劉國東

中國石油吉林油田公司 勘探開發(fā)研究院，吉林 松原 138000

0 引言

通化盆地是吉林探區(qū)外圍一個重要的油氣勘探新區(qū)，面積1 500 km2，截止2019年已有二維地震測線375 km/15條、探井2口和地質(zhì)井17口，其中油氣顯示井11口、工業(yè)氣流井1口。前人曾針對通化盆地的盆地演化、沉積充填[1]、生烴潛力[2]及部分組段儲層發(fā)育特征[3-4]開展評價，證實(shí)通化盆地具備油氣成藏條件、勘探潛力較大[5-6]。

三棵榆樹斷陷是通化盆地勘探程度相對較高的一個二級構(gòu)造單元(圖1)，凹陷約600 km2，自下而上發(fā)育中侏羅統(tǒng)侯家屯組，下白堊統(tǒng)果松組、鷹嘴砬子組、林子頭組和三棵榆樹組(圖2)，其中鷹嘴砬子組是主要的含油氣層位，也是本文研究的目的層系。本文結(jié)合鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞和核磁等測試手段，針對鷹嘴砬子組儲層特征開展綜合研究，以期為今后東部盆地群油氣勘探工作奠定基礎(chǔ)。

圖1 通化盆地構(gòu)造單元劃分圖Fig.1 Tectonic unit division map of Tonghua Basin

1 區(qū)域地質(zhì)背景

通化盆地位于敦密斷裂和鴨綠江斷裂之間，北東走向(圖3)，為華北板塊北緣加里東褶皺基底之上的中生代盆地[7]，基底為太古界變質(zhì)巖和花崗巖體[8]。盆地形成之后經(jīng)歷多期改造[9]，目前主要?dú)堄嘀匈_統(tǒng)—下白堊統(tǒng)地層，并在拉張作用影響下形成三棵榆樹斷陷、三源浦凹陷與二密凹陷3個二級構(gòu)造單元(圖1)。

圖3 區(qū)域構(gòu)造圖Fig.3 Regional tectonic map

2 儲層巖石特征

結(jié)合前人認(rèn)識[10-11]，從已有鉆井巖芯(地質(zhì)井均為全井段取芯)和野外露頭來看，通化盆地鷹嘴砬子組主要為火山碎屑沉積巖和暗色泥巖建造，局部發(fā)育中性與酸性火山熔巖。

火山碎屑沉積巖包括凝灰質(zhì)礫巖(圖4a)、凝灰質(zhì)砂巖和凝灰質(zhì)粉砂巖，顏色多為淺灰色-灰色，主要成分為火山巖巖屑，凝灰質(zhì)膠結(jié)為主，常見遞變層理與平行層理，具牽引流搬運(yùn)特征，但成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度和層理發(fā)育程度較低。熔巖主要為灰色-灰黑色安山巖與灰白色流紋巖(圖4b)，發(fā)育氣孔構(gòu)造、杏仁構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。泥巖主要為深灰色-灰黑色，塊狀構(gòu)造，常見水平層理與變形層理，可見魚類化石與葉肢介化石(圖4c)，局部含礫質(zhì)或砂質(zhì)，砂質(zhì)含量較多時為灰色-深灰色。

3 儲層沉積環(huán)境與沉積相

受火山間歇活動影響，三棵榆樹斷陷鷹嘴砬子組為特殊的火山堰塞湖環(huán)境，既有火山巖建造又有正常湖泊沉積。目前， 已揭示火山巖儲層以溢流相的安山巖與流紋巖為主， 單期厚度一般在25～70 m，局部累厚可達(dá)150 m。

區(qū)內(nèi)扇三角洲則具有“多物源、近物源、扇裙式展布”的特點(diǎn)，沉積物粒度偏粗,凝灰質(zhì)與泥質(zhì)含量較高，巖屑、長石占比高，成熟度較低、分選和磨圓較差。同時受近火山機(jī)構(gòu)及火山活動頻繁影響，扇三角洲沉積中凝灰質(zhì)含量普遍較高。相對而言，有效儲層主要發(fā)育在水下河道和河口壩微相之中，水下河道沉積以凝灰質(zhì)粗—中砂巖為主，常見沖刷面與正粒序，可見交錯層理與平行層理(圖4d)，局部含泥礫或植物碎屑(圖4e)；河口壩巖性更為復(fù)雜，下部為凝灰質(zhì)中細(xì)砂巖，向上漸變?yōu)槟屹|(zhì)粗砂巖或砂礫巖，分選中等，礫石直徑在0.6～1.2 cm之間、成分以火山巖為主。

