準噶爾盆地阜康凹陷北部頭屯河組儲層特征

趙樂研+++李穎博

摘 要：綜合利用巖石薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、物性等一系列室內測試分析手段，結合前人研究成果，對準噶爾東部阜北地區侏羅系頭屯河組儲層特征進行了深入研究。結果表明：中侏羅統頭屯河組發育辮狀河三角洲平原亞相沉積，巖石類型以長石巖屑砂巖為主，成分成熟度低，結構成熟度較高，低膠結物含量；研究區砂巖儲層主要處于早成巖階段B期和中成巖階段A期；儲集空間類型主要是以剩余粒間孔和原生粒間孔為主，次生孔隙相對不發育。儲集層的孔隙度平均為16.08%；滲透率平均為34.3×10-3μm2，屬于中孔-中低滲類型儲層。沉積微相、成巖作用、膠結作用（尤其早期粘土礦物包膜）是控制頭屯河組儲集層發育的主控因素。

關鍵詞：中孔-中低滲；儲層特征；頭屯河組、阜康凹陷

引言

準東阜北斜坡區頭屯河組存在著規模儲層巖性圈閉發育條帶，具有巨大的油氣勘探潛力，但是其鉆探井較少，勘探程度較低。砂巖埋藏演化經過漫長的成巖過程，機械壓實、膠結和溶蝕等成巖作用對孔隙度和滲透率起著巨大的作用。本文通過巖心觀察和描述、沉積相分析、薄片鑒定、孔滲測定等手段對阜康凹陷頭屯河組砂巖儲層特征開展綜合研究，以期對油田勘探開發起到參考作用。

1 區域地質概況

頭屯河組整體巖性主要為褐灰色、紫灰色泥巖夾薄層綠灰色泥質粉砂巖、細砂巖，厚度為120m～430m，工區內分布穩定，垂向上自下而上發育三個段：頭屯河組一段（J2t1）、頭屯河組二段（J2t2）、頭屯河組三段（J2t3）。季敏和劉斌（2009）、況昊等（2012）和杭州地質院（2013）都認為研究區頭屯河組砂體成因類型主要包括邊灘、分流河道、水下分流河道、河口壩、遠砂壩和前緣席狀砂等砂體，其中頭屯河組早中期以辮狀河三角洲前緣亞相水下分流河道砂體為主力儲集砂，晚期以辮狀河三角洲平原亞相分流河道砂為主力儲集砂體。

2 儲層特征

2.1 儲層巖石學特征

阜北凹陷帶工區內共有探明鉆井29口，從中挑選了不同層位、巖性的砂巖樣品做了薄片鏡下觀察，對砂巖樣品中的石英（Q）、長石（F）、巖屑（R）三種碎屑成分含量進行統計，采用國際通用的投點命名原則，在三角分類圖中進行投點。根據大量的巖石薄片和巖心觀察，阜北凹陷頭屯河組砂巖巖石組分特征呈現出較高的巖屑含量，頭屯河三段巖屑含量高達70.2%，而石英和長石含量相對較低。石英含量偏低，平均含量為4.00%～11.33%，膠結物總量一般小于5%，高嶺石和硅質含量低。通過三角分類圖進行投點，得出阜北凹陷頭屯河組主要以長石巖屑砂巖為主要的巖石類型，其次為巖屑砂巖，個別點落在了巖屑長石砂巖范圍，砂巖的成分成熟度較低，表明為靠近物源區，沒有經過遠距離的搬運、改造，巖屑類型主要為凝灰巖、安山巖等，少量硅質巖、片巖和千枚巖等變質巖。砂巖儲層結構成熟度方面表現為中等偏高的特點，顆粒粒度主要分布在細粒、中粒級范圍內，分選中等-好，磨圓主要以次棱角狀-次圓狀，膠結方式主要為孔隙-壓嵌型和壓嵌型為主，顆粒間彼此接觸形成巖石支撐骨架，顆粒間接觸方式以點、線接觸為主。

2.2 儲層物性特征

研究區頭屯河組砂巖實測滲透率分布較寬，頭屯河一段滲透率范圍分布在0.01～138.06×10-3μm2，平均值為11×10-3μm2；頭屯河二段滲透率范圍分布在0.01～69.3×10-3μm2，平均值為12.5×10-3μm2；頭屯河三段滲透率范圍分布在0.105～529×10-3μm2，平均值為7.2×10-3μm2。據SY/T 6285-1997油氣儲層評價方法，頭屯河組一段和二段主要屬于低滲型儲層，三段主要屬于特低滲型儲層。孔隙度和滲透率呈正相關關系，表明砂巖的儲、滲能力主要依賴于砂巖基質孔隙與喉道，孔隙度和滲透率呈現出一定的關聯性，但數據在圖中投點位置較為分散，這就造成孔滲相關性不明顯，反映了在后期的埋藏過程中，成巖作用對砂巖孔滲的巨大影響。

