周鴻璞,黃文輝,姜在興,張?jiān)?唐鑫萍,董果果

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083; 2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)海相儲層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083; 3.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)頁巖氣勘查與評價(jià)國土資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083; 4.中國石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院,天津 300280)

利津洼陷沙四上亞段砂巖透鏡體成巖作用非均質(zhì)性成因

周鴻璞1,2,3,黃文輝1,2,3,姜在興1,2,3,張?jiān)?,2,3,唐鑫萍4,董果果1,2,3

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083; 2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)海相儲層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083; 3.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)頁巖氣勘查與評價(jià)國土資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083; 4.中國石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院,天津 300280)

以利津洼陷沙四上亞段砂巖透鏡體為研究對象,根據(jù)顯微鏡觀察、X線衍射、壓汞和粒度分析等測試資料,利用反演回剝方法計(jì)算壓實(shí)、膠結(jié)和溶解作用對儲層的影響;結(jié)合原生物性、沉積環(huán)境和流體性質(zhì)研究,探討成巖作用非均質(zhì)性成因,建立砂巖透鏡體成巖作用非均質(zhì)性演化模型.結(jié)果表明:利津洼陷沙四上亞段的砂巖透鏡體可以分為三類:高孔隙帶位于砂體中心的Ⅰ型,位于砂體表面的Ⅱ型,以及孔隙分布無明顯規(guī)律、連通性較差的Ⅲ型.成巖作用非均質(zhì)性受到沉積物的組成和結(jié)構(gòu)、原始沉積環(huán)境和多期流體改造的綜合影響.沉積物的組成和結(jié)構(gòu)影響壓實(shí)作用和流體活動(dòng)性,并不是絕對控制因素;原始沉積環(huán)境影響早期碳酸鹽膠結(jié),作為保持性成巖作用,具有更顯著的抵抗壓實(shí)作用,為后期溶蝕作用提供可溶空間,是Ⅰ、Ⅱ型和Ⅲ型砂體的差異演化基礎(chǔ);經(jīng)過疊加多期流體改造,產(chǎn)生不同的孔隙展布特征,是導(dǎo)致成巖作用非均質(zhì)性的直接原因.Ⅰ型砂體為最有利儲層,Ⅱ型砂體為較有利儲層,Ⅲ型砂體不利于油氣的保存和開采.

砂巖透鏡體;沉積環(huán)境;成巖作用;碳酸鹽膠結(jié)物;利津洼陷

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2015.05.006

0　引言

砂巖透鏡體在湖相沉積物中廣泛存在,成為東營凹陷油氣勘探的重點(diǎn)[1],其孔隙的產(chǎn)生與保存[2]、后期的改造與破壞[3]是改變儲層物性的關(guān)鍵因素.壓實(shí)作用大幅減少原生孔隙度,是破壞儲層物性的主要因素[4].在較大深度的地層中,壓實(shí)作用對儲層的影響不再像淺部那樣顯著[5],成巖作用產(chǎn)生的次生孔隙更為重要[6].利津洼陷在垂向上存在兩個(gè)次生孔隙發(fā)育帶,源于碳酸鹽和長石的溶蝕[7].

朱筱敏等闡述濟(jì)陽坳陷中不同凹陷和深度的次生孔隙,認(rèn)為利津洼陷南北兩側(cè)濱淺湖相砂體為較好的儲層[8-9].在研究東營凹陷深部儲層的過程中,張善文等提出堿性溶蝕孔隙和多重成巖演化模式,使次生孔隙的研究更加深入[10].在研究濟(jì)陽坳陷不同成巖環(huán)境和砂泥巖組合時(shí),鐘大康與操應(yīng)長等發(fā)現(xiàn)砂巖透鏡體的成巖作用表現(xiàn)出一定的非均質(zhì)性,認(rèn)為砂泥巖組合類型和砂泥比是影響砂體物性的主要因素[11-12].在研究沾化凹陷沙河街組時(shí),孫海濤等提出大于0.5 m的砂體界面附近的砂巖物性普遍比砂巖內(nèi)部物性差,將其原因解釋為砂巖透鏡體表面晚期膠結(jié)作用[13].安潔等認(rèn)為巖屑類型的差異造成壓實(shí)、膠結(jié)作用的差異性[14].保持性成巖作用可以改變壓實(shí)曲線,保存粒間空間[15-16].不同的沉積環(huán)境、沉積物的磨圓度和分選性[17]對成巖作用的非均質(zhì)性有一定的影響.李丕龍等認(rèn)為砂巖透鏡體儲層物性的差異進(jìn)一步對砂體儲集體的分布和圍巖的生、排烴條件產(chǎn)生影響[18].因此,對砂巖透鏡體成巖作用非均質(zhì)性的研究尤為必要.

