孫 靖 尤新才 薛晶晶 白 雨 常秋生

（中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院 新疆克拉瑪依 834000）

隨著含油氣沉積盆地勘探類型和領(lǐng)域的不斷拓展和常規(guī)儲層油氣藏發(fā)現(xiàn)難度的不斷增大，以礫巖等為代表的粗粒沉積巖特征、模式研究日益深入（Leary et al.，2016；Quick et al.，2020），其作為儲層的孔隙演化、成巖作用、儲層發(fā)育特征及構(gòu)成的油氣藏正在受到越來越多的關(guān)注（Liu et al.，2012；Wei et al.，2015；于興河等，2018；劉強虎等，2020）。目前，礫巖儲層已經(jīng)成為我國油氣勘探開發(fā)的主要領(lǐng)域之一（鄭民等，2019；何海清等，2021）。其中，準噶爾盆地西北緣瑪湖地區(qū)三疊系百口泉組礫巖儲層領(lǐng)域連續(xù)獲得重大勘探突破，已經(jīng)落實10 億噸以上的規(guī)模儲量（雷德文等，2017；趙文智等，2019），成為中國石油增儲上產(chǎn)的最重要、最現(xiàn)實領(lǐng)域之一（何海清等，2021）。近年來，瑪湖地區(qū)二疊系礫巖儲層領(lǐng)域達18 井、瑪湖7 井、瑪湖26 井、瑪湖28 井、瑪湖40 井、瑪湖48 井、金龍53 井、金龍55 井等多口井又連續(xù)獲得突破，正逐漸成為盆地新的規(guī)模儲量接替區(qū)。但是，礫巖作為一種特殊的儲集巖類型（于興河等，2018），尤其是作為致密碎屑巖非常規(guī)儲層，其物性相對較差。因此，深化和拓展該領(lǐng)域勘探就必須明確其發(fā)育特征和有效儲層的發(fā)育規(guī)律，為“甜點”目標預(yù)測提供有效支撐。

前人針對二疊系礫巖沉積儲層也進行了研究，基本明確了上烏爾禾組、下烏爾禾組、夏子街組等不同層系以及瑪南等區(qū)塊的沉積相類型、儲層巖石類型、孔隙類型及成巖作用類型和特征（付爽等，2019；馬永平等，2019；連麗霞等，2021；錢海濤等，2021；鄒志文等，2021），或者次生孔隙發(fā)育控制因素（郭沫貞等，2017）等?？傮w上，前人研究主要存在兩方面不足，一是主要針對某一層位、區(qū)塊或某一方面開展研究和分析，系統(tǒng)性研究缺乏，尤其是二疊系全區(qū)、全層系礫巖儲層的發(fā)育特征和規(guī)律，二是一般以中淺層為主，無法滿足該領(lǐng)域勘探開發(fā)的迫切需求。

本文利用瑪湖地區(qū)近70 口關(guān)鍵探井資料，尤其是近年來鉆探的重點井和突破井的巖心、錄測井、薄片、掃描電鏡及化驗等各項分析、鑒定數(shù)據(jù)和資料，對全區(qū)二疊系礫巖儲層的基本特征、發(fā)育規(guī)律進行研究和分析，明確了儲層類型、發(fā)育特征及有效儲層成因，為深化和拓展盆地相關(guān)領(lǐng)域勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準噶爾盆地作為我國西部典型的大型疊合含油氣沉積盆地之一，自克拉瑪依油田發(fā)現(xiàn)以來，近70 年已發(fā)現(xiàn)和落實包括400 多個油氣藏的近40 個油氣田，油氣資源豐富（陳建平等，2016；何文軍等，2019），已成為我國陸上原油增儲上產(chǎn)的主力盆地之一。盆地由包括西部隆起、中央坳陷、陸梁隆起等一級構(gòu)造單元和瑪湖凹陷、中拐凸起、達巴松凸起、夏鹽凸起、克百斷裂帶等二級構(gòu)造單元組成（圖1），面積近13×104km2。研究工區(qū)瑪湖地區(qū)包括瑪湖凹陷及相鄰的中拐凸起北翼、達巴松凸起、夏鹽凸起西翼及克百斷裂帶，面積近8.3×103km2。

