楊悅舒, 劉洛夫, 徐正建, 邵明禮, 賈可心, 竇文超, 萬(wàn)青青, 劉曉翔, 宋興沛, 郭楚媛

( 1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249; 2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 盆地與油藏研究中心,北京 102249; 3. 中國(guó)石油吉林油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院,吉林 松原 138000 )

松遼盆地南部德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層成巖作用及成巖相

楊悅舒1,2, 劉洛夫1,2, 徐正建1,2, 邵明禮3, 賈可心3, 竇文超1,2, 萬(wàn)青青1,2, 劉曉翔1,2, 宋興沛1,2, 郭楚媛1

( 1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249; 2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 盆地與油藏研究中心,北京 102249; 3. 中國(guó)石油吉林油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院,吉林 松原 138000 )

松遼盆地德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組地層埋藏深度較大、成巖作用與非均質(zhì)性強(qiáng)，致密化程度高，勘探風(fēng)險(xiǎn)大。采用普通薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、X線衍射等測(cè)試分析方法，分析碎屑巖儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征、物性和成巖作用，根據(jù)影響儲(chǔ)層物性的主控成巖作用類型和物性特征，結(jié)合沉積相(微相)劃分成巖相。結(jié)果表明：德惠斷陷營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層主要經(jīng)歷機(jī)械壓實(shí)作用，硅質(zhì)、碳酸鹽(方解石)、黏土礦物和濁沸石膠結(jié)作用，以及長(zhǎng)石和巖屑溶蝕作用。營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層成巖相劃分為3種類型：壓實(shí)致密相、碳酸鹽膠結(jié)相、不穩(wěn)定礦物溶蝕相。其中不穩(wěn)定礦物溶蝕相含氣性最好，廣泛分布在水下分支河道和水上分支河道微相砂體中，屬于建設(shè)性成巖相。壓實(shí)致密相和碳酸鹽膠結(jié)相導(dǎo)致儲(chǔ)層致密，屬于不利于儲(chǔ)層發(fā)育的成巖相。研究結(jié)果可為研究區(qū)儲(chǔ)層分類和評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

成巖作用； 成巖相； 儲(chǔ)層物性； 德惠斷陷； 下白堊統(tǒng)； 營(yíng)城組； 松遼盆地

0 引言

松遼盆地南部整體勘探前景良好，德惠斷陷是松遼盆地南部東南斷陷帶資源最豐富的斷陷[1]。截至2016年底，德惠斷陷完鉆深層探井50口，布海地區(qū)提交探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量18.98×108m3，農(nóng)安提交探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量6.69×108m3，小合隆、后崗子、布海、農(nóng)安提交預(yù)測(cè)天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量482.75×108m3，勘探實(shí)踐證實(shí)該區(qū)具有較好勘探前景。資源評(píng)價(jià)結(jié)果認(rèn)為，該區(qū)天然氣資源量為3 600×108m3，勘探潛力較大，是吉林油田第四個(gè)天然氣千億方規(guī)劃區(qū)。德惠斷陷已經(jīng)勘探近50年，由于地層埋藏深度較大、巖性巖相變化大、成巖作用與非均質(zhì)性強(qiáng)，致密化程度高、勘探程度不均一，以及目的層多等問(wèn)題，需對(duì)碎屑巖儲(chǔ)層和成巖進(jìn)行研究。

