多物源體系下砂礫巖儲層差異性孔隙演化模式
——以車鎮凹陷沙三段、沙四段為例

康玉柱，張金亮，徐耀輝，李陽

1.中國石化石油勘探開發研究院，北京 100083

2.北京師范大學地理科學學部，北京 100875

3.油氣地球化學與環境湖北省重點實驗室(長江大學)，湖北 武漢 430100

近20年來，我國斷陷盆地中的隱蔽油氣藏勘探實現了較大突破，特別是斷陷盆地陡坡帶的砂礫巖儲層。濟陽坳陷勝利油田的砂礫巖儲層探明儲量超過4 600×104t，可達總探明儲量的12.5%［1］。隨著勘探程度加深及勘探技術的提高，斷陷盆地砂礫巖儲層逐漸成為隱蔽油氣藏的主要勘探目標之一［2］。陸相斷陷盆地陡坡帶因具有較陡的坡度、較近的物源、較大的地形起伏和強烈的構造活動而廣泛分布不同類型的砂礫巖儲層［3］。陡坡帶發育的砂礫巖儲層距離生烴中心較近，與烴源巖和蓋層接觸緊密，常發育不同種類的隱蔽油氣藏［4-5］。

車鎮凹陷的北部陡坡帶廣泛發育礫巖、砂巖和砂礫巖儲層。其中，砂礫巖儲層主要發育在沙河街組三段(以下簡稱沙三段)［6-8］。2008年的油氣儲量評價結果顯示，車鎮凹陷的砂礫巖儲層中石油的剩余資源量達2×109t，是勘探開發的重點目標區［9-10］。在車鎮凹陷隱蔽油氣藏勘探開發過程中，車66區塊在砂礫巖儲層中獲得單井日產100 t以上的開發成果［11］，標志著車鎮凹陷的隱蔽油氣藏勘探取得重大進展［12-14］。但是，由于車鎮凹陷復雜的構造特征，較大的沉積速率和沉積厚度，其勘探開發進程也進入了瓶頸期［15］。因此，車鎮凹陷的物源體系、儲層物性分布、儲層演化及儲層分類等方面還有待深入研究。

隨著非常規油氣勘探的興起，近年來，針對致密砂礫巖儲層成因機制的研究成為熱點。然而，沉積作用、成巖作用、地溫特征以及超壓分布等因素常常作為獨立的研究內容用于儲層物性的表征和預測［16-17］。不同的儲層發育和演化的控制因素之間是互相影響的，如沉積作用控制著儲層的原始物質組成、儲層的初始孔隙度及早期成巖作用類型和強度［18］。對于物源體系多樣的砂礫巖儲層來說，其儲層演化歷史更為復雜。不同的物源體系下，其成巖作用類型和強度存在較大差異，如溶蝕作用在不同的成巖條件下可對儲層物性產生幾乎相反的影響［19-23］。因此，針對物源體系復雜的儲層，研究其孔隙演化歷史要綜合考慮其物源、深度、成巖環境、超壓分布等條件，才能得到研究區儲層的差異性演化模式。

筆者以車鎮凹陷沙三段、沙四段砂礫巖儲層為研究對象，通過巖心觀察、孔滲測試、薄片鑒定等手段，定量分析多物源體系下不同次級構造帶內砂礫巖儲層的孔隙演化歷史，總結了碳酸鹽巖物源區、碳酸鹽巖-變質巖混合物源區、變質巖物源區和不穩定物源區的孔隙演化模式。

1 區域地質背景

車鎮凹陷在構造位置上位于濟陽坳陷的北部，平面上呈北東向展布，是一個典型的北斷南超的斜“S”型的一個中、新生代次級凹陷(見圖1(a))。其北部與埕子口凸起相接，東部以義東斷層為界與沾化凹陷相鄰，南部整體與義和莊凸起相連，面積約2 390 km2［24-25］。車鎮凹陷在東西方向上主要發育車西、大王北以及郭局子3個洼陷，南北方向上則分為陡坡帶、中央洼陷帶及緩坡帶3個次級構造單元(見圖1(b))［26］。

注：Ng為新近系館陶組；Ed為古近系東營組；Es1為古近系沙河街組一段；Es2為古近系沙河街組二段；為古近系沙河街組三段上亞段；E為古近系沙河街組三段中亞段；E為古近系沙河街組三段下亞段(以下簡稱沙三下亞段)；Es4為古近系沙河街組四段；Mz為中生界；C+P為石炭系+二疊系；∈+O為寒武系+奧陶系。