圖1 準噶爾盆地瑪湖地區(qū)位置圖Fig.1 Location map of the Mahu area in Junggar Basin

研究區(qū)地層發(fā)育齊全，從古生界石炭系、二疊系，向上到中生界、三疊系、侏羅系和白堊系以及新生界古近系、新近系和第四系均有發(fā)育，尤其是二疊紀是瑪湖凹陷主要沉積充填期之一（何登發(fā)等，2018），沉積厚度可達6 000～7 000 m。其中，二疊系自下而上發(fā)育下統(tǒng)佳木河組（P1j）和風(fēng)城組（P1f）、中統(tǒng)夏子街組（P2x）和下烏爾禾組（P2w）以及上統(tǒng)上烏爾禾組（P3w），各組地層依次向凸起區(qū)超覆于下伏石炭系地層上。烴源巖主要為中-下二疊統(tǒng)風(fēng)城組、下烏爾禾組等兩套源巖（陳建平等，2016），儲集巖主要為礫巖，其次為薄層的含礫粗砂巖、砂巖等；同時，在二疊系內(nèi)部發(fā)育多層厚度50～80 m的穩(wěn)定泥巖層，形成多套良好儲蓋組合。

自石炭紀形成以來，準噶爾盆地先后在海西、印支、燕山和喜馬拉雅等4 大構(gòu)造運動的影響下經(jīng)歷了非常復(fù)雜的構(gòu)造演化過程（鄭孟林等，2019），瑪湖地區(qū)二疊紀也先后經(jīng)歷了造山后伸展、擠壓逆沖等演化階段（何登發(fā)等，2018），形成了現(xiàn)今復(fù)雜的地層構(gòu)造樣式和多樣的儲集巖類型，礫巖儲層是其中最主要類型之一。

2 儲層基本特征

2.1 巖石學(xué)主要特征

瑪湖地區(qū)物源主要為西北部的哈拉阿拉特山、西部的扎依爾山以及東北部的青格里底山，沉積體系為扇三角洲—湖泊體系（張昌民等，2020；鄒志文等，2021），主要沉積相為扇三角洲和湖泊相，主要儲集體為扇三角洲分流河道礫巖體，包括扇三角洲平原分流河道和前緣水下分流河道微相。儲集巖以各種不同類型的礫巖為主，也包括一些薄層含礫粗砂巖及砂巖。

該區(qū)二疊系礫巖主要為中礫巖，其次為細礫巖及二者之間的過渡巖類中細礫巖，粗礫巖和中粗礫巖較少。中礫巖、細礫巖及中細礫巖分布廣泛，在整個瑪湖地區(qū)均有分布，而粗礫巖和中粗礫巖分布較局限，主要發(fā)育在離物源相對較近的凹陷周緣斜坡及凸起上。中礫巖礫石粒徑一般（4×6～40×64）mm2，粒徑跨度大；分選一般—較差，粒徑較細的分選性優(yōu)于較粗的，次棱角—次圓狀為主，磨圓一般—中等（圖2a～圖2c）。細礫巖粒徑一般為（2×2～3×4）mm2，粒徑跨度小，分選中等—較好，其分選性明顯優(yōu)于中礫巖，次棱角—次圓狀為主（圖2d），磨圓度與中礫巖相當(dāng)，局部略好。中細礫巖分布也較廣泛（圖2e），混雜沉積為主，其分選性和磨圓度也介于二者之間，反映了本區(qū)沉積環(huán)境和水動力條件變化較大。粗礫巖及中粗礫巖在全區(qū)較少（圖2f），礫石粒徑大于40×64 mm2，磨圓度與中礫巖相當(dāng)。

由于形成時間早，演化期長，且埋深較大，經(jīng)歷長時間壓實作用，不同粒徑的礫巖以線狀—凹凸?fàn)罱佑|的孔隙式膠結(jié)為主，膠結(jié)程度中等，局部膠結(jié)強度大，顆粒支撐為主；細礫巖和粗礫巖在膠結(jié)方式、膠結(jié)程度、支撐類型等與中礫巖基本相同。