李會(huì)光等[1]認(rèn)為德惠斷陷具有較高的勘探潛力。趙志魁等[2]認(rèn)為，松遼盆地南部重要的儲(chǔ)層為砂巖和砂礫巖，儲(chǔ)層物性縱向上具有隨埋藏深度增加而減小趨勢(shì)，龍王地區(qū)營(yíng)城組火山活動(dòng)頻繁，火山巖儲(chǔ)集條件差。楊銘輝等[3]研究東南隆起區(qū)儲(chǔ)層，德惠斷陷儲(chǔ)層成巖階段劃分最大埋藏深度，中成巖B期為720 m， 晚成巖A期為2 420 m， 晚成巖B期為3 560 m，晚成巖C期大于3 560 m，營(yíng)城組2 800 m左右存在次生孔隙發(fā)育帶，德惠斷陷泉頭組一段儲(chǔ)層物性相對(duì)較好。王孝轅[4]研究德惠斷陷營(yíng)城組火山巖儲(chǔ)層孔隙特征，提出火山巖孔隙類型多樣，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、風(fēng)化淋濾作用及流體活動(dòng)是影響儲(chǔ)集空間發(fā)育的主要控制因素。單祥等[5]分析德惠斷陷下白堊統(tǒng)登婁庫(kù)組、營(yíng)城組、沙河子組儲(chǔ)層特征和控制因素，認(rèn)為儲(chǔ)層整體上表現(xiàn)為“低孔特低孔—特低滲”儲(chǔ)層特征，孔隙類型主要有殘余原生孔、次生孔和混合孔，壓實(shí)作用導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差，溶蝕作用改善儲(chǔ)層物性，在2 200～2 400 m 和2 700～2 950 m埋深發(fā)育2個(gè)次生孔隙發(fā)育帶。Jia Haibo等[6]劃分德惠斷陷營(yíng)城組沉積相和微相，認(rèn)為在德西、德東斷層邊緣廣泛發(fā)育扇三角洲沉積相，開(kāi)安—合隆鼻狀構(gòu)造帶局部發(fā)育辮狀河三角洲沉積相，其余地區(qū)主要發(fā)育深湖相沉積相。趙靜等[7]分析松遼盆地南部火山巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體，認(rèn)為火山碎屑巖與沉積巖互層為最佳巖性組合方式，溶蝕作用、 揮發(fā)組分逸出、 風(fēng)化淋濾作用使儲(chǔ)層物性變好。

人們對(duì)松遼盆地德惠斷陷儲(chǔ)層方面的研究多集中于東南隆起區(qū)，對(duì)德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組多為火山巖儲(chǔ)層方面的研究，碎屑巖儲(chǔ)層方面的研究少且不夠細(xì)致，對(duì)營(yíng)城組特低孔、低孔—特低滲儲(chǔ)層的研究不夠重視。深層儲(chǔ)層埋藏深度較大、物性差、致密化程度高等導(dǎo)致勘探開(kāi)發(fā)難度加大。根據(jù)薄片鑒定、掃描電鏡、X線衍射結(jié)果和物性分析等資料，筆者研究松遼盆地南部德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層的特征及成巖作用，揭示儲(chǔ)層變化規(guī)律，結(jié)合沉積微相劃分成巖相帶，表征儲(chǔ)層性質(zhì)，為進(jìn)一步油氣勘探和開(kāi)發(fā)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

德惠斷陷位于松遼盆地南部，屬于東南隆起區(qū)的次一級(jí)構(gòu)造單元，面積約為4 053 km2，屬于晚古生代淺變質(zhì)巖基底逐漸發(fā)展起來(lái)的中生代沉積盆地[5-6]。根據(jù)構(gòu)造特征，可將研究區(qū)劃分為7個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元：德惠地塹、農(nóng)安地塹、鮑家箕狀洼陷、華家斜坡帶、龍王箕狀洼陷、開(kāi)安—合隆鼻狀構(gòu)造帶及蘭家箕狀洼陷[5,8-9](見(jiàn)圖1)。

