利津洼陷沙四上亞段砂巖透鏡體成巖作用非均質(zhì)性成因

周鴻璞,黃文輝,姜在興,張?jiān)?唐鑫萍,董果果

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083; 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083; 3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)頁(yè)巖氣勘查與評(píng)價(jià)國(guó)土資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083; 4.中國(guó)石油大港油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,天津 300280)

利津洼陷沙四上亞段砂巖透鏡體成巖作用非均質(zhì)性成因

周鴻璞1,2,3,黃文輝1,2,3,姜在興1,2,3,張?jiān)?,2,3,唐鑫萍4,董果果1,2,3

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083; 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083; 3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)頁(yè)巖氣勘查與評(píng)價(jià)國(guó)土資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083; 4.中國(guó)石油大港油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,天津 300280)

以利津洼陷沙四上亞段砂巖透鏡體為研究對(duì)象,根據(jù)顯微鏡觀察、X線衍射、壓汞和粒度分析等測(cè)試資料,利用反演回剝方法計(jì)算壓實(shí)、膠結(jié)和溶解作用對(duì)儲(chǔ)層的影響;結(jié)合原生物性、沉積環(huán)境和流體性質(zhì)研究,探討成巖作用非均質(zhì)性成因,建立砂巖透鏡體成巖作用非均質(zhì)性演化模型.結(jié)果表明:利津洼陷沙四上亞段的砂巖透鏡體可以分為三類:高孔隙帶位于砂體中心的Ⅰ型,位于砂體表面的Ⅱ型,以及孔隙分布無(wú)明顯規(guī)律、連通性較差的Ⅲ型.成巖作用非均質(zhì)性受到沉積物的組成和結(jié)構(gòu)、原始沉積環(huán)境和多期流體改造的綜合影響.沉積物的組成和結(jié)構(gòu)影響壓實(shí)作用和流體活動(dòng)性,并不是絕對(duì)控制因素;原始沉積環(huán)境影響早期碳酸鹽膠結(jié),作為保持性成巖作用,具有更顯著的抵抗壓實(shí)作用,為后期溶蝕作用提供可溶空間,是Ⅰ、Ⅱ型和Ⅲ型砂體的差異演化基礎(chǔ);經(jīng)過(guò)疊加多期流體改造,產(chǎn)生不同的孔隙展布特征,是導(dǎo)致成巖作用非均質(zhì)性的直接原因.Ⅰ型砂體為最有利儲(chǔ)層,Ⅱ型砂體為較有利儲(chǔ)層,Ⅲ型砂體不利于油氣的保存和開(kāi)采.

砂巖透鏡體;沉積環(huán)境;成巖作用;碳酸鹽膠結(jié)物;利津洼陷

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2015.05.006

0　引言

砂巖透鏡體在湖相沉積物中廣泛存在,成為東營(yíng)凹陷油氣勘探的重點(diǎn)[1],其孔隙的產(chǎn)生與保存[2]、后期的改造與破壞[3]是改變儲(chǔ)層物性的關(guān)鍵因素.壓實(shí)作用大幅減少原生孔隙度,是破壞儲(chǔ)層物性的主要因素[4].在較大深度的地層中,壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層的影響不再像淺部那樣顯著[5],成巖作用產(chǎn)生的次生孔隙更為重要[6].利津洼陷在垂向上存在兩個(gè)次生孔隙發(fā)育帶,源于碳酸鹽和長(zhǎng)石的溶蝕[7].