通過對近450 個樣品點巖石薄片鑒定碎屑巖成分含量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，儲層中礫石總絕對體積分數(shù)為32.00%～90.00%，平均為67.91%，礫石成分中巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖均有發(fā)育，以巖漿巖為絕大多數(shù)（圖2g～圖2l），占據(jù)了總體積的91.75%，其中又以凝灰?guī)r為主（表1）。凝灰?guī)r絕對體積分數(shù)為10.82%～84.50%，平均為48.99%，占所有礫石體積分數(shù)的72.14%，深灰色、綠色、褐色等顏色偏暗的基性凝灰?guī)r、淺灰色等顏色較淡的酸性凝灰?guī)r以及介于二者之間的中性凝灰?guī)r礫石（圖2），無論在垂向上，還是在平面上均廣泛發(fā)育。其次為中酸性火山熔巖，主要有中性的安山巖和酸性的霏細巖、流紋巖和英安巖等（圖2），其中安山巖絕對平均體積分數(shù)為6.51%，霏細巖為3.95%，流紋巖和英安巖分別為1.48%和0.85%。同時，還含有少量侵入巖，主要為花崗巖，平均體積分數(shù)為0.53%；另外，局部發(fā)育砂巖、泥巖、粉砂巖和硅質(zhì)巖等沉積巖以及石英巖和板巖等變質(zhì)巖類?？傮w上，瑪湖地區(qū)二疊系儲層礫石以巖漿巖為主，主要是因為石炭系和二疊系早期火山活動提供了大量物源。

表1 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲層巖石主要成分體積分數(shù)表Table 1 Volume fraction table of major rock composition of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area

圖2 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲層特征（巖心、鑄體薄片）a.灰色中礫巖（瑪19，3 781.01～3 781.11 m，P2w）；b.灰色中礫巖（鹽北2，4 467.58～4 467.68 m，P2w）；c.灰色熒光中礫巖（金探1，4 537.90～4 538.00 m，P3w）；d.灰色熒光細礫巖（瑪湖1，3 968.26～3 968.36 m，P2w）；e.褐灰色油斑中細礫巖（瑪湖33，4 240.49～4 240.59 m，P1f）；f.灰色油斑中粗礫巖（瑪東2，4 247.22～4 247.32 m，P2x）；g.凝灰?guī)r礫石，原生剩余粒間孔（瑪湖7，3 381.27 m，P3w）；h.凝灰?guī)r和安山巖礫石，粒內(nèi)溶孔（瑪湖26，4 006.50 m，P1f）；i.花崗巖和霏細巖礫石，粒內(nèi)溶孔（瑪湖23，4 284.05 m，P3w）；j.凝灰?guī)r礫石，濁沸石膠結(jié)，粒間溶孔（瑪湖26，3 753.00 m，P2x）；k.安山巖礫石，方解石膠結(jié)，粒間溶孔（百泉1，4 102.79 m，P1f）；l.凝灰?guī)r礫石，鐵白云石和方解石膠結(jié)物，粒間溶孔（瑪湖15，3 985.00 m，P1f）Tuf.凝灰?guī)r；And.安山巖；Gra.花崗巖；Fel.霏細巖；Cal.方解石；Ank.鐵白云石；Lau.濁沸石Fig.2 Characteristics of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area（core and casting sheet）

2.2 成巖作用特征

瑪湖地區(qū)二疊系礫巖儲層成巖作用主要有壓實作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用等3 類。其中，壓實和膠結(jié)作用降低儲層的原始孔隙度和滲透率，使儲層質(zhì)量變差，而溶蝕作用增大和拓展儲層有效孔隙空間，增大儲層孔隙度，改善儲層質(zhì)量。

（1）壓實作用

瑪湖地區(qū)二疊紀經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，地層埋深差異較大，淺層在2 000 m 左右，而深層可以超過5 000 m，壓實作用比較發(fā)育。一般埋深小于3 600 m 時，以機械壓實為主，顆粒之間以點、線或者點—線組合接觸為主，凝灰?guī)r、板巖、泥巖、安山巖、流紋巖等抗壓實能力稍弱，開始發(fā)生變形，而花崗巖、霏細巖、砂巖等抗壓實能力較強，基本不變形，也因此保留了一定量的原生剩余粒間孔隙（圖2g）；埋深大于3 600 m時，由于上覆地層壓力和側(cè)向構(gòu)造應(yīng)力不斷增大，顆粒接觸點受力增大，其溶解度增大，顆粒之間變?yōu)榭p合線接觸為主，凝灰?guī)r等抗壓實能力弱的顆粒表面發(fā)生大規(guī)模變形，抗壓實能力強的顆粒表面也開始發(fā)生局部變形（圖2）。隨著壓實作用進一步加強，很多顆粒被擠壓，在內(nèi)部形成大量發(fā)育的微裂縫（圖3a～圖3c），甚至形成縫網(wǎng)（圖3d），這在礫巖儲層中也是較常見的，形成了流體滲流的良好通道，提升了儲層的滲流能力和滲透率，改善了儲層質(zhì)量。依據(jù)258 個樣品點鑄體薄片鑒定數(shù)據(jù)統(tǒng)計，微裂縫體積分數(shù)2.98%～20.38%，平均為9.92%，與各類孔隙共同構(gòu)成了二疊系致密礫巖有效儲層的雙重介質(zhì)（表2）。