圖1 松遼盆地南部德惠斷陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/p>

營(yíng)城組沉積期屬于盆地發(fā)育的持續(xù)斷陷階段，是由侏羅紀(jì)晚期火石嶺組初始斷陷與白堊紀(jì)早期沙河子組強(qiáng)烈斷陷演化而來(lái)的。營(yíng)城組沉積期斷裂活動(dòng)較為強(qiáng)烈，火山活動(dòng)頻繁，火山巖在研究區(qū)內(nèi)廣泛分布[10-11]，同時(shí)，研究區(qū)沉降作用十分強(qiáng)烈，為粉—細(xì)砂巖、中—粗砂巖、砂礫巖等碎屑巖儲(chǔ)層的發(fā)育提供必要條件，火山活動(dòng)與沉積作用或交替出現(xiàn)，或同時(shí)出現(xiàn)。營(yíng)城組(K1yc)沉積早期廣泛分布，但頂部剝蝕十分嚴(yán)重，地層剝蝕量達(dá)到100～1 100 m，同時(shí)下部地層缺失明顯。營(yíng)城組一段(簡(jiǎn)稱營(yíng)一段，K1yc1)在龍王箕狀洼陷和蘭家箕狀洼陷幾乎未沉積，營(yíng)城組三段(簡(jiǎn)稱營(yíng)三段，K1yc3)在鮑家箕狀洼陷幾乎剝蝕殆盡，多數(shù)井中僅保留營(yíng)城組二段(簡(jiǎn)稱營(yíng)二段，K1yc2)，厚度為130～380 m。巖性主要以黑色和深灰色泥巖、粉砂巖、灰白色砂巖為主，含少量碳質(zhì)泥巖和煤層[12]。巖性組合形成于距今133.9～124.5 Ma(見(jiàn)圖2)[6]。

圖2 松遼盆地南部德惠斷陷綜合柱狀圖

受斷裂邊界和物源影響，湖盆發(fā)育期內(nèi)廣泛沉積上侏羅統(tǒng)和白堊系的深、淺湖泊相—辮狀河三角洲及扇三角洲相地層[6]。扇三角洲沉積相大面積分布于農(nóng)安、華家、鮑家箕狀洼陷西側(cè)和東側(cè)，辮狀河三角洲主要發(fā)育于開(kāi)安—合隆鼻狀構(gòu)造帶和蘭家箕狀洼陷，只在龍王洼陷西側(cè)局部發(fā)育近岸水下扇沉積相(見(jiàn)圖3)。

2 碎屑巖儲(chǔ)層基本特征

2.1 巖石學(xué)

德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層巖性主要為粉—細(xì)砂巖、中—粗砂巖和砂礫巖。巖石具有成分成熟度低的特點(diǎn)，其中砂巖巖石類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，含少量長(zhǎng)石砂巖(見(jiàn)圖4)。顆粒組分主要為石英、長(zhǎng)石、巖屑。其中石英體積分?jǐn)?shù)普遍偏低，為14.0%～39.0%，平均為29.1%；長(zhǎng)石以鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石為主，偶見(jiàn)微斜長(zhǎng)石，長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為19.0%～55.0%，平均為35.8%，高于石英顆粒的，風(fēng)化程度為中等—強(qiáng)。巖屑體積分?jǐn)?shù)分布較廣，為15.0%～51.0%，平均為31.1%。巖屑組分的巖石類型包括巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖、火山碎屑巖、內(nèi)碎屑等，其中巖漿巖、變質(zhì)巖體積分?jǐn)?shù)高，是巖屑主要組分。在結(jié)構(gòu)成熟度方面，德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組碎屑巖碎屑顆粒圓度以次棱為主，分選性為中等—好。雜基類型主要為泥質(zhì)，體積分?jǐn)?shù)變化范圍較大，在1.0%～22.0%之間，平均為7.2%。顆粒間接觸關(guān)系以線接觸、凹凸接觸為主。

