準噶爾盆地西北緣二疊系下烏爾禾組儲層控制因素分析*

梅華平，陳玉良，龔福華，陳開研，劉明軍，胡志鵬，紀 璇，甯 濛

(1.長江大學 地球科學學院，湖北 武漢430100;2.長江大學 油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室，湖北 武漢430100;3.長安大學 地球科學與資源學院，陜西 西安710054)

0 引 言

準噶爾盆地西北緣是盆地四大含油氣區帶之一，準噶爾盆地西北緣位于西準噶爾造山帶與準噶爾地塊之間，是西北部重要的油氣產區，其西北邊界大型逆沖斷裂帶，從南西到北東，主要有紅-車斷裂帶、克-烏斷裂帶、烏-夏斷裂帶等大型斷裂帶，八區下烏爾禾組位于準噶爾盆地西北緣西部隆起帶克烏逆掩斷裂南白堿灘斷裂的下盤，整體構造形態為東南傾的單斜［1-8］。其北部毗鄰南白堿灘斷裂帶，東北部與百口泉探區相接，東南部為瑪湖凹陷(圖1)。

下烏爾禾組發育有大套厚層的砂礫巖，為主要的開發層位，勘探開發潛力巨大。對于該區儲層特征的研究也逐漸引起專家學者們的重視。文中通過現場的巖心觀察，結合取樣分析所得的巖石薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發光、壓汞分析數據等資料對儲層巖石學特征、物性和孔隙結構特征、儲集空間類型及其影響因素進行了較為系統的研究和評價。

圖1 準噶爾盆地西北緣八區地理位置圖Fig.1 Geographical location in eight area in northwestern margin of Junggar Basin

1 儲層巖石學特征

現場巖心和地表露頭表明，準噶爾盆地西北緣八區二疊系下烏爾禾組下烏爾禾組主要以砂礫巖、細礫巖、砂質礫巖沉積為主，巖性組合為(泥質)砂礫巖、泥質含礫砂巖與砂質泥巖、泥巖。典型巖心照片如圖2 所示。

通過對薄片資料的統計分析，P2w 礫石成分礫石成分(體積分數約占61.25%)以火山碎屑巖礫石(體積分數約占36.23%，包括凝灰巖礫石、沉凝灰巖礫石)和火山巖礫石(體積分數約占20.52%，包括安山巖、流紋巖、霏細巖和花崗巖礫石)為主，變質巖礫石體積分數約占0.07%，沉積巖礫石體積分數約占4. 43%;砂質成分(體積分數約占28.29%)以火山碎屑巖砂質(體積分數約占16.12%，包括凝灰巖、沉凝灰巖和火山灰砂質)為主，其次為火山巖砂質(體積分數約占5.83%，石英類體積分數約為2.19%，長石類體積分數約為2.44%)和沉積巖砂質(體積分數約為1.19%)，變質巖砂質體積分數僅占到了0.52%.

圖2 下烏爾禾組典型巖芯照片Fig.2 Typical core photos of Xiawuerhe formation

研究區P2w 雜基成分以泥質為主，體積分數約為2. 43%，其次為黏土礦物，體積分數約為0.74%(綠泥石占0.65%、方解石占0.05%、方沸石占0.04%)。膠結物體積分數為7.29%，以方解石、方沸石、鈉長石為主，其次為鐵方解石、鐵白云石、白云石等，其中方解石、方沸石、鈉長石體積分數分別占到了2.54%，2.51%，1.02%.

整體來講，P2w 以發育砂礫巖、細礫巖為特征，整體粒度較粗，分選差，磨圓次棱角-次圓狀，顆粒間以線接觸為主，膠結類型多為孔隙-接觸式膠結，次為孔隙式和壓嵌式。

2 儲層物性及孔隙結構特征

2.1 儲層物性特征

通過對下烏爾禾組27 口井2514 個樣品實驗分析的孔隙度和滲透率進行統計分析表明，孔隙度分布區間為0. 71% ～50. 05%，平均孔隙度為9.58%，滲透率平均值為4.43 ×10-3μm2.

具有低孔低滲的特征。滲透率和孔隙度表現為正相關性，滲透率在一定程度上受到孔隙度發育程度的制約。下烏爾禾組為大套厚層的砂礫巖沉積為主，巖性較為致密，主要以微裂縫與孔隙的組合作為儲集空間。

2.2 孔隙結構特征

通過13 口井136 個壓汞數據統計分析得到如下表格(表1)，可以得出，下烏爾禾組排驅壓力比較高，儲層的孔喉連通性不好，滲透性較差。雖然中值半徑的平均值相對較大，但中值壓力平均值較高，達到11.08 MPa，儲層的原始產能相對較低。分選系數達到了1.77，孔喉的分選性不是很好。

