羅熙康

(成都理工大學(xué)，四川 成都 610059)

研究區(qū)位于松遼盆地中央古隆起帶東部，在晚侏羅世到早白堊世早期形成斷陷，是松遼盆地具代表性的深層含氣斷陷[1]。徐家圍子斷陷近南北向展布，可進(jìn)一步劃分為徐東斜坡、徐東凹陷、安達(dá)凸起、安達(dá)凹陷、升平凸起、宋站凸起、徐西凹陷和徐南凹陷8個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。沙河子組處于白堊系底部的強(qiáng)烈斷陷期，介于下部的侏羅系火石嶺組和上部的營城組之間。整個(gè)沙河子組沉積受古地貌和斷裂共同作用，西側(cè)發(fā)育扇三角洲沉積背景，東側(cè)發(fā)育辮狀河三角洲沉積環(huán)境，東側(cè)砂厚較西側(cè)薄[2]。目前研究重點(diǎn)集中在烴源巖評(píng)價(jià)、生烴演化及資源潛力評(píng)價(jià)等方面，對(duì)儲(chǔ)層特征缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)[3]。SS9H、XT1井在沙河子組獲得高產(chǎn)工業(yè)性油流，證明了該層系具有廣闊的勘探潛力，但是儲(chǔ)層物性差、非均質(zhì)性等儲(chǔ)層特征不明確強(qiáng)嚴(yán)重制約對(duì)該地區(qū)認(rèn)識(shí)，影響勘探部署。

1 沙河子組儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

沙河子組儲(chǔ)層以長石質(zhì)巖屑砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖為主，但不同區(qū)塊存在差異，如圖1所示，安達(dá)區(qū)塊以長石巖屑砂巖為主，其次巖屑長石砂巖、巖屑砂巖；徐東區(qū)塊以巖屑砂巖為主，其次為長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖；徐西區(qū)塊以長石巖屑砂巖為主，其次為巖屑長石砂巖、長石砂巖(圖1)；宋站區(qū)塊以長石巖屑砂巖為主，其次為巖屑砂巖、長石砂巖。巖屑以火山巖巖屑為主，變質(zhì)巖巖屑、沉積巖巖屑發(fā)育較少；巖石顆粒磨圓度較差，填隙物中方解石較普遍。

圖1 沙河子組砂巖巖石分類Fig.1 Classification of sandstone rocks in Shahezi Formation

2 儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)及物性特征

2.1 儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)特征

沙河子組儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)特征照片如圖2所示。沙河子組儲(chǔ)層發(fā)育多種孔隙類型，主要有溶蝕孔隙(粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？?、晶間孔隙、裂縫和少量原生孔隙。不同構(gòu)造單元孔隙類型存在差異，安達(dá)區(qū)塊普遍發(fā)育粒內(nèi)溶孔、鑄?？?；徐西區(qū)塊、徐東區(qū)塊多見粒間溶孔、微裂縫。粒內(nèi)溶孔主要是長石或巖屑顆粒被局部溶蝕產(chǎn)生的孔隙。鑄?？资切旒覈訑嘞葺^常見的孔隙類型，是不穩(wěn)定顆粒完全被溶蝕后形成的孔隙，孔隙幾何形態(tài)與被溶顆粒相似，通過原來的泥質(zhì)包殼而保留顆粒外形，常見長石和巖屑溶蝕形成的鑄?？譡4-5]。微裂縫發(fā)育與徐西、徐東埋深大、壓實(shí)作用強(qiáng)有關(guān)[6]。

圖2 沙河子組儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)特征照片F(xiàn)ig.2 Photographs of microstructure characteristics of reservoirs in Shahezi Formation

2.2 物性特征

收集沙河子組56口井孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)分析表明：孔隙度為0.4%～12.6%，平均為3.56%；滲透率為0.01×10-3～2.26×10-3μm2，平均0.22×10-3μm2。沙河子組儲(chǔ)層總體物性差，屬于特低孔、特低滲型儲(chǔ)層(圖3)。結(jié)合平面孔隙度分布規(guī)律發(fā)現(xiàn)：徐家圍子斷陷孔隙度分布具有差異性，其中安達(dá)區(qū)塊平均孔隙度>徐東區(qū)塊>徐西區(qū)塊[6]。

圖3 沙河子組孔隙度、滲透率分布Fig.3 Porosity and permeability distribution histogram of Shahezi Formation

