東營凹陷鹽家地區(qū)沙四上段砂礫巖體儲(chǔ)層特征

鄭德順，周 璐，程 涌，徐冠華，張 煥

(1.河南理工大學(xué)，河南 焦作 454000;2.中石化勝利油田分公司，山東 東營 257045)

引 言

砂礫巖扇體在中國東部陸相斷陷盆地陡坡帶廣泛發(fā)育［1］，砂礫巖體油氣藏現(xiàn)已成為中國東部陸相斷陷盆地巖性油氣藏勘探的重要領(lǐng)域［2－3］。東營凹陷北部陡坡帶已鉆探發(fā)現(xiàn)的50余個(gè)含油氣砂礫巖體，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量超億噸［4］，陡坡帶砂礫巖扇體勘探仍具有較大潛力［5－8］，詳細(xì)研究砂礫巖體儲(chǔ)層特征對(duì)其勘探開發(fā)具有重要意義［9］。鹽家油田構(gòu)造上處于東營凹陷北部陡坡帶，北部為陳家莊凸起，東部為青坨子凸起，南鄰民豐洼陷［10－11］。

古近紀(jì)早期，以前震旦系花崗片麻巖為基底的陳家莊凸起發(fā)生構(gòu)造抬升和遭受剝蝕作用，在其鄰凹一側(cè)的鹽家地區(qū)發(fā)育了鹽16、鹽182個(gè)主要的古沖溝，形成了山高坡陡、溝梁相間的古地形。在沙四段沉積時(shí)期沉積了以近岸水下扇為主的巨厚砂礫巖體［12］，砂礫巖體巖性變化快，物性非均質(zhì)性較強(qiáng)，儲(chǔ)集空間多樣，孔隙結(jié)構(gòu)與演化規(guī)律復(fù)雜，制約了研究區(qū)的進(jìn)一步勘探部署［13］。筆者根據(jù)4口取心井(鹽22－22井、鹽222井、鹽227井和永928井)的資料對(duì)鹽家地區(qū)沙四上段砂礫巖扇體儲(chǔ)層進(jìn)行了巖石學(xué)特征、物性特征、儲(chǔ)集空間及孔隙結(jié)構(gòu)等方面的詳細(xì)研究，為該區(qū)砂礫巖體油氣藏勘探提供一定的依據(jù)。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

據(jù)4口取心井巖心觀察及巖心剖面掃描圖像分析，沙四段砂礫巖體儲(chǔ)層巖性主要為礫巖、含礫砂巖或礫狀砂巖、砂巖、泥巖，以含礫砂巖(礫狀砂巖)為主，占儲(chǔ)層巖性的60%。對(duì)4口取心井102塊巖心進(jìn)行薄片鑒定、巖礦分析，結(jié)果表明該儲(chǔ)層巖石類型為長(zhǎng)石巖屑含礫砂巖(礫狀砂巖)和巖屑長(zhǎng)石含礫砂巖(礫狀砂巖)(圖1a)，其石英、長(zhǎng)石、巖屑三大組分含量差別不大，其成分成熟度低，石英含量為15% ～35%，表面多見裂縫，裂縫常含油;長(zhǎng)石含量為25% ～50%，常見長(zhǎng)石被黏土礦物交代，也見具有網(wǎng)格雙晶的微斜長(zhǎng)石、雙晶紋很細(xì)的斜長(zhǎng)石。特別強(qiáng)調(diào)的是，巖屑含量為25% ～55%，各種巖屑成分的含量差別極大(圖1b)，其中以變質(zhì)巖巖屑含量最高，一般在15% ～40%;沉積巖巖屑含量次之，一般在0.5% ～25.0%;巖漿巖巖屑含量相對(duì)最少，一般在0.5% ～15.0%。4口井都是變質(zhì)巖巖屑最多，鹽22－22井和永928井的沉積巖巖屑較多，巖漿巖巖屑較少;鹽227井的巖漿巖巖屑較多，沉積巖巖屑較少;鹽222井的沉積巖巖屑和巖漿巖巖屑都很少，變質(zhì)巖巖屑最多。儲(chǔ)層巖屑成分的極強(qiáng)非均質(zhì)性指示了該砂礫巖儲(chǔ)層物源的多樣性。

