雷家地區碳酸鹽巖儲層特征及主控因素研究

單俊峰，周 艷，康武江，薄 強

(1.中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010；2.昆明理工大學，云南 昆明 650093)

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雷家地區碳酸鹽巖儲層特征及主控因素研究

單俊峰1，周 艷1，康武江1，薄 強2

(1.中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010；2.昆明理工大學，云南 昆明 650093)

通過薄片鑒定、物性測試、壓裂實驗等方法，對雷家地區沙四段湖相碳酸鹽巖儲層進行了分析。研究表明：高升地層主要發育泥晶粒屑云巖、含泥粒屑泥晶云巖和泥質泥晶云巖，杜家臺地層主要發育含泥泥晶云巖和含泥方沸石質泥晶云巖；儲層為致密型，儲集空間類型多樣，裂縫控制“甜點”發育；巖石脆性隨著泥質含量的增加和方沸石含量的減小而降低。儲層受沉積、成巖和構造作用共同控制，沉積作用控制了儲層的巖性、厚度及原始孔隙結構等特征，膠結充填作用使儲層致密化，溶蝕作用存在形式多樣，多與裂縫發育相關，構造作用和溶蝕作用是形成優質儲層最主要的控制因素。該項研究劃分了該套儲層的“甜點”區域，可為下一步油氣勘探提供依據。

白云巖；致密儲層；裂縫；控制因素；雷家地區

0 引 言

中國陸相湖泊發育廣泛，易形成湖相碳酸鹽巖，具有廣闊的勘探前景。但與海相碳酸鹽巖相比，湖相碳酸鹽巖儲層具有不同的特征及控制因素[1-4]。遼河西部凹陷雷家地區沙四段為淺湖相白云巖沉積，以往勘探一直認為該儲層屬于構造油氣藏。白云巖儲層泥質含量高、開采效果差，儲量動用程度較低。目前，雷家地區沙四段湖相碳酸鹽巖的研究多集中在成因、油氣分布規律等方面[5-6]，對于儲層特征和控制因素的系統分析較少。通過對研究區碳酸鹽巖儲層特征研究，分析了儲層控制因素，并綜合巖性、物性、脆性研究成果，劃分了該套儲層的“甜點”區，為下一步油氣勘探提供了依據。

1 巖性特征

雷家地區位于遼河西部凹陷中北部，總體地勢西高東低，發育有雷家、高升2個構造單元，面積約為580 km2。沙四段沉積時期，氣候干旱炎熱、碎屑供給不足，為淺湖相沉積。儲層具有單層厚度薄、縱向變化快和礦物成分多樣的特點，巖性復雜多樣，多為過渡巖類。但由于沉積時期不同，巖性組合也具有不同的特點。

(1) 高升沉積時期氣候相對溫暖、水域較窄，受古地理、古構造影響在北部構成湖灣，地層厚度相對較薄，該套地層主要發育泥晶粒屑云巖、含泥粒屑泥晶云巖和泥質泥晶云巖。其中，泥晶粒屑云巖是高升油層特有的巖石類型，粒屑結構，主要成分為白云石，含石英、長石等細碎屑和黏土礦物等(圖1a)，但分布范圍有限；含泥粒屑泥晶云巖為泥晶結構，泥質呈紋層狀展布，粒屑分布其中(圖1b)；泥質泥晶云巖為泥晶結構，主要成分為泥晶白云石，粉砂級長石、石英均勻分布。

(2) 與高升期沉積相比，杜家臺沉積時期氣候干旱炎熱，主要為白云淺灘亞相沉積，從下至上依次可以劃分為3段。其中，杜三段巖性組合為含泥方沸石質云巖、云質方沸石巖和含云方沸石質泥巖互層；杜二段巖性組合為泥質云巖和泥巖薄互層；杜一段為大套的泥頁巖夾雜少量的陸源碎屑沉積。杜家臺儲層巖性最主要的特征是泥晶云巖中普遍含有方沸石。其中，含泥泥晶云巖為泥晶結構，成分以泥晶白云石為主(圖1c)；含泥方沸石質泥晶云巖為泥晶結構，泥質呈層狀富集，方沸石呈粉—細晶分布于泥質發育層中(圖1d)；泥質含云方沸石巖為泥晶—隱晶結構、紋層狀構造，黏土礦物呈紋層狀展布。

圖1 雷家地區沙四段白云巖儲層主要巖石類型

2 儲層特征

2.1 儲集空間類型

白云巖儲層類型豐富多樣，總體可分為原生孔隙、次生孔隙和裂縫3大類。受白云巖礦物轉變和易溶蝕特點的影響，粒間孔和溶孔發育。而研究區白云巖類的儲層中，白云巖與泥巖呈薄互層狀展布，單層厚度薄、脆性大，在構造應力作用下易形成裂縫?？紫逗土芽p均能較好地改善儲層物性，從而有效地提高油氣儲集能力，成為致密儲層“甜點”區。