車鎮凹陷陡坡帶目的層段主要發育雜基支撐礫巖、顆粒支撐礫巖、含礫砂巖、塊狀砂巖等巖石相。礫巖以細-中礫巖為主，單個顆粒最大粒徑達10 cm，多數顆粒直徑約為5～6 mm。礫巖的雜基類型有砂質雜基(見圖2(a)、(a′))和泥質雜基(見圖2(b)、(b′))兩種。由于搬運距離較長，洼陷帶發育的礫巖儲層雜基含量減少，顆粒磨圓度較好，主要為顆粒支撐礫巖巖石相(見圖2(c)、(d))，顆粒支撐礫巖的粒徑較大，平均粒徑約為2 cm。含礫砂巖中可見滑塌變形構造(見圖2(e)、(e′))，洼陷帶和緩坡帶還發育塊狀砂巖儲層，可見灰綠色細砂巖(見圖2(f))、灰色中砂巖(見圖2(g))、灰色細砂巖巖石相(見圖2(h))。砂巖中常見平行層理(見圖2(g′))和交錯層理(見圖2(h′))。

注1：(a)車57井，沙三段，2 184.9 m，砂質雜基礫巖；(b)車57井，沙三段，3 811.6 m，泥質雜基礫巖；(c)車古201井，沙三段，2 919.0 m，顆粒支撐礫巖；(d)車660井，沙三段，4 241.20 m，顆粒支撐礫巖；(e)車57井，沙三段，3 895.9 m，含礫砂巖中見滑塌變形構造；(f)車252井，沙四段，3 586.14 m，灰綠色細砂巖；(g)車252井，沙四段，3 627.07 m，灰色中砂巖見平行層理；(h)車253井，沙四段，4 116.35 m，灰色細砂巖見交錯層理。 注2：(a′)、(b′)、(c′)、(d′)、(e′)、(f′)、(g′)、(h′)為對應巖心的刻畫圖。

2 樣品與方法

為了更加全面地解釋車鎮凹陷不同物源區和不同次級構造帶砂礫巖儲層的孔隙演化模式，本次研究在取樣位置上實行全面覆蓋原則。取樣井位在南北方向上覆蓋各個次級構造帶，在東西方向上覆蓋各個物源區，實現不同次級構造帶以及不同物源區儲層性質、成巖作用以及孔隙演化的對比研究，從而準確判斷儲層質量的控制因素和孔隙演化模式。在樣品類型(巖石類型)上實行兼容并包的原則。陸相斷陷盆地儲層具有巖石類型多樣的特征，因此為了明確不同巖性儲層的孔隙結構，取樣時根據巖性差異分別選取同層位砂巖和礫巖進行對比研究，從而定量分析車鎮凹陷砂巖和礫巖儲層孔隙結構差異。為了明確車鎮凹陷沙三段、沙河街組四段(以下簡稱沙四段)儲層在縱向上的孔隙度和滲透率分布情況，從勝利油田勘探開發研究院收集儲層孔隙度數據2133份，滲透率數據543份。

1)巖心孔滲測試。首先采用巖心鉆樣機鉆取形狀規則的巖心樣品圓柱體(需要根據巖心樣品的巖性特征合理選取鉆樣直徑)。將規則的已知體積的巖心樣品置于檢漏完成的氦孔隙儀中測定巖心孔隙度。同一樣品要多次測量，保證誤差在0.5%以下。類似地，將規則的已知體積的巖心樣品置于檢漏完成的滲透率儀中測定巖心滲透率。研究涉及部分樣品的孔滲測試在中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院分析測試中心完成。

2)薄片鑒定。薄片鑒定包括普通薄片和鑄體薄片兩種類型。普通薄片鑒定主要用于粒度分析，鑄體薄片鑒定主要包括識別礦物、確定砂巖類型、孔隙類型和計算面孔率等內容。巖心鑄體薄片的制作經歷洗油、磨片和染色等流程。薄片鑒定使用的是偏光顯微鏡，通過鏡下礦物顆粒的晶型和消光特征判斷礦物類型，鏡下孔隙呈藍色，其中溶蝕孔隙的溶蝕程度越高，其顏色越深。薄片鑒定用以明確儲層樣品的粒度、分選性、磨圓程度、顆粒接觸關系、支撐類型和膠結類型，為確定儲層基本性質提供最原始的統計資料。本次研究的薄片鑒定工作在北京師范大學地表過程與資源生態國家重點實驗室的沉積學實驗室完成，所用設備為ZEISS SCOPE A1偏光顯微鏡。

為了明確成巖作用、超壓等因素對儲層孔隙度的影響，利用Adobe photoshop 軟件完成面孔率的統計。首先選擇同一樣品的顯微照片，讀取其照片總像素值；然后利用Adobe photoshop軟件的魔棒工具讀取孔隙(粒內孔和粒間孔分別讀取)的像素值，容差設置為20～50；孔隙像素值與照片總像素值的比值即為面孔率。為了保證計算精度，同一個樣品統計3次，取平均值。

