高喜龍

（勝利油田分公司海洋采油廠，山東 東營(yíng) 257237）

勝坨油田三區(qū)東營(yíng)組三段儲(chǔ)層特征及分類評(píng)價(jià)

高喜龍

（勝利油田分公司海洋采油廠，山東 東營(yíng) 257237）

通過(guò)巖心觀測(cè)、巖心薄片、鑄體薄片、掃面電鏡及壓汞資料分析，對(duì)勝坨油田三區(qū)東營(yíng)組三段儲(chǔ)層微觀特征進(jìn)行了分析研究。論述了儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征、成巖作用及孔隙結(jié)構(gòu)特征。認(rèn)為儲(chǔ)層以粉砂巖為主，儲(chǔ)層埋藏較淺地，成巖作用較弱，常見(jiàn)壓實(shí)、膠結(jié)和溶解作用，黏土礦物的轉(zhuǎn)化作用也較普遍，屬于早成巖期的B亞期；儲(chǔ)層發(fā)育粒間、粒內(nèi)及微裂縫3種孔隙類型；儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)可以劃分為粗孔粗喉結(jié)構(gòu)、粗孔中喉結(jié)構(gòu)、中孔中喉結(jié)構(gòu)和細(xì)孔細(xì)喉結(jié)構(gòu)4種類型。在上述研究的基礎(chǔ)上，引入“權(quán)重”數(shù)學(xué)方法，將儲(chǔ)層層劃分為4種類型，即好儲(chǔ)層（E）、較好儲(chǔ)層（G）、一般儲(chǔ)層（M）和較差儲(chǔ)層（P），準(zhǔn)確地定量表征了儲(chǔ)層的優(yōu)劣。

儲(chǔ)層；微觀特征；成巖作用；儲(chǔ)層評(píng)價(jià)；勝坨油田

1 區(qū)域地質(zhì)概況

勝坨油田位于渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷北側(cè)，坨莊—?jiǎng)倮濉腊叉?zhèn)構(gòu)造帶的中段，它東臨民豐洼陷，西及西臨利津洼陷，南接?xùn)|營(yíng)斷裂帶，北面為勝北弧形大斷層，是一個(gè)被斷層復(fù)雜化的逆牽引背斜構(gòu)造油藏。勝坨油田共分3個(gè)區(qū)，其中，三區(qū)位于勝坨油田東部，西與二區(qū)相接，北是陳家莊凸起，西南與利津生油洼陷相鄰，被14條斷層所切割，形成一個(gè)穹隆背斜構(gòu)造斷塊油藏。鉆井揭示了新近紀(jì)和古近紀(jì)地層自上而下依次為明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營(yíng)組和沙河街組，其中東營(yíng)組分為3段，東三段分為5個(gè)砂層組，20個(gè)含油小層及韻律層，單元含油面積6.9 km2。東三段油層于1984年投入開發(fā)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期注水開發(fā)，目前進(jìn)入高含水期，平均含水率約為83.6%，油田面臨穩(wěn)產(chǎn)難題。因此，了解儲(chǔ)層特征對(duì)剩余油分布的影響具有重要的生產(chǎn)意義［1］。

2 巖石礦物特征

東三段巖性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖，其次為中砂巖，部分層位可見(jiàn)粗砂巖。顆粒組分主要為石英、長(zhǎng)石和巖屑。石英體積分?jǐn)?shù)45%～65%，長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)25%～40%，巖屑體積分?jǐn)?shù)10%～30%，巖性屬于長(zhǎng)石砂巖。填隙物由黏土礦物和碳酸鹽礦物組成。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層黏土礦物含量較高，主要為高嶺石（見(jiàn)圖1a），其集合體多呈片狀，其次可見(jiàn)多形狀，組分中的黏土礦物以不同形式充填于孔隙之間或貼附在孔隙壁表面。由于黏土礦物不同，因而其潛在的敏感性不同。高嶺石一般分布于高滲儲(chǔ)層中，這些層位由于壓實(shí)作用并不強(qiáng)烈，顆粒大多為點(diǎn)接觸，較為疏松，因而在流體沖刷時(shí)，極易松散脫落，隨流體在儲(chǔ)層中運(yùn)移，在狹窄的喉道處形成堵塞，使儲(chǔ)層滲透率變差［2-3］。