朱筱敏等闡述濟(jì)陽(yáng)坳陷中不同凹陷和深度的次生孔隙,認(rèn)為利津洼陷南北兩側(cè)濱淺湖相砂體為較好的儲(chǔ)層[8-9].在研究東營(yíng)凹陷深部?jī)?chǔ)層的過(guò)程中,張善文等提出堿性溶蝕孔隙和多重成巖演化模式,使次生孔隙的研究更加深入[10].在研究濟(jì)陽(yáng)坳陷不同成巖環(huán)境和砂泥巖組合時(shí),鐘大康與操應(yīng)長(zhǎng)等發(fā)現(xiàn)砂巖透鏡體的成巖作用表現(xiàn)出一定的非均質(zhì)性,認(rèn)為砂泥巖組合類型和砂泥比是影響砂體物性的主要因素[11-12].在研究沾化凹陷沙河街組時(shí),孫海濤等提出大于0.5 m的砂體界面附近的砂巖物性普遍比砂巖內(nèi)部物性差,將其原因解釋為砂巖透鏡體表面晚期膠結(jié)作用[13].安潔等認(rèn)為巖屑類型的差異造成壓實(shí)、膠結(jié)作用的差異性[14].保持性成巖作用可以改變壓實(shí)曲線,保存粒間空間[15-16].不同的沉積環(huán)境、沉積物的磨圓度和分選性[17]對(duì)成巖作用的非均質(zhì)性有一定的影響.李丕龍等認(rèn)為砂巖透鏡體儲(chǔ)層物性的差異進(jìn)一步對(duì)砂體儲(chǔ)集體的分布和圍巖的生、排烴條件產(chǎn)生影響[18].因此,對(duì)砂巖透鏡體成巖作用非均質(zhì)性的研究尤為必要.

筆者采集利津洼陷9口取心井砂巖及相鄰泥巖的樣品,觀察巖石學(xué)特征,測(cè)試物性、礦物和微量元素含量,將“原始沉積環(huán)境““保持性成巖作用“和“多期流體改造“結(jié)合,研究砂體中壓實(shí)、膠結(jié)和次生溶蝕發(fā)育的差異性,解釋薄層砂體內(nèi)部成巖作用差異的產(chǎn)生原因.對(duì)不同原始沉積物性的砂體,建立砂巖透鏡體成巖作用非均質(zhì)性演化模型,根據(jù)烴類流體與次生孔隙演化的時(shí)空配置,預(yù)測(cè)砂體的含油氣特征及富集區(qū)帶.

1　砂巖透鏡體特征

利津洼陷是東營(yíng)凹陷北部的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元(見(jiàn)圖1),處在東營(yíng)凹陷北部陡坡帶和中央隆起帶之間,具有北斷南超的特征.物源主要來(lái)自西北部的濱縣凸起和北部陡坡帶,北部陡坡帶和濱縣凸起附近主要發(fā)育扇三角洲和近岸水下扇,坡度較緩的區(qū)域沉積灘壩砂體,浪基面和風(fēng)暴浪基面之間發(fā)育風(fēng)暴灘壩.利津洼陷的砂巖透鏡體主要發(fā)育在扇三角洲、濱淺湖灘壩和風(fēng)暴灘壩中(見(jiàn)圖2).

圖1　利津洼陷沙四上亞段沉積相(據(jù)文獻(xiàn)[19]修改)Fig.1 Sedimentary faces map of the upper E s4 in Lijin sag

圖2　利津洼陷沉積相剖面圖(據(jù)文獻(xiàn)[20]修改)Fig.2 Sedimentary profile in Lijin sag

1.1扇三角洲

扇三角洲相是沖積扇直接進(jìn)入穩(wěn)定的湖水中形成的[21],陸源碎屑供應(yīng)充足,沉積物分選性較差,分選因數(shù)為2.42,顆粒多為次圓狀,巖石學(xué)顯示近源特征.石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44%,長(zhǎng)石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%,碳酸鹽膠結(jié)物在3種沉積相中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,為21%.壓實(shí)緊密,粒間呈點(diǎn)一線接觸,喉道多為縮頸型和片狀喉道.毛細(xì)管壓力曲線顯示喉道不均一、偏細(xì)歪度,雖然排驅(qū)壓力較小,但汞飽和度一直很低,未測(cè)到明顯水平段,顯示流體運(yùn)移遇到明顯阻力(見(jiàn)圖3(a)),物性不佳.

