廊固凹陷WX0井區沙四段儲層特征研究

薛 輝，肖博雅，雍 杰，焦素麗，徐 樂，竇連彬

（1．中國石油華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北任丘 062552；2．中國石油川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司；3．中國石油華北油田分公司二連分公司）

隨著油氣勘探程度的不斷提高，廊固凹陷已全面進入到中深層地層、巖性等隱蔽型油氣藏勘探階段[1-2]。通過與國外高成熟探區對比，認為廊固凹陷中深層還有相當大的勘探潛力[3-5]。但廊固凹陷中深層沙四段構造類型多樣，沉積相變快，油水關系復雜，造成沙四段儲層表現為“忽油忽水”、“忽儲忽干”的特點[6]。前人[3，7-8]對廊固凹陷儲層特征做過大量的研究，認為廊固凹陷中深層儲層在形成和發育過程中，經歷了沉積作用、構造反轉及后期成巖作用等多種因素的綜合影響，儲層物性變化過程復雜，主控因素多樣。前人的研究面向整個廊固凹陷沙四段，沒有考慮到區域非均質性強、儲層形成復雜的特點。在此，筆者根據薄片鑒定、壓汞分析、物性測試、流體包裹體等資料，結合研究區的沉積、成巖特征，對廊固凹陷WX0井區沙四段儲層特征進行研究，以期為 WX0區塊下一步的油氣勘探提供可靠的地質依據。

1 研究區概況

WX0井區于廊固凹陷河西務構造帶中部，作為典型的構造油氣藏，研究區主要受北東向斷裂控制；東起河西務斷層，西至楊稅務斷層，南起牛坨鎮凸起，北至桐柏鎮斷層，整體具有東抬西傾、南高北低的特征。受構造運動影響，研究區地層受多期構造旋回沉積的控制，與上覆沙三段地層為平行不整合接觸，與下部孔店組地層呈角度不整合接觸。縱向上將沙四段分為上、中、下三個亞段，其中沙四上亞段是廊固凹陷主要的產油氣層段，占總的石油儲量分布的60%，平均埋深超過2 000 m；其次為沙四下亞段，由于平均埋深超過3 500 m，勘探程度較低，目前所探明的石油地質儲量占總儲量的6%。2010年至今在WX0區塊部署評價井10口，均獲得工業油氣流，新增探明天然氣儲量15×108m3，石油地質儲量 44.9×104t。WX0井區沙四段作為廊固凹陷儲量接替戰場，具有良好的勘探前景。

2 儲層特征

2.1 巖石學特征

對研究區115塊巖心分析和薄片鑒定可知，沙四段儲層的巖性主要為細–粉粒長石砂巖（圖 1），以石英和長石為主，巖屑含量較少，其中石英以單晶為主，見次生加大的現象，石英含量為28%～70%，平均為49.5%。長石以堿性長石為主，含少量的斜長石，含量為30%～65%，平均為45.3%。巖屑含量較少，為2.5%～20.0%，平均為4.5%；巖屑主要以火山巖巖屑為主，見少量的變質巖和沉積巖巖屑。填隙物含量變化較大，為4.5%～35%，主要以膠結物和雜基為主，其中膠結物的種類多樣，主要為碳酸鹽巖膠結物，含有少量的硅質和鐵質膠結物，膠結類型以孔隙式膠結為主。研究區沙四段碎屑顆粒以線接觸為主，粒徑主要為0.05～0.40 mm。磨圓度為次圓-次棱角狀，分選中等。總體上，研究區沙四段巖石成分成熟度中等，結構成熟度較好。