3)場發射掃描電鏡分析(SEM)。掃描電鏡分析可明確儲層黏土礦物類型和產狀，確定孔后特征。其操作流程如下：首先處理樣品，將儲層樣品沿著垂直其層理面的方向用地質錘敲出邊長2 cm左右，厚度0.5 cm的規則形狀，保證底面平滑；選取3～8塊樣品，使用導電膠粘在樣品盤上，記錄樣品相對位置；然后將樣品盤置于噴金設備中，抽真空噴金300 s，噴金完成后，將樣品置于掃描電鏡下進行觀察。電壓設置為10 kV或20 kV，工作距離為20 mm，使用EDS分析礦物元素組成時，工作距離調至15 mm。本次研究的掃描電鏡分析在北京師范大學的分析測試中心完成，掃描電鏡設備型號為S-4800，配EMAX-350能譜儀。

3 物源體系劃分與分布

通過巖心觀察以及偏光顯微鏡下鑄體薄片鑒定，重點分析了車鎮凹陷沙河街組四段上亞段(以下簡稱沙四上亞段)南部緩坡帶以及沙三下亞段北部陡坡帶到南部緩坡帶的物源體系類型與分布。

車西洼陷的沙四上亞段南部緩坡帶以石英、長石等剛性碎屑顆粒為主，母巖成分以片麻巖等變質巖為主(見圖3(a))。位于郭局子洼陷帶的南部緩坡帶則以盆內碎屑夾雜盆外石英、長石等碎屑顆粒為主，顯示了不穩定物源的特征(見圖3(b))。車西洼陷沙三下亞段北部陡坡帶以碳酸鹽巖碎屑為主(見圖3(c))，車西洼陷東部以及大王北洼陷西部的陡坡帶儲層巖屑具有變質巖和碳酸鹽巖碎屑含量相當且占主導地位(含量高于50%)的特征(見圖3(d))，據此將其劃分為碳酸鹽巖-變質巖混合型物源分布區。大王北洼陷東部碎屑顆粒以石英、長石為主，顯示變質巖母巖特征(見圖3(e))。郭局子洼陷沙三下亞段的緩坡帶與沙四上亞段具有相同的鏡下特征，即以盆內碎屑夾雜盆外石英、長石等碎屑顆粒為主(見圖3(f))。由于該區碎屑顆粒既有來自于盆地本身的盆內碎屑(如生物有機碎片等)，也有來自盆地之外的碳酸鹽巖和變質巖巖屑顆粒，表明其母巖來源較為復雜，物源不恒定，故將具有上述母巖來源特征的儲層分布區劃分為不穩定物源區。

從車鎮凹陷的構造演化歷史來看，在沙四段沉積時其斷陷盆地的雛形已經具備，到沙三下亞段沉積期，凹陷北部的埕子口凸起是北部陡坡帶的主要物源供給區［27］。埕子口凸起在地質演化過程中經歷了多期構造應力變化，造成了向北東方向逐漸抬升的構造格局。從南西向到北東向地層的剝蝕程度逐漸增強，剝蝕程度的差異導致了母巖類型的不同。根據偏光顯微鏡下鑄體薄片照片特征，分析了車鎮凹陷沙四上亞段南部緩坡帶不同類型碎屑顆粒組成情況，結果顯示，車鎮凹陷沙四上亞段南部緩坡帶分布有變質巖物源區以及不穩定物源區(見圖4(a))。

在沙三下亞段沉積時期，車鎮凹陷埕子口凸起的中生界被嚴重剝蝕，導致其西部下古生界出露地表，東部則出露了太古界［28］。車西洼陷緊鄰埕子口凸起的西部，其母巖主要來源于埕子口凸起出露的海相碳酸鹽巖，碎屑顆粒以碳酸鹽巖為主［28］。隨著搬運距離的增加，從北向南，車西洼陷沙三下亞段儲層的碳酸鹽巖母巖成分有所減少。由西向東來看，埕子口凸起出露的地層發生變化，太古界的片麻巖開始遭受風化剝蝕，母巖供給的變化導致車西洼陷東部的碳酸鹽巖碎屑顆粒含量減少，變質巖母巖含量逐漸增多。到大王北洼陷的西部，上述兩類碎屑顆粒含量趨于相同，故將此類母巖分布區劃分為碳酸鹽巖-變質巖混合型物源區。再往東到大王北洼陷東部和郭局子洼陷，物源區變為埕子口凸起東部的太古界花崗片麻巖，母巖以變質巖碎屑顆粒為主。綜上所述，沙三下亞段儲層母巖成分復雜，其物源體系從西向東依次劃分為碳酸鹽巖物源區、碳酸鹽巖-變質巖混合型物源區、變質巖物源區、不穩定物源區(見圖4(b))。