圖3　利津洼陷沙四上亞段砂巖毛管壓力曲線Fig.3 Capillary pressure curves of sandstones in the upper E s4 in Lijin sag

1.2濱淺湖灘壩

濱淺湖灘壩發(fā)育于南部緩坡帶和扇三角洲前端,形成和分布受到波浪作用影響[22].沉積物分選性較好,分選因數(shù)為2.08.石英和長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為39%和13%,碳酸鹽膠結(jié)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%,為3種沉積相中最高的.顆粒多為次圓狀,粒間發(fā)育早期方解石膠結(jié)物,顆粒呈懸浮一點(diǎn)接觸.毛細(xì)管壓力曲線顯示喉道偏粗,排驅(qū)壓力較低,在3種沉積相的砂體中汞飽和度最高,物性較好(見(jiàn)圖3(b)).

1.3風(fēng)暴灘壩

風(fēng)暴灘壩發(fā)育于浪基面與風(fēng)暴浪基面之間的半深湖,是由風(fēng)暴擾動(dòng)產(chǎn)生的碎屑堆積而形成的[23].石英、長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)與扇三角洲的類似,分別為44%和19%,方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27%,介于扇三角洲和濱淺湖灘壩之間.壓實(shí)作用比濱淺湖灘壩的稍強(qiáng).顆粒多為次棱角狀,顆粒呈懸浮一點(diǎn)接觸.排驅(qū)壓力低,水平段對(duì)應(yīng)壓力較高,喉道偏細(xì),水平段明顯傾斜,汞飽和度比濱淺湖灘壩的稍低(見(jiàn)圖3(c)).

2　砂巖透鏡體成巖作用

2.1宏觀成巖環(huán)境

利津洼陷沙四段砂巖透鏡體處于中成巖A1期一中成巖A2期,經(jīng)歷多期酸堿流體的交替作用[24].流體性質(zhì)根據(jù)深度分帶[25],各個(gè)階段的成巖作用類型受流體性質(zhì)影響,因此同種成巖作用順層展布.

靠近洼陷邊緣的扇三角洲埋藏較淺,沙四上亞段深度小于2 700 m的地層處于早成巖B期,流體以堿性為主,蒙脫石開(kāi)始向伊利石轉(zhuǎn)化,形成伊蒙混層礦物的同時(shí)脫出含有Ca2+的層間水[9],形成碳酸鹽膠結(jié).在2 700 m深度左右進(jìn)入中成巖A1期,Ro＞0.5%,有機(jī)質(zhì)處于低成熟階段[25],泥巖中干酪根開(kāi)始降解生成有機(jī)酸,產(chǎn)生酸性溶蝕(見(jiàn)圖4(a)).長(zhǎng)石在酸性條件下蝕變?yōu)楦邘X石(見(jiàn)圖4(b)).隨著酸性流體與巖石反應(yīng)被消耗,逐漸向堿性環(huán)境過(guò)渡.在3 800 m深度左右進(jìn)入中成巖A2期,Ro為0.7%～1.3%,有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟階段[26],由于受有機(jī)酸脫羧作用影響,流體酸性減弱,地層變?yōu)閴A性環(huán)境.可見(jiàn)石英堿性溶蝕現(xiàn)象(見(jiàn)圖4(c)),同時(shí)長(zhǎng)石在堿性條件下蝕變,富鉀時(shí)轉(zhuǎn)化為伊利石,富鐵、鎂時(shí)轉(zhuǎn)化為綠泥石(見(jiàn)圖4(d)).形成根據(jù)深度分層,以堿一酸一堿三期流體為主導(dǎo)的成巖環(huán)境[24].