3 儲(chǔ)層控制因素

3.1 埋藏深度

垂向上，孔隙度與深度關(guān)系較明顯，滲透率與深度關(guān)系不明顯。孔隙度自上而下逐步變差，發(fā)育4個(gè)高孔隙度段：2800、3400～3600、3900～4000、4 500 m。高孔隙度發(fā)育與巖性具有相關(guān)性。其中，3 400～3 600 m巖性以凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)砂礫巖為主，凝灰質(zhì)成分發(fā)生脫?；饔糜欣陴ね恋V物生成，同時(shí)提供易溶組分，有利于溶蝕作用發(fā)生，從而產(chǎn)生次生孔隙，改善儲(chǔ)層孔隙度。2 800、4 500 m巖性以砂質(zhì)礫巖、砂巖為主，普遍發(fā)育長石溶解、巖屑溶解，有利于孔隙度發(fā)育[7-9]。

3.2 沉積相帶

徐家圍子斷裂沙河子組西部發(fā)育扇三角洲沉積體系，東部發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，中部局部發(fā)育湖相沉積體系(表1)。其中扇三角洲平原相又可劃分為扇三角洲平原亞相(扇三角洲平原分流河道、分流河道間、漫灘沼澤微相)、扇三角洲前緣亞相(水下分流河道、水下分流河道間、席狀砂微相)、前三角洲亞相(前三角洲泥微相)；湖泊相包括淺湖泥、淺湖灘壩微相；辮狀河三角洲分為辮狀河三角洲前緣亞相(水下分流河道、河口砂壩、席狀砂、河流河道間微相)、辮狀河三角洲平原亞相(辮狀河道、越巖沉積微相)。通過選取不同沉積微相典型巖心測取孔隙度，結(jié)果如圖4所示。物性最好微相依次為：扇三角洲前緣席狀砂(5.30%)、扇三角洲前緣水下分流河道(5.18%)、辮狀河三角洲前緣河口砂壩(5.09%)；物性最差微相依次為：辮狀河三角洲平原越巖沉積(0.74%)、扇三角洲平原漫灘沼澤(1.76%)、辮狀河三角洲前緣河流河道間(1.96%)。扇三角洲前緣水下分流河道為高能環(huán)境，臨近湖泊相，砂巖磨圓度好、由于湖泊相湖水的不斷沖刷，不斷帶走泥巖，因此具有較高的孔隙度。前緣席狀砂同水下分流河道類似，水動(dòng)力更強(qiáng)，磨圓度更高，因此孔隙度更高[10-12]。

圖4 沙河子組不同沉積微相類型與孔隙度關(guān)系Fig.4 Relationship between different sedimentary microfacies types and porosity of Shahezi Formation

表1 徐家圍子斷陷沙河子組沉積相類型Tab.1 Sedimentary facies types of Shahezi Formation in Xujiaweizi Fault Depression

3.3 巖性

對(duì)58塊巖性樣品的物性分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明沙河子組儲(chǔ)層中凝灰質(zhì)含礫砂巖(7.7%)、凝灰質(zhì)砂巖(6.7%)、凝灰質(zhì)含砂礫巖(5.9%)孔隙度高(圖5)。這是由于凝灰質(zhì)物質(zhì)在酸性條件下容易發(fā)生溶蝕，此外凝灰質(zhì)填隙物抗壓能力強(qiáng)。因此，減弱壓實(shí)作用，有利于原始孔隙的保留，同時(shí)為酸性流體提供流通通道，有利于溶蝕孔隙發(fā)育[13-15]。

圖5 沙河子組不同巖心儲(chǔ)層有效孔隙度統(tǒng)計(jì)Fig.5 Effective porosity statistics of different core reservoirs in Shahezi Formation

3.4 成巖作用

沙河子組巖石類型多樣，因遭受多期剝蝕，成巖歷史復(fù)雜，相關(guān)資料表明：沙河子組砂礫巖儲(chǔ)層存在3種成巖作用類型(壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用)。沙河子組砂礫巖典型成巖作用微觀圖片如圖6所示。

圖6 沙河子組砂礫巖典型成巖作用微觀圖片F(xiàn)ig.6 Microscopic pictures of typical diagenesis of glutenite of Shahezi Formation

沙河子組儲(chǔ)層壓實(shí)作用較強(qiáng)烈(深度>3 000 m)，通過鏡下觀察可以看出：長石、石英等剛性顆?？梢姴灰?guī)則裂紋(圖6(a))；火山巖巖屑等塑性顆?？梢姸ㄏ蚺帕鞋F(xiàn)象(圖6(b))，這些都是壓實(shí)作用的表征[16]。壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層具致密化作用，而徐家圍子由于泥質(zhì)雜基含量高，因此壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層具有強(qiáng)破壞性[17]。