4 砂礫巖儲層差異性孔隙演化模式

4.1 儲層孔滲分布特征

統計車鎮凹陷59口井的2 591個孔隙度數據表明，車鎮凹陷沙三段、沙四段儲層的孔隙度分布區間為0.1%～29.2%，平均值為8.34%。依據13口井的803個滲透率數據分析，車鎮凹陷沙三段、沙四段儲層的滲透率分布區間為0.01～983 mD，平均值為11.49 mD。從孔隙度和滲透率的分布隨埋深的變化趨勢來看，隨著埋藏深度的增加，儲層孔隙度和滲透率都在降低，儲層物性逐漸變差。需要注意的是，埋藏深度在3 300～3 600 m以及4 050～4 200 m范圍內存在兩個孔隙度高于正常壓實條件下最高孔隙度的異常高孔帶(見圖5(a)黃色區帶)；在4 200～4 650 m埋藏深度范圍內存在一個具有相對較低孔隙度(<8%)，較高滲透率(>10 mD)的低孔高滲帶(見圖5粉色區帶)。

圖5 車鎮凹陷沙三段、沙四段儲層孔隙度和滲透率縱向分布圖

分析車鎮凹陷沙三段、沙四段儲層不同次級構造帶孔滲數據(見表1)表明，車鎮凹陷陡坡帶儲層物性較差，洼陷帶和緩坡帶儲層物性相差不大，緩坡帶儲層物性略高于洼陷帶儲層物性，且遠高于陡坡帶的儲層物性。其中，洼陷帶和緩坡帶的沙三段儲層孔隙度略高于沙四段儲層，滲透率則遠高于沙四段儲層，表明隨著埋深增大，壓實作用對滲透率的影響較大。需要指出的是，陡坡帶儲層的最大孔隙度和滲透率值與其平均值差別很大，可能是陡坡帶裂縫發育導致局部優質儲層分布。

表1 車鎮凹陷沙三段、沙四段各次級構造帶儲層物性統計表

為了進一步分析車鎮凹陷不同次級構造帶儲層物性分布特征，對各次級構造帶儲層不同級別孔隙度和滲透率進行了統計分析。由于車鎮凹陷洼陷帶和緩坡帶物性相似，因此將洼陷帶和緩坡帶合并統計。結果表明，車鎮凹陷沙三段陡坡帶81%的儲層孔隙度低于5%，70%的儲層滲透率低于1 mD(見圖6(a)、(b))。沙三段緩坡帶+洼陷帶儲層孔隙度主要分布在10%～20%，占比63%，滲透率高于1 mD的頻率顯著提高，達53%(見圖6(c)、(d))。車鎮凹陷陡坡帶沙四段儲層物性與沙三段儲層具有相似的分布特征，沙四段陡坡帶相對高孔隙度(>10%)頻率略低于沙三段儲層(見圖6(e)、(f))，可見壓實作用對陡坡帶物性的影響較大。沙四段緩坡帶+洼陷帶儲層孔隙度峰值集中在5%～10%，72%的儲層滲透率低于1 mD(見圖6(g)、(h))。

圖6 車鎮凹陷沙三段、沙四段不同次級構造帶儲層孔隙度和滲透率分布直方圖

4.2 孔隙類型

與常規碎屑巖儲層相同，車鎮凹陷沙三段、沙四段儲層孔隙類型按成因類型可劃分為原生孔隙和次生孔隙。按孔隙與顆粒的接觸關系以及孔隙在巖石中的分布位置可分為粒間孔隙、粒內孔隙和填隙物內孔隙(見圖7)。其中粒間孔隙多為原生孔隙，存在少量次生溶蝕粒間孔，粒內孔則主要為次生溶蝕作用的產物。由于車鎮凹陷物源類型和沉積體系復雜，不同次級構造帶發育的孔隙類型存在較大差異。

注：(a)車古20井，車西洼陷東部陡坡帶，沙三段，2 551.20 m，礫巖，單偏光；(b)大72井，大王北洼陷西部陡坡帶，沙三段，3 098.71 m，礫巖，單偏光；(c)大358井，大王北洼東次洼陡坡帶，沙三段，2 372 m，砂巖，單偏光；(d)車古201井，車西洼陷東部陡坡帶，沙三段，2 564.50 m，砂巖，單偏光；(e)車276井，車西洼陷西部緩坡帶，沙四段，2 447.30 m，砂巖，單偏光；(f)大602井，郭局子洼陷東部緩坡帶，沙三段，2 486.30 m，單偏光。