2.2成巖作用非均質(zhì)性

薄層砂體成巖作用的非均質(zhì)性表現(xiàn)為孔隙度的非均質(zhì)性.某些砂體在中心顯示高孔隙度,為Ⅰ型(見(jiàn)圖5(a),其中綠色垂線代表砂泥巖邊界);更多砂體孔隙度呈現(xiàn)表面比內(nèi)部大的Ⅱ型(見(jiàn)圖5(b));Ⅲ型砂體成巖作用更加復(fù)雜,孔隙度與距離砂體表面的距離沒(méi)有明顯的關(guān)系(見(jiàn)圖5(c)).碳酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)與孔隙度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,說(shuō)明孔隙主要來(lái)源于碳酸鹽礦物的溶蝕.為了表征壓實(shí)作用的影響,將碳酸鹽膠結(jié)物與孔隙度之和稱為粒間體積.粒間體積由砂體表面向砂體內(nèi)部逐漸減小,說(shuō)明成巖作用早期,膠結(jié)物優(yōu)先發(fā)育于砂體表面,抵抗壓實(shí)作用,砂體內(nèi)部的膠結(jié)作用較弱,壓實(shí)作用較強(qiáng).

Ⅰ型砂體表面被碳酸鹽膠結(jié)物充填,內(nèi)部為溶蝕孔.風(fēng)暴灘壩砂體顯微照片見(jiàn)圖6,其中砂體表面的粒間空間被碳酸鹽膠結(jié)物充填(見(jiàn)圖6(a-b)).壓實(shí)程度較弱說(shuō)明發(fā)育早期方解石膠結(jié)物,可見(jiàn)黃、綠兩種顏色的熒光(見(jiàn)圖6(b)),說(shuō)明存在至少兩期膠結(jié)物,為早期膠結(jié)物被部分溶蝕,晚期膠結(jié)物充填溶蝕孔隙.可見(jiàn)綠色早期膠結(jié)物被溶蝕,后被亮黃色膠結(jié)物部分充填,保留部分膠結(jié)殘余孔(見(jiàn)圖6(c-d)).

圖4　利津洼陷沙四上亞段成巖作用顯微特征Fig.4 Microscopic characteristic of diagenesis in the upper E s4 Lijin sag

圖5　典型砂體碳酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)、孔隙度和粒間體積Fig.5 Content of cement,porosity and interparticle volume of typical sandstones

Ⅱ型砂體溶蝕孔隙由外向內(nèi)逐漸減少,梁754井3 208.0 m附近風(fēng)暴灘壩砂體顯微照片見(jiàn)圖7(ac),分別位于砂體上一中一下部.在砂泥巖界面處,碳酸鹽膠結(jié)物幾乎全部溶解,溶蝕孔隙發(fā)育;砂體內(nèi)部可見(jiàn)部分含鐵的方解石,但分布不均勻,陰極發(fā)光從亮黃色到不發(fā)光.可見(jiàn)陰極發(fā)光為綠色的長(zhǎng)石,說(shuō)明存在質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低(小于1%)的Fe2+(見(jiàn)圖7(b)).埋深大于2 700 m的地層,普遍處于中成巖A1期,膠結(jié)物以鐵方解石和鐵白云石為主[27],但樣品中鐵含量較低,說(shuō)明砂體內(nèi)部并未受到新鮮流體的影響,酸性流體僅在砂體表面產(chǎn)生溶蝕.

圖6　利津洼陷沙四上亞段Ⅰ型砂體顯微特征Fig.6 Microscopic characteristic of theⅠtype of sandstones in the upper E s4 in Lijin sag

圖7　利津洼陷沙四上亞段Ⅱ、Ⅲ型砂體顯微特征Fig.7 Microscopic characteristic of theⅡ、Ⅲtype of sandstones in the upper E s4 in Lijin sag

Ⅲ型砂體呈現(xiàn)較強(qiáng)的非均質(zhì)性,碳酸鹽膠結(jié)物和孔隙度有較大波動(dòng).砂體位于扇三角洲相(見(jiàn)圖7(dh)),酸性溶蝕孔隙集中分布于連通性較好的區(qū)域;在連通性較差的區(qū)域,顆粒邊緣保存早期泥晶方解石環(huán)帶.砂體中還夾雜泥質(zhì)條帶,孔滲性較差,酸性流體難以進(jìn)入.