研究區(qū)主要發(fā)育方解石膠結(jié)、黏土礦物膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)[18]。其中黏土膠結(jié)，常見綠泥石膠結(jié)、高嶺石膠結(jié)，綠泥石易形成綠泥石膜，①減少壓實(shí)作用，有利于原始孔隙保留(圖6(d))；②為地層流體提供通道，有利于次生孔隙發(fā)育(圖6(e))。隨著埋深增加，高嶺石逐步向伊利石過渡，高嶺石段較發(fā)育粒間溶孔。硅質(zhì)膠結(jié)產(chǎn)物以石英次生較大為主，常充填于粒內(nèi)溶孔內(nèi)(圖6(f))，其來源主要為長石溶蝕、黏土礦物轉(zhuǎn)化。碳酸鹽膠結(jié)以方解石為主，可分為Ⅰ型方解石、Ⅱ型方解石(圖6(g))，其中Ⅰ型方解石呈橘黃色，Ⅱ型方解石以紅色為主(圖6(h))。以交代長石為主(圖6(i)、6(l))。

溶蝕作用有利于溶蝕孔隙發(fā)育，從而有助于提高儲(chǔ)層物性[19]，沙河子組溶蝕包括長石溶蝕、火山巖巖屑溶蝕(圖6(j))，溶蝕后普遍間鑄膜孔(圖6(k))。

4 有利區(qū)預(yù)測

徐家圍子斷陷沙河子組儲(chǔ)層分類見表2。

表2 徐家圍子斷陷沙河子組儲(chǔ)層分類Tab.2 Reservoir classification of Shahezi Formation in Xujiaweizi Fault Depression

通過建立孔隙度滲透率模板，優(yōu)選儲(chǔ)層勘探Ⅰ類區(qū)和儲(chǔ)層勘探Ⅱ類區(qū)，其中Ⅲ類為無效儲(chǔ)層(表2)。Ⅰ類區(qū)多為前緣相帶，構(gòu)造埋深小于4 000 m，孔隙度多超過6.3%，烴源巖厚度超過200 m；Ⅱ類區(qū)多為平原和前緣相帶，孔隙度2.9%～6.3%，烴源巖厚度大于50 m，構(gòu)造埋深多小于4 500 m?？蓜澐殖觫耦悈^(qū)7個(gè)，面積142.3 km2，Ⅱ類區(qū)11個(gè)，面積832.5 km2，安達(dá)地區(qū)埋深整體小于4 000 m，為首選有利勘探區(qū)[20]。徐家圍子斷陷沙河子組致密砂礫巖優(yōu)選儲(chǔ)層較集中于斷陷的東北部，優(yōu)選勘探儲(chǔ)層位于扇三角洲及辮狀河三角洲平原及前緣亞相，構(gòu)造埋藏深度相對(duì)較淺。

5 結(jié)論

研究區(qū)以長石巖屑砂巖為主，但不同區(qū)塊巖石類型存在差異，結(jié)合收集孔隙度滲透率數(shù)據(jù)分析表明：孔隙度為0.40%～12.60%，平均3.56%；滲透率為0.01×10-3～2.26×10-3μm2，平均0.22×10-3μm2。沙河子組儲(chǔ)層總體物性差，屬于特低孔、特低滲型儲(chǔ)層?？紫额愋桶ㄈ芪g孔隙(粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄模孔)、晶間孔隙、裂縫和少量原生孔隙。其中，安達(dá)區(qū)塊普遍發(fā)育粒內(nèi)溶孔、鑄?？祝恍煳鲄^(qū)塊、徐東區(qū)塊多見粒間溶孔、微裂縫。

儲(chǔ)層受地層埋深、沉積相帶、成巖作用、巖性4個(gè)方面的作用。其中，地層埋深和沉積相為主，隨埋深增加儲(chǔ)層物性變差，溶蝕作用有效增加儲(chǔ)集空間，是改善儲(chǔ)集性能的重要因素。隨深度增加，原生孔逐漸減小，儲(chǔ)層物性變差，而溶蝕孔、微裂縫逐漸增多，增加儲(chǔ)集空間，改善儲(chǔ)層性能。扇(辮狀河)三角洲前緣亞相物性最好，平原相帶次之。平面上，前緣相帶儲(chǔ)層物性最好，有利儲(chǔ)層最為發(fā)育，平原相帶次之，發(fā)育一些Ⅱ類儲(chǔ)層，湖相儲(chǔ)層相對(duì)較少。扇(辮狀河)三角洲前緣砂體靠近湖相泥巖。將研究區(qū)儲(chǔ)層劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層，其中安達(dá)地區(qū)埋深整體小于4 000 m，為最有利勘探區(qū)。