(dòng)控制了儲(chǔ)集空間的分布模式。綜合以上分析，恢復(fù)了扣村地區(qū)二疊系儲(chǔ)層形成演化過(guò)程及模式(圖15)：①初始沉降階段，二疊系埋藏至3 000m，上覆三疊系；②三疊紀(jì)晚期，地層發(fā)生第一期隆升，扣村地區(qū)二疊系整體水平抬升，上覆三疊系及二疊系石千峰組遭受剝蝕，上石盒子組暴露地表并接受長(zhǎng)時(shí)間的大氣水淋濾作用，大氣淡水進(jìn)入儲(chǔ)層對(duì)不穩(wěn)定組分進(jìn)行溶蝕，形成溶蝕孔隙，在表層形成淋濾溶解帶，溶蝕產(chǎn)物原地下滲；③侏羅紀(jì)晚期，地層再次沉降，二疊系頂部覆蓋侏羅系及白堊系地層，二疊系埋藏至2 000m，此階段沉降幅度小于初次沉降，淋濾形成的次生孔隙未經(jīng)強(qiáng)烈壓實(shí)得以有效保存；④白堊紀(jì)末期構(gòu)造第二次抬升，扣村及周緣地層拉分?jǐn)嘞?，地層傾斜，潛山形成，潛山頂部中生界完全剝蝕，上石盒子組再次暴露地表，大氣淡水淋濾砂體并在重力作用下沿砂層向下流動(dòng)，在此過(guò)程中地層流體的溶蝕能力逐漸減弱，形成的溶蝕孔隙量逐漸降低，地層流體中攜帶的溶蝕產(chǎn)物逐漸增多，隨運(yùn)移距離的增加，地層水的溶蝕量與溶蝕產(chǎn)物的沉淀量逐漸平衡，形成過(guò)渡帶，并在進(jìn)一步流動(dòng)的過(guò)程中沉淀大量高嶺石及次生石英，形成沉淀帶；⑤古近紀(jì)末期地層再次沉降，二疊系埋藏至2 000m，古近系直接覆蓋于上石盒子組砂體之上。總的來(lái)說(shuō)，二疊系兩次長(zhǎng)期的暴露剝蝕和大氣淡水淋濾作用形成了大量次生溶孔，后期兩次地層沉降深度均未超過(guò)初次沉降，有效保存了儲(chǔ)集空間。該模式的提出對(duì)渤海灣盆地其他地區(qū)二疊系儲(chǔ)層的鉆前預(yù)測(cè)有一定的借鑒意義。

圖15 二疊系優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育模式Fig.15 Genetic model of high quality reservoirs in Permian

5 結(jié) 論

(1)扣村潛山帶二疊系優(yōu)質(zhì)砂巖儲(chǔ)層成分成熟度高、結(jié)構(gòu)成熟度較高，儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以次生粒間孔及粒內(nèi)孔為主，儲(chǔ)層現(xiàn)今主要處在中成巖A期，成巖作用主要包括壓實(shí)作用、多期溶蝕作用、自生高嶺石、自生石英及兩期碳酸鹽膠結(jié)作用等。

(2)扣村地區(qū)二疊系由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使地層抬升或下降，控制了儲(chǔ)層成巖演化過(guò)程。扣村地區(qū)二疊系儲(chǔ)層的形成主要經(jīng)歷了5個(gè)階段，其中壓實(shí)及早期碳酸鹽膠結(jié)作用主要發(fā)生在早期埋藏階段，兩次構(gòu)造抬升分別對(duì)應(yīng)大氣淡水淋濾及溶蝕產(chǎn)物的沉淀，晚期埋藏階段主要發(fā)育第二期碳酸鹽膠結(jié)作用。

(3)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育受多種因素控制，成熟度高的中粗砂巖抗壓實(shí)能力強(qiáng)，保存較多孔隙，兩期大氣淡水淋濾形成大量次生孔隙是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵，后期埋藏深度淺，有效保存了儲(chǔ)層物性。

(4)多期構(gòu)造抬升控制了大氣淡水淋濾，地層水在重力作用下形成下降流促進(jìn)了砂巖中的儲(chǔ)集物性分異，形成了自潛山頂部向翼部依次發(fā)育的溶解帶、過(guò)渡帶與沉淀帶。