圖1 WX0井區沙四段砂巖類型

2.2 物性特征

2.2.1 孔滲特征

通過對研究區5口取心井220個物性資料統計數據分析，廊固凹陷WX0井區沙四段儲層物性整體較差，孔隙度主要為7%～13%，約占總取心數據的65%，平均孔隙度為10.29%。滲透率主要為（0.1～5.0）×10-3μm2，平均為 4.11×10-3μm2。分析認為，研究區主要屬于低孔特低滲儲層，同時還有部分特低孔特低滲儲層（圖2）。分析發現孔隙度與滲透率出現明顯的正相關性，說明研究區沙四段儲層屬于典型的孔隙型儲層，滲透率的變化主要受孔隙度控制[9]，孔隙度越大，滲透率越好。

圖2 研究區沙四段孔隙度和滲透率關系

2.2.2 儲層孔隙結構

儲層孔隙結構是指儲層所具有的孔隙和喉道的大小、形態、分布及其相互連通和配置關系[10]。通過分析研究區沙四段壓汞曲線特征（圖3），毛管壓力曲線呈三段式，中間平緩段較短，說明儲層物性較差。具體特征為：排驅壓力為0.131～11.59 MPa，平均為1.66 MPa，排驅壓力較大；中值壓力為0.26～0.73 MPa，平均為0.66 MPa，表明孔喉中值半徑較小；最大進汞量25.9%～97.5%，平均為91.3%，說明束縛水含量較高；退汞效率26.8%～38.86%，平均為36.7%，表明退汞效率較低；壓汞的孔隙度為 4.5%～15.6%，平均為 12.3%；壓汞滲透率為（0.1～34.8）×10-3μ m2，平均為16.9×10-3μm2。通過以上分析認為，研究區沙四段儲層為粗孔–中喉型，主要發育粒間孔隙和管狀喉道，孔喉分選性一般，另外還可見縮小型和縮頸型喉道，說明連通性較差。

圖3 WX0井區沙四段壓汞曲線

2.3 儲集空間類型

沙四段儲集空間主要為原生孔隙，還含有少量的次生孔隙和裂縫，其中原生孔隙主要為原生粒間孔，次生孔隙包含長石、巖屑粒內溶孔及顆粒間溶孔。

2.3.1 原生粒間孔

原生粒間孔隙是巖石在經歷沉積及成巖作用后保存至今的孔隙，形成以后沒有遭受過膠結或溶蝕等后期成巖作用的改造，孔隙形狀規則，邊緣平直（圖4a），沙四段原生粒間孔發育，孔徑為0.03～0.08 mm，是最主要的儲集空間。

2.3.2 粒間溶孔和粒內溶孔

研究區沙四段粒間溶孔形成類型多樣，主要有長石顆粒邊緣發生溶解（圖4b）、粒間碳酸鹽巖膠結物發生溶解、部分石英顆粒邊緣或其次生加大邊緣發生溶解而形成的粒間溶孔，常見石英顆粒及其次生加大邊發生粒間溶解現象（圖4c）。同時也可見顆粒發生強烈溶解，最終形成鑄模孔。粒內溶孔主要為石英顆粒和長石顆粒溶解形成的粒內孔（圖 4d、e），該類儲集空間較為常見，尤其是長石溶蝕形成的粒內溶孔，此種孔隙可以呈孤粒狀，也可呈“蜂窩狀”和“網狀”。

2.3.3 裂縫

巖石及組分在構造應力下會形成裂縫，它對儲層孔隙度影響較小，但對滲透率影響較大[11]。通過分析巖心照片和鑄體薄片，發現研究區裂縫不發育。成巖作用階段，上覆地層的壓實，造成沉積物不斷脫水，塑性巖屑受到擠壓變形發生收縮，形成收縮縫，此種縫常被方解石、瀝青質充填。同時巖石中的剛性碎屑成分在壓實后會形成碎裂縫（圖4f），此種裂縫較為常見，是主要的儲集空間類型之一。

2.4 儲層成巖作用特征

2.4.1 壓實作用

壓實作用是沉積物在上覆重力及靜水壓力的作用下，沉積物發生脫水，顆粒結構改變并重新緊密排列，造成孔隙度降低、滲透率變差的一種成巖作用。沙四段埋藏較深，壓實作用強烈，主要表現在碎屑顆粒緊密，顆粒之間以線接觸為主，部分出現了凹凸接觸。

