王艷忠，操應(yīng)長，葸克來

中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580

1 問題的提出

次生孔隙帶和次生孔隙發(fā)育帶這2個名詞已被國內(nèi)外學(xué)者普遍應(yīng)用。但是，到目前為止，未見有關(guān)次生孔隙帶和次生孔隙發(fā)育帶科學(xué)、準(zhǔn)確的定義，二者基本上被混淆使用，并且不同學(xué)者對二者含義的理解存在較大差異。

對次生孔隙帶內(nèi)次生孔隙體積占總孔隙體積的含量（以下簡稱次生孔隙體積分?jǐn)?shù)）的理解存在差異。部分學(xué)者只是認(rèn)為次生孔隙帶內(nèi)儲層儲集空間主要為次生孔隙（或次生孔隙比例較大，或基本是次生孔隙），對次生孔隙體積分?jǐn)?shù)多少沒有明確說明［1－10］；而另一部分學(xué)者對次生孔隙帶內(nèi)儲層次生孔隙體積分?jǐn)?shù)進行了定量研究，但對次生孔隙體積分?jǐn)?shù)達到多少為次生孔隙帶并未形成統(tǒng)一觀點。其中，多數(shù)學(xué)者傾向于將孔隙度剖面中次生孔隙體積分?jǐn)?shù)低于50%的深度段稱為以原生孔隙為主帶或原生、次生孔隙混合帶，而將次生孔隙體積分?jǐn)?shù)大于50%的深度段稱為次生孔隙帶［11－14］。然而，王成等［15］研究認(rèn)為松遼盆地發(fā)育3個次生孔隙發(fā)育帶，次生孔隙體積分?jǐn)?shù)均小于40%（表1）。分析認(rèn)為，利用次生孔隙體積分?jǐn)?shù)的某個固定值作為區(qū)分次生孔隙帶、原生孔隙帶與混合孔隙帶并不科學(xué)，原因是次生孔隙體積分?jǐn)?shù)大于0、小于100%的孔隙帶均應(yīng)稱為混合孔隙帶，只是次生孔隙體積分?jǐn)?shù)大于0、小于50%的孔隙帶為以原生孔隙為主的混合孔隙帶，而次生孔隙體積分?jǐn)?shù)大于50%、小于100%的孔隙帶為以次生孔隙為主的混合孔隙帶。

目前主要通過孔隙度－深度剖面中孔隙度正常演化曲線（或原始孔隙度演化曲線）與孔隙度實際演化曲線關(guān)系確定次生孔隙帶發(fā)育的個數(shù)及深度范圍，孔隙度實際演化曲線偏離（高于）孔隙度正常演化曲線、且向孔隙度高值方向突出的深度范圍為次生孔隙帶，向孔隙度高值方向突出的個數(shù)為次生孔隙帶個數(shù)［3－7，11－13，16］。 但 是，獲 得 孔 隙 度 實 際 演 化 曲線的方法存在差異：一種方法是通過擬合孔隙度與深度間函數(shù)關(guān)系獲得孔隙度實際演化曲線［3－6］，如鐘大康等［5］對孔隙度與埋藏深度進行五次多項式擬合獲得孔隙度實際演化曲線；另一種方法是將孔隙度－深度剖面中孔隙度包絡(luò)線作為孔隙度演化曲線［1，17－18］。上述確定次生孔隙帶個數(shù)及深度的方法存在一定局限性：首先，孔隙度正常演化曲線受巖石組構(gòu)、埋藏演化及成巖環(huán)境演化等多因素控制，而孔隙度－深度剖面是不同時代、不同組構(gòu)的儲層經(jīng)歷不同埋藏演化及成巖演化至現(xiàn)今狀態(tài)孔隙度的集合，因此，簡單地將一條孔隙度正常演化曲線作為孔隙度－深度剖面中的所有儲層的孔隙度正常演化曲線是不準(zhǔn)確的；其次，通過擬合孔隙度與深度的函數(shù)關(guān)系確定孔隙度實際演化曲線受人為因素及數(shù)據(jù)點個數(shù)的影響較大，使最終確定的次生孔隙帶深度范圍及個數(shù)存在較大差異，同時儲層現(xiàn)今孔隙度受原始沉積特征、埋藏深度、構(gòu)造作用、成巖作用等多種因素控制，簡單地擬合孔隙度與深度的函數(shù)關(guān)系并不能準(zhǔn)確反映孔隙度演化曲線，孔隙度與深度間可能就不存在某種特定的函數(shù)關(guān)系；第三，孔隙度包絡(luò)線也不能作為孔隙度實際演化曲線，但是利用孔隙度包絡(luò)線能夠體現(xiàn)油氣勘探開發(fā)中所關(guān)注的那部分高孔隙度儲層；第四，由于成巖過程中水介質(zhì)的復(fù)雜變化，溶解與膠結(jié)交代相間出現(xiàn)，導(dǎo)致次生孔隙在縱向上具有多層次發(fā)育的分布特征，即在一個次生孔隙帶中具有高孔高滲和相對低孔低滲間隔分布的格局［12］。目前通過上述方法確定次生孔隙帶個數(shù)及深度范圍時，大多數(shù)學(xué)者都忽略了次生孔隙帶之間的孔隙度低值帶，而次生孔隙帶之間的孔隙度低值帶中可能也具有較高的次生孔隙體積分?jǐn)?shù)，且孔隙度低值帶內(nèi)同樣發(fā)育部分高孔隙度儲層。