圖1 鹽家地區(qū)砂礫巖儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

2 儲(chǔ)層物性特征

對(duì)4口取心井的479塊巖心樣品的孔隙度、滲透率測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，鹽家地區(qū)沙四上段砂礫巖體儲(chǔ)層孔隙度和滲透率較低(表1)，平均孔隙度為5.92%，平均滲透率為4.39×10－3μm2。其中鹽 222井孔隙度分布范圍為3.00%～14.40%，平均為 7.69%，主要集中在3.00% ～12.00%;滲透率平均為 20.48×10－3μm2，最大為 145 × 10－3μm2，主要集中在 100 ×10－3μm2之內(nèi)。鹽22－22井孔隙度分布范圍為2.20%～13.50%，平均為 8.37%，主要集中在6.00% ～12.00%;滲透率平均為 5.86 ×10－3μm2，最大為100 ×10－3μm2，主要集中在 10 ×10－3μm2之內(nèi)。鹽227井孔隙度分布范圍為1.50%～10.40%，平均為5.12%，主要集中在3.00% ～9.00%;滲透率平均為 1.97 × 10－3μm2，最大為45.60×10－3μm2，主要集中在 10.00 ×10－3μm2之內(nèi)。永928井孔隙度分布范圍為2.60% ～13.00%，平均為7.41%，主要集中在 6.00% ～12.00%之間;滲透率平均為 1.24 ×10－3μm2，最大為6.40 ×10－3μm2。

綜上所述，鹽222井和鹽22－22井地區(qū)的儲(chǔ)層明顯優(yōu)于鹽227井和永928井地區(qū)，總體上該砂礫巖儲(chǔ)層物性較差，屬于典型的低孔、低滲儲(chǔ)層。

3 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.1 孔隙類型

經(jīng)鑄體薄片、掃描電鏡觀察分析顯示，不同井、不同層位的孔隙結(jié)構(gòu)、填隙物成分及含量存在很大差異。鹽家地區(qū)沙四上段砂礫巖體儲(chǔ)層發(fā)育多種成因的孔隙作為儲(chǔ)集空間，包括原生粒間孔、次生孔及兩者混合的孔隙，其中以次生的粒間溶蝕孔和顆粒溶蝕孔為主。

3.1.1 原生粒間孔隙

研究區(qū)沙四上段砂礫巖體儲(chǔ)層處于深層晚成巖階段，受強(qiáng)烈的壓實(shí)、膠結(jié)作用影響，顆粒緊密堆積，原生粒間孔隙較少，但在成巖作用過程中長(zhǎng)石、石英加大或膠結(jié)物沉淀后存在部分原生縮小粒間孔(圖2a)。巖石致密，磨圓度為次棱角狀，顆粒支撐，點(diǎn)、線式接觸為主，膠結(jié)類型為孔隙式膠結(jié)，局部連通，孔隙形狀為三角形、不規(guī)則多邊形，孔徑為0.10～0.20 mm，最大為0.30 mm，喉道為片狀和點(diǎn) 狀，喉寬為0.05～0.10 mm;粒間孔喉不發(fā)育(圖2b)。

圖2 鹽家地區(qū)砂礫巖儲(chǔ)層微觀特征

3.1.2 次生孔隙

儲(chǔ)層在成巖過程中由于溶蝕作用或破裂作用通常會(huì)增加一部分孔隙。該類孔隙在鹽家地區(qū)深層沙四段砂礫巖體儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間中占有重要地位，通常使孔隙度增加3%～5%。按成因和產(chǎn)狀進(jìn)一步分為以下3種類型。

(1)溶蝕孔隙。溶蝕成因的次生孔隙是該儲(chǔ)層中具有儲(chǔ)集能力的主要孔隙空間。研究區(qū)主要存在情況為:①粒間溶蝕孔隙，由于顆粒間溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙(圖2c)，孔徑一般為0.05～0.15 mm，最大孔徑為0.20 mm，喉寬為0.05～0.10 mm，最大喉寬為0.06 mm;②顆粒溶蝕孔隙，是指顆粒內(nèi)溶蝕孔隙，最常見的是沿長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物解理縫溶解造成的粒內(nèi)孔隙和巖屑顆粒的選擇性溶解形成的粒內(nèi)孔隙(圖2d)，孔隙連通性一般，形狀多為不規(guī)則多邊形，孔徑一般為0.05～0.10 mm，喉道為片狀和點(diǎn)狀，喉寬約為0.05 mm;③部分溶蝕粒內(nèi)孔隙己被鐵白云石、自生石英等膠結(jié)物充填(圖2e)，還可見少量礫內(nèi)溶孔(圖2f)，薄片顯示為片麻巖，溶孔形狀多為沿解理縫發(fā)育的不規(guī)則形狀。

(2)斑晶孔隙。沙四段砂礫巖體碎屑巖儲(chǔ)層中個(gè)別具斑晶結(jié)構(gòu)，斑晶主要為自形黑云母，多已蝕變成綠泥石，另見長(zhǎng)石斑晶，基質(zhì)主要為中基性斜長(zhǎng)石，成分主要為黑云母、斜長(zhǎng)石、綠泥石等，孔隙為特殊的斑晶溶孔(圖2g)，孔徑約為0.20 mm。

