MB斜坡區T1b組自生黏土礦物分布特征及油氣勘探意義

孟祥超，斯春松，王小軍，楊榮榮，李亞哲，韓守華

（1.中國石油杭州地質研究院，浙江 杭州 310023； 2.新疆油田公司 勘探開發研究院，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

MB斜坡區是準噶爾盆地近年油氣勘探的主要區域，自2010年M13井T1b組獲油氣顯示以來，2011～2012年部署的系列探井、評價井相繼見到良好的油氣顯示與工業油流，并于2012～2013年相繼提交預測地質儲層和控制地質儲量.前人主要針對該區黏土礦物中的儲層敏感性[1-3］進行研究，少量文獻[4-5］涉及油氣充注對成巖作用的抑制作用，主要集中于3個方面：（1）抑制石英和伊利石的膠結；（2）烴源有機酸對深部孔隙的溶蝕改造；（3）油氣超壓對壓實的緩沖作用等，對自生黏土礦物與儲層物性、含油性、相帶的綜合研究較少.M18井是MB斜坡區2012年底部署的一口預探井，2013年在T1b組砂質細礫巖、含礫粗砂巖儲層中試油獲高產油流，含油巖心、不含油巖心中可見明顯的黏土礦物充填，黏土礦物類型與含油性的關系成為該區亟待解決的問題.

筆者結合碎屑巖儲層中自生高嶺石發育對滲流條件的要求，以及后期油氣充注對成巖作用的抑制作用進行研究，明確M18井油層中自生黏土礦物主要為高嶺石，水層中黏土礦物主要為伊蒙混層、伊利石；通過自生高嶺石發育與儲層物性、含油性、相帶的關系分析，明確MB斜坡區T1b組近岸水下分流河道／河口壩組合是油氣富集的主要相帶，預測勘探潛力區帶展布范圍.

1 區域地質概況

MB斜坡區區域構造位于準噶爾盆地中央拗陷瑪湖凹陷北斜坡區[6-8］，北接烏夏斷裂帶，構造格局形成于白堊紀早期，構造較為簡單，基本表現為東南傾的平緩單斜，局部發育低幅度平臺、背斜或鼻狀構造，斷裂較少.地層發育較全，自下而上有石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系及白堊系，各層系為區域性不整合.其中目的層三疊系百口泉組與二疊系下烏爾禾組之間缺失上烏爾禾組，為一角度不整合.

斜坡區處于盆地邊緣與中心的過渡帶，既接受大量的邊緣粗碎屑沉積，也接受大量湖相泥巖沉積.自二疊紀至白堊紀的沉積演化過程中，由二疊系的沖積扇、扇三角洲的近湖泊沉積，到三疊系的礫質辮狀河、三角洲、湖泊沉積，以及侏羅系的扇三角洲、三角洲、湖泊沉積，最終到白堊系的三角洲、湖泊細碎屑、泥巖沉積，幾經水進水退，在斜坡區形成豐富的儲集砂體，既有砂礫巖，也有砂巖.多種多樣的儲蓋組合類型為油氣成藏奠定基礎.

MB斜坡區T1b組整體屬扇三角洲前緣沉積環境，巖性主要以灰色、褐灰色砂礫巖、含礫泥質粉砂巖、泥質粉砂巖為主，夾灰褐色、褐色泥巖及砂質泥巖；孔隙類型主要為剩余粒間孔、長石—巖屑顆粒粒內溶孔；儲層平均孔隙度為9.01%，平均滲透率為1.28×10-3μm2，流動孔喉半徑下限為0.01μm，油層標準為含油飽和度大于42.0%，孔隙度大于6.20%，電阻率大于20Ω·m，整體屬低孔低滲儲層.

2 主要自生黏土礦物的微觀特征

MB斜坡區T1b組儲層內主要發育高嶺石、伊蒙混層、伊利石自生黏土礦物.其中，高嶺石主要呈粒間膠結物形式產出，掃描電鏡下可見典型的蠕蟲狀、書頁狀集合體外形；伊蒙混層、伊利石亦呈粒間膠結物形式產出，因其對應樣品點顯孔不發育，鑄體薄片中呈假雜基狀，高倍掃描電鏡下可見伊蒙混層、伊利石分別呈虛化邊蜂窩狀、纖維狀—彎曲絲片狀產出，晶形清晰，為典型的成巖期自生黏土礦物（見圖1）.