2 次生孔隙發(fā)育帶概念

在系統(tǒng)總結(jié)前人對次生孔隙帶（或次生孔隙發(fā)育帶）含義理解的基礎(chǔ)上，對次生孔隙、次生孔隙帶、孔隙發(fā)育帶、次生孔隙發(fā)育帶等術(shù)語的含義進行如下闡述。

2.1 次生孔隙

次生孔隙是巖石在埋藏過程中由于各種成巖作用或其他地質(zhì)因素如構(gòu)造作用、脫水收縮作用等形成的孔隙，其主要類型有溶蝕作用形成的各種溶蝕孔隙、成巖脫水或重結(jié)晶作用形成的收縮孔隙、壓實作用形成的破碎裂縫以及構(gòu)造作用形成的裂縫等（表1）［4，7，11，19－23］。目前，對于次生孔隙的定義基本不存在爭議，但是在次生孔隙的識別方面還存在爭議。爭論的焦點主要是：在原生孔隙的基礎(chǔ)上顆粒邊緣經(jīng)過溶解作用改造后，是將原生孔隙和新生成的孔隙統(tǒng)一稱為次生孔隙還是只把溶解作用形成的新孔隙稱為次生孔隙。筆者分析認(rèn)為，根據(jù)次生孔隙的定義，次生孔隙應(yīng)該專指巖石在埋藏過程中形成的新孔隙，在識別儲集空間類型時應(yīng)將原始粒間孔隙和其周圍顆粒溶解形成的新孔隙區(qū)分為原生孔隙和次生孔隙（圖1）。但是，如果原生孔隙早期被膠結(jié)物充填、后期膠結(jié)物全部溶解而保留原生粒間孔形態(tài)的孔隙應(yīng)識別為次生孔隙，不過這種次生孔隙識別較困難。

2.2 次生孔隙帶

原生孔隙帶和混合孔隙帶是根據(jù)孔隙類型進行命名分類的?；旌峡紫稁н@一名詞不能突出次生孔隙在中深層油氣勘探中所起的重要作用，因此，為了突出次生孔隙在中深層油氣勘探中所起的重要作用，用次生孔隙帶代替混合孔隙帶，將孔隙度－深度剖面中有次生孔隙發(fā)育的帶稱為次生孔隙帶。次生孔隙帶在縱向上對應(yīng)于某一深度范圍，橫向上表現(xiàn)為某一孔隙度區(qū)間；次生孔隙帶中既存在孔隙度高值帶也存在孔隙度低值帶，孔隙度－深度剖面中孔隙度包絡(luò)線向孔隙度高值方向凸出的部分為孔隙度高值帶，向孔隙度低值方向凸出的部分為孔隙度低值帶，相鄰高值帶和低值帶孔隙度包絡(luò)線拐點為二者分界；一般情況下，孔隙度高值帶中既發(fā)育高孔隙度儲層也發(fā)育低孔隙度儲層，孔隙度低值帶內(nèi)同樣既包括高孔隙度儲層也包括低孔隙度儲層，但是，孔隙度低值帶內(nèi)高孔隙度儲層較孔隙度高值帶內(nèi)高孔隙度儲層的孔隙度低；次生孔隙帶內(nèi)高孔隙度儲層和低孔隙度儲層通過有效儲層孔隙度下限確定，孔隙度高于孔隙度下限的儲層為高孔隙度儲層，孔隙度低于孔隙度下限的儲層為低孔隙度儲層（圖2）。