圖3 松遼盆地南部德惠斷陷營(yíng)城組沉積相平面展布

2.2 儲(chǔ)層物性

分析55口井358塊巖心樣品的孔隙度、滲透率數(shù)據(jù)，營(yíng)城組孔隙度φ分布在1.00%～19.00%之間，平均為7.84%(見(jiàn)圖5)，水平滲透率最大為0.971×10-3μm2，最小為0.060×10-3μm2，平均為0.298×10-3μm2。根據(jù)《石油天然氣儲(chǔ)量計(jì)算規(guī)范》碎屑巖儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)[13]，營(yíng)城組屬于典型的特低孔、低孔—特低滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)層物性變化范圍很大，營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)?？紫稁缀涡螒B(tài)復(fù)雜多樣，以次生孔隙為主，其中溶蝕孔隙(面孔率為0%～5%，平均為3%)是研究區(qū)最主要的孔隙類型。

德惠斷陷營(yíng)城組儲(chǔ)層孔隙度與深度關(guān)系(見(jiàn)圖6)表明，隨著深度的增加，孔隙度呈緩慢減小—迅速增加—迅速減小的趨勢(shì)。深度為1 670～2 200 m，儲(chǔ)層孔隙度緩慢減小，介于4.00%～8.00%。隨著深度增加，當(dāng)深度大于2 200 m時(shí)，儲(chǔ)層孔隙度迅速增大至13.00%，孔隙度達(dá)到最大。當(dāng)深度大于2 350 m時(shí)，孔隙度迅速降至1.00%～2.00%，物性極差。

圖4 德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組砂巖成分三角圖Fig.4 Ternary diagram showing the framework-grain composition of the lower Cretaceous Yingcheng formation in the Dehui fault depression

圖5 德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層孔隙度分布Fig.5 The porosity histogram of the lower Cretaceous Yingcheng formation sandstones in Dehui fault depression

圖6 德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組儲(chǔ)層孔隙度與深度關(guān)系

Fig.6 Porosity-depth chart of the lower Cretaceous Yingcheng formation sandstones in the Dehui fault depression

3 主要成巖作用類型

3.1 機(jī)械壓實(shí)作用

普通薄片和鑄體薄片鏡下觀察表明，德惠斷陷營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層在埋藏過(guò)程中以機(jī)械壓實(shí)作用為主。粒間機(jī)械壓實(shí)作用普遍較強(qiáng)，在研究區(qū)廣泛發(fā)育，砂巖塑性碎屑成分如火山巖巖屑、泥巖巖屑體積分?jǐn)?shù)較高，常見(jiàn)泥巖巖屑受壓而呈彎曲狀，成分成熟度低，分選差，儲(chǔ)層巖石顆粒多呈線狀接觸，少數(shù)呈點(diǎn)—線接觸、凹凸接觸，顆粒比較致密(見(jiàn)圖7(a))。受機(jī)械壓實(shí)作用影響，原生粒間孔保存很少，僅在局部地區(qū)保留。這主要與沉積物的成分和結(jié)構(gòu)成熟度較低及古地溫梯度較高有關(guān)[14-15]?？箟簩?shí)能力還與地層的巖性、剛性、塑性顆粒的相對(duì)體積分?jǐn)?shù)及膠結(jié)物的發(fā)育程度有關(guān)[16]。

由機(jī)械壓實(shí)作用導(dǎo)致的孔隙度損失的過(guò)程不可逆，是一種破壞性成巖作用。壓實(shí)作用的宏觀影響表現(xiàn)為隨埋深增加，砂巖物性變差，是研究區(qū)儲(chǔ)層孔滲性降低的主要因素[14]。

3.2 膠結(jié)作用

3.2.1 碳酸鹽膠結(jié)

研究區(qū)營(yíng)城組碎屑巖中碳酸鹽膠結(jié)作用較常見(jiàn)，鏡下主要見(jiàn)方解石，根據(jù)全巖X線衍射結(jié)果，方解石體積分?jǐn)?shù)介于10.0%～20.0%，遠(yuǎn)大于白云石的。方解石膠結(jié)程度為中等—強(qiáng)，常見(jiàn)嵌晶膠結(jié)(見(jiàn)圖7(b))，少有零星出現(xiàn)，甚至出現(xiàn)方解石交代長(zhǎng)石的現(xiàn)象。

