東營凹陷北部陡坡帶沙河街組四段砂巖成巖作用

彭順風 邢恩浩 田景春 林小兵

摘 要：東營凹陷是重要的油氣富集區，在北部陡坡帶沙河街組四段發育有近岸水下扇和扇三角洲沉積等砂巖。砂巖的成巖作用對儲層的儲集性能有重要影響。文章在對大量薄片和巖芯進行分析的基礎上，運用鑄體薄片觀察和掃描電鏡等手段，對東營凹陷北部陡坡帶沙四段砂巖儲層的成巖作用進行了研究。研究結果表明，東營凹陷北部陡坡帶地區沙河街組四段砂巖主要受壓實作用、膠結作用、溶蝕作用等成巖作用的影響比較大，其中壓實作用和膠結作用對空隙的形成具有破壞作用，溶蝕作用對空隙的形成具有建設性作用。

關鍵詞：東營凹陷；沙河街組四段；成巖作用

中圖分類號：P618 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）24-0059-03

Abstract： Dongying sag is an important oil-gas rich area. In member 4 of Shahejie formation of the north steep slope belt， there developed sandstone like nearshore underwater fan and the fan delta deposit. The diagenesis of sandstone plays an important role in reservoir performance. Based on the analysis of a large number of thin slices and cores， the diagenesis of sandstone reservoirs in member 4 of the steep slope zone in the north of Dongying sag is studied by means of casting thin section observation and scanning electron microscope （SEM）. The results show that the sandstone in member 4 of Shahejie formation in the steep slope zone of the northern Dongying sag are mainly affected by diagenesis， such as compaction， cementation and dissolution. Compaction and cementation play a destructive role in the formation of voids， and dissolution plays a constructive role in the formation of voids.

Keywords： Dongying sag； member 4 of Shahejie formation； diagenesis

1 研究區概況

東營凹陷是中國東部中、新生代渤海灣裂谷盆地中濟陽坳陷的一個次級構造盆地，它具有北斷南超、盆地基底北陡南緩的特點。其北部陡坡帶總體上呈東西走向，在沙河街組四段沉積時期快速沉積了大套砂礫巖體，成為了油氣的主要儲集區。

2 成巖作用

2.1 機械壓實作用

通過對東營凹陷沙河街組四段134塊樣品的鑄體薄片進行觀察發現，大部分樣品顆粒間的接觸關系有如下特征：深度在3km以下的樣品，顆粒間的接觸關系主要為點-線接觸和點接觸（圖1）；樣品所處深度在3km及以上的樣品，顆粒間接觸關系主要為點接觸，可見極少量點-線接觸關系。筆者根據Houseknecht的視壓率計算公式，對埋藏深度在1664.18m-4179.32m的樣品進行了視壓率計算，結果顯示視壓率>50%的樣品占比59%，同時結合鑄體薄片中觀察到的石英和長石等剛性破碎（圖2）、碎屑顆粒呈定向排列、塑性碎屑擠壓變形成假雜基等現象綜合分析，表明該區域砂巖普遍遭受過較強-強壓實作用，并且不同深度樣品表明縱向上壓實作用對淺層埋藏和深層埋藏的砂巖儲層物性影響都很大，而且主要表現為對儲層物性的破壞作用。

2.2 膠結作用

通過對研究區樣品進行陰極發光測試和掃描電鏡觀察，發現該區域的膠結作用類型主要有硅質膠結、碳酸鹽膠結、硫酸鹽膠結、黃鐵礦膠結等，且不同深度樣品中主要膠結類型各有不同，表明隨著深度的變化，不同類型的流體對砂巖的儲層物性有不同的影響，但總的來說，膠結作用對該區域沙河街組四段的砂巖儲集性能具有破壞性作用。

2.2.1 硅質膠結

該區域樣品中可見的硅質膠結物主要集中在2km-3.5km的埋藏深度，多以自生石英和石英次生加大邊的形式出現。通過陰極發光測試可見石英大多呈現藍紫色，有少量為棕色，但是裂隙中填充的自生石英不發光，樣品中的石英次生加大邊同樣不發光（圖3、圖4），且隨著埋深的加深，石英次生加大現象更加明顯，大大影響了砂巖的儲集性能；通過掃描電鏡觀察，部分石英可見貝殼狀斷口，這也證明了壓實作用的存在。

2.2.2 碳酸鹽膠結

研究區碳酸鹽膠結縱向上主要集中在1.6km-2.5km和2.8km-3.5km兩個埋藏帶，兩個埋藏帶的碳酸鹽膠結物各有不同（圖5、圖6），埋藏相對較淺的集中區膠結物以白云石和鐵白云石為主，含有少量方解石和鐵方解石和及菱鐵礦，埋藏較深的集中區膠結物以方解石和鐵方解石為主，含有極少量鐵白云石和菱鐵礦，且碳酸鹽膠結物的表面可見部分溶蝕現象，說明在成巖作用早期存在堿性流體，且對空隙的發育具有建設性作用。

2.2.3 硫酸鹽膠結

研究區可見石膏和硬石膏兩種硫酸鹽膠結物，通過顯微薄片和掃描電鏡觀察發現，石膏膠結物多呈現粒狀和板狀，多填充于顆粒間，硬石膏膠結物多呈現出斑塊狀，表明硫酸鹽膠結在成巖作用早期和晚期都有發生，且兩次硫酸鹽膠結對空隙的發育都有破壞性作用。

2.2.4 黃鐵礦膠結

研究區3km和3.8km-4.1km附近儲層中黃鐵礦膠結物也極其發育，黃鐵礦交代石英次生加大邊和碳酸鹽膠結物表明部分黃鐵礦膠結物形成時期較晚，但是部分球粒狀黃鐵礦的出現也表明在成巖作用早期也有堿性流體進入對儲層進行改造。

2.3 溶蝕作用

研究區的溶蝕作用主要發生在兩個2km-2.4km和3km-3.6km埋藏帶，通過壓汞測試和鑄體薄片觀察，發現這兩個埋藏帶樣品的次生空隙是最發育的，且孔滲關系相關性是最好的，這也說明了該區域溶蝕作用大大改善了深部儲層的儲集性能。通過對掃描電鏡和鑄體薄片圖像的進一步分析發現，部分顆粒沿解理縫發育有溶縫和粒內溶孔（圖7、圖8），少量顆粒中可見明顯的鑄模孔，且鑄模孔中可見一些溶蝕殘余，表明顆粒內部的溶蝕作用在該區域發育較強；部分顆粒邊緣不規則，顆粒晶型不完整，有的顆粒邊緣呈港灣狀，表明該區域還存在顆粒間的溶蝕，且常見的被溶蝕礦物為長石（圖7），有少量的石英和方解石膠結物可見溶蝕現象。

3 結束語

（1）北部陡坡帶沙四段成巖作用中壓實作用和膠結作用對儲集性能是具有破壞性的，其中壓實作用在埋藏較淺的階段對儲層物性的影響尤其巨大，而膠結作用主要取決于成巖流體的性質。

（2）北部陡坡帶沙四段建設性成巖作用中溶蝕作用對儲集性能是具有建設性的，溶蝕作用類型主要有顆粒內部的溶蝕和顆粒間的溶蝕，形成的孔隙類型主要有粒內溶孔、溶縫、鑄模孔和溶蝕微裂隙和粒間溶孔。

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