同時(shí)易發(fā)生速敏性的礦物還包括自生的微晶石英、在溶解或壓實(shí)作用中破裂的顆粒微屑等。碳酸鹽礦物主要為方解石，偶見(jiàn)菱鐵礦，多以膠結(jié)物的形式出現(xiàn)，體積分?jǐn)?shù)65%，其中大多數(shù)發(fā)育在埋藏較深的細(xì)-粉砂巖中，多以膠結(jié)充填孔隙的形式出現(xiàn)（見(jiàn)圖1b），最高體積分?jǐn)?shù)約占40%。

由于方解石在部分層位富集發(fā)育，因此形成致密鈣質(zhì)層，引起儲(chǔ)層物性以及垂向連通性變差，使得儲(chǔ)層非均質(zhì)性增強(qiáng)。菱鐵礦體積分?jǐn)?shù)較低，只在個(gè)別層位出現(xiàn)，體積分?jǐn)?shù)約17%（見(jiàn)圖1c）。顆粒多數(shù)呈棱角狀、次棱角狀，磨圓差到中等，分選一般，巖石結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度較低；以點(diǎn)接觸為主，線接觸為次，偶見(jiàn)漂浮狀接觸；膠結(jié)類型主要為孔隙式，其次為孔隙-接觸式及基底式。

圖1 巖礦鏡下特征

3 成巖作用類型及特征

東三段儲(chǔ)層砂巖的固結(jié)作用較弱，大部分為半固結(jié)巖石。成巖過(guò)程主要有壓實(shí)、膠結(jié)、溶解及黏土礦物轉(zhuǎn)化等作用。其中砂巖壓實(shí)作用最為普遍，常見(jiàn)的壓實(shí)現(xiàn)象是塑性顆粒被擠壓變形，如絹云母受擠壓彎曲甚至發(fā)生錯(cuò)斷，相鄰的石英、長(zhǎng)石等剛性顆粒嵌入其中，與之形成凹凸型接觸。在泥質(zhì)雜基含量較低的層段，可見(jiàn)顆粒因壓實(shí)而發(fā)生破裂，如石英、長(zhǎng)石顆粒表面發(fā)育裂紋。這都表明巖石經(jīng)歷了明顯的壓實(shí)作用。壓實(shí)作用使巖石顆粒排列更加緊密、顆間孔隙減少。盡管壓實(shí)作用比較明顯，但顆粒之間仍以點(diǎn)接觸為主，較為疏松，且孔隙發(fā)育。

砂巖的膠結(jié)作用是孔隙水的溶解組分在砂巖孔隙中沉淀晶出的作用，能將碎屑沉積物膠結(jié)成巖。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，鈣質(zhì)和硅質(zhì)膠結(jié)最為普遍，鈣質(zhì)膠結(jié)多為方解石，硅質(zhì)膠結(jié)以石英自生加大為主。鈣質(zhì)膠結(jié)類型主要為孔隙式，膠結(jié)物的結(jié)構(gòu)為鑲嵌狀，基本不顯世代。這些膠結(jié)物的存在使得砂巖中碎屑顆粒填集松散，甚至在嵌晶碳酸鹽膠結(jié)物中成“漂浮”型，而顆粒周圍無(wú)其他類型膠結(jié)物，反映其形成于沉積物輕微壓實(shí)，其他膠結(jié)物尚未析出的中成巖淺埋藏階段。硅質(zhì)膠結(jié)物主要源自長(zhǎng)石的溶解和黏土礦物的轉(zhuǎn)化。由于二氧化硅膠結(jié)物形成后一般不再受溶蝕，因而其不僅會(huì)降低儲(chǔ)層的孔滲且會(huì)改變儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)［4］，使儲(chǔ)層的粒間管狀喉道變?yōu)椤捌瑺睢被颉翱p狀”，影響流體的滲流。根據(jù)加大過(guò)程中自生石英的發(fā)育特征和加大程度，石英加大可以劃分為3個(gè)階段。鏡下觀察到輕微石英自生加大，可判斷其處于發(fā)育第Ⅰ階段，這一階段多存在于早成巖B亞期，發(fā)育于埋藏淺、儲(chǔ)集性能好。

溶解作用是砂巖中的長(zhǎng)石顆粒產(chǎn)生了溶蝕現(xiàn)象（見(jiàn)圖2a），長(zhǎng)石溶蝕后可形成窗欞狀或長(zhǎng)條狀孔隙。這種孔隙實(shí)為次生孔隙，所占體積較少，此外還可見(jiàn)碎屑顆粒邊緣的溶蝕現(xiàn)象（見(jiàn)圖2b），這在一定程度上增大了儲(chǔ)層的滲透性。