表1 次生孔隙（發(fā)育）帶內(nèi)次生孔隙體積分?jǐn)?shù)特征Table 1 Volume fraction of secondary pores in secondary pore（development）zone

圖1 碎屑巖儲層儲集空間特征示意圖Fig.1 Sketch map of reservior pore space in clastic rocks

2.3 孔隙發(fā)育帶

孔隙發(fā)育帶指高孔隙度儲層集中發(fā)育的帶（圖2）?？紫栋l(fā)育帶包括2層含義：孔隙發(fā)育帶內(nèi)儲層孔隙絕對量高，表現(xiàn)為儲層孔隙度高，但是，對孔隙類型不作要求，可以是原生孔隙和次生孔隙以任意比例組合；高孔隙度儲層必須集中發(fā)育，在孔隙度－深度剖面中某一深度范圍內(nèi)集中成帶，在次生孔隙帶內(nèi)表現(xiàn)為孔隙度包絡(luò)線明顯向孔隙度高值方向凸出，在原生孔隙帶內(nèi)表現(xiàn)為孔隙度包絡(luò)線持續(xù)降低的特征。次生孔隙帶內(nèi)可發(fā)育多個孔隙發(fā)育帶，對應(yīng)于次生孔隙帶內(nèi)孔隙度高值帶中的高孔隙度儲層集中發(fā)育帶；而原生孔隙帶內(nèi)一般發(fā)育一個孔隙發(fā)育帶，對應(yīng)于原生孔隙帶內(nèi)高孔隙度儲層發(fā)育帶。

2.4 次生孔隙發(fā)育帶

次生孔隙發(fā)育帶指次生孔隙體積分?jǐn)?shù)大于50%的高孔隙度儲層集中發(fā)育帶（圖2）。次生孔隙發(fā)育帶包括3層含義：次生孔隙發(fā)育帶內(nèi)儲層次生孔隙的體積分?jǐn)?shù)高，即次生孔隙體積分?jǐn)?shù)至少要大于50%；次生孔隙發(fā)育帶內(nèi)儲層次生孔隙的絕對體積分?jǐn)?shù)高，表現(xiàn)為儲層孔隙度高，即儲層孔隙度至少要高于有效儲層孔隙度下限；高孔隙度儲層必須集中發(fā)育，在孔隙度－深度剖面中某一深度范圍內(nèi)集中成帶，孔隙度包絡(luò)線明顯向孔隙度高值方向凸出。次生孔隙發(fā)育帶根據(jù)其發(fā)育的時間可以分為現(xiàn)今次生孔隙發(fā)育帶和古次生孔隙發(fā)育帶。古次生孔隙發(fā)育帶指地質(zhì)歷史時期形成并存在的次生孔隙發(fā)育帶，它可以一直保存至現(xiàn)今形成現(xiàn)今次生孔隙發(fā)育帶，也可能被破壞變成非次生孔隙發(fā)育帶，還可能經(jīng)歷多次破壞和再形成而演變?yōu)楝F(xiàn)今次生孔隙發(fā)育帶?，F(xiàn)今次生孔隙發(fā)育帶可能為古次生孔隙發(fā)育帶持續(xù)保存至今、或是古次生孔隙發(fā)育帶經(jīng)歷多期破壞和再形成演化成現(xiàn)今次生孔隙發(fā)育帶、或是地質(zhì)歷史時期次生孔隙發(fā)育帶多次形成演化成現(xiàn)今次生孔隙發(fā)育帶。古次生孔隙發(fā)育帶的確定方法是在儲層成巖作用演化序列研究的基礎(chǔ)上，恢復(fù)地質(zhì)歷史時期孔隙度，計算地質(zhì)歷史時期次生孔隙體積分?jǐn)?shù)，進而確定古次生孔隙發(fā)育帶是否存在及形成時期。