圖1 MB斜坡區T1b組儲層自生黏土礦物微觀特征Fig.1 Micro-feature of authigene clay minerals in T1b，MB Slope

3 不同自生黏土礦物儲層物性特征及成因

伊利石體積分數與孔隙度呈負相關（見圖2）.造成黏土礦物類型與孔隙度不同相關性的原因主要有：

圖2 MB斜坡區T1b組儲層自生黏土礦物體積分數—孔隙度交匯Fig.2 Relation maps of authigene clay minerals-porosity in T1b，MB Slope

（1）自生高嶺石產狀優.自生高嶺石在研究區T1b組儲層中呈完整的假六邊形片狀的自形晶體，常呈蠕蟲狀、書頁狀集合體充填在砂巖孔隙中.這種分散質點狀充填的結晶高嶺石之間，存在大量的晶間孔隙，晶間孔隙既可作為儲集空間，又可提高儲層的滲流性能；伊蒙混層、伊利石為虛化邊的蜂窩狀、纖維狀—彎曲絲狀等，在孔隙空間中搭橋式生長呈纖維狀、毛發狀網絡，破壞孔喉結構，降低滲透率（見圖2）.

（2）自生高嶺石形成條件對儲層滲流條件要求高.碎屑巖儲層中自生高嶺石發育條件：①有Al3＋的來源；②有酸性孔隙流體；③緩沖流體作用的pH；④通過儲層孔隙空間的流體數量.其中條件①通常由不穩定礦物（長石和巖屑顆粒中的鉀長石）的溶解來提供；條件②、③取決于烴成熟階段所釋放的CO2量，CO2與蒙脫石釋放的層間水一起進入儲層孔隙，并以碳酸的形式直接影響砂巖孔隙流體的化學平衡過程，使砂巖中的不穩定組分發生溶解，釋放Al3＋和Si4＋；條件④取決于穿過儲層流體的數量，即要求一個開啟系統，要求儲層有很好的滲透性和連通性，只有大量的流體不斷從儲層孔隙中通過，不斷對不穩定組分進行溶蝕并形成高嶺石礦物，才能在孔隙中形成一定規模的自生高嶺石沉淀.

研究區T1b組儲層中自生高嶺石主要由長石／巖屑顆粒、方沸石膠結物溶蝕形成，對滲流條件要求較高，往往發育在物性及滲流條件較優的儲層中（見圖3）.

圖3 MB斜坡區T1b組儲層自生高嶺石成因Fig.3 Diagrams of kaolinite formation in T1b，MB Slope

4 油氣勘探意義

4.1 自生黏土礦物分布特征與含油性的關系

儲層中自生高嶺石形成條件對滲流條件要求較高，即富含自生高嶺石的儲層原生粒間孔隙較發育，并且滲流條件較好，下伏二疊系烴源巖生烴前排出的有機酸優先進入該類儲層；有機酸對長石、巖屑顆粒內的不穩定組分進行溶蝕擴孔作用，進一步增加該類儲層相對于周圍其他儲層的滲流優勢，溶蝕伴生的自生高嶺石由于晶間孔隙發育，使該類儲層的滲流優勢得以保持.后期烴源巖生烴排出的油氣在二次運移過程中，亦沿滲流優勢通道優先進入該類儲層.同時，油氣向儲層中運移聚集是油驅水[9-10］的過程，油氣的注入使該類儲層中孔隙水被驅出，阻隔孔隙水與骨架顆粒的接觸，改變儲層的成巖介質環境，抑制自生高嶺石向伊利石的轉變，含水巖層中高嶺石和蒙脫石在富K堿性還原環境中繼續轉化為伊利石，生成的絲發狀伊利石在粒表—粒間搭橋成纖維狀網絡，進一步增大油氣注入的毛管阻力.這些因素的共同作用使得油層中相對貧伊利石、富高嶺石，水層中相對貧高嶺石、富伊利石（見圖4，根據MB斜坡區T1b組26層／17井試油—X線衍射、鑄體簿片—掃描電鏡數據）.