筆者采集利津洼陷9口取心井砂巖及相鄰泥巖的樣品,觀察巖石學(xué)特征,測試物性、礦物和微量元素含量,將“原始沉積環(huán)境““保持性成巖作用“和“多期流體改造“結(jié)合,研究砂體中壓實(shí)、膠結(jié)和次生溶蝕發(fā)育的差異性,解釋薄層砂體內(nèi)部成巖作用差異的產(chǎn)生原因.對不同原始沉積物性的砂體,建立砂巖透鏡體成巖作用非均質(zhì)性演化模型,根據(jù)烴類流體與次生孔隙演化的時(shí)空配置,預(yù)測砂體的含油氣特征及富集區(qū)帶.

1　砂巖透鏡體特征

利津洼陷是東營凹陷北部的一個(gè)次級構(gòu)造單元(見圖1),處在東營凹陷北部陡坡帶和中央隆起帶之間,具有北斷南超的特征.物源主要來自西北部的濱縣凸起和北部陡坡帶,北部陡坡帶和濱縣凸起附近主要發(fā)育扇三角洲和近岸水下扇,坡度較緩的區(qū)域沉積灘壩砂體,浪基面和風(fēng)暴浪基面之間發(fā)育風(fēng)暴灘壩.利津洼陷的砂巖透鏡體主要發(fā)育在扇三角洲、濱淺湖灘壩和風(fēng)暴灘壩中(見圖2).

圖1　利津洼陷沙四上亞段沉積相(據(jù)文獻(xiàn)[19]修改)Fig.1 Sedimentary faces map of the upper E s4 in Lijin sag

圖2　利津洼陷沉積相剖面圖(據(jù)文獻(xiàn)[20]修改)Fig.2 Sedimentary profile in Lijin sag

1.1扇三角洲

扇三角洲相是沖積扇直接進(jìn)入穩(wěn)定的湖水中形成的[21],陸源碎屑供應(yīng)充足,沉積物分選性較差,分選因數(shù)為2.42,顆粒多為次圓狀,巖石學(xué)顯示近源特征.石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44%,長石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%,碳酸鹽膠結(jié)物在3種沉積相中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,為21%.壓實(shí)緊密,粒間呈點(diǎn)一線接觸,喉道多為縮頸型和片狀喉道.毛細(xì)管壓力曲線顯示喉道不均一、偏細(xì)歪度,雖然排驅(qū)壓力較小,但汞飽和度一直很低,未測到明顯水平段,顯示流體運(yùn)移遇到明顯阻力(見圖3(a)),物性不佳.

圖3　利津洼陷沙四上亞段砂巖毛管壓力曲線Fig.3 Capillary pressure curves of sandstones in the upper E s4 in Lijin sag

1.2濱淺湖灘壩

濱淺湖灘壩發(fā)育于南部緩坡帶和扇三角洲前端,形成和分布受到波浪作用影響[22].沉積物分選性較好,分選因數(shù)為2.08.石英和長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為39%和13%,碳酸鹽膠結(jié)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%,為3種沉積相中最高的.顆粒多為次圓狀,粒間發(fā)育早期方解石膠結(jié)物,顆粒呈懸浮一點(diǎn)接觸.毛細(xì)管壓力曲線顯示喉道偏粗,排驅(qū)壓力較低,在3種沉積相的砂體中汞飽和度最高,物性較好(見圖3(b)).

1.3風(fēng)暴灘壩

風(fēng)暴灘壩發(fā)育于浪基面與風(fēng)暴浪基面之間的半深湖,是由風(fēng)暴擾動(dòng)產(chǎn)生的碎屑堆積而形成的[23].石英、長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)與扇三角洲的類似,分別為44%和19%,方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27%,介于扇三角洲和濱淺湖灘壩之間.壓實(shí)作用比濱淺湖灘壩的稍強(qiáng).顆粒多為次棱角狀,顆粒呈懸浮一點(diǎn)接觸.排驅(qū)壓力低,水平段對應(yīng)壓力較高,喉道偏細(xì),水平段明顯傾斜,汞飽和度比濱淺湖灘壩的稍低(見圖3(c)).

2　砂巖透鏡體成巖作用

2.1宏觀成巖環(huán)境

利津洼陷沙四段砂巖透鏡體處于中成巖A1期一中成巖A2期,經(jīng)歷多期酸堿流體的交替作用[24].流體性質(zhì)根據(jù)深度分帶[25],各個(gè)階段的成巖作用類型受流體性質(zhì)影響,因此同種成巖作用順層展布.