車鎮凹陷陡坡帶距離物源區較近，以礫巖儲層為主，碎屑顆粒粒度較大，受壓實作用影響，粒間孔含量較低。受溶蝕作用影響，碳酸鹽巖物源區主要發育殘余粒間孔、粒內溶蝕孔(見圖7(a))。位于碳酸鹽巖-變質巖混合物源區的儲層主要發育原生粒間孔(見圖7(b))。變質巖物源區抗壓實能力較強，原生粒間孔廣泛發育(見圖7(c))。隨著搬運距離的增加，陡坡帶南部儲層碎屑顆粒粒度變小，成分成熟度升高，主要發育原生粒間孔，存在少量次生溶蝕孔(見圖7(d))。緩坡帶溶蝕作用較強，以次生溶蝕孔為主，溶蝕作用劇烈的區域，可見碎屑顆粒完全溶蝕形成的鑄模孔(見圖7(e))。位于不穩定物源區的儲層，灰質成分含量高，以次生溶蝕孔為主，具備較高的面孔率(見圖7(f))。場發射掃描電鏡下最常見的是高嶺石充填的殘余粒間孔(見圖8(a))，亦可見窄長型微孔隙(見圖8(b))，其沿孔隙長軸直徑可達40 μm(見圖8(c))，形狀不規則的溶蝕微孔隙亦有分布(見圖8(d))。

注：(a)車271井，沙三段，2 729.10 m，高嶺石充填粒間孔，K代表高嶺石；(b)車274井，沙四段，2 567.25 m，窄長型微孔隙；(c)車408井，沙四段，3 339.5 m，窄長型孔隙；(d)車272井，沙四段，2 604.50 m，不規則溶蝕微孔隙。

4.3 定量計算不同物源區孔隙演化歷史

本次研究將車鎮凹陷沙三段、沙四段儲層孔隙演化大致分為初始孔隙度、機械壓實后孔隙度、早期膠結后孔隙度、溶蝕后孔隙度和晚期壓實膠結后孔隙度(現今孔隙度)5個階段。針對車鎮凹陷不同物源區各個階段的孔隙度進行了定量計算，進而恢復出儲層孔隙演化歷史，并結合鏡下鑄體薄片照片特征確定了儲層的孔隙演化模式。

在大量鑄體薄片照片分析基礎上，運用Adobe Photoshop軟件的選取功能，定量計算出壓實作用、膠結作用、溶蝕作用對孔隙度的影響［29］。車鎮凹陷目的層段儲層孔隙演化歷史定量計算過程如下：

1)初始孔隙度(φ1)恢復。未固結砂巖原始孔隙度的恢復采用的是BEARD等于1973年提出的濕砂在地表條件下的分選系數與孔隙度的關系式［30］：

(1)

(2)

式中：S0為特拉斯克分選系數；Q1和Q3分別為粒度累計曲線上顆粒累積含量25%和75%處對應的顆粒直徑。

運用大量粒度數據計算可得碳酸鹽巖物源區儲層的φ1均值為36.52%，碳酸鹽巖-變質巖混合物源區儲層的φ1均值為38.23%，變質巖物源區儲層的φ1均值為39.25%，不穩定物源區儲層的φ1均值為38.78%。

2)機械壓實后孔隙度(φ2)：

(3)

式中：P1為粒間孔面孔率；P2為膠結物溶孔面孔率；P3為總面孔率；φ3為物性分析孔隙度；C為膠結物總量。

3)膠結、交代后儲層孔隙度(φ4)：

(4)

4)溶蝕作用凈增孔隙度(φ5)：

(5)

式中：P4為次生孔面孔率；σ為孔隙度變化率，在開放體系下，取值為100%。

圖9 研究區目的層段不同物源區儲層孔隙演化歷史

通過鑄體薄片照片的統計以及粒度分析，運用上述定量計算方法，確定了車鎮凹陷不同物源區儲層孔隙演化歷史。由于碳酸鹽物源區顆粒分選較差，故其φ1略低于其他物源區，同時早期的壓實作用對其孔隙度的破壞程度也最高。整體來看，溶蝕后孔隙度與早期膠結后孔隙度差別不大，表明溶蝕作用明顯減緩了儲層孔隙度的降低(見圖9)。受溶蝕作用的影響，不穩定物源區儲層具備最高的現今孔隙度。由于成分成熟度和分選性的差異，變質巖物源區現今孔隙度最高，碳酸鹽巖-變質巖混合物源區次之，碳酸鹽巖物源區現今孔隙度最低(見圖9)。