表2 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲層不同類型孔隙及裂縫體積分數(shù)統(tǒng)計表Table 2 Statistical table of different types pore and fracture volume fraction of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area

圖3 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲層成巖作用特征（鑄體薄片、掃描電鏡）a.微裂縫，瑪西1，3 754.31 m，P2w；b.微裂縫，達9，5 005.00 m，P2w；c.微裂縫，瑪湖23，4 224.40 m，P3w；d.裂縫網(wǎng)，瑪湖15，3 812.50 m，P2x，鑄體；e.粒狀自生石英晶體和葉片狀綠泥石（瑪湖15，3 814.23 m，P2x）；f.粒間碳酸鹽類礦物（瑪湖23，4 197.92 m，P3w）；g.粒間沸石類礦物（瑪湖15，3 659.41 m，P2x）；h.長石及粒內(nèi)溶孔（瑪湖15，3 659.41 m，P2x）；i.長石粒內(nèi)溶孔（瑪湖43，5 176.24 m，P3w）；j.沸石膠結(jié)物粒間溶孔（白25，2 931.45 m，P2x）；k.沸石膠結(jié)物粒間溶孔（金探1，4 537.55 m，P3w）；l.碳酸鹽膠結(jié)物粒間溶孔（瑪湖1，4 104.29 m，P2x）Aqu.自生石英；Car.碳酸鹽；Zeo.沸石；Chl.綠泥石；Fel.霏細巖Fig.3 Diagenesis characteristics of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area（casting sheet and SEM）

（2）膠結(jié)作用

礫巖儲層膠結(jié)作用主要有硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和沸石類膠結(jié)等3 類，這些膠結(jié)物未全部溶蝕或溶蝕后不規(guī)則港灣狀襯邊形式充填于孔喉中。硅質(zhì)膠結(jié)物主要是自生石英顆粒，顆粒晶形完整，充填于粒間孔隙中或顆粒表面（圖3e）；碳酸鹽膠結(jié)物中方解石和鐵白云石最常見，前者鑄體薄片中被染成紅色（圖2g、圖2k、圖2l，圖3b），后者呈藍綠色（圖2l），充填于孔喉中（圖3f）；沸石類膠結(jié)物以濁沸石為主，其次為方沸石（圖2j，圖3g），均是在火山物質(zhì)豐富的堿性或強堿性環(huán)境下形成的（郭沫貞等，2016），另外還有少量鈉長石膠結(jié)物。二疊系巖漿巖以基性、中酸性巖屑和凝灰?guī)r為主，為沸石類礦物的形成提供了充足物質(zhì)基礎(chǔ)（郭沫貞等，2016），因此，二疊系沸石類膠結(jié)物明顯多于上覆地層。另外，還有一些高嶺石、綠泥石、伊利石及伊/蒙混層等粘土礦物以不同產(chǎn)出狀態(tài)充填于孔喉中?？傮w上，膠結(jié)物減少了原生剩余粒間孔隙并堵塞孔喉，降低了儲層物性，但另一方面，碳酸鹽巖、沸石類等膠結(jié)物充填孔喉也承受了圍巖的壓力，避免了壓實作用的加劇，也為后期大氣淋濾或者有機酸溶蝕形成次生孔隙提供了基礎(chǔ)物質(zhì)。

