梨樹斷陷沙河子組致密砂巖孔隙結構演化模式

梅亞斌　朱悅　張春輝

摘要：綜合利用巖石薄片、掃面電鏡、鑄體薄片、壓汞等資料分析對梨樹斷陷沙河子組致密砂巖的儲層特征、成巖作用、成巖演化以及孔隙度演化進行研究。沙河子組經歷的成巖作用包括壓實作用、膠結作用、溶蝕作用等。其中破壞性成巖作用主要有壓實作用、膠結作用；建設性成巖作用主要是溶蝕作用。壓實作用使儲層孔隙度減小21.1%，方解石膠結使原生孔隙減少12%左右，溶蝕作用使巖石孔隙增加5%左右。本區鈣質膠結物有效地保護原生孔隙免遭后期機械壓實和構造作用的破壞。

關鍵詞：梨樹斷陷；沙河子組；致密沙巖；孔隙結構；演化模式

引言

梨樹斷陷沙河子組為致密砂巖地滲透儲層，長期以來測井專家利用測井資料提出眾多計算滲透率和孔隙度的方法和模型，但是對于孔隙度影響滲透率的時空演化研究較少，本文通過對梨樹斷陷沙河子組致密砂巖儲層特征、成巖作用及其對物性的影響研究，恢復其孔隙演化過程，通過巖心數據、薄片鑒定、掃描電鏡分析等手段建立梨樹斷陷沙河子組的致密砂巖孔隙結構的演化模式。

1.儲層巖性特征

沙河子組碎屑巖儲層巖性以細砂巖、中砂巖、粗砂巖、含礫砂巖、砂礫巖為主（圖1）。填隙物主要是雜基和膠結物，膠結物主要為鈣質膠結物，含量在1%～30%之間，主要在10%左右，硅質膠結物含量少，以石英次生加大邊形式存在，還可見自生黏土礦物膠結物，顆粒較細，雜基含量為2%～13%之間，主要為8%左右，為細小的粉砂巖和黏土礦物。從沙河子組碎屑巖儲層總的巖石類型三角形圖（圖2）和薄片的觀察可以看出，儲層巖石類型以巖屑長石砂巖和長石砂巖為主。碎屑顆粒分選中等，顆粒形狀多為次棱一次圓狀，粒間以線接觸為主，可見有凹凸接觸，中等風化程度。碎屑成分以石英為主，含量在25%～54%之間，以45%為主；長石有斜長石和鉀長石，類型較多，含量在28%～51%之間；巖屑類型多，以中酸性火山巖屑為主，其次為變質巖屑和粉砂巖巖屑；巖屑總含量在9%～31%之間，主要為20%左右。

2.儲層物性特征

沙河子組砂巖孔隙度分布于1.2%～12.6%之間，平均6.9%，滲透率分布范圍在0.021mD～31.4mD之間，平均0.5289mD（圖3），按碎屑巖儲層劃分標準，儲層屬超低孔一特低孔一超低滲一特低滲型儲層。

沙河子組砂巖孔隙類型主要有：原生粒間孔、擴大粒間孔、長石粒內溶孔、溶蝕裂隙（圖4），其中原生粒間孔、長石粒內溶孔和溶蝕裂隙所占的比重比較大，特別是在樣品L602-14中，溶蝕裂隙所占的比重達70.77%，反映了顆粒發生了明顯的溶蝕作用，導致裂隙的增大。面孔率分布在4.02%～6.97%之間，均小于10%（表1、圖5）。在4口取樣井中的樣品中，梨6井和梨602井表現較好，而梨601井的樣品在鑄體薄片中基本不發育孔隙。從表1中可以看出，圖像分析中得到的喉道分析數據，喉道寬度分布范圍在34.94μm～1.2μm，平均寬度值在3.43μm～4.79μm，按著石油行業標準《油氣儲層評價方法》中關于平均喉道半徑分級標準，屬于細喉范圍，由此可見，沙河子組沙巖的連通性較差（圖6）。

3.成巖作用及儲層物性的影響

進行普通和鑄體薄片鑒定、掃描電鏡分析，結果表明沙河子組儲層的成巖作用包括了壓實、膠結、交代、溶蝕等。成巖作用對儲層具有建設和破壞雙重性，建設性成巖作用主要包括溶蝕作用，但是本區發育程度不高；破壞性作用主要包括壓實、膠結作用。

沙河子組廣泛發育鈣質砂巖，砂巖中方解石膠結物發育良好，而且膠結作用發生迅速形成固結的致密層（圖7），該致密層可以對砂巖儲層中的碎屑顆粒在機械壓實的過程中起到一定的保護作用，有效保留了原生孔隙。這使沙河子組中上部的孔隙度和滲透率在一定深度保持不變。

4.孔隙度演化模式

沙河子組砂巖距今約145Ma，由松遼盆地第一次湖侵開始形成，受沉積環境和水動力條件的影響，砂巖原始孔隙度利用Beard和weyl經驗公式：

沙河子組巖石顆粒分選中等，通過公式（1）可以得出初始孔隙度為36.9%。巖心數據顯示沙河子組砂巖孔隙度分布于1.2%～12.6%之間，平均6.9%，面孔率分布在4.02%～6.97%之間，鈣質膠結物，主要在10%左右，硅質膠結物含量少，還可見自生黏土礦物膠結物，顆粒較細，雜基含量主要為8%左右，為細小的粉砂巖和黏土礦物。根據公式可計算早期壓實后孔隙度為15.8%，早期壓實平均損失孔隙度21.1%。隨著成巖作用演化，巖石中鈣質膠結物發生膠結使孔隙度有一定程度損失，膠結作用發生迅速，固結形成致密保護層，極大程度保護砂巖免遭后期機械壓實作用以及構造作用影響而保留原生孔隙。石英次生加大邊發育較少，對孔隙度破壞微弱，同時硅鋁酸鹽溶蝕產生溶孔，孔隙度增加。根據公式（2）～（4）可以得出經過早期成巖深埋之后石英次生加大，方解石膠結使原生孔隙減少12%左右，溶蝕作用使巖石孔隙增加5%左右，最終儲層孔隙度為7.8%左右。

結論

（1）沙河子組儲層為致密砂巖儲層屬超低孔-特低孔-超低滲-特低滲型儲層，成巖作用主要為機械壓實，膠結和溶蝕作用。

（2）通過成巖作用建立沙河子組孔隙度演化模型，通過定量計算沙河子組砂巖形成初期孔隙度為36.9%，早期機械壓實孔隙度損失21%左右，經過膠結作用孔隙度損失12%左右，溶蝕作用孔隙度增加5%左右。同時鈣質膠結物的膠結作用有一定程度的保護原生孔隙免遭后期機械壓實和構造作用的破壞。

（3）石河子組致密砂巖的成因主要是壓實作用和膠結作用，溶蝕作用對孔隙度的影響不大。