a.TD13井，206.5 m，凝灰質(zhì)礫巖；b.TD13井，424.7 m，杏仁流紋巖、網(wǎng)狀縫、油跡；c.TD15井，573.35 m，黑色泥巖、葉肢介化石；d.TD13井，280.85 m，凝灰質(zhì)砂礫巖，小型交錯層理；e.TD15井，61.4 m，凝灰質(zhì)粉砂巖，植物化石與炭屑。圖4 三棵榆樹斷陷鷹嘴砬子組典型巖芯照片F(xiàn)ig.4 Typical drilling core of Yingzuilazi Formation in Sankeyushu fault depression

4 儲層特征

鷹嘴砬子組油氣顯示豐富但空間分布不均，油氣賦存特征受儲層影響顯著。為此，本文綜合運(yùn)用鑄體薄片、掃描電鏡、CT掃描、高壓壓汞、恒速壓汞、核磁共振及巖礦、物性分析數(shù)據(jù)，對鷹嘴砬子組儲層微觀特征與物性特征開展精細(xì)研究。

4.1 孔隙類型及孔隙結(jié)構(gòu)

對區(qū)內(nèi)重點(diǎn)井225塊樣品開展儲層微觀特征分析，明確鷹嘴砬子組儲層主要儲集空間類型包括了原生殘余孔隙、次生溶蝕孔隙和裂縫三大類。相對而言，火山巖儲層中原生殘余孔隙與裂縫占比略高，碎屑巖儲層中則以次生溶蝕孔隙與裂縫為主。

原生殘余孔隙主要包括粒間孔與氣孔(氣孔僅在火山巖儲層中發(fā)育)，受深埋與成巖作用影響，原始孔隙普遍遭受破壞，孔隙內(nèi)被膠結(jié)物與次生礦物充填僅保留部分微孔，此類孔隙連通性較差，多呈孤立分布(圖5a)；次生溶蝕孔隙包括粒內(nèi)溶孔與粒間溶孔(圖5b)，被溶蝕的物質(zhì)主要為鉀長石(圖5c)、火山巖巖屑和填隙物中的凝灰質(zhì)、鈣質(zhì)成分，溶蝕程度空間不均，溶蝕程度高的位置孔隙間連通性較好(圖5d)；裂縫包括了原生裂縫與次生裂縫兩種，原生裂縫主要有炸裂縫和冷凝收縮縫，只在火山巖儲層中發(fā)育；次生裂縫有構(gòu)造縫和溶蝕縫，二者在火山巖與碎屑巖儲層中均有發(fā)育并以構(gòu)造縫為主。巖芯可見裂縫規(guī)模差異較大，長度由幾厘米至幾米不等、毫米級張開度，局部裂縫發(fā)育程度較高可形成網(wǎng)狀縫，對于溝通孔隙、疏導(dǎo)油氣具有顯著作用(圖4b、圖5e)。

a. TD15G井，206.5 m沉凝灰?guī)r、原生殘余粒間孔隙；b. TD17井，604.45 m凝灰質(zhì)粉砂巖、粒間溶孔；c.TD18井，921.95 m凝灰質(zhì)巖屑砂巖、長石粒內(nèi)溶孔；d. TD18井，921.96 m凝灰質(zhì)巖屑砂巖、連片粒間溶孔；e. TD15G井，1072 m凝灰質(zhì)粗砂巖、構(gòu)造縫、油跡充填；f.TD17井，152.3 m凝灰質(zhì)粗砂巖、片狀喉道。圖5 三棵榆樹斷陷鷹嘴砬子組孔隙微觀照片F(xiàn)ig.5 Pore micrographs of Yingzuilazi Formation in Sankeyushu fault depression

4.2 孔隙結(jié)構(gòu)