不同類型砂體的深度、現(xiàn)今成巖階段、流體性質(zhì)和砂體物性等特征見(jiàn)表1.Ⅰ型砂體主要位于濱淺湖灘壩和風(fēng)暴灘壩,成巖階段處于中成巖A2期,受堿性流體影響;Ⅱ型砂體位于濱淺湖灘壩和風(fēng)暴灘壩,成巖階段處于中成巖A1期,流體偏酸性;Ⅲ型砂體位于扇三角洲相,成巖階段處于中成巖A1期,受酸性流體控制.受樣品及資料所限,不排除在其他成巖階段堿性環(huán)境中也有Ⅲ型砂體分布,在堿性環(huán)境下碳酸鹽膠結(jié)物將使砂體物性比酸性環(huán)境下更差.

表1　利津洼陷沙四上亞段不同類型砂體的特征Table 1 Characteristics of different sandstones in the upper Es4 in Lijin sag

另外,成巖作用非均質(zhì)性不僅體現(xiàn)于孔隙度的差異,在孔隙度較低的致密儲(chǔ)層中,致密化既可能源于壓實(shí)作用,也可能源于膠結(jié)作用;因此對(duì)壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用對(duì)孔隙的影響程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì).

參考反演回剝方法對(duì)孔隙度進(jìn)行定量演化[28](見(jiàn)表2),主要關(guān)注三種成巖作用的貢獻(xiàn),不需要分別計(jì)算各個(gè)成巖時(shí)期的壓實(shí)量,故省略壓實(shí)校正,只統(tǒng)計(jì)原生孔隙度、壓實(shí)減孔、膠結(jié)減孔和溶蝕增孔的體積.

表2　孔隙度定量演化結(jié)果Table 2 Quantity evolution of the porosity %

利用篩析法對(duì)9口取心井、35個(gè)樣品進(jìn)行粒度分析,計(jì)算Trask分選因數(shù)[29](見(jiàn)表3),統(tǒng)計(jì)鑄體薄片膠結(jié)物、膠結(jié)殘余孔和溶蝕孔的面孔率,利用巖性、磨圓、分選等與研究區(qū)類似的冀中坳陷沙四段總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式[28],將面孔率轉(zhuǎn)換為孔隙度.

3　成巖作用非均質(zhì)性成因

研究區(qū)埋深普遍大于2 500 m,經(jīng)歷壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用,儲(chǔ)層孔隙以酸性溶蝕孔為主,溶蝕孔隙的發(fā)育程度由可溶空間的大小和酸性流體的供給共同決定.研究區(qū)沙四段泥巖有機(jī)質(zhì)豐富,在演化過(guò)程中產(chǎn)生大量成巖流體[30],砂泥巖界面優(yōu)先得到新鮮流體的補(bǔ)給;流體對(duì)砂體內(nèi)部的影響范圍受到原生沉積特征的影響.

3.1沉積物組成和結(jié)構(gòu)

成分成熟度和分選因數(shù)的差異(見(jiàn)表3)與沉積環(huán)境的水動(dòng)力和距離物源遠(yuǎn)近有關(guān)[31],主要影響原生粒間體積的大小和保存,改變孔隙和喉道的結(jié)構(gòu),影響流體在地層中的運(yùn)移,間接影響晚期膠結(jié)和溶蝕作用的非均質(zhì)性.

表3　不同沉積相沉積特征Table 3 Depositional characteristic of sandstones in different sedimentary faces

Ⅰ、Ⅱ型砂體發(fā)育于濱淺湖灘壩和風(fēng)暴灘壩,濱淺湖灘壩分選性最好,原生孔隙度較大,成分成熟度較高,骨架顆粒抵抗壓實(shí)能力較強(qiáng).Ⅲ型砂體發(fā)育于扇三角洲,具有較低的成分成熟度和較差的分選性,原生孔隙度比風(fēng)暴灘壩的稍高,骨架顆粒抵抗壓實(shí)能力較弱.

由表2和表3可見(jiàn),原生孔隙度和壓實(shí)作用的差異并不大,對(duì)后期成巖作用非均質(zhì)性的影響有限.扇三角洲成分成熟度較低,影響流體在孔隙喉道內(nèi)運(yùn)移,與成巖作用的非均質(zhì)性有一定的聯(lián)系.沉積物的組成和結(jié)構(gòu)對(duì)原生孔隙度和壓實(shí)作用有一定影響,但并不能產(chǎn)生顯著的成巖非均質(zhì)性,為次要因素.