圖2 次生孔隙帶劃分模式圖Fig.2 Division model of secondary pore zone

3 實例分析

東營凹陷是我國東部富油氣斷陷湖盆的典型代表。前人研究表明，古近系中深層為以次生孔隙為主的碎屑巖儲層，縱向上發(fā)育多個次生孔隙發(fā)育帶，并且不同構(gòu)造帶次生孔隙發(fā)育帶的初始深度、規(guī)模、數(shù)量等存在差異［1－3］。民豐洼陷位于東營凹陷的東北部，北部為陳家莊凸起，南鄰中央隆起帶，東部為青坨子凸起，西部為利津洼陷。民豐洼陷北部陡坡帶是陳南鏟式扇形邊界斷層所控制的陡斜坡構(gòu)造帶，沙三中－沙四段沉積時期，在陳南斷層的下降盤發(fā)育了大規(guī)模的近岸水下扇砂礫巖體［24］。近岸水下扇砂礫巖體與洼陷中心烴源巖呈指狀接觸，具有極佳的生、儲、蓋匹配關(guān)系，形成了大量以近岸水下扇砂礫巖體為儲層的巖性或構(gòu)造－巖性油氣藏［24］。近年來，民豐洼陷北部陡坡帶中深層近岸水下扇砂礫巖體油氣勘探也取得了重大突破，已成為勝利油田“增儲上產(chǎn)”的重要勘探目標(biāo)，如2010年勝利油田在東營凹陷民豐洼陷北部陡坡帶永920塊沙四上亞段上報探明儲量4 176萬t。因此，選擇東營凹陷民豐洼陷北部陡坡帶沙三中－沙四段近岸水下扇砂礫巖儲層為研究對象，以次生孔隙和次生孔隙發(fā)育帶概念為指導(dǎo)，在有效儲層孔隙度下限計算的基礎(chǔ)上，總結(jié)次生孔隙發(fā)育帶分布特征，可為次生孔隙發(fā)育帶成因機制研究奠定基礎(chǔ)。

3.1 有效儲層孔隙度下限

有效儲層孔隙度下限是確定次生孔隙發(fā)育帶的基礎(chǔ)，只有確定了有效儲層孔隙度下限，才能確定次生孔隙帶中孔隙度高值帶內(nèi)是否發(fā)育高孔隙度儲層，進而才能確定次生孔隙發(fā)育帶的分布特征。

有效儲層是指能夠儲集和滲流流體（烴類或地層水），在現(xiàn)有工藝技術(shù)條件下能夠采出具有工業(yè)價值產(chǎn)液量（烴類或烴類與水的混合）的儲集層。有效儲層不同于有效油層和有效氣層，有效儲層中采出的流體既可以是烴類，也可以是水，因此，有效儲層包含有效油層和有效氣層。有效儲層物性下限是指儲集層能夠成為有效儲層應(yīng)具有的最低物性，通常用孔隙度、滲透率的某個確定值來度量［25－28］。計算有效儲層物性下限值的方法很多，如測試法、經(jīng)驗統(tǒng)計法、含油產(chǎn)狀法、最小有效孔喉半徑法、分布函數(shù)曲線法等［25］。本次研究在收集整理大量實測物性、測井解釋物性和油氣水層及干層等解釋資料的基礎(chǔ)上，采用試油法計算了民豐洼陷北帶沙三中亞段－沙四段不同深度范圍碎屑巖儲層有效儲層物性下限（圖3、4）。利用有效儲層孔隙度下限值與中深進行回歸擬合的方法，可建立有效儲層孔隙度下限與中深的定量函數(shù)關(guān)系（圖5）：