一方面，方解石膠結(jié)物堵塞孔隙與吼道，使儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率大幅度降低；另一方面, 方解石膠結(jié)物在一定程度上有效地減緩砂巖的壓實(shí)程度[17]。此外，在抑制自生黏土礦物的充填上起一定作用，也為后期的酸性水介質(zhì)作用下溶蝕作用的發(fā)生及次生孔隙的形成創(chuàng)造有利條件[17]。由于薄片中未出現(xiàn)碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕現(xiàn)象，因此強(qiáng)烈的碳酸鹽膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層物性產(chǎn)生影響，前者破壞作用遠(yuǎn)強(qiáng)于后者建設(shè)性作用。

圖7 德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組儲(chǔ)層鏡下微觀成巖作用特征

3.2.2 硅質(zhì)膠結(jié)

研究區(qū)營(yíng)城組砂巖儲(chǔ)層鉀長(zhǎng)石的選擇性溶蝕[18]，使硅質(zhì)膠結(jié)物后期發(fā)生沉淀，成為本區(qū)硅質(zhì)組分最主要的來(lái)源[15]。硅質(zhì)膠結(jié)作用表現(xiàn)為石英次生加大。根據(jù)薄片鑒定結(jié)果統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)硅質(zhì)膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)大部分較低，平均為1.2%。掃描電鏡下，粒間或顆粒表面生長(zhǎng)次生石英，顯示較好的六方柱形的晶形，呈現(xiàn)較完整的晶面，有的晶面可見(jiàn)生長(zhǎng)紋和缺陷凹洞(見(jiàn)圖7(c))。

3.2.3 黏土礦物膠結(jié)

研究區(qū)下白堊統(tǒng)營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層廣泛發(fā)育伊利石、伊/蒙混層、綠泥石及高嶺石。由于埋藏深度較大，蒙脫石體積分?jǐn)?shù)極少。高嶺石充填孔隙，掃描電鏡下呈假六方書頁(yè)狀、手風(fēng)琴狀集合體(見(jiàn)圖7(d))。伊利石體積分?jǐn)?shù)較高，掃描電鏡下呈針狀及絲發(fā)狀，以搭橋的方式生長(zhǎng)在顆粒之間(見(jiàn)圖7(h))或以伊/蒙混層的方式出現(xiàn)(見(jiàn)圖7(e-f)。掃面電鏡下，見(jiàn)綠泥石呈針葉狀或葉片狀，晶體大小均勻(見(jiàn)圖7(g))。

根據(jù)X線衍射黏土礦物的相對(duì)體積分?jǐn)?shù)與儲(chǔ)層埋藏深度之間的關(guān)系(見(jiàn)圖8)，隨著埋藏深度增加，研究區(qū)伊利石相對(duì)體積分?jǐn)?shù)逐漸增多，高嶺石和綠泥石相對(duì)體積分?jǐn)?shù)減少，伊/蒙混層相對(duì)體積分?jǐn)?shù)先增加

圖8 德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組黏土礦物相對(duì)體積分?jǐn)?shù)與儲(chǔ)層埋藏深度的關(guān)系Fig.8 Relationship between the relative content of clay minerals and depth of the lower Cretaceous Yingcheng formation sandstones in the Dehui fault depression

后減少。在儲(chǔ)集層演化的過(guò)程中，高嶺石通常能夠指示長(zhǎng)石顆粒的溶蝕及次生孔隙的發(fā)育[19]。研究區(qū)營(yíng)城組隨著埋藏深度增加，高嶺石和綠泥石向伊利石轉(zhuǎn)化，而伊利石通常呈纖維狀或孔隙搭橋狀堵塞孔隙吼道，使?jié)B透率大幅降低[20]。因此，黏土礦物膠結(jié)對(duì)儲(chǔ)集性能產(chǎn)生不利影響。

3.2.4 濁沸石膠結(jié)