(1) 高升地層原生孔隙發育，主要為晶間孔、粒內孔和粒間孔3種類型。晶間孔是白云石化作用導致孔隙顆粒的收縮而形成的，呈現為晶粒狀白云石間孔隙或黏土礦物晶間微孔，該區普遍發育。粒內孔為化學成因，是砂屑、礫屑、鮞粒、長石碎屑等發生溶蝕而形成的。粒間孔形態多呈三角狀或多邊形，顆粒點線接觸，連通性較好(圖2a)，粒內孔和粒間孔在高升油層的泥晶粒屑云巖中常見。

次生孔隙主要發育基質溶孔，是由顆粒間物質或白云石晶粒發生溶蝕形成，在泥晶云巖中局部可見。

裂縫主要發育構造縫和層間縫2種，構造縫形態比較平直，與基質礦物具一定的角度(圖2b)，局部發育在泥晶云巖中。層間縫是成巖過程中泥質巖類失水收縮而形成的，一般沿泥巖和白云巖的接觸面分布。

(2) 杜家臺的原生孔隙主要為晶間孔，是主要的儲集空間類型。次生孔隙以基質溶孔和礦物溶孔為主，其中，基質溶孔是白云石晶粒發生溶蝕形成，在含泥方沸石質云巖和泥質云巖中常見；礦物溶孔是巖石中的某些礦物(如石膏、白云石等)在溶蝕作用下，在晶體內部形成孔隙(圖2c)，在含泥方沸石質泥晶云巖中常見。裂縫以構造縫、溶蝕縫和層間縫為主，溶蝕縫是溶蝕作用下裂縫部分溶蝕擴大(圖2d)，在泥晶云巖中局部可見。層間縫沿地層方向延伸，油氣可沿其側向運移。

圖2 雷家地區沙四段湖相碳酸鹽巖儲集空間類型

2.2 儲層物性特征

通過對研究區內92個樣品統計分析發現，雷家地區沙四段白云巖的平均孔隙度為8.75%，最小值為1.70%，最大值為21.20%，孔隙度小于12.00%的樣品占總數的81.90%；滲透率平均值小于1.0×10-3μm2，其中小于1.0×10-3μm2的樣品占總數的48.00%，為典型的致密儲層，并且白云巖儲層非均質性強，不同的巖性其物性也不相同(表1)。

表1 雷家地區沙四段不同儲層巖性物性統計

2.3 儲層脆性特征

致密儲層具有低孔、低滲的特征，需大規模壓裂才能見工業油流。除自身天然裂縫外，儲層巖石的脆性特征是能否形成產能的關鍵因素之一[7]。巖石脆性礦物含量高，有利于壓裂改造。通過巖石壓裂實驗發現，受巖石礦物成分的影響，雷家地區沙四段白云巖儲層脆性變化大。儲層脆性受泥質和方沸石含量控制，隨著泥質含量的增加，巖石脆性參數逐漸降低；隨著方沸石含量的增加，巖石脆性參數逐漸增大。泥質含云方沸石巖巖石脆性最強，易產生裂縫；泥質含方沸石云巖次之，灰質泥巖脆性最差，很難產生裂縫。

3 主控因素分析

3.1 沉積作用

沉積作用[8-12]控制了儲層的巖性、厚度及原始孔隙結構等特征，是碳酸鹽巖有效儲層發育的內因。

高升沉積時期發育濱淺湖、淺湖—半深湖和深湖3種沉積相。其中，濱淺湖相水動力環境強，形成的粒屑灰巖具有良好的原生孔隙結構，也易于受溶蝕作用而形成次生孔隙，具有高孔隙度、高滲透率的特點。淺湖—半深湖相發育泥質泥晶云巖，原生孔隙度較少，受后期改造作用控制，具有中—高孔隙度、低滲透率的特點。深湖相水體深，主要發育灰質泥(頁)巖，具有低孔隙度、低滲透率的特點。

雜草能夠在人工生境中自然繁衍，主要通過與作物爭奪水分、養料、光照、空間及利用他感作用等抑制作物生長發育從而導致作物減產。據統計，每年由于雜草的危害導致作物產量損失近10%[1]。通過化學農藥防除雜草，可有效控制雜草危害[2]，但長期高頻度地使用化學除草劑，不僅會使植物對化學除草劑產生抗藥性[3]，還會對環境[4]、生態多樣性[5-6]造成嚴重威脅及產生藥害[7]等問題。新型生物除草劑易生物降解，對生態系統和農業作物安全性高。因此，新型生物除草劑尤其是植物源除草劑成為國內外開發和研究的熱點之一[8-9]。