2.4.2 膠結作用

研究區膠結物類型豐富，以碳酸鹽巖膠結為主，含有少量的硅質和鐵質膠結物（圖4g），碳酸鹽巖膠結物以方解石和白云石為主，見少量的鐵方解石和鐵白云石（圖4h）。碳酸鹽巖膠結物多以粒間膠結、交代或孔隙內填充形式出現，整體上分布不均勻，局部膠結強烈，使儲集層的孔隙度降低了7%左右[12]。硅質膠結在沙四段也比較常見，但含量較低，以石英次生加大（圖4c）和自形石英晶體產出為主。通過對W10、W27井沙四段巖心分析，石英加大邊含量達到3.89%，膠結作用強烈。

2.4.3 溶蝕作用

溶蝕作用作為建設性的成巖作用，對儲層儲集性能的改造具有重要作用。通過薄片鑒定，研究區沙四段儲層的溶蝕作用主要為長石溶蝕，且溶蝕程度較高，長石顆粒邊緣往往被溶蝕形成溶蝕縫，在長石顆粒內溶蝕成粒內溶孔，甚至還可見完全溶蝕的長石鑄模孔隙。巖屑及石英顆粒中的溶蝕作用較少。另外，儲層中還可見少量的碳酸鹽巖膠結物的溶解作用。

2.4.4 交代作用

沙四段儲層交代作用十分發育，既有自生礦物對巖石顆粒的交代，還有自生礦物之間的交代。主要為碳酸鹽巖礦物對石英顆粒及加大邊的交代（圖4i），含鐵碳酸鹽礦物對碳酸鹽巖礦物的交代以及黃鐵礦對巖石顆粒及早期膠結物的交代等。

圖4 WX0井區沙四段儲層特征

2.5 儲層分類評價

根據研究區沙四段儲層的巖性、物性及孔隙結構特征等參數，將沙四段儲層分為I，II，III，VI四種類型（表1），I類儲層孔滲條件相對較好，儲層平均厚度大于10 m，主要分布在沙四上頂部和沙四下底部，巖性顆粒較大，主要為粗砂巖、細礫巖，儲層分選性好，該類儲層在全區分布范圍較小；II類儲層在全區分布面積較大，主要集中分布在北部，儲層厚度為6～10 m；III類儲層在全區分布廣泛，儲層厚度為3～6 m，儲層物性中等；IV類儲層，儲層物性較差，集中分布在南部，巖性以粉砂巖為主。

表1 WX0井區沙四段儲層分類評價

3 成巖階段劃分

通過對廊固凹陷黏土礦物演化、鏡質體反射率、包裹體溫度和自生礦物組合的分析，將研究區沙四段儲層成巖階段劃分為早成巖B期、晚成巖A期、晚成巖B期（圖5）三個階段。

3.1 早成巖B期

埋藏深度為1 600～3 000 m，泥質巖伊/蒙間層礦物中蒙皂石減少至 50%～65%，鏡質體反射率（Ro）為0.36%～0.48%，為無序混合層，有機質半成熟。隨著埋藏深度的增加，壓實作用增強，碎屑顆粒間以線接觸為主，長石及早期的方解石開始溶解，產生粒間、粒內孔隙，但壓實作用造成的孔隙空間減小要遠大于溶蝕產生的孔隙空間。在該階段孔隙度為6.1%～32.4%，平均為22.3%；滲透率為（0.06～345.00）×10-3μm2，平均為 32.10×10-3μm2。