表1 下烏爾禾組壓汞數據統計表Tab.1 Mercury injection data statistics of Xiawuerhe Formation

3 儲集空間類型

巖心觀察、薄片觀察、掃描電鏡分析發現，下烏爾禾組砂礫巖儲層儲集空間可分為原生孔隙、次生孔隙、裂縫，以原生孔隙為主(圖3)。

圖3 下烏爾禾組儲集空間類型及其百分比柱狀圖Fig.3 Reservoir space types and percentage histogram of Xiawuerhe Formation

3.1 原生孔隙

原生孔隙作為下烏爾禾組主要儲集空間類型之一，包括原生粒間孔和剩余原生粒間孔。原生粒間孔隙受巖性以及沉積環境等控制因素的影響，很難保存下來;在經受來自上覆地層的壓實或膠結充填作用之后，其孔徑會變小，原生孔隙度會降低［9］，原生孔隙便轉變成了剩余原生孔隙。因此，原生孔隙也可稱為剩余原生孔隙，主要受砂巖成分、組構和成巖作用的控制。下烏爾禾組以剩余粒間孔占主要地位(圖4(a)、圖4(b))。此外，碎屑巖粘土礦物中的晶間孔隙也屬于一種原生孔隙類型，在下烏爾禾組也比較發育，占到孔隙總體積的11.7%左右，主要為方沸石晶間孔，其次為方解石晶間孔隙。

3.2 次生孔隙

圖4 下烏爾禾組儲集空間類型照片Fig.4 Reservoir space types of Xiawuerhe Formation

碎屑顆粒、填隙物隨埋藏環境變化而被溶蝕、交代或原生孔隙被改造后所形成的孔隙［10］。下烏爾禾組儲層次生孔隙包括粒間溶孔、粒內溶孔、晶間溶孔、晶內溶孔、晶模孔、鑄?？缀突|溶孔等等。

粒間溶孔(圖4(c)):顆粒間由于顆?；蛘咛钕段镏锌扇芙M分發生選擇性溶蝕而形成的一種孔隙類型，此類孔隙連通性較好，孔隙形狀不規則，常呈鋸齒狀、港灣狀［10］。下烏爾禾組地層中一般以0. 04 ～0. 15 mm 的小孔為主，其次是粒徑為0.15 ～0.25 mm 的中孔，局部出現大孔，占到孔隙總體積的3.84%.

粒內溶孔(圖4(d)):碎屑顆粒內部所含的可溶性礦物組分發生溶蝕形成的一類孔隙，常與粒間溶孔相伴生，且互相連通，但分布很不均勻［11］。下烏爾禾組粒內溶孔主要以方沸石的粒內溶孔為主，占孔隙總體積的13.06%，對儲層的貢獻性也不是很大。

晶間、晶內溶孔(圖4(e)，圖4(f)):易溶填隙物內部發生不完全溶解而形成的溶蝕孔隙，研究區多為方沸石、長石晶體間或者晶內的溶蝕。晶間、晶內溶孔在下烏爾禾組非常發育，占到了孔隙總體積的29.2%.此類孔隙雖然孔徑較小，但其連通性較好、分布廣泛、數量較多，并且多與溶蝕粒間孔相伴生，往往形成孔徑較大的儲集空間，對儲層的貢獻很大。

晶模孔、鑄?？?圖4(g)):晶體或者易溶碎屑組分完全被溶解而保留其晶體或者碎屑顆粒形態假象所產生的一類次生孔隙［10］。只要由于巖屑以及長石、方沸石的溶蝕形成，在砂礫巖儲層中此類孔隙總體上不發育，只占孔隙總體積的5.12%，不是主要的儲集空間類型。

基質溶孔:易溶基質成分內部發生局部溶解而形成的溶蝕孔隙，此類孔隙孔徑不大，常與其他孔隙類型相伴生，對儲層貢獻非常有限，僅僅只占到孔隙總體積的1.27%.

3.3 裂縫

構造裂縫(圖4(h)):受構造作用影響而形成的裂縫，常切穿碎屑顆粒及填隙物延伸。

礫緣縫:是指粒徑大、磨圓好、表面干凈的礫巖儲層在成巖壓實作用過程中泥質填隙物脫水收縮的形成的一種成巖裂縫，即礫緣縫。是礫巖儲層中一種典型的建設性的儲集空間，對儲層貢獻較大。

4 儲集空間控制因素分析

4.1 原生孔隙

1)成巖壓實。沉積物在埋藏過程中，隨著成巖壓實作用的進行，原生孔隙的數量會大大減少。八區二疊系下烏爾禾組儲層礫石成分和砂質成分均以火山碎屑巖成分(即沉凝灰巖、凝灰巖)為主，抗壓實能力很弱，極易被壓實，在成巖壓實作用早期便有大量的原生孔隙消失或向微孔轉化。原始孔隙空間被壓實程度通常用視壓實率來表示(圖5)，可以看出視壓實率程度主要集中在70% ～90%之間，其次為40% ～70%之間。壓實作用中等-較強。