3.2沉積環(huán)境

早期方解石膠結(jié)物充填在粒間孔隙中,抵抗壓實(shí)作用,對(duì)后期溶蝕作用產(chǎn)生影響.選擇與砂體相鄰的泥巖,使用電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP-AES)測(cè)試其中微量元素的含量,所用樣品的方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10%,以減輕方解石對(duì)Sr質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響.Ⅰ、Ⅱ型砂體發(fā)育的濱淺湖灘壩和風(fēng)暴灘壩相帶,平均w(Sr)/w(Ba)大于1,為咸水環(huán)境[32],成分成熟度較高,粒度較細(xì),遠(yuǎn)離物源,水動(dòng)力較弱,有利于早期碳酸鹽膠結(jié)物的生成[33];甚至在部分Ⅰ、Ⅱ型砂體中早期碳酸鹽膠結(jié)物呈基底式膠結(jié)(見(jiàn)圖6(a)),造成實(shí)測(cè)的粒間體積分?jǐn)?shù)(見(jiàn)圖5(a))超出計(jì)算的原生孔隙度(見(jiàn)表2).Ⅲ型砂體所在的扇三角洲相受到河流注入的影響,處于淡水環(huán)境(見(jiàn)表3),不利于早期碳酸鹽膠結(jié)物的生成,其分選性較好,保存的粒間空間較小.因此,處于咸水環(huán)境沉淀的早期方解石膠結(jié)物,是造成Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型砂體差異演化的原因.

3.3多期流體改造

泥巖中有機(jī)質(zhì)和黏土礦物的演化產(chǎn)生新鮮的成巖流體,最先影響砂泥巖界面處的成巖作用,是造成膠結(jié)作用和溶蝕作用非均質(zhì)性最直接的因素[13].酸性溶蝕可以改善儲(chǔ)層物性,有利于酸性流體進(jìn)入砂體內(nèi)部,并將溶解的Ca2+帶出,如Ⅱ型砂體處于中成巖A1期,酸性流體由外向內(nèi)產(chǎn)生溶蝕孔.堿性環(huán)境下含Ca2+的流體易形成碳酸鹽膠結(jié),阻止砂體與泥巖進(jìn)一步的流體交換,如Ⅰ型砂體處于中成巖A2期,砂體表面為富含碳酸鹽膠結(jié)物的低孔隙帶,砂體內(nèi)部存在膠結(jié)殘余孔.Ⅲ型砂體沉積物的結(jié)構(gòu)和沉積環(huán)境造成原生物性較差,影響流體在砂體內(nèi)運(yùn)移,溶蝕作用和膠結(jié)作用不完全,多期流體作用導(dǎo)致孔隙分布不均勻.因此,多期流體改造是形成成巖作用非均質(zhì)性的直接原因.

4　成巖作用非均質(zhì)性演化與油氣充注

對(duì)于不同原始沉積物性的砂體,建立成巖作用非均質(zhì)性演化模型(見(jiàn)圖8).根據(jù)壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕作用產(chǎn)生的孔隙度變化量(Δφ),繪制孔隙度的演化曲線.結(jié)合沉積物的組成和結(jié)構(gòu)、沉積環(huán)境和流體性質(zhì),預(yù)測(cè)不同砂體的含油氣特征.

圖8(b)的砂體磨圓度和分選性較好,處于遠(yuǎn)離物源的咸水環(huán)境,有利于早期方解石膠結(jié),保存較大的粒間空間.在中成巖A1期,酸性流體溶解方解石膠結(jié)物,形成的孔隙和喉道具有很好的連通性,由外向內(nèi)產(chǎn)生溶蝕孔,形成Ⅱ型砂體;Ro為0.5%～0.7%,孔隙充注成熟度較低的烴類流體,次生孔隙的形成和低熟油氣的充注同時(shí)發(fā)生,有利于形成良好的儲(chǔ)層.