2.3 儲層孔隙結構特征

砂巖最初沉積時，陸源碎屑顆粒間保留了一定的孔隙，隨著埋深的增加，經歷了壓實、膠結等成巖作用后，這些原始保留下來的顆粒間孔隙迅速減少，最終保留下來的原始孔隙叫做原生粒間孔。在巖石形成后，由于受到淋濾、溶解、交代、重結晶等后期成巖作用形成的孔隙叫做次生孔隙。研究區頭屯河組砂巖儲層中保留部分原生粒間孔隙，它是本區砂巖儲層中最常見的孔隙類型，大部分砂巖中發育有剩余原生粒間孔，其在顆粒間呈多角形，原生孔隙有時被方解石或高嶺石等充填。次生孔隙是指砂巖中由溶蝕作用或別的成巖作用產生的孔隙，常見的孔隙類型有粒內溶孔、破裂縫、粒間溶孔等。研究區頭屯河組砂巖儲層中主要的次生孔隙類型是粒內溶孔。

3 儲層物性影響因素分析

3.1 沉積微相的影響

阜康凹陷頭屯河組砂巖在平面、縱向上的空間展布規律對砂巖的儲集性能影響深遠。砂體的空間展布形態和規模受沉積環境的制約，在相同沉積時期和相同的沉積體系中，不同成因類型決定了不同的沉積微相，進而對砂體的顆粒大小、分選性、碎屑顆粒組成、顆粒成熟度產生差異性，這些方面都可以影響砂巖儲集層的孔隙度、滲透率等物性特征，引起巖體儲集性能之間的差異。通過巖石顏色、結構和沉積構造、測井曲線及古生物化石的觀察，阜康凹陷頭屯河組主要發育了一套辮狀河三角洲沉積體系，在工區內沿著北東向南西方向延伸，有多條大面積帶狀分布，通過對比不同沉積微相和孔滲數據，表明三角洲平原亞相中分流河道和三角洲前緣亞相中水下分流河道儲集物性最好。

3.2 成巖作用的影響

3.2.1 壓實-壓溶作用

研究區頭屯河組具有較大的埋藏深度，巖石碎屑顆粒之間發生壓實作用相對強烈。通過顯微鏡下薄片觀察，碎屑顆粒之間主要為點-線接觸，部分呈現出線-線接觸，局部出現壓實作用更為強烈的凹凸接觸，這表明阜康凹陷北部頭屯河組在成巖階段經歷了較為強烈的壓實作用，破壞了顆粒間的原始骨架，降低了砂巖儲集空間。在壓實作用過程中，還有粘土礦物的析出，形成主要呈薄膜狀附著在顆粒表面的自生粘土礦物。

3.2.2 膠結作用

巖石在成巖過程中受到膠結作用，儲集物性也會發生變化，膠結作用對砂體孔隙主要起破壞作用，原生粒間孔隙在這個過程中損失掉一部分，但部分粘土礦物加強了巖石內部的支撐結構，對原生孔隙的保存起到建設性作用。阜康凹陷北部頭屯河組儲層中膠結類型有長石次生加大、硬石膏膠結、鈣質膠結、粘土礦物包膜膠結等，其中在研究區內最常見的是原生粒間孔隙中以環邊或包膜形式賦存的綠泥石及伊/蒙混層等粘土礦物膠結，這些粘土礦物形成于早成巖期。通過對粘土礦物環邊厚度的統計，對比孔滲物性數據得出，以孔隙襯邊方式膠結的粘土礦物一方面堵塞了孔吼，降低了儲層的孔滲性能，另一方面，一定程度使得碎屑顆粒間的支撐作用加強，減緩了壓實作用的影響，有利于原生粒間孔隙的保存。

4 認識和結論

頭屯河組儲層處于中成巖階段A期，主要發育原生粒間孔，分流河道奠定了頭屯河組優質儲層發育基礎，壓實作用是孔隙損失的主要因素；自生綠泥石包膜保存了原生粒間孔有利儲層發育，但也堵塞喉道降低儲層的滲流能力，整體屬中孔-低滲孔隙型儲層；物源、沉積微相、自生粘土礦物類型及異常壓力四大因素，共同控制了阜北頭屯河組砂巖儲層的儲集性能。