松遼盆地梨樹斷陷致密氣儲層特征研究

郭新軍

中國石化東北油氣分公司生產運氣處，吉林 長春 130062

0 引言

梨樹斷陷是一個小型的箕狀斷陷，位于松遼盆地東南隆起區東南緣，受西部桑樹臺大斷裂及中部小寬斷裂、秦家屯斷裂等共同控制[1]，斷陷地層從洼子中心向北東、東、南東方向超覆并逐漸減薄。根據構造形態,沉積演化和斷裂分布特征,把梨樹斷陷層分為南部斜坡帶、北部斜坡帶、桑樹臺洼陷帶、中央構造帶和西部陡坡帶等五個區帶。深層致密氣藏主要分布在桑樹臺洼陷和東南斜坡帶。

常規深層的定義是埋藏深度在3 500 m以深的地層，梨樹斷陷桑樹臺洼陷和東南斜坡的火石嶺組、沙河子組和營城組埋藏深度基本都在3 500 m以深。桑樹臺洼陷帶發育多套烴源巖,保存條件好,是梨樹斷陷深層致密氣的主要研究區域[2]。埋藏越深，壓實作用越強，物性越差。同時有機酸溶蝕和后期反轉等多期構造運動形成的微裂縫，又提高了深層儲層的儲集性, 儲層條件是制約深層氣成藏的關鍵要素。

1 梨樹斷陷深部儲層特征分析

梨樹斷陷鉆遇深部碎屑巖物性普遍較差[3]，如L8井和J3井，為低孔中滲的特征(表1)。

表1 L8井和J3井物性分析數據表

Table 1 Physical property analysis data of Well L8 and Well J3

井號井深(m)孔隙度(%)水平滲透率(mD)L84 177.507.53.4404 180.407.511.2004 181.106.45.4004 182.006.91.7104 183.006.10.763J33 539.464.92.2403 539.835.513.3003 614.355.78.6603 614.405.38.210

1.1 巖石成分

桑樹臺洼陷營城組砂巖以粗粒到中粒長石碎屑砂巖為主，石英質量分數38%～42%，長石質量分數20%～48%，并含有20%左右的變質巖巖屑和10%左右的火山巖巖屑。顆粒分選中等—差,呈次棱角狀—次圓狀。長石風化程度中等，成分成熟度較低、結構成熟度較差。砂巖巖屑呈層狀結構，陸源碎屑顆粒略具定向排列，說明經受過一定程度的區域變質作用。

X射線衍射定量分析檢測顯示，石英質量分數在17.4%～35.6%之間，長石(鉀長石和斜長石)質量分數在42.3%～57.8%，并含有17%～41.9%的濁沸石。黏土礦物質量分數5.4%～8.3%，黏土成分以伊利石和蒙脫石為主，含有一定比例的高嶺石和綠泥石，高嶺石質量分數在2%～8%，綠泥石6%～22%。掃描電鏡下能見到少量黃鐵礦。

鈉長石和鉀長石易溶蝕形成次生孔隙[4]，而鈉長石的溶蝕貢獻最大。濁沸石的溶蝕在松遼盆地非常重要，特別是在松遼盆地北部深層儲層中較為發育，是次生孔隙形成的主要成因之一。

1.1.1 濁沸石

松遼盆地下白堊統砂巖中的濁沸石是在一定的深度下，由于地溫較高(120～200 ℃)，孔隙中富鈣碳酸根離子的堿性溶液作用于長石及部分巖屑后而產生的，它與砂巖成巖后生階段、泥巖成巖階段和有機物的熱變質作用階段有著密切的關系。濁沸石的形成和堿性環境有關。形成濁沸石的深度，與其相當的鏡質體反射率所推算的古地溫是相對應的。因此，濁沸石可以作為埋藏條件下一種地質溫度計的指示礦物。L8井下白堊統營城組濁沸石質量分數最高達到41.9%，大部分在17%～20%，經歷過(早期)堿性環境。

1.1.2 高嶺石

深層碎屑巖儲層中的高嶺石主要是由長石的溶蝕產生的，高嶺石的發育是高物性儲層和高含油氣層出現的重要標志。深層碎屑巖儲層中的高嶺石形成于酸性流體和長石相互作用酸性成巖場中，保存在油氣充注形成的惰性成巖場中，在堿性成巖場中高嶺石會迅速向伊利石和綠泥石轉化。