靠近洼陷邊緣的扇三角洲埋藏較淺,沙四上亞段深度小于2 700 m的地層處于早成巖B期,流體以堿性為主,蒙脫石開始向伊利石轉(zhuǎn)化,形成伊蒙混層礦物的同時(shí)脫出含有Ca2+的層間水[9],形成碳酸鹽膠結(jié).在2 700 m深度左右進(jìn)入中成巖A1期,Ro＞0.5%,有機(jī)質(zhì)處于低成熟階段[25],泥巖中干酪根開始降解生成有機(jī)酸,產(chǎn)生酸性溶蝕(見圖4(a)).長石在酸性條件下蝕變?yōu)楦邘X石(見圖4(b)).隨著酸性流體與巖石反應(yīng)被消耗,逐漸向堿性環(huán)境過渡.在3 800 m深度左右進(jìn)入中成巖A2期,Ro為0.7%～1.3%,有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟階段[26],由于受有機(jī)酸脫羧作用影響,流體酸性減弱,地層變?yōu)閴A性環(huán)境.可見石英堿性溶蝕現(xiàn)象(見圖4(c)),同時(shí)長石在堿性條件下蝕變,富鉀時(shí)轉(zhuǎn)化為伊利石,富鐵、鎂時(shí)轉(zhuǎn)化為綠泥石(見圖4(d)).形成根據(jù)深度分層,以堿一酸一堿三期流體為主導(dǎo)的成巖環(huán)境[24].

2.2成巖作用非均質(zhì)性

薄層砂體成巖作用的非均質(zhì)性表現(xiàn)為孔隙度的非均質(zhì)性.某些砂體在中心顯示高孔隙度,為Ⅰ型(見圖5(a),其中綠色垂線代表砂泥巖邊界);更多砂體孔隙度呈現(xiàn)表面比內(nèi)部大的Ⅱ型(見圖5(b));Ⅲ型砂體成巖作用更加復(fù)雜,孔隙度與距離砂體表面的距離沒有明顯的關(guān)系(見圖5(c)).碳酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)與孔隙度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,說明孔隙主要來源于碳酸鹽礦物的溶蝕.為了表征壓實(shí)作用的影響,將碳酸鹽膠結(jié)物與孔隙度之和稱為粒間體積.粒間體積由砂體表面向砂體內(nèi)部逐漸減小,說明成巖作用早期,膠結(jié)物優(yōu)先發(fā)育于砂體表面,抵抗壓實(shí)作用,砂體內(nèi)部的膠結(jié)作用較弱,壓實(shí)作用較強(qiáng).

Ⅰ型砂體表面被碳酸鹽膠結(jié)物充填,內(nèi)部為溶蝕孔.風(fēng)暴灘壩砂體顯微照片見圖6,其中砂體表面的粒間空間被碳酸鹽膠結(jié)物充填(見圖6(a-b)).壓實(shí)程度較弱說明發(fā)育早期方解石膠結(jié)物,可見黃、綠兩種顏色的熒光(見圖6(b)),說明存在至少兩期膠結(jié)物,為早期膠結(jié)物被部分溶蝕,晚期膠結(jié)物充填溶蝕孔隙.可見綠色早期膠結(jié)物被溶蝕,后被亮黃色膠結(jié)物部分充填,保留部分膠結(jié)殘余孔(見圖6(c-d)).

圖4　利津洼陷沙四上亞段成巖作用顯微特征Fig.4 Microscopic characteristic of diagenesis in the upper E s4 Lijin sag

圖5　典型砂體碳酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)、孔隙度和粒間體積Fig.5 Content of cement,porosity and interparticle volume of typical sandstones

Ⅱ型砂體溶蝕孔隙由外向內(nèi)逐漸減少,梁754井3 208.0 m附近風(fēng)暴灘壩砂體顯微照片見圖7(ac),分別位于砂體上一中一下部.在砂泥巖界面處,碳酸鹽膠結(jié)物幾乎全部溶解,溶蝕孔隙發(fā)育;砂體內(nèi)部可見部分含鐵的方解石,但分布不均勻,陰極發(fā)光從亮黃色到不發(fā)光.可見陰極發(fā)光為綠色的長石,說明存在質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低(小于1%)的Fe2+(見圖7(b)).埋深大于2 700 m的地層,普遍處于中成巖A1期,膠結(jié)物以鐵方解石和鐵白云石為主[27],但樣品中鐵含量較低,說明砂體內(nèi)部并未受到新鮮流體的影響,酸性流體僅在砂體表面產(chǎn)生溶蝕.

圖6　利津洼陷沙四上亞段Ⅰ型砂體顯微特征Fig.6 Microscopic characteristic of theⅠtype of sandstones in the upper E s4 in Lijin sag

圖7　利津洼陷沙四上亞段Ⅱ、Ⅲ型砂體顯微特征Fig.7 Microscopic characteristic of theⅡ、Ⅲtype of sandstones in the upper E s4 in Lijin sag

Ⅲ型砂體呈現(xiàn)較強(qiáng)的非均質(zhì)性,碳酸鹽膠結(jié)物和孔隙度有較大波動(dòng).砂體位于扇三角洲相(見圖7(dh)),酸性溶蝕孔隙集中分布于連通性較好的區(qū)域;在連通性較差的區(qū)域,顆粒邊緣保存早期泥晶方解石環(huán)帶.砂體中還夾雜泥質(zhì)條帶,孔滲性較差,酸性流體難以進(jìn)入.