（3）溶蝕作用

本區(qū)致密礫巖儲層溶蝕作用在顆粒內(nèi)部和顆粒間均比較發(fā)育，形成兩類溶蝕性次生孔隙；顆粒內(nèi)部主要是安山巖中的暗色礦物溶蝕（圖2h）和巖漿巖中的長石溶蝕（圖2i），形成粒內(nèi)溶孔，尤其是長石溶蝕最為普遍（圖3h、圖3i），長石顆粒局部或大部被溶蝕；顆粒之間主要是濁沸石、方沸石等沸石類和方解石、白云石等碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕等兩類膠結(jié)物以及少量鈉長石膠結(jié)物發(fā)生溶蝕作用，形成粒間溶孔（圖2j～圖2l，圖3j～圖3l）。

總體上，埋深小于2 800 m 時以原生剩余粒間孔和次生溶孔均衡發(fā)育的混合孔隙帶為主，原生和次生孔隙平均體積分數(shù)分別為41.33%和42.83%（表2）；2 800～5 300 m 時次生孔大量發(fā)育，尤其是溶蝕型次生孔隙，形成3 個次生孔隙富集帶，其平均體積達到56.85%，而原生孔為33.23%。這兩類次生孔隙的大量發(fā)育，尤其是在埋深大于4 000～4 500 m 中深層—深層領(lǐng)域，增大了孔喉空間，提高了儲層物性，改善了儲層質(zhì)量，對提升致密儲層有效性作用顯著，成為了決定儲層質(zhì)量的雙重介質(zhì)之一（表2）。

2.3 物性特征

通過2 082 塊樣品孔滲分析，礫巖儲層孔隙度為2.60%～15.60%，平均為7.60%，空氣滲透率為0.01×10-3μm2～112.00×10-3μm2，平均為0.52×10-3μm2（圖4），分別小于10%和1×10-3μm2，達到了致密碎屑巖的分類標準；同時，根據(jù)樣品點不同數(shù)值分布范圍統(tǒng)計，孔隙度小于10%的占81.08%，滲透率小于1×10-3μm2的為56.87%，而小于10×10-3μm2的為86.65%，低—特低孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)點占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，該區(qū)礫巖儲層屬于典型的低—特低孔隙度和低—特低滲透率的致密儲層（賈承造等，2012；鄒才能等，2013）。

2.4 孔隙類型及演化特征

依據(jù)孔隙度—埋深關(guān)系、孔隙類型以及不同類型孔隙含量隨埋深變化規(guī)律，以埋深2 800 m 左右為界，二疊系礫巖儲層由下至上可以劃分為次生孔—孔隙增加帶和混合孔—孔隙減小帶（圖4）。埋深2 800 m 以上，儲層孔隙中原生孔隙和次生孔隙均有發(fā)育（表2，圖4），形成混合孔隙帶。總體上，原生和次生孔隙均有發(fā)育，平均體積分數(shù)分別為41.33%和42.83%，原生孔隙以原生粒間孔為主，總體積分數(shù)占到原生孔隙的99%以上，偶爾發(fā)育雜基微孔、粒間原生微孔等。成巖作用以壓實作用為主，儲層原生孔隙空間迅速減小，隨埋深增大，壓實作用增強，孔隙度迅速降低，由15%～20%減小至7%～10%左右。

圖4 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲層物性及孔深關(guān)系圖Fig.4 Property of Permian tight conglomerate reservoir and porosity-depth map in the Mahu area

埋深大于2 800 m 時，儲層孔隙以次生孔隙為主，主要分為兩類，一類是溶蝕型次生孔隙，具體包括長石等碎屑顆粒發(fā)生溶蝕形成的粒內(nèi)溶孔和各類膠結(jié)物溶蝕形成的粒間溶孔；第二類是非溶蝕型或者成巖作用型次生孔隙，包括各類礦物結(jié)晶轉(zhuǎn)化形成的晶間孔和各類粘土礦物轉(zhuǎn)化脫水形成的收縮孔?？傮w上，次生孔隙以粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔等溶蝕型次生孔隙為主，平均體積分數(shù)接近或超過60%（表2）。非溶蝕型次生孔隙體積分數(shù)較少，平均僅為1%左右，而且隨著埋深增加體積分數(shù)降低。垂向上主要發(fā)育3 個次生孔隙富集帶，第一個埋深2 800～3 600 m 左右，第二個埋深4 000～4 400 m左右，第三個埋深4 700～5 300 m 左右，3 個次生孔隙富集帶中儲層次生孔隙總平均體積分數(shù)分別為52.11%、61.42%和77.97%（表2），平均增孔量分別達到4.26%、6.34%和8.93%，最大可以達到10%～12%，且隨著埋深增加，次生孔隙富集帶次生孔隙含量更高，增孔作用更為顯著；孔隙帶埋深跨度分別達到800 m、400 m 和600 m，證明了次生孔隙富集帶發(fā)育的普遍性，有效改善了致密礫巖儲層的孔隙度（圖4）。