3.2 晚成巖A期

埋藏深度在2 800～4 000 m，泥質巖伊/蒙間層礦物中蒙皂石減少至 15%～50%，Ro為 0.50%～1.24%，為有序混合帶，有機質成熟。碎屑顆粒以弱的凹凸接觸為主，局部有點–線接觸，石英強次生加大，鐵方解石、鐵白云石膠結物隨深度的增加而增多，長石、方解石溶蝕普遍，孔隙類型以粒間溶孔、粒內溶孔為主，見長石鑄模孔。孔隙度為1.7%～24.1%，平均為 10.5%；滲透率為（0.006～44.200）×10-3μm2，平均為 4.59×10-3μm2。

圖5 研究區沙四段儲層成巖階段及孔隙度演化

3.3 晚成巖B期

埋藏深度大于 4 000 m，泥質巖伊/蒙間層礦物中蒙皂石小于或等于15%， Ro為1.34%～1.57%，為超點陣有序混合帶，有機質高成熟。由于強烈的壓實，巖屑顆粒以強的凹凸接觸為主，石英強次生加大普遍，交代作用強，長石、方解石等易容組分減少。孔隙度為1.5%～12.0%，平均為6.3%；滲透率為（1.00～1.27）×10-3μm2。

4 儲層物性控制因素

4.1 沉積作用

沉積作用通過控制有利的沉積相帶，進而控制儲層的孔滲性能，在不同沉積環境條件下沉積的碎屑巖顆粒成分、粒度、分選、磨圓具有不同的特點[13]。因此，可以依據這些特點來說明沉積作用對儲層物性的控制。研究區沙四段屬于辮狀河三角洲相沉積，主要發育水下分流河道、河口砂壩、席狀砂和分流間灣四種微相。通過對沙四段不同沉積微相條件下的儲層特征進行分析發現（表2），從水下分流河道—河口沙壩—席狀砂—分流間灣的水動力逐步減弱，巖石中穩定成分石英的含量相對減小，分選由好變差，水下分流河道和河口沙壩粒度中值和孔隙度也要好于席狀砂和分流間灣。因此，水下分流河道和河口沙壩是最有利于儲層發育的區域。

4.2 成巖作用

成巖作用決定了儲層的最終物性，成巖作用對儲層的改造具有兩重性。壓實和膠結作用作為破壞性的成巖作用，使儲層物性變差；溶蝕作用改善了儲層物性，屬于建設性的成巖作用。研究區沙四段由于埋藏較深，經歷了較強的壓實作用，巖石顆粒緊密排列，顆粒粒度由線接觸-弱凹凸接觸–強凹凸接觸改變，儲集性能逐步變差。研究表明，沙四段經歷早成巖B期、晚成巖A期、晚成巖B期，在不同成巖階段，儲層物性變化明顯。同時，沙四段膠結物種類多樣，碳酸鹽巖膠結物、硅質和鐵質膠結物充填于孔隙和喉道之間，使得巖石致密，破壞了儲層物性。通過薄片鑒定，研究區儲層長石含量較高，較易發生長石溶蝕作用而形成的粒間（內）溶蝕孔，有效地改善了儲層的儲集性能，但溶蝕作用改善儲層能力有限。

5 結論

（1）廊固凹陷WX0井區沙四段儲層巖性以細–粉粒長石砂巖為主，成分成熟度中等，結構成熟度較好，孔滲相關性好，屬于低孔特低滲儲層。孔隙結構為粗孔–中喉型，儲集空間以原生粒間孔隙為主，次生孔隙和裂縫較少；沙四下儲層以II類、III類儲層為主。

（2）研究區沙四段儲層成巖作用有壓實作用、膠結作用、溶蝕作用、交代作用四種類型，成巖進程經歷了早成巖B期、晚成巖A期和晚成巖B期三個階段。

（3）儲層物性主要受沉積作用和成巖作用控制。沉積作用控制了有利的沉積相帶，水下分流河道和河口砂壩是有利的油氣聚集的“甜點”區。壓實作用和膠結作用使儲層的物性變差，溶蝕作用在一定程度上改善了儲層物性，但改善能力有限。

表2 沙四段不同沉積微相條件下的儲層特征

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