不同類型砂體的深度、現(xiàn)今成巖階段、流體性質(zhì)和砂體物性等特征見表1.Ⅰ型砂體主要位于濱淺湖灘壩和風(fēng)暴灘壩,成巖階段處于中成巖A2期,受堿性流體影響;Ⅱ型砂體位于濱淺湖灘壩和風(fēng)暴灘壩,成巖階段處于中成巖A1期,流體偏酸性;Ⅲ型砂體位于扇三角洲相,成巖階段處于中成巖A1期,受酸性流體控制.受樣品及資料所限,不排除在其他成巖階段堿性環(huán)境中也有Ⅲ型砂體分布,在堿性環(huán)境下碳酸鹽膠結(jié)物將使砂體物性比酸性環(huán)境下更差.

表1　利津洼陷沙四上亞段不同類型砂體的特征Table 1 Characteristics of different sandstones in the upper Es4 in Lijin sag

另外,成巖作用非均質(zhì)性不僅體現(xiàn)于孔隙度的差異,在孔隙度較低的致密儲層中,致密化既可能源于壓實(shí)作用,也可能源于膠結(jié)作用;因此對壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用對孔隙的影響程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì).

參考反演回剝方法對孔隙度進(jìn)行定量演化[28](見表2),主要關(guān)注三種成巖作用的貢獻(xiàn),不需要分別計(jì)算各個(gè)成巖時(shí)期的壓實(shí)量,故省略壓實(shí)校正,只統(tǒng)計(jì)原生孔隙度、壓實(shí)減孔、膠結(jié)減孔和溶蝕增孔的體積.

表2　孔隙度定量演化結(jié)果Table 2 Quantity evolution of the porosity %

利用篩析法對9口取心井、35個(gè)樣品進(jìn)行粒度分析,計(jì)算Trask分選因數(shù)[29](見表3),統(tǒng)計(jì)鑄體薄片膠結(jié)物、膠結(jié)殘余孔和溶蝕孔的面孔率,利用巖性、磨圓、分選等與研究區(qū)類似的冀中坳陷沙四段總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式[28],將面孔率轉(zhuǎn)換為孔隙度.

3　成巖作用非均質(zhì)性成因

研究區(qū)埋深普遍大于2 500 m,經(jīng)歷壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用,儲層孔隙以酸性溶蝕孔為主,溶蝕孔隙的發(fā)育程度由可溶空間的大小和酸性流體的供給共同決定.研究區(qū)沙四段泥巖有機(jī)質(zhì)豐富,在演化過程中產(chǎn)生大量成巖流體[30],砂泥巖界面優(yōu)先得到新鮮流體的補(bǔ)給;流體對砂體內(nèi)部的影響范圍受到原生沉積特征的影響.

3.1沉積物組成和結(jié)構(gòu)

成分成熟度和分選因數(shù)的差異(見表3)與沉積環(huán)境的水動(dòng)力和距離物源遠(yuǎn)近有關(guān)[31],主要影響原生粒間體積的大小和保存,改變孔隙和喉道的結(jié)構(gòu),影響流體在地層中的運(yùn)移,間接影響晚期膠結(jié)和溶蝕作用的非均質(zhì)性.

表3　不同沉積相沉積特征Table 3 Depositional characteristic of sandstones in different sedimentary faces

Ⅰ、Ⅱ型砂體發(fā)育于濱淺湖灘壩和風(fēng)暴灘壩,濱淺湖灘壩分選性最好,原生孔隙度較大,成分成熟度較高,骨架顆粒抵抗壓實(shí)能力較強(qiáng).Ⅲ型砂體發(fā)育于扇三角洲,具有較低的成分成熟度和較差的分選性,原生孔隙度比風(fēng)暴灘壩的稍高,骨架顆粒抵抗壓實(shí)能力較弱.

由表2和表3可見,原生孔隙度和壓實(shí)作用的差異并不大,對后期成巖作用非均質(zhì)性的影響有限.扇三角洲成分成熟度較低,影響流體在孔隙喉道內(nèi)運(yùn)移,與成巖作用的非均質(zhì)性有一定的聯(lián)系.沉積物的組成和結(jié)構(gòu)對原生孔隙度和壓實(shí)作用有一定影響,但并不能產(chǎn)生顯著的成巖非均質(zhì)性,為次要因素.

3.2沉積環(huán)境

早期方解石膠結(jié)物充填在粒間孔隙中,抵抗壓實(shí)作用,對后期溶蝕作用產(chǎn)生影響.選擇與砂體相鄰的泥巖,使用電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP-AES)測試其中微量元素的含量,所用樣品的方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10%,以減輕方解石對Sr質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響.Ⅰ、Ⅱ型砂體發(fā)育的濱淺湖灘壩和風(fēng)暴灘壩相帶,平均w(Sr)/w(Ba)大于1,為咸水環(huán)境[32],成分成熟度較高,粒度較細(xì),遠(yuǎn)離物源,水動(dòng)力較弱,有利于早期碳酸鹽膠結(jié)物的生成[33];甚至在部分Ⅰ、Ⅱ型砂體中早期碳酸鹽膠結(jié)物呈基底式膠結(jié)(見圖6(a)),造成實(shí)測的粒間體積分?jǐn)?shù)(見圖5(a))超出計(jì)算的原生孔隙度(見表2).Ⅲ型砂體所在的扇三角洲相受到河流注入的影響,處于淡水環(huán)境(見表3),不利于早期碳酸鹽膠結(jié)物的生成,其分選性較好,保存的粒間空間較小.因此,處于咸水環(huán)境沉淀的早期方解石膠結(jié)物,是造成Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型砂體差異演化的原因.