杜家臺沉積時期氣候干旱炎熱，發育淺湖、半深湖和深湖3種沉積相。淺湖相水體相對較淺、水動力環境弱，主要沉積白云質泥巖，儲層致密、具有低孔隙度、低滲透率的特點。半深湖相主要沉積泥晶云巖和含方沸石質云巖，原生孔隙不發育，具有低孔隙度、低滲透率的特點，但是由于白云巖巖性脆、易溶蝕，可通過后期儲層改造形成“甜點”區。深湖相主要沉積含云頁(泥)巖，具有低孔隙度、低滲透率的特點。

3.2 成巖作用

成巖作用[13-16]在湖相碳酸鹽巖演化過程中，對儲層的形成、破壞和改造起著至關重要的作用。在埋藏過程中，對儲層影響最大的成巖作用主要是膠結充填作用和溶蝕作用。其中，膠結充填作用使裂縫被方沸石和方解石等半充填至完全充填，從而導致儲層致密化，是破壞性成巖作用。溶蝕作用可以形成溶蝕孔、洞，從而有效提高儲層孔隙度和增加孔隙之間的連通性，是建設性成巖作用。

溶蝕作用可以形成溶蝕孔、洞，從而有效提高儲層孔隙度和增加孔隙之間的連通性。研究區內粒屑云巖中的孔隙絕大部分是由溶蝕作用形成的，既可發生在粒屑內，又可以發生在粒屑之間(圖2a)，儲層物性很好。泥晶云巖中溶蝕孔洞存在的形式更廣泛，既可以存在于基質之中(圖2b)，又可以存在于礦物之中，也可以存在于裂縫中。其中，溶蝕孔洞的發育與裂縫關系更為密切，多數溶蝕孔洞發育段與裂縫發育段重合，其沿展方向與裂縫走向一致。

3.3 構造作用

構造作用[17-20]對儲層有直接的改造作用，形成的裂縫對溝通孔隙、提高儲層滲透率有明顯作用。同時，也有利于孔隙水和地下水的活動，促進溶蝕孔洞的發育，形成統一的孔、洞、縫體系。在基質孔隙不發育的情況下，構造縫的存在可起到重要的補充作用[21-22]。

通過對研究區儲層特征和控制因素的分析，并結合含油性、物性和試油資料等，確定了雷家地區沙四段碳酸鹽巖儲層“甜點”的儲層參數：厚度大于20 m，白云石含量大于40%，孔隙度大于6%，脆性指數大于50。綜合4個儲層參數劃出杜家臺地層“甜點”區分布面積約為38 km2，部署鉆探LP2等多口探井均獲高產工業油流。因此，對該區儲層特征及控制因素的研究對油氣勘探起了很好的指導作用。

4 結 論

(1) 研究區白云巖儲層巖性復雜多樣，高升油層主要為泥晶粒屑云巖、含泥粒屑泥晶云巖和泥質泥晶云巖；杜家臺油層主要為含泥泥晶云巖和含泥方沸石質泥晶云巖，泥晶云巖中普遍含有方沸石。不同的巖性脆性變化大，隨著泥質含量的增加和方沸石含量的減小，巖石脆性參數逐漸降低。

(2) 研究區白云巖是典型的致密儲層，儲集空間類型多樣，主要發育晶間孔、粒間孔、溶孔、收縮縫等，粒屑云巖發育區以及含泥泥晶云巖和含泥方沸石質泥晶云巖的裂縫發育區是油氣富集的“甜點”區。

(3) 沉積作用控制了儲層的巖性、厚度及原始孔隙結構等特征，是有效儲層發育的內因。成巖作用中對儲層影響最大的是膠結充填作用和溶蝕作用，其中溶蝕作用是建設性成巖作用。構造作用形成的裂縫對溝通孔隙、提高儲層的滲透率有明顯作用，也可促進儲層的進一步溶蝕。

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編輯 朱雅楠

20160222；改回日期：20160320

國家油氣重大專項“渤海灣盆地精細勘探關鍵技術”(2011ZX05006)

單俊峰(1968-)，男，教授級高級工程師，《特種油氣藏》編委，1990年畢業于大慶石油學院地球物理專業，2007年畢業于中國地質大學(北京)礦產普查勘探專業，獲博士學位，目前主要從事油氣預探部署及綜合研究管理工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.03.002

TE121.2

A

1006-6535(2016)03-0007-04