研究區(qū)營(yíng)城組砂巖儲(chǔ)層可見(jiàn)濁沸石膠結(jié)物，一般呈較大的斑塊狀連晶，以充填孔隙的形式出現(xiàn)(見(jiàn)圖7(i))，不發(fā)育濁沸石溶孔。濁沸石大致形成于壓實(shí)的晚期階段，是深層成巖作用的標(biāo)志[21]。葉博等[22]認(rèn)為，濁沸石成因與火山物質(zhì)的水解作用及斜長(zhǎng)石發(fā)生的鈉長(zhǎng)石化關(guān)系密切。這些火山物質(zhì)的水解作用可為濁沸石形成提供大量SiO2[22]；另外，在孔隙水介質(zhì)pH較高和富含 SiO2及Ca2+、K+、Na+離子條件下[21]，斜長(zhǎng)石發(fā)生鈉長(zhǎng)石化，反應(yīng)方程式為2CaAl2Si2O8(鈣長(zhǎng)石)+2Na++6SiO2+12H2O →2NaAlSi3O8(鈉長(zhǎng)石)+CaAl2Si4O12·12H2O(濁沸石)+Ca2+[22]. 由于研究區(qū)營(yíng)城組地層中存在凝灰?guī)r等火山物質(zhì)的沉積，同時(shí)砂巖巖屑中含有大量火山巖巖屑[10]，為火山物質(zhì)發(fā)生水解作用提供可能；另外，營(yíng)城組儲(chǔ)層中長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)高，以鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石為主，也為斜長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石化提供物質(zhì)基礎(chǔ)，因此推測(cè)研究區(qū)濁沸石成因與此有關(guān)。濁沸石膠結(jié)堵塞孔隙空間，對(duì)儲(chǔ)集性能產(chǎn)生不利影響[23]。

3.3 溶蝕作用

溶蝕現(xiàn)象在研究區(qū)營(yíng)城組儲(chǔ)層中很普遍。長(zhǎng)石和富鋁硅酸鹽組分的巖屑被孔隙中的酸性水淋濾[24]，溶解過(guò)程中表現(xiàn)相似的受溶特征，根據(jù)鑄體薄片觀察顯示，長(zhǎng)石顆粒和巖屑是研究區(qū)最為常見(jiàn)的受溶組分，是形成次生孔隙的主要原因之一[23-25]。研究區(qū)碎屑顆粒的溶蝕程度并不相同，被溶蝕的長(zhǎng)石顆粒通常具有港灣狀邊緣；沿解理溶蝕的長(zhǎng)石顆粒呈鋸齒狀邊緣。長(zhǎng)石溶蝕主要形成粒內(nèi)溶孔，還有少數(shù)鑄?？?見(jiàn)圖7(k-l))。巖屑溶蝕主要形成溶蝕粒內(nèi)溶孔，甚至鑄?？?，被溶蝕的巖屑多呈蜂窩狀(見(jiàn)圖7(j))[15]。溶蝕作用形成次生孔隙，擴(kuò)大孔隙吼道，使孔隙連通性變好[22]。

4 成巖相分布及有利孔滲成巖相

成巖相是指巖石礦物及其組合在成巖作用下經(jīng)歷一定成巖階段的產(chǎn)物[19]，直接反映現(xiàn)今儲(chǔ)層的特征，能夠表征儲(chǔ)層性質(zhì)和優(yōu)劣[26]，預(yù)測(cè)有利孔滲成巖相，進(jìn)而明確與儲(chǔ)集性能有密切關(guān)系的有利成巖儲(chǔ)集體，從而達(dá)到確定油氣的富集規(guī)律[27-29]、指導(dǎo)油氣勘探的目的。目前，對(duì)于成巖相研究尚未形成統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)和命名原則[30]。文中成巖相分析主要是通過(guò)分析儲(chǔ)層物性、影響儲(chǔ)層物性的主控成巖作用類型,以及特征[31-32]、單井優(yōu)勢(shì)相(以合3井為例)，并結(jié)合沉積相(微相)平面展布，將德惠斷陷營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層成巖相劃分為3種類型：壓實(shí)致密相、碳酸鹽膠結(jié)相和不穩(wěn)定礦物溶蝕相(見(jiàn)表1)。