3.3多期流體改造

泥巖中有機(jī)質(zhì)和黏土礦物的演化產(chǎn)生新鮮的成巖流體,最先影響砂泥巖界面處的成巖作用,是造成膠結(jié)作用和溶蝕作用非均質(zhì)性最直接的因素[13].酸性溶蝕可以改善儲層物性,有利于酸性流體進(jìn)入砂體內(nèi)部,并將溶解的Ca2+帶出,如Ⅱ型砂體處于中成巖A1期,酸性流體由外向內(nèi)產(chǎn)生溶蝕孔.堿性環(huán)境下含Ca2+的流體易形成碳酸鹽膠結(jié),阻止砂體與泥巖進(jìn)一步的流體交換,如Ⅰ型砂體處于中成巖A2期,砂體表面為富含碳酸鹽膠結(jié)物的低孔隙帶,砂體內(nèi)部存在膠結(jié)殘余孔.Ⅲ型砂體沉積物的結(jié)構(gòu)和沉積環(huán)境造成原生物性較差,影響流體在砂體內(nèi)運(yùn)移,溶蝕作用和膠結(jié)作用不完全,多期流體作用導(dǎo)致孔隙分布不均勻.因此,多期流體改造是形成成巖作用非均質(zhì)性的直接原因.

4　成巖作用非均質(zhì)性演化與油氣充注

對于不同原始沉積物性的砂體,建立成巖作用非均質(zhì)性演化模型(見圖8).根據(jù)壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕作用產(chǎn)生的孔隙度變化量(Δφ),繪制孔隙度的演化曲線.結(jié)合沉積物的組成和結(jié)構(gòu)、沉積環(huán)境和流體性質(zhì),預(yù)測不同砂體的含油氣特征.

圖8(b)的砂體磨圓度和分選性較好,處于遠(yuǎn)離物源的咸水環(huán)境,有利于早期方解石膠結(jié),保存較大的粒間空間.在中成巖A1期,酸性流體溶解方解石膠結(jié)物,形成的孔隙和喉道具有很好的連通性,由外向內(nèi)產(chǎn)生溶蝕孔,形成Ⅱ型砂體;Ro為0.5%～0.7%,孔隙充注成熟度較低的烴類流體,次生孔隙的形成和低熟油氣的充注同時(shí)發(fā)生,有利于形成良好的儲層.

中成巖A2期,次生孔隙最為發(fā)育,分布于砂體內(nèi)部和表面,Ro為0.7%～1.3%,孔隙內(nèi)充注成熟的油氣.隨著有機(jī)酸脫羧,流體環(huán)境逐漸變?yōu)閴A性,晚期方解石膠結(jié)作用在砂體表面形成致密層,砂體內(nèi)部溶蝕孔隙得以保存,形成Ⅰ型砂體.成熟油氣的充注發(fā)生在次生孔隙最為發(fā)育時(shí)期,砂巖透鏡體表面隨后被晚期碳酸鹽膠結(jié),將油氣封閉于砂體內(nèi)部,最適宜形成良好的儲集體.

圖8(c)的砂體分選性不佳,雜基含量較高,處于近物源的淡水環(huán)境,早期方解石膠結(jié)物較少,泥質(zhì)雜基充填孔隙,可溶空間較小.中成巖A1期酸性流體溶解方解石膠結(jié)物,孔喉連通性不好,只有部分優(yōu)勢通道連結(jié)成溶蝕縫.中成巖A2期堿性膠結(jié)使物性更差,晚期方解石膠結(jié)不完全,存在膠結(jié)殘余孔,形成Ⅲ型砂體.孔隙間的喉道形態(tài)不佳,多為片狀或彎片狀,排驅(qū)壓力較高,油氣難以大量進(jìn)入砂體,在開采中易形成復(fù)雜的剩余油分布,不利于油氣的富集和開采.

圖8　利津洼陷沙四上亞段砂體成巖作用非均質(zhì)性演化模型Fig.8 Evolution model for diagenesis heterogeneity of sandstones in the upper E s4 in Lijin sag

5　結(jié)論

(1)根據(jù)溶蝕孔隙分布特征,將利津洼陷沙四上亞段砂體分為三種類型:Ⅰ型砂體分布于小于2 700或大于3 800 m深度的濱淺湖灘壩相和風(fēng)暴灘壩相,高孔隙帶分布于砂體中心;Ⅱ型砂體分布在2 700～3 800 m深度的濱淺湖灘壩相內(nèi),高孔隙帶位于砂體表面;Ⅲ型砂體位于2 700～3 800 m深度的扇三角洲相,孔隙分布沒有明顯規(guī)律,孔隙之間連通性不佳.