黏土礦物的轉(zhuǎn)化作用十分明顯，高嶺石主要是長(zhǎng)石溶蝕的產(chǎn)物，在顯微鏡下可見(jiàn)長(zhǎng)石顆粒表面污濁現(xiàn)象。伊-蒙混層主要是蒙脫石在成巖條件下轉(zhuǎn)化形成的，混層比（蒙（S）伊（I）中的蒙體積分?jǐn)?shù)）為40%～80%，平均達(dá)到59.6%。綠泥石和伊利石則是同沉積的黏土。值得注意的是，高嶺石體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較高，平均可達(dá)57.2%，在注水開發(fā)過(guò)程中，由于注入水形成推進(jìn)和水竄且水流持久，高嶺石微細(xì)粒發(fā)生明顯遷移，部分高嶺石隨流體遷移到孔喉外部，使孔喉滲透性變好。但在滲透性較差的部位，這種現(xiàn)象較少發(fā)生，因此，儲(chǔ)層存在潛在的速敏性。

圖2 溶解作用鏡下特征

東三段所處地層的地溫梯度為3.6°C·hm-1，因此東三段的地溫在65～85°C。通過(guò)對(duì)鄰區(qū)相當(dāng)深度泥巖段的有機(jī)質(zhì)成熟度資料分析結(jié)果表明，有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率（Ro）為0.35%～0.50%，有機(jī)質(zhì)處于低成熟階段，此外，高嶺石和伊-蒙混層等黏土礦物相對(duì)含量較高，砂巖半固結(jié)，長(zhǎng)石溶蝕作用明顯，原生孔隙發(fā)育。因此，認(rèn)為東三段屬于早成巖的B亞期。

4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

4.1 孔隙類型

根據(jù)取心井的薄片和鑄體薄片觀察，東三段儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間組合類型主要有3種：即粒間孔隙、粒內(nèi)溶孔和裂縫。粒間孔隙最為發(fā)育，約占總孔隙的85%，在鑄體薄片中孔隙形態(tài)多樣；粒內(nèi)溶孔主要以長(zhǎng)石和巖屑溶蝕淋濾孔為主，薄片下可觀察到殘余部分多呈網(wǎng)狀、篩狀，甚至形成鑄模孔；裂縫是由于構(gòu)造活動(dòng)和壓實(shí)作用產(chǎn)生的顆粒裂縫。局部的裂縫會(huì)在很大程度上改善儲(chǔ)層的滲透性，而顆粒的小裂縫與原粒間孔隙相比，表面積增加，將會(huì)影響儲(chǔ)層滲透性，但裂縫數(shù)量很少，對(duì)油氣儲(chǔ)集的意義不大。

4.2 孔隙結(jié)構(gòu)

利用鑄體薄片的圖像定量、直觀地研究?jī)?chǔ)層孔喉參數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法，求取表征孔隙、吼道特征以及其相互關(guān)系的各種參數(shù)，結(jié)合毛細(xì)管壓力曲線特征（見(jiàn)圖3）、巖性及儲(chǔ)油物性資料，將孔隙結(jié)構(gòu)分為4種類型。

1）粗孔粗喉結(jié)構(gòu)：儲(chǔ)層以粒間孔隙為主，連通性好，孔隙度一般35%，滲透率大于5 μm2，孔喉中值大于20 μm。孔喉分選較好，排驅(qū)壓力最小，一般小于0.1 MPa，進(jìn)汞曲線出現(xiàn)較大的平臺(tái)，壓汞曲線中間的平緩很明顯，形態(tài)為Ⅰ類。

2）粗孔中喉結(jié)構(gòu)：孔隙度在30%～35%，滲透率在1～5 μm2，孔喉中值在10～15 μm，排驅(qū)壓力較小，一般小于0.1 MPa，孔喉分布分選相對(duì)較好，壓汞曲線形態(tài)為Ⅱ類。

3）中孔中喉結(jié)構(gòu)：孔隙度在27%～30%，滲透率在0.5～1 μm2，孔喉中值在510 μm，排驅(qū)壓力一般在0.2～0.5 MPa，孔喉分布分選相對(duì)較差，壓汞曲線形態(tài)為Ⅲ類。