4.1 壓實(shí)致密相

壓實(shí)致密相主要發(fā)育在泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖中，泥質(zhì)雜基體積分?jǐn)?shù)高，普遍大于15.0%。主要分布在湖相砂體、扇三角洲前緣水下分流間灣薄層砂體中，或是分布在水動(dòng)力條件相對(duì)較弱的水下分流河道末端砂體中[33](見(jiàn)圖9)。壓實(shí)致密相儲(chǔ)層典型特征：泥質(zhì)雜基體積分?jǐn)?shù)普遍大于15.0%，抵抗壓實(shí)作用能力較弱、顆粒分選差、水動(dòng)力條件相對(duì)較弱的沉積環(huán)境導(dǎo)致砂泥混雜[19]，顆粒之間呈線接觸。在后期的深埋過(guò)程中被壓實(shí)致密，是導(dǎo)致致密化程度高的關(guān)鍵因素[32]。該成巖相的儲(chǔ)層孔隙度、滲透率極低，平均孔隙度為6.3%，平均滲透率為0.210×10-3μm2。儲(chǔ)層物性較差，不具備儲(chǔ)集性能，屬于對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育不利的成巖相。

表1 德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組儲(chǔ)層成巖相類型、分布及特征

Table 1 Diagenesis facie types and features of the lower Cretaceous Yingcheng formation sandstones in the Dehui fault depression

成巖相類型孔滲性主要成巖特征主要沉積微相壓實(shí)致密相特低孔特低滲泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)高,顆粒呈線接觸,僅發(fā)育少量泥質(zhì)雜基微溶孔水下分流間灣碳酸鹽膠結(jié)相特低孔特低滲方解石以嵌晶膠結(jié)的方式充填,體積分?jǐn)?shù)介于10.0%～20.0%水下分支河道分流間灣遠(yuǎn)砂壩席狀砂不穩(wěn)定礦物溶蝕相低孔特低滲次生溶蝕孔隙十分發(fā)育,孔隙度普遍大于10.0%水下分支河道水上分支河道

圖9 德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組儲(chǔ)層成巖相平面展布

4.2 碳酸鹽膠結(jié)相

碳酸鹽膠結(jié)相在整個(gè)研究區(qū)分布范圍較大(見(jiàn)圖9)，由于臨近泥巖層段的砂巖容易出現(xiàn)鈣質(zhì)膠結(jié)，因此碳酸鹽膠結(jié)相與壓實(shí)致密相毗鄰[19]。主要分布在湖相砂體中，以及扇三角洲水下分支河道、分流間灣、遠(yuǎn)砂壩和席狀砂的微相砂體中，碎屑分選較好，黏土礦物體積分?jǐn)?shù)較低，主要是因?yàn)槲镌淳嚯x的不斷增大，剛性顆粒如石英、長(zhǎng)石等體積分?jǐn)?shù)增多，儲(chǔ)層抗壓實(shí)能力增強(qiáng)，保護(hù)儲(chǔ)層原生孔隙，為碳酸鹽膠結(jié)提供足夠的空間[34]。以連晶方解石膠結(jié)為主，方解石體積分?jǐn)?shù)為10.0%～20.0%。碳酸鹽膠結(jié)相平均孔隙度為5.5%，平均滲透率K為0.190×10-3μm2。強(qiáng)烈的碳酸鹽膠結(jié)作用使有效孔隙消失，對(duì)儲(chǔ)層物性具有強(qiáng)烈的破壞作用，是導(dǎo)致儲(chǔ)層致密而形成致密層的主要原因，這類儲(chǔ)層的含氣性很差(見(jiàn)圖10)。儲(chǔ)層物性極差，孔隙度最低，儲(chǔ)集性能被破壞，不具備儲(chǔ)集性能，是對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育不利的成巖相。