式中：φcutoff為孔隙度下限，%；H為埋藏深度，m。

利用上述有效儲層孔隙度下限與深度的函數(shù)方程，可求取任意深度下有效儲層孔隙度下限。

3.2 次生孔隙發(fā)育帶分布特征

通過大量鑄體薄片分析和掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)：東營凹陷民豐洼陷北部陡坡帶沙三中亞段－沙四段砂礫巖儲層普遍發(fā)育次生孔隙，次生孔隙類型主要為長石、碳酸鹽膠結(jié)物、酸性噴出巖巖屑、石英等溶解形成的粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔；其次為構(gòu)造裂縫和成巖裂縫（主要包括成巖收縮縫、壓實裂縫、超壓裂縫）。充分利用鑄體薄片資料、實測物性資料，根據(jù)次生孔隙的識別標(biāo)志（圖1），以及次生孔隙帶、次生孔隙發(fā)育帶、孔隙度高值帶、孔隙度低值帶的定義，在有效儲層孔隙度下限計算和次生孔隙體積分?jǐn)?shù)定量統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了東營凹陷民豐洼陷北部陡坡帶沙三中－沙四段近岸水下扇砂礫巖儲層次生孔隙發(fā)育帶分布特征。由圖6可知：民豐洼陷北部陡坡帶沙三中亞段－沙四段儲層1 600～5 100m為次生孔隙帶，垂向上發(fā)育5個孔隙度高值帶和5個孔隙度低值帶；孔隙度高值帶Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ內(nèi)均發(fā)育高孔隙度儲層，并且高孔隙度儲層中次生孔隙體積分?jǐn)?shù)均大于50%，因此孔隙度高值帶Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ內(nèi)高孔隙度儲層集中發(fā)育帶均為次生孔隙發(fā)育帶，即民豐洼陷北帶沙三中亞段－沙四段碎屑巖儲層發(fā)育4個次生孔隙發(fā)育帶，其深度范圍分別為2 800～3 500m、3 750～4 050m、4 300～4 500m，4 700～4 900m。為研究方便，將民豐洼陷北部陡坡帶沙三中亞段－沙四段砂礫巖儲層發(fā)育的4個次生孔隙發(fā)育帶由淺至深依次命名為次生孔隙發(fā)育帶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。

圖3 有效儲層與非有效儲層實測孔隙度與滲透率關(guān)系Fig.3 Relationship between masured porosity and permeability of effective and non－effective reservoirs

圖4 有效儲層與非有效儲層測井解釋孔隙度與滲透率關(guān)系Fig.4 Relationship between logging interpretation porosity and permeability of effective and non－effective reservoirs

4 石油地質(zhì)意義討論

圖5 民豐洼陷北帶沙三中亞段－沙四段有效儲層物性下限與深度關(guān)系Fig.5 Relationship between depth and physical properties cutoff of effective reservoir in the middle part of Es3 to Es4，north of Minfeng area

次生孔隙的準(zhǔn)確識別對中深層油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義，如果次生孔隙識別不準(zhǔn)確可能會給中深層油氣勘探帶來錯誤指導(dǎo)思路。例如，在顆粒溶解孔隙的量很少的情況下，如果將原生孔隙及其周圍顆粒邊緣溶解形成的新孔隙統(tǒng)一稱為次生孔隙，那么次生孔隙的體積分?jǐn)?shù)將被人為增大，甚至達到100%的次生孔隙，這將使次生孔隙發(fā)育帶成為中深層油氣勘探的重要目標(biāo)，次生孔隙發(fā)育帶成因機制成為重點研究內(nèi)容。而實際情況是次生孔隙只占總儲集空間的少部分，原生孔隙是主要的儲集空間類型，淺層保存下來的原生孔隙發(fā)育帶才是中深層油氣勘探目標(biāo)；而有利沉積相帶、早期超壓和油氣充注等有利于原生孔隙發(fā)育和保存的因素是中深層油氣勘探研究的重點內(nèi)容。