中成巖A2期,次生孔隙最為發(fā)育,分布于砂體內(nèi)部和表面,Ro為0.7%～1.3%,孔隙內(nèi)充注成熟的油氣.隨著有機(jī)酸脫羧,流體環(huán)境逐漸變?yōu)閴A性,晚期方解石膠結(jié)作用在砂體表面形成致密層,砂體內(nèi)部溶蝕孔隙得以保存,形成Ⅰ型砂體.成熟油氣的充注發(fā)生在次生孔隙最為發(fā)育時(shí)期,砂巖透鏡體表面隨后被晚期碳酸鹽膠結(jié),將油氣封閉于砂體內(nèi)部,最適宜形成良好的儲(chǔ)集體.

圖8(c)的砂體分選性不佳,雜基含量較高,處于近物源的淡水環(huán)境,早期方解石膠結(jié)物較少,泥質(zhì)雜基充填孔隙,可溶空間較小.中成巖A1期酸性流體溶解方解石膠結(jié)物,孔喉連通性不好,只有部分優(yōu)勢(shì)通道連結(jié)成溶蝕縫.中成巖A2期堿性膠結(jié)使物性更差,晚期方解石膠結(jié)不完全,存在膠結(jié)殘余孔,形成Ⅲ型砂體.孔隙間的喉道形態(tài)不佳,多為片狀或彎片狀,排驅(qū)壓力較高,油氣難以大量進(jìn)入砂體,在開(kāi)采中易形成復(fù)雜的剩余油分布,不利于油氣的富集和開(kāi)采.

圖8　利津洼陷沙四上亞段砂體成巖作用非均質(zhì)性演化模型Fig.8 Evolution model for diagenesis heterogeneity of sandstones in the upper E s4 in Lijin sag

5　結(jié)論

(1)根據(jù)溶蝕孔隙分布特征,將利津洼陷沙四上亞段砂體分為三種類型:Ⅰ型砂體分布于小于2 700或大于3 800 m深度的濱淺湖灘壩相和風(fēng)暴灘壩相,高孔隙帶分布于砂體中心;Ⅱ型砂體分布在2 700～3 800 m深度的濱淺湖灘壩相內(nèi),高孔隙帶位于砂體表面;Ⅲ型砂體位于2 700～3 800 m深度的扇三角洲相,孔隙分布沒(méi)有明顯規(guī)律,孔隙之間連通性不佳.

(2)沉積物的組成、結(jié)構(gòu)及沉積環(huán)境影響壓實(shí)作用和早期方解石膠結(jié),是成巖作用非均質(zhì)性發(fā)育的基礎(chǔ),其中早期方解石膠結(jié)作用明顯,可以彌補(bǔ)粒度較小或分選性較差的不利影響.現(xiàn)今流體類型是產(chǎn)生成巖作用非均質(zhì)性的直接原因,酸性流體由外向內(nèi)產(chǎn)生溶蝕孔隙,堿性流體在砂體表面形成碳酸鹽膠結(jié),多期流體作用使次生孔隙和膠結(jié)物的分布更為復(fù)雜.

(3)Ⅰ型砂體孔隙度高,儲(chǔ)層的形成、油氣的充注和蓋層的發(fā)育時(shí)機(jī)最為合適,為最有利的儲(chǔ)層;Ⅱ型砂體孔隙度和喉道類型較好,缺少砂體表面晚期方解石膠結(jié),保存條件比Ⅰ型稍差,油氣成熟度較低,為較有利儲(chǔ)層;Ⅲ型砂體油氣分布較分散,油氣飽和度低,孔喉特性差,不利于油氣的富集和開(kāi)采.

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TE122.1,P618.13

A

2095-4107(2015)05-0052-11

2015-07-20;編輯:任志平

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05009-002)

周鴻璞(1991-),男,碩士研究生,主要從事沉積和儲(chǔ)層方面的研究.

黃文輝,E-mail:huangwh@cugb.edu.cn