(2)沉積物的組成、結(jié)構(gòu)及沉積環(huán)境影響壓實(shí)作用和早期方解石膠結(jié),是成巖作用非均質(zhì)性發(fā)育的基礎(chǔ),其中早期方解石膠結(jié)作用明顯,可以彌補(bǔ)粒度較小或分選性較差的不利影響.現(xiàn)今流體類型是產(chǎn)生成巖作用非均質(zhì)性的直接原因,酸性流體由外向內(nèi)產(chǎn)生溶蝕孔隙,堿性流體在砂體表面形成碳酸鹽膠結(jié),多期流體作用使次生孔隙和膠結(jié)物的分布更為復(fù)雜.

(3)Ⅰ型砂體孔隙度高,儲層的形成、油氣的充注和蓋層的發(fā)育時(shí)機(jī)最為合適,為最有利的儲層;Ⅱ型砂體孔隙度和喉道類型較好,缺少砂體表面晚期方解石膠結(jié),保存條件比Ⅰ型稍差,油氣成熟度較低,為較有利儲層;Ⅲ型砂體油氣分布較分散,油氣飽和度低,孔喉特性差,不利于油氣的富集和開采.

[1] Jiang Z X,Liu H,Zhang S W,et al.Sedimentary characteristics of large-scale lacustrine beach-bars and their formation in the Eocene Boxing sag of Bohai bay basin,east China[J].Sedimentology,2011,58:1087-1112.

[2] Bloch H,Lander R H,Bonnell L.Anomalously high porosity and permeability in deeply buried sandstone reservoirs:Origin and predictability[J].AAPG Bulletin,2002,86(2):301-328.

[3] Taylor K G,Gawthorpe R L,Curtis C D,et al.Carbonate cementation in a sequence stratigraphic framework:Upper Cretaceous sandstones,Book Cliffs,Utah-Colorado[J].Journal of Sedimentarv Research,2000,70(2):360-372.

[4] 古娜,田景春,張翔,等.蜀南低陡構(gòu)造區(qū)須家河組儲層砂巖致密化成因機(jī)制分析[J].東北石油大學(xué)學(xué)報(bào),2014,38(5):7-14. Gu Na,Tian Jingchun,Zhang Xiang,et al.Densification mechanism analysis of sandstone densification within Xujiahe formation in low-steep structure in southern Sichuan basin[J].Journal of Northeast Petroleum University,2014,38(5):7-14.

[5] Salem A M,Morad S,Mato L F,et al.Diagenesis and reservoir-quality evolution of fluvial sandstones during progressive burial and uplift:Evidence from the upper Jurassic Boipeba member,Reconcavo basin,northeastern Brazil[J].AAPG Bulletin,2000,84(7): 1015-1040.

[6] 董果果,黃文輝,萬歡,等.東營凹陷北部陡坡帶沙四上亞段砂礫巖儲層固體一流體相互作用研究[J].現(xiàn)代地質(zhì),2013,27(4):941-948. Dong Guoguo,Huang Wenhui,Wan Huan,et al.Solid-fluid interaction in glutenite reservoirs of the upper submember,fourth member,Shahejie formation in northern slope of Dongying sag[J].Geoscience,2013,27(4):941-948.

[7] 鐘大康,朱筱敏,張枝煥,等.東營凹陷古近系砂巖次生孔隙成因與縱向分布規(guī)律[J].石油勘探與開發(fā),2003,30(6):51-53. Zhong Dakang,Zhu Xiaomin,Zhang Zhihuan,et al.Origin of secondary porosity of Paleogene sandstone in the Dongying sag[J].Petroleum Exploration and Development,2003,30(6):51-53.

[8] 朱筱敏,王英國,鐘大康,等.濟(jì)陽坳陷古近系儲層孔隙類型與次生孔隙成因[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2007,81(2):197-204. Zhu Xiaomin,Wang Yingguo,Zhong Dakang,et al.Pore types and secondary pore evolution of Paleogene reservoir in the Jiyang sag [J].Acta Geologica Sinica,2007,81(2):197-204.

[9] 朱筱敏,鐘大康,張琴.濟(jì)陽拗陷古近系碎屑巖儲層特征和評價(jià)[M].北京:科學(xué)出版社,2008:26-31. Zhu Xiaomin,Zhong Dakang,Zhang Qin.Characteristic and evaluate of clastic rocks in Palaeogene in Jiyang sag[M].Beijing:Science Press,2008:26-31.

[10] 張善文,袁靜,隋風(fēng)貴,等.東營凹陷北部沙河街組四段深部儲層多重成巖環(huán)境及演化模式[J].地質(zhì)科學(xué),2008,43(3):576-587. Zhang Shanwen,Yuan Jing,Sui Fenggui,et al.Multiple diagenetic environments and evolvement model in deep formation of the 4th member,Shahejie formation in the northern Dongying sag[J].Chinese Journal of Geology,2008,43(3):576-587.