次生孔隙發(fā)育帶和孔隙度高值帶是中深層油氣勘探的重要目標(biāo)，但是，分析認(rèn)為現(xiàn)今孔隙度－深度剖面中孔隙度低值帶可能是一直被忽視的油氣勘探目標(biāo)。民豐洼陷北部陡坡帶沙四下亞段次生孔隙發(fā)育帶Ⅲ、Ⅳ內(nèi)儲層均為近岸水下扇扇中辮狀水道中部砂礫巖，而孔隙度低值帶Ⅲ內(nèi)儲層為扇根、扇緣、扇中水道間砂礫巖［29］，孔隙度低值帶Ⅳ內(nèi)基本為樣品空白帶。隋風(fēng)貴等［24］研究認(rèn)為，近岸水下扇不同亞相（微相）沉積作用和空間分布的差異性導(dǎo)致了不同亞相帶在深埋藏過程中產(chǎn)生了不同的成巖響應(yīng)。扇根亞相砂礫巖沉積厚度大、多期扇體間缺乏正常湖相泥巖，埋藏過程中主要為壓實、交代等成巖作用，且隨著埋深增大、壓實作用增強，深埋藏下主要表現(xiàn)為強壓實成巖相。扇中辮狀水道微相沉積厚度中等，且向外厚度逐漸減薄、多期扇體間發(fā)育正常湖相泥巖（特別是生油巖），埋藏過程中主要發(fā)育壓實、交代、溶解等成巖作用；隨著埋深增大，壓實作用增強，同時呈互層分布的烴源巖在熱成熟演化過程中產(chǎn)生的有機酸可有效地進入鄰近分布的扇中砂礫巖中，溶解長石和碳酸鹽礦物，因此，深埋藏下主要表現(xiàn)為強壓實壓溶溶解成巖相。扇中水道間微相和扇緣亞相沉積厚度薄、沉積物粒度細(xì)且泥質(zhì)含量高，主要發(fā)育壓實、交代等成巖作用。也就是說，孔隙度低值帶Ⅲ內(nèi)儲層孔隙度低的原因是儲層原始沉積特征差導(dǎo)致埋藏演化過程中成巖作用以壓實、交代作用為主，基本不發(fā)育溶解作用。因此，分析認(rèn)為在孔隙度低值帶Ⅲ、Ⅳ對應(yīng)深度范圍內(nèi)應(yīng)該也存在與次生孔隙發(fā)育帶Ⅲ、Ⅳ內(nèi)儲層沉積特征和成巖演化相同（或相近）的近岸水下扇扇中辮狀水道中部砂礫巖儲層，即在深層孔隙度低值帶Ⅲ、Ⅳ對應(yīng)深度范圍內(nèi)同樣發(fā)育高孔隙度儲層，可作為下一步油氣勘探的重點目標(biāo)。

圖6 民豐洼陷北帶沙三中亞段－沙四段次生孔隙發(fā)育帶分布特征Fig.6 Distribution of secondary pore development zone in the middle part of Es3 to Es4，north of Minfeng area

5 結(jié)束語

次生孔隙發(fā)育帶是中深層油氣勘探的重要目標(biāo)，但是在次生孔隙發(fā)育帶識別和成因機制研究方面還存在諸多問題需要進一步研究。1）部分學(xué)者在確定次生孔隙發(fā)育帶個數(shù)時，孔隙度低值帶樣品較少或為空白帶［1，30－32］，導(dǎo)致次生孔隙發(fā)育帶個數(shù)偏多；同時，孔隙度低值帶是否為巖性差異（孔隙度低值帶內(nèi)儲層可能主要為泥巖、雜砂巖、中粗礫巖等原始儲集物性差的儲層）造成的低值帶，未見有學(xué)者進行論述；因此，在某地區(qū)孔隙度－深度剖面上是發(fā)育多個次生孔隙發(fā)育帶還是僅發(fā)育一個連續(xù)的次生孔隙發(fā)育帶需要進一步探討。2）在次生孔隙發(fā)育帶成因機制研究方面，多數(shù)學(xué)者僅重視次生孔隙發(fā)育帶內(nèi)高孔隙度儲層的成因機制和保存條件研究［1－4，7－8，19，33－36］，忽略了孔隙度高值帶內(nèi)低孔隙度儲層和孔隙度低值帶內(nèi)儲層成因機制研究，然而，深入系統(tǒng)研究孔隙度高值帶內(nèi)低孔隙度儲層和孔隙度低值帶內(nèi)儲層成因機制，可作為次生孔隙發(fā)育帶成因機制研究的有利補充。

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