4）細(xì)孔細(xì)喉結(jié)構(gòu)：儲(chǔ)集性能為東三段相對(duì)較差的的一種類型，物性相對(duì)較差?？紫抖刃∮?7%，滲透率小于0.5 μm2，甚至小于0.3 μm2，孔喉中值小于5 μm，排驅(qū)壓力大于1 MPa，孔喉分布分選程度差，壓汞曲線為Ⅳ類。

圖3 壓汞曲線特征

5 “權(quán)重”儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)

儲(chǔ)層研究的最終目的是對(duì)其做出合理的評(píng)價(jià)，根據(jù)本地區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)，選用“權(quán)重”儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)法［5-6］。步驟如下：

1）選取東三段取心井的巖樣，主要參數(shù)包括：孔隙度、滲透率、泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粒度中值、平均孔喉半徑、含油飽和度、束縛水飽和度、有效厚度、變異系數(shù)和突進(jìn)系數(shù)。

2）根據(jù)專家打分法，給出相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)：（0.20，0.20，0.05，0.05，0.05，0.15，0.05，0.15，0.05，0.05）。

3）采用極大值標(biāo)準(zhǔn)化法計(jì)算單項(xiàng)參數(shù)的評(píng)級(jí)分?jǐn)?shù)，即以單項(xiàng)參數(shù)除以同類參數(shù)的最大值，使每項(xiàng)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)為0～1。此次研究過(guò)程中分2種情況：對(duì)于其值越大，反映儲(chǔ)集性能越好的參數(shù)，如孔隙度、滲透率等參數(shù)，直接除以該參數(shù)的最大值；對(duì)其值愈小，反映儲(chǔ)集性能越好的參數(shù)如泥質(zhì)含量等參數(shù)，用該參數(shù)的極大值減去單項(xiàng)參數(shù)之差除以其最大值，使其有可比。

4）確定所給樣品的綜合權(quán)衡評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)：運(yùn)用權(quán)系數(shù)，分別乘以單項(xiàng)參數(shù)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，求得單項(xiàng)權(quán)衡分?jǐn)?shù)。將各樣品中單項(xiàng)權(quán)衡分?jǐn)?shù)相加，即的綜合權(quán)衡評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。

5）根據(jù)各樣品的儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)之間的差別，確定分類標(biāo)準(zhǔn)，將該研究區(qū)內(nèi)油層劃分為4類：

E類儲(chǔ)層指厚度較大，巖性較粗，以細(xì)—較粗砂巖為主，部分含礫，少量泥質(zhì)粉砂巖，膠結(jié)物含量低，顆粒以線接觸為主，有少量的凹凸基礎(chǔ)，以粒間孔隙為主，連通性好，孔隙度大于35%，滲透率大于5 μm2，綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)大于0.75。該類儲(chǔ)層油氣井段長(zhǎng)，單層厚度較大，屬于好儲(chǔ)層。

G類儲(chǔ)層指厚度較大，巖性以粉、細(xì)砂巖為主，膠結(jié)較為疏松，儲(chǔ)層巖性明顯變細(xì)，分選變好，以粒間孔隙為主，連通性中等，孔隙度30%～35%，滲透率1～5 μm2，綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)在0.45～0.75。該類儲(chǔ)層油氣井段較長(zhǎng)，單層厚度也較大，屬于中等儲(chǔ)層。

M類儲(chǔ)層指厚度較小，巖性為粉砂巖，雜基含量較多。由于壓實(shí)作用和填隙物的結(jié)果，粒間孔隙很少，以溶孔為主，有較多的微孔和少量裂縫，分選較差，孔隙度27%～30%，滲透率在0.5～1 μm2，綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)在0.25～0.45。該類儲(chǔ)層為差儲(chǔ)集巖或基本無(wú)儲(chǔ)集能力。

P類儲(chǔ)層則指儲(chǔ)集物性極差，綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)小于0.25，基本上不儲(chǔ)集商業(yè)性油氣。

6 結(jié)論

1）東三段儲(chǔ)層以中細(xì)砂巖、粉砂巖為主，埋藏較淺，成巖作用較弱，常見(jiàn)壓實(shí)、膠結(jié)和溶解作用，黏土礦物的轉(zhuǎn)化作用也較普遍，屬于早成巖期的B亞期。

2）儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)有粗孔粗喉、粗孔中喉、中孔中喉和細(xì)孔細(xì)喉4種類型，孔隙結(jié)構(gòu)類型之間存在巖性、物性等方面的明顯差異。

3）在分析東三段儲(chǔ)層微觀特征的基礎(chǔ)上，采用“權(quán)重”數(shù)學(xué)方法，將儲(chǔ)層分為4個(gè)級(jí)別，定量準(zhǔn)確的表征了儲(chǔ)層的優(yōu)劣，其中E、G類儲(chǔ)層可為油田后期開發(fā)的主要目標(biāo)。

［1］方少仙，侯方浩.石油天然氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)［M］.東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，1998：140-148. Fang Shaoxian，Hou Fanghao.Geology of oil and gas reservoir［M］. Dongying：Petroleum University Press，1998：140-148.