3 有效儲層發(fā)育的影響因素

瑪湖地區(qū)二疊系礫巖儲層屬于典型的低—特低孔隙度和低—特低滲透率致密儲層，但依據(jù)實際鉆探情況、試油產(chǎn)量以及評價開發(fā)效果，該區(qū)發(fā)育規(guī)模、有效的相對優(yōu)質(zhì)“甜點”儲層，這些有效儲層的成因可以歸結(jié)為內(nèi)因和外因兩個方面，其中，內(nèi)因包括優(yōu)勢巖類和裂縫發(fā)育，而外因主要是溶蝕作用和異常高壓。

3.1 優(yōu)勢巖類控制現(xiàn)今物性

礫巖儲層主要由礫石和砂質(zhì)兩部分構(gòu)成，礫石一般起支撐作用，砂質(zhì)主要是充填孔隙（圖2），不同類型礫巖儲層物性存在差異。不同礫巖類型可通過礫石的粒度、分選、磨圓等結(jié)構(gòu)成熟度和砂質(zhì)碎屑顆粒類型和含量、填隙物類型和含量等成分成熟度對儲層質(zhì)量產(chǎn)生影響。一般地，粒度適中、分選性好、磨圓度高的儲集體物性較好，中礫巖物性相對較好，細礫巖次之，粗礫巖平均滲透率較高（表3，圖5）。同時，砂質(zhì)成分中石英、長石含量高，雜基和膠結(jié)物含量低的礫巖物性較好。

圖5 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲層物性對比直方圖Fig.5 Contrast histogram of physical properties of different tight conglomerate reservoirs in the Mahu area

表3 瑪湖地區(qū)二疊系致密礫巖儲層儲層物性對比表Table 3 Comparison of physical properties of different tight conglomerate reservoirs in the Mahu area

另外，礫巖儲層主要發(fā)育于扇三角洲平原分流河道和扇三角洲前緣水下分流河道微相，二者在水動力條件、水動力穩(wěn)定性以及搬運水體運動特征方面存在較大差異。扇三角洲平原長期位于陸上，一般以洪流、漫流、片流為主，瞬時水動力較強，但穩(wěn)定性差，造成泥沙混雜，巖石以褐色、褐灰色等氧化或弱氧化色為主，而扇三角洲前緣長期位于水下，以牽引流為主，水動力穩(wěn)定、持續(xù)，淘洗更充分，巖石以灰色、灰綠色等還原色為主。因此，扇三角洲前緣水下分流河道礫巖儲層巖屑含量一般比平原分流河道低，礫巖更純凈，物性更好，儲層質(zhì)量更高。

3.2 溶蝕作用形成次生孔隙

瑪湖地區(qū)二疊系礫巖致密儲層溶蝕作用發(fā)育，形成了3 個大跨度的次生孔隙富集帶（圖4），其原因主要有兩個方面，有機酸溶蝕和大氣水淋濾（Wilkinson et al.，1997；吳孔友等，2002，2003；黃潔等，2007；丁曉琪等，2014）。