4.4 差異性成巖作用對孔隙演化的控制作用

在成巖演化過程中，壓實作用和膠結作用往往是儲層物性變差的主要成巖作用，這兩種成巖作用降低儲層物性的方式存在差異并相互制約。當壓實作用強烈時，儲層孔隙度和滲透率迅速下降，儲層迅速致密和封閉。在流體運移嚴重受限的情況下，膠結物便無法形成并沉淀。反之，膠結作用較強時，膠結物充填粒間孔，其自身具有一定的抗壓能力，能夠承擔部分儲層壓力，致使壓實作用受阻。HOUSKNECHET創新性地提出一種評價這兩種成巖作用相對重要性的圖版并得到了廣泛應用［31］，但其并未考慮壓實作用之后儲層總體積的變化；EHRENBERG指出了該問題并提供了改進圖版［32］。上述兩種圖版都在不同程度上被學者們接受并使用，本次研究采用后者的圖版研究了車鎮凹陷沙三段、沙四段儲層不同次級構造帶壓實作用與膠結作用對儲層孔隙度演化的相對重要性。結果(見圖10)表明，整個凹陷內儲層孔隙度的減少主要受壓實作用控制，碳酸鹽巖物源區陡坡帶壓實減孔率普遍在90%以上，碳酸鹽巖-變質巖混合物源區陡坡帶+洼陷帶少部分儲層的膠結作用主控了孔隙度減少。變質巖物源區緩坡帶儲層粒間孔體積明顯高于碳酸鹽巖-變質巖混合物源區陡坡帶+洼陷帶，表明其壓實作用和膠結作用均弱于碳酸鹽巖-變質巖混合物源區陡坡帶+洼陷帶儲層。

圖10 研究區目的層段不同物源區及次級構造帶儲層壓實作用 和膠結作用相對重要性評價圖

近年來，針對溶蝕作用增孔能力的討論存在較大爭議，爭議的焦點在于溶蝕產物的再分配問題。溶蝕產物如何運移？是否排出？是否發生就近沉淀重新占據儲層儲集空間的情況？上述問題影響著溶蝕作用的凈增孔隙度值［33-35］。在開放性和封閉性儲層環境中，儲層中的流體性質、流動速度存在很大差異，影響了儲層成巖過程中物質傳輸的規模和距離，從而影響了溶蝕作用的凈增孔量［36-41］。GILES等［19］定量模擬了液態SiO2達到α-石英飽和的運移距離受溫度和流速的影響。結果表明，在25℃條件下，流體流速較高時，液態SiO2達到α-石英飽和的運移距離為幾十米到幾千米不等，流速越慢，液態SiO2達到α-石英飽和的速度越快；溫度上升至75℃時，液態SiO2達到α-石英飽和所需的運移距離直接下降了一個數量級，較低流速時其達到α-石英飽和的速度甚至更快。綜上所述，發生溶蝕作用時的反應溫度越大，流體流速越慢，液態SiO2重新沉淀所需的運移距離越短且越快。因此，在相對封閉的儲層流體環境下，溶蝕產物發生就近沉淀，重新占據孔隙空間，即溶蝕作用常常導致的是儲集空間的重新分配。

考慮到不同礦物在各成巖階段發生溶蝕作用的產物存在差異，LI等［42］、李汶國等［43］、張善文［44］通過礦物的摩爾質量、密度等數據，結合礦物發生溶蝕作用的化學反應方程，定量計算了酸性條件下碎屑巖儲層中常見溶蝕作用下的固體物質體積變化及孔隙度變化率。結果顯示，當考慮溶蝕產物再次沉淀重新占據儲層儲集空間時，鉀長石溶蝕形成高嶺石和石英時對應的孔隙度增加率為13.04%，溶蝕形成伊利石和石英時對應的孔隙度增加率為14.04%；鈉長石溶蝕形成高嶺石和石英時對應的孔隙度增加率為5.75%，溶蝕形成伊利石和石英時對應的孔隙度增加率為6.83%；鈣長石溶蝕形成高嶺石和石英時對應的孔隙度增加率為4.17%，溶蝕形成伊利石和石英時對應的孔隙度增加率為6.81%；中長石溶蝕形成絹云母和石英時對應的孔隙度增加率為9.62%；濁沸石溶蝕孔隙度增加率最高，為22.95%。當儲層處于封閉條件下時，溶蝕作用產生的凈增孔量應為次生孔隙度再乘以上述比例。由此可見，封閉成巖環境下溶蝕作用產生的凈增孔量是有限的。

從研究區鑄體薄片觀察結果來看，陡坡帶和洼陷帶儲層存在明顯的由于溶蝕產物運移距離短發生的就近重新沉淀的現象。如洼陷帶儲層緊鄰溶蝕孔隙發育的石英加大邊(見圖11(a)、(b))，陡坡帶儲層孔隙表面附著高嶺石礦物(見圖11(c)、(d))等。上述現象表明儲層處于封閉體系下，此時計算溶蝕作用凈增孔隙度時應考慮溶蝕產物重新沉淀所占據的儲集空間。而對于淺層的緩坡帶儲層，未見明顯的溶蝕產物就近沉淀現象，表明其處于開放的成巖環境中，溶蝕產物可被有效帶離儲層，溶蝕作用產生的孔隙度即為凈增加的孔隙度。