圖4 MB斜坡區T1b組儲層含油性——自生高嶺石／伊利石體積分數關系Fig.4 Relations of kaolinite／illite-oil＆gas in T1b，MB Slope

4.2 自生黏土礦物分布特征與相帶的關系

MB斜坡區位于盆地構造高部位向生油凹陷過渡的斜坡區，構造較平緩，受區域構造條件和沉積條件所限，斷裂相對較少，砂泥巖互層發育，所形成的油藏往往與巖性有關，多為構造巖性油藏.T1b組油藏為下生上儲油藏，下部二疊系烴源巖生烴排出的有機酸性流體沿油源斷裂運移到T1b組儲層，溶蝕長石、巖屑等顆粒且形成粒間自生高嶺石膠結物.砂體既是油氣運移的通道，也是形成溶孔和自生高嶺石所需的有機酸運移通道.MB斜坡區T1b組下部油源斷裂發育，上傾部位有扇三角洲平原亞相致密砂礫巖相[11-12］遮擋，成藏條件優越，其前緣亞相砂體的橫向連通性是決定能否大面積成藏的關鍵.近物源的近岸水下分流河道砂體[13-15］厚度大，橫向延伸距離較長，并且溝通下伏切割的河口壩砂體，故近岸水下分流河道／河口壩砂體組合自生高嶺石含量較高，物性和含油性較優；遠岸孤立河口壩砂體深埋于泥巖中，缺乏有效的供油供酸通道，物性和含油性相對較差.

M18井位于黃羊泉扇體的扇三角洲前緣部位，T1b組3 898～3 920m未進行壓裂措施改造前即自噴，獲11.55m3／d的工業油流，壓裂后日產油高達44m3.巖心觀察表明，射孔段內物性較好的有效儲層主要為扇三角洲前緣近岸水下分流河道／河口壩組合，近岸水下分流河道／河口壩之間呈疊加切割形式，孤立的河口壩砂體物性較差（見圖5）.鏡下特征表明，含油性較好的近岸水下分流河道／河口壩砂體中上部，粒間主要為自生高嶺石，并且高嶺石晶間孔含油（見圖6）；近岸河口壩砂體下部、孤立的河口壩砂體粒間主要為伊蒙混層／伊利石，呈假雜基形式產出，含油性差.

圖5 M18井T1b組儲層沉積相—含油性Fig.5 Collective diagrams of sedimentary facies-oil﹠gas in T1b，Well M18

圖6 高嶺石晶間孔含油特征（XY2，T1b）Fig.6 Oil feature of intergranular pores in kaolinite in T1b，Well XY2（φ，12.0%；K，0.4×10-3μm2）

4.3 潛力區帶預測

AH1、M18、M6一線南北10km范圍及M003、M006一線以南，共約為500km2的扇三角洲前緣的近岸水下分流河道／河口壩組合相帶，為優質儲層發育帶（見圖7綠色范圍）.該區帶內井控程度較低，并且今年完鉆的M18井已獲高產工業油流，AH1目前鉆井亦見到良好的油氣顯示，展示良好的勘探前景.

圖7 MB斜坡區T1b組下步潛力區帶預測Fig.7 Prognostic map of potential region in T1b，MB Slope

5 結論

（1）MB斜坡區T1b組儲層主要發育高嶺石、伊蒙混層、伊利石自生黏土礦物.

（2）高嶺石與物性呈正相關，伊蒙混層、伊利石與物性呈負相關，油層中相對貧伊利石富高嶺石，水層中相對貧高嶺石、富伊利石.

（3）近岸水下分流河道／河口壩砂體組合自生高嶺石含量較高，物性和含油性較優；遠岸孤立河口壩砂體伊蒙混層、伊利石含量較高，物性和含油性較差.

（4）AH1、M18、M6一線南北及M003、M006一線以南，共約為500km2的扇三角洲前緣的近岸水下分流河道／河口壩組合相帶，井控程度低，為勘探潛力區帶.

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