[11] 鐘大康,朱筱敏,張琴.不同埋深條件下砂泥巖互層中砂巖儲層物性變化規(guī)律[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2004,78(6):863-871. Zhong Dakang,Zhu Xiaomin,Zhang Qin.Variation characteristics of sandstone reservoirs when sandstone and mudstone are interbedded at different buried depths[J].Acta Geologica Sinica,2004,78(6):863-871.

[12] 操應(yīng)長,王健,劉惠民,等.東營凹陷南坡沙四上亞段灘壩砂體的沉積特征及模式[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,33(6):5 -10. Cao Yingchang,Wang Jian,Liu Huimin,et al.Sedimentary characteristics and models of beach-bar sandbodies in the upper part of the fourth member of Paleogene in the south slope of Dongying depression[J].Journal of China University of Petroleum:Edition of Natural Science,2009,33(6):5-10.

[13] 孫海濤,鐘大康,劉洛夫.沾化凹陷沙河街組砂巖透鏡體表面與內(nèi)部碳酸鹽膠結(jié)作用的差異及其成因[J].石油學(xué)報(bào),2010,31(2):246 -252. Sun Haitao,Zhong Dakang,Liu Luofu.Carbonate cementation difference and its origin between exterior and interior surfaces of lenticular sandbody in Shahejie formation of Zhanhua depression[J].Acta Petrolei Sinica,2010,31(2):246-252.

[14] 安潔,操應(yīng)長,王艷忠.東營凹陷北帶沙四段近岸水下扇砂礫巖儲層物性演化特征[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2008,30(6):221-224. An Jie,Cao Yingchang,Wang Yanzhong.Characterization on physical property evolution of glutenite reservoir of E s4 offshore subsea apron in the northern region of Dongying depression[J].Journal of Oil and Gas Technology,2008,30(6):221-224.

[15] 黃思靜,黃培培,王慶東,等.膠結(jié)作用在深埋藏砂巖孔隙保存中的意義[J].巖性油氣藏,2007,19(3):7-13. Huang Sijing,Huang Peipei,Wang Qingdong.The significance of cementation in porosity preservation in deep-buried sandstones [J].Lithologic Reservoirs,2007,19(3):7-13.

[16] Taylor T R,Giles M R,Hathon L A,et al.Sandstone siagenesis and reservoir quality prediction:Models,myths,and teality[J]. AAPG Bulletin,2010,94(8):1093-1132.

[17] Bj?rlykke K.Relationships between depositional environment,burial history and rock properties:Some principal aspects of diagenetic process in sedimentary basins[J].Sedimentary Geology,2014,301:1-14.

[18] 李丕龍,龐雄奇,陳冬霞,等.濟(jì)陽坳陷砂巖透鏡體油藏成因機(jī)理與模式[J].中國科學(xué)(D輯:地球科學(xué)),2004,34(增刊1):143-151. Li Pilong,Pang Xiongqi,Chen Dongxia,et al.Reservoir-forming mechanism and models for sandstones lenticular body in Jiyang depression[J].Science in China:Series D,2004,34(Supp.1):143-151.

[19] 魏小潔.利津洼陷古近系沙四上亞段沉積相與砂體展布研究[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2012. Wei Xiaojie.Study on the sedimentary facies and sand body distribution in upper E s4 formation of Paleocene in Lijin sag[D].Beijing: China University of Geoscience(Beijing),2012.

[20] 李國斌,姜在興,王升蘭,等.薄互層灘壩砂體的定量預(yù)測一一一以東營凹陷古近系沙四上亞段(E s4)為例[J].中國地質(zhì),2010,37(6): 1659-1671. Li Guobin,Jiang Zaixing,Wang Shenglan,et al.The quantitative prognosis of thin interbedded beach-bar sandbodies:A case study of the upper 4th submember of the Paleogene Shahejie formation in Dongying sag[J].Geology in China,2010,37(6):1659-1671.

[21] 姜在興.沉積學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2010:188-191. Jiang Zaixing.Sedimentology[M].Beijing:Petroleum Industry Press,2010:188-191.

[22] 魏小潔,姜在興,李一凡,等.渤海灣盆地東營凹陷利津洼陷古近系沙河街組湖相風(fēng)暴沉積特征及控制因素[J].古地理學(xué)報(bào),2014,16 (3):377-384.Wei Xiaojie,Jiang Zaixing,Li Yifan,et al.Sedimentary characteristics and controlling factors of lacustrine storm deposits of the Paleogene Shahejie formation in Lijin sag,Dongying depression,Bohai bay basin[J].Journal of Palaeogeography,2014,16(3):377-384.