(3)粒內(nèi)縫。部分樣品孔隙不發(fā)育，偶見粒內(nèi)縫，縫寬約為0.05 mm(圖2h)。除少量原生粒間孔和次生孔隙外，還存在一種微孔隙，既可以是原生的，也可以是次生的，微孔隙主要是雜基間、結(jié)晶礦物晶片間、礦物解理及微裂隙而構(gòu)成的孔隙。

3.1.3 混合孔隙

混合孔隙由部分原生孔隙和部分次生孔隙混合組成，可以是原生孔隙與膠結(jié)物溶解形成的次生孔隙組合，也可以是原生粒間孔與巖石顆粒邊緣被溶蝕而形成的次生孔隙組合(圖2i)。在該類孔隙中，原生孔隙和次生孔隙的相對(duì)含量難以確定，但該儲(chǔ)層相當(dāng)數(shù)量的孔隙是混合成因的。

3.2 孔隙結(jié)構(gòu)

通過鹽家地區(qū)沙四段砂礫巖儲(chǔ)層26塊樣品的壓汞毛管壓力曲線可知，砂礫巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。進(jìn)一步對(duì)毛管壓力曲線形態(tài)及各特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，可將其孔隙結(jié)構(gòu)分為3種類型。

(1)Ⅰ型孔喉結(jié)構(gòu)?？紫杜膨?qū)壓力小于0.3 MPa，最大進(jìn)汞飽和度大于75%，最大約為85%，說明束縛水飽和度的值相對(duì)偏小;汞飽和度中值壓力較低，平均為1.1 MPa，SAB一般，說明最大連通孔隙喉道的集中程度較高，即巖石的分選性較好，孔隙結(jié)構(gòu)較均勻;飽和度中值半徑平均為0.60 μm，主要發(fā)育在分選較好的細(xì)礫巖、中粗砂巖中。具有該類孔隙結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層物性較好，儲(chǔ)集空間以原始粒間孔和溶蝕孔為主(圖2a)，儲(chǔ)集能力和滲流能力較好。

(2)Ⅱ型孔喉結(jié)構(gòu)?？紫杜膨?qū)壓力大于0.3 MPa，小于1.1 MPa，最大進(jìn)汞飽和度大于50%，小于75%，說明束縛水飽和度的值較大;汞飽和度中值壓力中等，平均為7.5 MPa，SAB較小，說明最大連通孔隙喉道的集中程度較低，即巖石的分選性較差，孔隙結(jié)構(gòu)一般;飽和度中值半徑平均為0.10 μm，主要發(fā)育在分選一般的中礫巖、粗礫巖中。具有該類孔隙結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層物性一般，儲(chǔ)集空間以較少的原始粒間剩余孔或溶蝕孔為主(圖2c)，儲(chǔ)集能力和滲流能力一般。

(3)Ⅲ型孔喉結(jié)構(gòu)?？紫杜膨?qū)壓力pd大于1.1 MPa，最大進(jìn)汞飽和度小于50%，SAB很小，說明最大連通孔隙喉道的集中程度極低，即巖石的分選性極差，孔隙結(jié)構(gòu)很不均勻;飽和度中值半徑低于0.05 μm，主要發(fā)育在分選很差的粗礫巖中。該類孔隙結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層物性很差，儲(chǔ)集空間可能為很少的溶蝕孔或粒內(nèi)縫(圖2f、h)，儲(chǔ)集能力和滲流能力很差。

4 結(jié)論

(1)鹽家地區(qū)沙四上段砂礫巖儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，以長(zhǎng)石巖屑含礫砂巖和巖屑長(zhǎng)石含礫砂巖為主。石英、長(zhǎng)石、巖屑的含量變化不大，成分成熟度低，反應(yīng)了該砂礫巖儲(chǔ)層靠近物源、堆積快速的特點(diǎn)。巖屑成分的含量差別極大，非均質(zhì)性極強(qiáng)，指示了該砂礫巖儲(chǔ)層物源的多樣性。

(2)鹽家地區(qū)沙四上段砂礫巖儲(chǔ)層的平均孔隙度為5.92%，平均滲透率為 4.39 ×10－3μm2，總體上屬于典型的低孔、低滲儲(chǔ)層。

(3)該砂礫巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以次生孔隙為主，通常使孔隙度增加3% ～5%，在一定程度上改善了儲(chǔ)集性能。研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，分選較好的細(xì)礫巖、中粗砂巖具有較好的儲(chǔ)集性能，是進(jìn)一步勘探的重點(diǎn)目標(biāo)。

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