［2］雷開強(qiáng)，孔繁征，張哨楠，等.塔巴廟地區(qū)上古生界砂巖成巖作用特征及其儲(chǔ)集性分析［J］.礦物巖石，2003，23（3）：92-96. Lei Kaiqiang，Kong Fanzheng，Zhang Shaonan，et al.Diagenesis of sandstone in the Upper paleozic in Tabamiao Area of Ordos Basin and reconstruction of the storage space of sandstone ［J］.Journal of MineralogyandPetrology，2003，23（3）：92-96.

［3］羅蟄潭，王允誠(chéng).油氣儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)［M］.北京：科學(xué)教育出版社，1986，21-31. Luo Zhetan，Wang Yuncheng.Pore Structure ofhydrocarbon reservoirs［M］.Beijing：Science Education Press，1986：21-31.

［4］李中鋒，何順利，楊文新.砂巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分形特征描述［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，33（2）：203-208. Li Zhongfeng，He Shunli，Yang Wenxin.Study on fractal features of the porous structure in sandstone reservoirs ［J］.Journal of Chengdu University of Technology：Science&Technology Edition，2006，33（2）：203-208.

［5］張琴，朱筱敏，鐘大康，等.儲(chǔ)層“主因素定量”評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用：以東營(yíng)凹陷下第三系碎屑巖為例［J］.天然氣工業(yè)，2006，26（10）：21-23. Zhang Qin，Zhu Xiaomin，Zhong Dakang，et al.Application of major element quantification method in reservoir assessment：taking the paleogeneclasticreservoirinDongying Sagasexamples［J］.Natural Gas Industry，2006，26（10）：21-23.

［6］劉克奇，田海琴，狄明信.衛(wèi)城81斷塊沙四段第二砂層組“權(quán)重”儲(chǔ)層評(píng)價(jià)［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，26（3）：5-8. Liu Keqi，Tian Haiqin，Di Mingxin.The reservoir apraisement by Weicheng method and calculation of reserves of the second sand bodies of thefourthmember of ShahejieFormationof faultblock81［J］.Journal of Southwest PetroleumInstitute，2004，26（3）：5-8.

Reservoir characteristics and classification evaluation of the third member of Dongying Formation in the third block of Shengtuo Oilfield

Gao Xilong
(Offshore Oil Production Plant,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257237,China)

On the basis of the data analysis of core observation,core wafer,cast thin section,SEM and mercury injection,this paper analyzes the microscopic feature of the third member of Dongying Formation in the third block of Shengtuo Oilfield,and describes the features of petrology,diagenesis and pore structure of reservoir.It is believed that the reservoir is mainly siltstone,with shallowburial reservoir and weak diagenesis.Compaction,cementation and dissolution are common and the transform of clay mineral is general,which belongs to the B period of early diagenetic period.Three pores,intergranular pore,intragranular pore and fracture, are developed in reservoir.The pore structure can be divided into four types,including large pore with large throat,large pore with medium throat,medium pore with medium throat and thin pore with thin throat.Based on the study above,mathematical method of "weight"is introduced.The reservoir can be classified into four types,i.e.the best reservoir(E),better reservoir(G),common reservoir (M)and poor reservoir(P).The accurate quantification characterizes the reservoir quality.

reservoir;microscopic feature;diagenesis;reservoir evaluation;Shengtuo Oilfield

TE122.2+3

：A

1005-8907（2011）02-195-04

2010-08-09；改回日期：2011-01-12。

高喜龍，男，1966年生，博士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事油氣勘探開發(fā)研究和管理工作。E-mail：gaoxilong.slyt@sinopec.com。

（編輯趙旭亞）

高喜龍.勝坨油田三區(qū)東營(yíng)組三段儲(chǔ)層特征及分類評(píng)價(jià)［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：195-198. Gao Xilong.Reservoir characteristics and classification evaluation of the third member of Dongying Formation in the third block of Shengtuo Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（2）：195-198.