圖10 合3井營(yíng)城組儲(chǔ)層單井成巖相劃分及與物性、沉積微相的關(guān)系Fig.10 The division of diagenetic facies of Yingcheng formation sandstones in well He3 and the relationship with the physical properties and microfacies

4.3 不穩(wěn)定礦物溶蝕相

在壓實(shí)背景下，該成巖相以不穩(wěn)定礦物(長(zhǎng)石和巖屑)被孔隙中的酸性水淋濾發(fā)生溶蝕作用，屬于主控成巖作用，巖性多為中粗粒巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖，廣泛分布于辮狀河三角洲前緣水下分支河道和扇三角洲前緣水下分支河道砂體發(fā)育區(qū)[33](見(jiàn)圖9)。不穩(wěn)定礦物溶蝕相平均孔隙度為10.4%，平均滲透率為0.630×10-3μm2。儲(chǔ)層中不穩(wěn)定礦物含量很高，為溶蝕作用的發(fā)生奠定基礎(chǔ)，并且未見(jiàn)溶蝕孔隙被方解石充填的現(xiàn)象，形成的溶蝕孔隙對(duì)吼道有擴(kuò)張作用，有效地改善孔隙連通性能[31]，發(fā)育形成孔隙度相對(duì)較高的孔隙型儲(chǔ)層，因此該成巖相對(duì)儲(chǔ)層物性是最主要的建設(shè)性成巖相。在單井中，以該成巖相為主導(dǎo)的儲(chǔ)層含氣性最好(見(jiàn)圖10)。

5 結(jié)論

(1)德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組儲(chǔ)層巖性以巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，含少量長(zhǎng)石砂巖。成分成熟度低，分選性為中等—好，顆粒間主要呈線接觸，儲(chǔ)層致密，非均質(zhì)性強(qiáng)。營(yíng)城組碎屑巖儲(chǔ)層屬于典型特低孔、低孔—特低滲儲(chǔ)層，孔隙類型以次生溶蝕孔隙為主。

(2)德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組儲(chǔ)層經(jīng)歷機(jī)械壓實(shí)作用和膠結(jié)作用等破壞性成巖作用，以及溶解作用等建設(shè)性成巖作用。機(jī)械壓實(shí)作用降低孔滲，硅質(zhì)、碳酸鹽、黏土礦物及少量濁沸石膠結(jié)等膠結(jié)作用堵塞孔隙空間；溶蝕作用形成次生孔隙，孔隙吼道擴(kuò)大，連通性變好，有效地改善儲(chǔ)層物性。

(3)根據(jù)沉積相展布、成巖主控因素及其對(duì)儲(chǔ)層孔滲性的影響，將德惠斷陷下白堊統(tǒng)營(yíng)城組儲(chǔ)層劃分為壓實(shí)致密相、碳酸鹽膠結(jié)相和不穩(wěn)定礦物溶蝕相3種成巖相類型。其中不穩(wěn)定礦物溶蝕相廣泛分布于水下分支河道和水上分支河道砂體發(fā)育區(qū)，含氣性最好，是建設(shè)性成巖相。壓實(shí)致密相和碳酸鹽膠結(jié)相導(dǎo)致儲(chǔ)層致密化而形成致密層，物性被破壞，是屬于對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育不利的成巖相。

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2016-12-21；編輯：陸雅玲

中國(guó)石油吉林油田分公司項(xiàng)目(JS2016-W-13-JZ-9-18)

楊悅舒(1993-)，女，碩士研究生，主要從事儲(chǔ)層沉積地質(zhì)方面的研究。

TE122.1

A

2095-4107(2017)03-0052-11

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.03.006