L8井營城組營一段埋深在4 100 m以深，巖心分析見到一定含量的高嶺石(圖1)，同時在高嶺石周圍見到酸性環境生成的黃鐵礦。

濁沸石是堿性環境的標志物，高嶺石和黃鐵礦的存在說明成巖后期是酸性環境，綜合判別早期沉積環境為鈉離子為主的堿性環境，后期受烴源巖生烴影響，轉變為酸性環境。酸性環境能夠促成方解石的溶蝕形成大量連通的小孔—微孔。

1.2 孔隙類型與分布特征

1.2.1 原生粒間孔

根據鑄體薄片以及掃描電鏡的觀察結果，粒間孔多分布于分選中—好且硬性顆粒含量較高的砂巖中，具有較高的抗壓實性，有助于原生孔隙的保存。后期改造分為3種形式出現:黏土襯邊形成顆粒包殼，有效地阻止石英加大，使粒間孔得以保存，一般呈三角形、四邊形或多邊形，孔隙較大，常分布于主河道中;石英次生加大發育，加大邊未充滿粒間孔，原有的粒間孔大幅度縮小，一般這種孔隙形態較規則，多呈三角形、四邊形或多邊形，孔隙邊緣平直，孔隙大小中等，石英含量較高儲層中;在原有粒間孔隙的基礎上，碎屑顆粒邊緣遭部分溶蝕，孔隙形態不規則，孔隙邊緣常呈鋸齒狀、港灣狀，孔隙也較大，該種孔隙為原生和次生的混合成因。

圖1 L8井4 123 m和4 179 m掃描電鏡圖像Fig.1 Scanning electron microscope of 4 123 m and 4 179 m of Well L8

1.2.2 次生孔隙

本區粒間溶孔主要發育在硬性顆粒含量較高(大于50%)的含礫中—細砂巖中，形狀多樣，邊緣齒化。該區粒內溶孔主要為長石、巖屑溶蝕形成的孔隙，鏡下常見沿鉀長石雙晶溶蝕形成網格狀殘余，亦可見易溶巖屑溶蝕形成的絲絮狀殘余。鑄模孔較大，但量較少，面孔率不超過1.5%。雜基微孔主要指填隙物的晶間微孔隙，常見的雜基孔隙有伊利石晶間孔、高嶺石晶間孔和綠泥石晶間孔。該類孔隙一般呈斑點狀和蜂窩狀，孔隙細小，一般小于0.005 mm。

1.2.3 裂縫

天然氣在致密巖層的低孔滲條件下的流動，主要靠裂縫的串通作用，裂縫的發育程度和分布特征,對致密儲層天然氣的產出起著重要作用[5],主要為構造縫與成巖縫。

構造縫：巖心裂縫較為常見，多為中小縫，為斜裂縫和垂直縫(少量)。該類型裂縫主要沿沉積層面裂開，成組出現，且相互平行，多期裂縫沿層理面相互平行，巖屑錄井中見到大量充填在裂縫中的石英顆粒(圖2)。

成巖縫：桑樹臺洼陷的成巖縫主要發育壓裂縫、粒緣縫(貼粒縫)、溶蝕縫等。壓裂縫一般可能為成巖強烈壓實作用使石英、長石、巖屑等脆性顆粒破裂形成的裂紋。其縫內可見到石英、泥質、碳酸鹽膠結物充填。溶蝕縫一般為長石、巖屑及雜基等易溶組分在成巖作用過程中(以長石為主)，由于水溶液的溶解作用形成，裂縫邊緣呈齒狀或有櫛狀排列的微粒，表明此類裂縫發育在原有微裂縫基礎上，在微裂縫周圍溶解易溶組分(圖2)。粒緣縫主要發育硬質顆粒較為密集區域，沿顆粒邊緣細小的微裂縫，粒緣縫在含礫中—細砂巖中最為常見。

圖2 L8井4 181.1 m、4 183 m鑄體薄片顯微照片Fig.2 Micrograph of 4 181.1 m and 4 183 m casting slice of Well L8

2 結論與認識

(1)梨樹斷陷深層致密儲集層為成分成熟度較低和結構成熟度中等的陸源碎屑巖，巖石類型以中—細粒長石巖屑砂巖與巖屑長石為主。儲層空間類型為粒間孔、粒內溶孔、鑄模孔、晶間微孔(雜基溶孔)、粒緣縫和破裂縫，其存在形式以裂縫+孔隙式組合為主，多發育在辮狀河三角洲前緣主河道沉積的硬質顆粒含量較高的含礫中—細粒砂巖中。

(2)機械壓實作用是砂巖成巖致密化的最主要因素，巖石成分、地層水類型、成巖演化等多種因素控制深層致密儲層的儲層特征，儲層演化機理還需要進一步研究。