據(jù)22塊儲層樣品的高壓壓汞、恒速壓汞及核磁共振測試結(jié)果，本區(qū)儲層喉道半徑分布在0.03～0.33 μm之間，片狀喉道為主(圖5f)，<0.1 μm的孔喉連通性普遍較差。壓汞最大汞飽和度為35%～72%、多數(shù)<50%，退汞效率22%～47%，以略粗歪度為主(圖6)，可動流體飽和度為35.3%～51.2%。由此可見，鷹嘴砬子組儲層孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，喉道細(xì)小且連通性較差，儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)。

圖6 鷹嘴砬子組儲層高壓壓汞曲線圖Fig.6 High pressure mercury injection curve of reservoir from Yingzuilazi Formation

4.3 儲層物性

鷹嘴砬子組主要發(fā)育特低孔、超低滲儲層，儲層主體孔隙度在4%～10%、最大14%，滲透率普遍<0.2×10-3μm2(圖7)。受晚期抬升改造影響(鏡質(zhì)體反射率法計算現(xiàn)今通化盆地剝蝕地層厚度約2 250 m)，儲層物性與現(xiàn)今埋深相關(guān)性不明顯(圖7)，而從物性測試樣品的鑄體薄片和掃描電鏡分析結(jié)果來看，物性較好的儲層樣品普遍有溶蝕帶或裂縫帶發(fā)育。此外，區(qū)內(nèi)僅有一口工業(yè)氣流井測試儲層孔隙度為4.0%～4.8%、滲透率為0.01×10-3μm2，物性雖差但仍為天然氣成藏提供了儲層條件。

5 沉積巖儲層影響因素

5.1 沉積相與巖性

原始沉積條件、巖性、成巖作用均會對儲層物性產(chǎn)生影響[12-14]，統(tǒng)計沉積微相、巖性與物性相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)高能水動力環(huán)境下(本區(qū)以分流河道、河口壩微相為主)沉積的粗粒碎屑巖物性相對較好(圖8)，凝灰質(zhì)中、粗砂巖孔滲條件顯著優(yōu)于凝灰質(zhì)粉、細(xì)砂巖(圖9)。但同種相帶與巖性內(nèi)儲層物性變化較大、非均質(zhì)性較強(qiáng)，表明沉積微相與巖性并非唯一控制儲層物性的因素。

圖8 鷹嘴砬子組沉積微相與儲層物性關(guān)系圖Fig.8 Relationship between sedimentary microfacies and physical properties of reservoir from Yingzuilazi Formation

圖9 鷹嘴砬子組巖石粒度與儲層物性關(guān)系圖Fig.9 Relationship between rock grain size and reservoir properties from Yingzuilazi Formation

5.2 成巖作用

鷹嘴砬子組儲層伊蒙混層中蒙脫石平均占比11%，實(shí)測包裹體均一溫度140℃～193℃/平均163℃，實(shí)測Ro為0.97%～1.54%/平均1.2%，綜合判斷為中成巖B期。儲層成巖程度較高，壓實(shí)作用導(dǎo)致了大部分原生孔隙的破壞，多期膠結(jié)、溶蝕及自生黏土礦物充填致使儲層非均質(zhì)性顯著增強(qiáng)，唯有溶蝕對儲層物性具有一定改善作用，鉀長石、火山巖屑等易溶物質(zhì)的大量發(fā)育為次生孔隙的形成提供了基礎(chǔ)。

此外，次生裂縫的發(fā)育對儲層孔隙的連通具有促進(jìn)作用。

6 結(jié)論

(1)三棵榆樹斷陷鷹嘴砬子組為火山堰塞湖環(huán)境，發(fā)育火山碎屑沉積巖與火山熔巖兩大類儲層。火山碎屑沉積巖儲層以扇三角洲水下河道、河口壩微相的凝灰質(zhì)粗-中砂巖為主，火山熔巖儲層以溢流相安山巖、流紋巖為主。

(2)鷹嘴砬子組儲層主要儲集空間類型包括了原生殘余孔隙、次生溶蝕孔隙和裂縫三大類。原生殘余孔連通性較差、多呈孤立分布，次生溶蝕孔隙主要為鉀長石、火山巖巖屑和凝灰質(zhì)、鈣質(zhì)溶蝕而成，裂縫則以構(gòu)造成因?yàn)橹鳌?/p>

(3)鷹嘴砬子組儲層孔滲條件相對較差，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，喉道細(xì)小且連通性較差，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，沉積微相類型、巖性、成巖作用和裂縫發(fā)育程度對儲層物性具有顯著影響。