注：(a)車142-41井，沙四段，2 915.10 m，單偏光，石英加大邊(紅色箭頭)緊鄰長石溶蝕區；(b)車142-41井，沙四段，2 915.10 m，單偏光，石英加大邊(紅色箭頭)緊鄰巖屑溶蝕區；(c)車古20井，沙三段，2 551.20 m，單偏光，大顆粒巖屑溶蝕，僅見殘余礦物；(d)車古20井，沙三段，2 551.20 m，正交光，溶蝕區域表面附著高嶺石。

4.5 不同物源區的差異性成巖-孔隙演化模式

在分析儲層樣品的鑄體薄片照片特征基礎上，結合儲層孔隙演化歷史，明確了研究區碳酸鹽巖物源區、碳酸鹽巖-變質巖混合物源區、變質巖物源區以及不穩定物源區的儲層孔隙演化模式。

碳酸鹽巖物源區的儲層具有近物源、分選較差、雜基含量高以及抗壓實能力較弱的特點。其在早成巖階段的機械壓實作用和碳酸鹽膠結作用的影響下迅速壓實致密，對應的孔隙演化曲線明顯低于正常壓實曲線。在中成巖階段A期的早期階段，儲層孔隙度已經下降至20%以下。在中成巖階段A期的后期階段，早期壓實作用產生的微裂縫為流體運移提供了運移通道，使得烴源巖生成的有機酸進入儲層。早期的碳酸鹽膠結物以及長石、巖屑等易溶顆粒發生溶蝕作用，但由于儲層過早的壓實致密使得儲層封閉性較強，溶蝕作用較弱，且溶蝕作用產生的高嶺石等黏土礦物就近沉淀，導致增孔能力不強。到中成巖階段B期，成巖流體環境轉變成弱堿性，少量鐵質碳酸鹽礦物的膠結進一步占據儲集空間，使得儲層致密化加重，此時儲層只有少量的殘余粒間孔和少量次生溶蝕粒內孔，顆粒呈線-凹凸接觸(見圖12)。

注：Ro為鏡質體反射率。下同。

碳酸鹽巖-變質巖混合物源區的母巖類型是碳酸鹽巖和變質巖的混合，其抗壓實能力較碳酸鹽巖物源區儲層強。在早成巖階段，儲層受壓實作用和早期碳酸鹽膠結作用影響，孔隙度下降，其孔隙演化曲線與正常壓實曲線相近。由于抗壓實能力較強，儲層并未迅速致密，為大氣淡水進入儲層提供了條件。大氣淡水淋濾作用具有一定的增孔能力，使得儲層孔隙度下降速率減緩。進入中成巖階段A期，隨著有機酸的進入，易溶顆粒及膠結物發生溶蝕，儲層內加大邊和高嶺石等溶蝕產物有所增加。隨著埋深的增大及儲層成巖流體環境從酸性到堿性的轉變，到中成巖階段B期，鐵質碳酸鹽膠結物增多使得儲層孔隙度迅速下降。由于早期的大氣淡水淋濾以及儲層抗壓實能力較強，碳酸鹽巖-變質巖混合物源區儲層到中成巖B期仍可保存8%左右的孔隙度(見圖13)。

圖13 碳酸鹽巖-變質巖混合物源區儲層孔隙演化模式圖

變質巖物源區碎屑顆粒主要為石英、長石質剛性顆粒，因此其具有最強的抗壓實能力。早成巖階段的壓實減孔作用較弱，其孔隙演化曲線高于正常壓實曲線。盡管早期膠結作用充填了部分粒間孔隙，但在具有較強抗壓實能力的骨架顆粒的支撐下，儲層的原生孔隙仍可大量保存。在大氣淡水淋濾作用以及有機酸的影響下，長石、巖屑以及膠結物進一步溶蝕又減緩了孔隙度下降的趨勢。到中成巖階段B期，早期溶蝕產物高嶺石發生伊利石化，伊利石含量增多，加上鐵質碳酸鹽膠結物充填粒間孔，孔隙度具有較大的減小量，但仍保持了10%左右的現今孔隙度(見圖14)。