二疊系風(fēng)城組主力烴源巖有機質(zhì)豐度較高，以Ⅱ型干酪根為主，其次為Ⅲ型干酪根，是產(chǎn)生有機酸的良好物質(zhì)，處于成熟—高成熟階段（陳建平等，2016），而且發(fā)生了至少3 期大規(guī)模生排烴和油氣充注（張義杰等，2010），產(chǎn)生并排出草酸、醋酸等大量有機羧酸，與Al3+形成絡(luò)合物而增加其活度，推動和加速了長石、濁沸石等鋁硅酸鹽和方解石溶解（黃潔等，2007），在二疊系礫巖儲層中廣泛發(fā)生長石、凝灰?guī)r、花崗巖等顆粒溶蝕或碳酸鹽、沸石類等膠結(jié)物溶蝕，在碎屑顆粒內(nèi)部及邊緣形成次生大量孔隙，垂向上形成規(guī)模發(fā)育的次生孔隙富集帶。此外，儲層中的蒙脫石、伊/蒙混層等粘土礦物向伊利石和綠泥石成巖轉(zhuǎn)變過程中也會大量釋放出H+，形成層間酸性水，進一步促進形成溶蝕孔隙?，敽枷葑孕纬梢詠恚群蠼?jīng)歷了多期復(fù)雜構(gòu)造演化階段，發(fā)生多次沉降、抬升、擠壓、拉伸等構(gòu)造運動，形成了三疊系—二疊系、二疊系上烏爾禾組—下烏爾禾組、二疊系—石炭系等多期大型不整合（何登發(fā)等，2018；鄭孟林等，2019），抬升暴露地表時在瑪湖凹陷兩側(cè)凸起區(qū)易形成微裂縫甚至小斷層。同時，凸起區(qū)和凹陷斜坡區(qū)地層水以受大氣水滲透淋濾的Na2SO4或NaHCO3型為主，處于自由交替循環(huán)帶（李天宇等，2020），大氣水在不整合之下地層發(fā)生大規(guī)模淋濾（吳孔友等，2002，2003；郭沫貞等，2017），使方解石、濁沸石等不穩(wěn)定礦物溶蝕，形成大量溶蝕孔隙和裂縫，有效改善儲層孔滲性。兩個因素單獨或者共同作用形成的溶蝕型次生孔隙是形成致密礫巖有效儲層的最主要因素之一。

3.3 裂縫發(fā)育提升滲流能力

瑪湖地區(qū)二疊系主要發(fā)育構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫兩類。構(gòu)造裂縫主要是因為瑪湖凹陷自形成以來先后經(jīng)歷了晚石炭世—早二疊世造山后伸展、中二疊世—中三疊世擠壓逆沖與晚三疊世克拉通內(nèi)拗陷等多期復(fù)雜構(gòu)造運動（何登發(fā)等，2018），形成了北北東、北東、北北西、近東西等多個方向，走滑斷層、正斷層、逆斷層等多種類型，深層石炭—二疊系、中層三疊—侏羅系、淺層白堊—新近系等不同深度以及大型、中型、小型等不同級別的復(fù)雜斷裂系統(tǒng)（陳石等，2016；陳永波等，2018；何登發(fā)等，2018），為系統(tǒng)內(nèi)儲層巖石，尤其是礫巖儲層形成大量裂縫提供了外部應(yīng)力條件。同時，隨著儲層巖石埋深增大，上覆地層壓力不斷增大，且礫石主要為抗壓實能力較弱的凝灰?guī)r、安山巖和霏細巖，抗壓實能力較強的花崗巖含量較少，所以在儲層中形成大量裂縫，甚至是不同方向延展和不同長度、寬度共同發(fā)育的裂縫網(wǎng)，尤其是埋深大于4 500 m 的深層儲層裂縫更加發(fā)育。非構(gòu)造裂縫是由于地層抬升，暴露地表，大氣大規(guī)模淋濾形成的，內(nèi)部的微小裂縫主要是大規(guī)模生烴有機酸溶蝕形成的。

這些裂縫（網(wǎng)）對于礫巖儲層，尤其是致密礫巖儲層非常重要，其可以作為孔隙流體滲流和交換的高效通道，改善儲層的滲透性（曾聯(lián)波等，2008；王珂等，2021），作為對溶蝕型次生孔隙富集帶的補充，更進一步拓展次生孔隙富集帶的深度和廣度，總體上改善和提高儲層質(zhì)量。