[23] 王勇,宋國奇,劉惠民,等.濟(jì)陽坳陷細(xì)粒沉積巖形成環(huán)境及沉積構(gòu)造[J].東北石油大學(xué)學(xué)報(bào),2015,39(3):7-14. Wang Yong,Song Guoqi,Liu Huimin,et al.The environment fine grain sediments and sedimentary structures in Jiyang depression [J].Journal of Northeast Petroleum University,2015,39(3):7-14.

[24] 唐鑫萍,黃文輝,李敏,等.利津洼陷沙四上亞段深部砂巖的成巖環(huán)境演化[J].地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)),2013,38(4):843-852. Tang Xinping,Huang Wenhui,Li Min,et al.Diagenetic environment evolution of deep sandstones in the upper E s4 of the Palaeogene in Lijin sag[J].Earth Science(Journal of China University of Geoscience),2013,38(4):843-852.

[25] 劉康寧,趙偉,姜在興,等.東營凹陷古近系沙四上亞段灘壩儲層特征及次生孔隙展布模式[J].地學(xué)前緣,2012,19(1):163-172. Liu Kangning,Zhao Wei,Jiang Zaixing,et al.Reservoir characters and secondary pore distribution of beach-bar of the upper part of the fourth member of Shahejie formation of Paleogene in Dongying depression[J].Earth Science Frontiers,2012,19(1):163-172.

[26] 任擁軍,周瑤琪,查明,等.東營凹陷古近系烴源巖成熟度特征[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,30(2):6-10. Ren Yongjun,Zhou Yaoqi,Zha Ming,et al.Maturity of lower tertiary source rocks in Dongying depression[J].Journal of China U-niversity of Petroleum:Edition of Natural Science,2006,30(2):6-10.

[27] 郭佳,曾濺輝,宋國奇,等.東營凹陷中央隆起帶沙河街組碳酸鹽膠結(jié)物發(fā)育特征及其形成機(jī)制[J].地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)), 2014,39(5):565-576. Guo Jia,Zeng Jianhui,Song Guoqi,et al.Characteristics and origin of carbonate cements of Shahejie formation of central ulift belt in Dongying depression[J].Earth Science(Journal of China University of Geosciences),2014,39(5):565-576.

[28] 操應(yīng)長,蔥克來,王艷忠,等.冀中坳陷廊固凹陷河西務(wù)構(gòu)造帶古近系沙河街組四段儲集層孔隙度演化定量研究[J].古地理學(xué)報(bào), 2013,15(5):593-604. Cao Yingchang,Xi Kelai,Wang Yanzhong,et al.Quantitative reasearch on porosity evolution of reservoirs in the member 4 of Paleogene Shahejie formation in Hexiwu structural zone of Langgu sag,Jizhong depression[J].Journal of Palaeogeography,2013,15 (5):593-604.

[29] Beard D C,Weyl P K.Influence and texture on porosity and permeability of unconsolidated sand[J].AAPG Bulletin,1973,57(2): 349-369.

[30] 侯讀杰,張善文,肖建新,等.濟(jì)陽坳陷優(yōu)質(zhì)烴源巖特征與隱蔽油氣藏的關(guān)系分析[J].地學(xué)前緣,2008,15(2):137-146. Hou Dujie,Zhang Shanwen,Xiao Jianxin,et al.The excellent source rocks and accumulation of stratigraphic and lithologic traps in the Jiyang depression,Bohai bay basin,China[J].Earth Science Frontiers,2008,15(2):137-146.

[31] 楊勇強(qiáng),邱隆偉,姜在興,等.東營凹陷沙四上亞段灘壩物源體系[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2011,41(1):46-53. Yang Yongqiang,Qiu Longwei,Jiang Zaixin,et al.Beach bar-provenance system on the upper part of fourth member of Shahejie formation,in Dongying sag[J].Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2011,42(1):46-53.

[32] 陳世悅,王玲,李聰,等.歧口凹陷古近系沙河街組一段下亞段湖盆咸化成因[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(1):40-47. Chen Shiyue,Wang Lin,Li Cong,et al.The saline genesis of lacustrine basin in the lower section of the first member of Shahejie formation in Qikou sag[J].Acta Petrolei Sinica,2012,33(1):40-47.

[33] 宋國奇,王延章,路達(dá),等.山東東營凹陷南坡地區(qū)沙四段純下亞段湖相碳酸鹽巖灘壩發(fā)育的控制因素探討[J].古地理學(xué)報(bào),2012,14 (5):565-570. Song Guoqi,Wang Yanzhang,Lu Da,et al.Controlling factors of carbonate rock beach and bar development in lacustrine facies in the Chunxia submember of member 4 of Shahejie formation in south slope of Dongying sag,Shandong province[J].Journal of Palaeogeography,2012,14(5):565-570.

TE122.1,P618.13

A

2095-4107(2015)05-0052-11

2015-07-20;編輯:任志平

國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05009-002)

周鴻璞(1991-),男,碩士研究生,主要從事沉積和儲層方面的研究.

黃文輝,E-mail:huangwh@cugb.edu.cn