圖14 變質巖物源區儲層孔隙演化模式圖

不穩定物源區具有埋深淺、易溶顆粒含量高、儲層開放等特征。在早成巖階段，由于埋深較淺，壓實作用弱，其孔隙演化曲線與正常壓實曲線保持一致。早期膠結作用充填了部分粒間孔隙，但在大氣淡水淋濾以及有機酸的影響下，膠結物大量溶蝕。同時長石、巖屑等易溶礦物發生較大范圍的溶蝕，盡管溶蝕作用較強區域的石英次生加大邊和高嶺石含量有所增加，但由于儲層埋深淺，孔隙連通性好，溶蝕產物多數可以有效帶離儲層，使得溶蝕作用發揮了較強的增孔能力。到中成巖階段，在較強的壓實作用和鐵質碳酸鹽膠結物的影響下，孔隙度有所減小，最終保持了約12%的現今孔隙度(見圖15)。

圖15 不穩定物源區儲層孔隙演化模式圖

4.6 異常孔滲帶成因

前文提到埋藏深度在3 300～3 600 m以及4 050～4 200 m范圍內存在兩個異常高孔帶。筆者利用對應井位和深度的儲層樣品鏡下特征，結合薄片統計分析結果，明確了異常高孔帶的成因機制。

研究區淺層的異常高孔帶主要分布于變質巖物源區的緩坡帶和陡坡帶，其薄片照片特征顯示原生粒間孔占比具有絕對優勢，其剛性顆粒含量高，儲層成分成熟度高，分選較好(見圖16(a)、(b))。因此可以將該異常高孔帶劃分為原生型異常高孔帶，其成因主要是由于儲層抗壓實能力、保存孔隙能力較強。深層的異常高孔帶埋深較大，主要位于碳酸鹽巖-變質巖混合物源區。薄片照片特征顯示，即使溶蝕作用不強，但其儲層粒內孔相對發育(見圖16(c))。由于埋深較大，壓實作用減孔能力相對較強，粒間孔占比明顯降低。推測在局部剛性顆粒含量高的地區，溶蝕作用增孔能力較強，導致深層次生孔隙型異常高孔帶的局部發育。

注：(a)車251井，沙四段，3 529.85 m，單偏光，原生粒間孔為主；(b)車251井，沙四段，3 529.85 m，正交光，剛性顆粒含量多，分選較好，抗壓實作用強；(c)大斜722井，沙三段，4 106.54 m，單偏光，殘余粒間孔，弱溶蝕作用產生溶蝕粒內孔；(d)車古25井，沙三段，4 408.25 m，單偏光，成巖微裂縫發育(紅色箭頭)，弱溶蝕產物就近沉淀。

低孔高滲帶主要分布于北部陡坡帶的深部儲層中。鏡下觀察顯示，受超壓影響，儲層成巖縫廣泛發育，隨著儲層滲流能力的改善，溶蝕作用略有增強。但由于埋深較大，儲層封閉性強，可見高嶺石等溶蝕產物發生原地沉淀現象(見圖16(d))。因此，雖然儲層滲透率有所升高，但儲層孔隙度并無明顯改善，從而導致深層低孔高滲帶的分布。

5 結束語

依據母巖類型的差異，車鎮凹

陷沙三段、沙四段物源區可劃分為碳酸鹽巖物源區、碳酸鹽巖-變質巖混合物源區、變質巖物源區和不穩定物源區4種類型。整個凹陷內儲層孔隙度的減少均受壓實作用控制，碳酸鹽物源區的陡坡帶壓實減孔率普遍在90%以上，碳酸鹽巖-變質巖混合物源區的陡坡帶和洼陷帶少部分儲層的膠結作用主控了孔隙度的減少。剛性顆粒含量較高的變質巖物源區的儲層抗壓實能力強，在相對較淺的深度可發育原生型異常高孔帶，埋深較大時，受溶蝕作用影響，可局部發育次生孔隙型異常高孔帶。受超壓影響，深層封閉體系內的儲層裂縫和成巖縫發育使滲透率提升，但溶蝕增孔能力差，形成低孔高滲帶。

碳酸鹽巖物源區顆粒分選較差，其初始孔隙度略低于其他物源區。由于抗壓實能力弱，早期的壓實作用對其孔隙度的破壞程度也最高。變質巖物源區的洼陷帶和緩坡帶的溶蝕作用明顯減緩了儲層孔隙度的降低。受溶蝕作用的影響，不穩定物源區的儲層具備最高的現今孔隙度。由于成分成熟度和分選性的差異，變質巖物源區現今孔隙度較高，碳酸鹽巖-變質巖混合物源區次之，碳酸鹽巖物源區現今孔隙度最低。不同物源區的溶蝕作用對儲層的影響存在差異，碳酸鹽巖物源區溶蝕作用主要導致了儲集空間的調整和再分配，碳酸鹽巖-變質巖混合物源區及變質巖物源區的溶蝕作用主要減緩了儲層孔隙度的降低，不穩定物源區的溶蝕作用則有效增加了儲層孔隙度。