3.4 異常高壓實現(xiàn)?？自隹?/h3>

瑪湖地區(qū)普遍發(fā)育異常高壓，其成因主要有兩個，一個是前期二疊紀的快速沉積欠壓實作用形成的超壓（馮沖等，2014；何登發(fā)等，2018），另一個是后期三疊紀末主力烴源巖二疊系風(fēng)城組生排烴膨脹通過斷裂系統(tǒng)向上傳導(dǎo)形成的超壓（李軍等，2020）。依據(jù)試油井實測地層壓力計算的壓力系數(shù)大小及其與埋深關(guān)系，分別以埋深2 800 m 和3 100 m 左右為界，該區(qū)壓力變化可以劃分為常壓區(qū)、過渡區(qū)和高壓區(qū)（圖6）。其中，埋深大于2 800 m 而小于3 100 m 時，部分區(qū)塊壓力系數(shù)大于1.2，開始進入高壓區(qū)，但仍有很多區(qū)塊壓力系數(shù)介于0.8～1.2 之間的常壓區(qū)，因此，這一埋深范圍屬于常壓、高壓的過渡區(qū)。埋深大于3 100 m，基本所有區(qū)塊壓力系數(shù)介于1.2～1.9 之間，平均達到1.5，均進入高壓區(qū)。因此，該區(qū)二疊系主要位于過渡區(qū)和高壓區(qū)，其中絕大部分位于異常高壓區(qū)。

圖6 瑪湖地區(qū)壓力系數(shù)—深度及孔隙度—深度演化關(guān)系圖Fig.6 Pressure coefficient-depth and porosity-depth evolution diagram in the Mahu area

異常高壓對儲層孔隙具有良好的保持和增大作用，尤其是在致密儲層中，孔隙保持主要體現(xiàn)在通過二疊系快速沉積，孔隙水沒有及時排出，承擔(dān)了部分上覆地層壓力和圍巖應(yīng)力，削弱、減緩甚至抑制壓實作用和膠結(jié)作用等的速率和規(guī)模；孔隙增加主要是二疊系烴源巖生成的大量有機酸溶液進入儲層，增強其內(nèi)部流體熱循環(huán)對流和增大CO2溶解度，進一步增強溶蝕作用規(guī)模和強度，形成隨著埋深增加，次生孔隙富集帶的孔隙度逐漸增大的現(xiàn)象。該區(qū)3 個次生孔隙富集帶均位于異常高壓帶內(nèi)，具有良好對應(yīng)關(guān)系（圖6），進一步證實其?？缀驮隹鬃饔?。

瑪湖地區(qū)礫巖致密儲層單層和累積厚度大，8 300 km2范圍內(nèi)廣泛分布，而且普遍發(fā)育次生孔隙富集帶和裂縫（網(wǎng)），有效改善儲層物性，提升其儲層質(zhì)量，使基本無效儲層變?yōu)橛行樱植可踔磷優(yōu)橄鄬?yōu)質(zhì)高效儲層；同時，異常高壓帶的普遍發(fā)育可以保持已形成孔隙，加速溶蝕作用進行和裂縫系統(tǒng)形成，促進油氣充注和聚集以及提供充足地層和產(chǎn)層能量，為整個瑪湖地區(qū)二疊系礫巖領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)勘探重大突破，落實整裝效益儲量和完成長期規(guī)模建產(chǎn)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

（1）瑪湖地區(qū)二疊系礫巖儲層主要為扇三角洲分流河道礫巖，以中礫巖為主，其次為細礫巖和中細礫巖，結(jié)構(gòu)成熟度中等；礫石成分3 大類巖石均有，以凝灰?guī)r為主，成分成熟度較低；儲層孔隙度平均為7.60%，空氣滲透率平均為0.52×10-3μm2，且低—特低孔隙度和滲透率占據(jù)主導(dǎo)地位，為典型低—特低孔、滲致密粗粒儲層。

（2）成巖作用主要有壓實、膠結(jié)和溶蝕作用等3 類，膠結(jié)作用有3 種，粒內(nèi)溶孔及粒間溶孔等兩類溶蝕孔發(fā)育，有效改善儲層質(zhì)量；埋深2 800～3 600 m、4 000～4 400 m和4 700～5 300 m 范圍內(nèi)發(fā)育3 個次生孔隙富集帶，大幅增加儲層有效孔隙度；發(fā)育兩類裂縫，與各類孔隙共同構(gòu)成了致密粗粒儲層的雙重介質(zhì)。

（3）致密粗粒儲層相對優(yōu)質(zhì)有效儲層的成因主要包括內(nèi)因和外因兩部分，內(nèi)因主要是優(yōu)勢巖類和裂縫發(fā)育，前者控制現(xiàn)今物性，后者提升滲流能力，而外因主要是溶蝕作用和異常高壓，前者是形成次生孔隙富集帶，增大儲層有效孔隙，而后者是實現(xiàn)孔隙的有效保持和增加。