2)膠結作用。如圖6 所示，視膠結率程度主要集中在10% ～30%之間，膠結程度中等。膠結物主要為方解石、方沸石、鈉長石及少量鐵方解石、鐵白云石、白云石、硅質等，膠結物的存在使得原生孔隙開始轉化或者消失，導致儲層孔隙度、滲透率大大降低。

3)礫石支撐作用。礫巖、砂礫巖儲層在成巖壓實過程中，礫石格架之間相互支撐，起到了一定的抗壓實作用，使得充填于礫石之間的砂質成分或者基質組分得到了比較好的保護，這樣部分原生孔隙可以很好的保存下來。

圖5 下烏爾禾組視壓實率直方圖Fig.5 Frequency histogram of apparent compacting rate of Xiawuerhe Formation

圖6 下烏爾禾組視膠結率直方圖Fig.6 Frequency histogram of apparent cementing rate of Xiawuerhe Formation

4.2 溶蝕孔隙

溶解作用是形成次生孔隙的主要作用，溶蝕流體早期主要為下滲的大氣水，主要發生于淺層或鄰近不整合面附近的儲層中。晚期為有機質熱成熟過程中產生的有機酸，主要發生于生油門限溫度之上的深度范圍內。下烏爾禾組溶蝕作用主要受到碎屑顆粒成分、膠結物組分以及孔隙流體性質等因素的影響，可導致其儲層平均新增孔隙3% ～5%左右。

4.2.1 碎屑顆粒成分

沉凝灰巖和凝灰巖為下烏爾禾組砂礫巖儲層中礫石和砂質的主要成分，導致礫石和砂質成分中不穩定組分比較多。大量巖石薄片、鑄體薄片以及掃描電鏡資料表明，該區礫巖、砂礫巖儲層中礫內、礫間溶孔和晶內溶孔均較發育，這些都與不穩定組分當中的方沸石、鈉長石(如圖7)等易溶礦物組分有關。因此，方沸石和鈉長石等易溶礦物富集的儲集相帶，溶蝕孔隙往往都很發育。

4.2.2 膠結物成分

膠結物一方面是讓大量原生孔隙遭到破壞，儲層物性變差;另一方面，在一定的條件下，膠結物當中的方解石、方沸石等可溶組分也會發生一定程度上的溶蝕，形成相當數量的次生孔隙。

圖7 下烏爾禾組典型溶蝕類型照片Fig.7 Typical dissolution types of Xiawuerhe Formation

4.2.3 孔隙流體性質

在成巖過程中，隨著地層埋藏深度的不斷增加和有機酸的釋放，孔隙流體逐漸轉變成酸性，使得大量的酸敏礦物組分，如方解石、鈉長石等發生溶蝕，改善儲集空間。

4.3 裂縫

4.3.1 構造運動

八區二疊系下烏爾禾組同沉積斷裂發育，以一級和二級斷裂為主。斷裂伴隨的破裂作用會伴隨一些裂縫的形成，這樣不僅改善了儲層的儲集性能，還為大氣淡水、酸性流體進入砂礫儲集空間提供了運移通道，通過溶蝕作用或交代作用形成次生孔隙，改善了儲層的物性。

4.3.2 火山作用

下烏爾禾組下伏風城組和佳木河組火山爆發比較頻繁，火山巖體中由于可揮發組分富集，造成局部壓力急劇增加，導致隱蔽爆炸產生，進而形成裂縫。

4.3.3 差異壓實作用

在成巖過程中，由于礫與礫之間、礫石與基質之間抗壓實能力不同，導致差異壓實，在礫石周緣普遍形成一些形態不規則、彎曲度較大的礫緣縫。

5 結 論

1)準噶爾盆地西北緣八區二疊系下烏爾禾組主要以一套砂礫巖、細礫巖沉積為主，礫石和砂質成分均以火山碎屑巖為主，整體粒度較粗，分選差，磨圓次棱角-次圓狀;

2)下烏爾禾組砂礫巖儲層巖性較為致密，物性較差，孔喉的分選性不好，非均質性強，屬低孔-低滲型儲層;

3)儲集空間以原生孔隙為主，次為次生孔隙中晶內溶孔和粒內溶孔;其它孔隙類型也起到較好連通作用，形成良好的儲集空間組合;

4)成巖壓實、膠結作用以及礫石支撐控制著下烏爾禾組儲層原生孔隙的形成與保存;碎屑顆粒組分和孔隙流體性質往往是能否形成次生孔隙的關鍵因素;裂縫的形成多受構造運動、火山作用和差異壓實作用的影響。

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