歧口凹陷西南缘沙一段下部碳酸盐岩储层特征及控制因素

姜 超，邓爱居，田小川，李风群，李运娥

（1.中国石化胜利油田分公司 地质科学研究院，山东 东营 257015； 2.中国石油华北油田分公司 第三采油厂，河北河间 062450）

0 引言

歧口凹陷沙一段生物碎屑灰岩储层中的油气开采已有多年历史，然而泥晶碳酸盐岩储层物性较差，其勘探和开发起步较晚.近年来，在歧口凹陷六间房、周清庄、扣村、张东等地区的灰质白云岩中发现工业油层，预示歧口凹陷西南缘碳酸盐岩储层的良好勘探前景[1］.

人们对歧口凹陷沙一段碳酸盐岩的沉积特征进行研究[2-5］，而在储层特征方面，只注重生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩等颗粒碳酸盐岩储层的探讨，对泥晶云岩等泥晶碳酸盐岩储层的分析较少[6-11］.蒲秀刚等[8］研究歧口凹陷沙一段白云岩的沉积环境、储集层特征，认为白云岩类沉积于粒屑滩、云灰湾和云洼—灰云坪等滨浅湖湖湾环境，主要发育晶间孔、溶蚀孔及裂缝等储集空间.王振升等认为歧口凹陷沙一段生物灰岩储层孔、洞发育，白云岩类储层以裂缝为主，白云岩储集性能的优劣与白云岩化程度、裂缝发育程度密切相关[9］.董兆雄等认为纹层状泥质灰岩中的灰岩纹层主要是由颗石藻片落及其鳞板组成的，其中发育大量微米级的颗石藻片落粒间孔和粒内孔，是潜在的良好储层，具有开采价值[11］.笔者分析歧口凹陷西南缘沙一段下部碳酸盐岩储层特征和控制因素，对湖相碳酸盐岩储层的研究具有指导意义，也可以为岩性油气藏的勘探提供借鉴.

1 地质背景

歧口凹陷位于黄骅拗陷中部，南起埕宁隆起北坡，北至北大港主断层，西到沧县隆起，东临渤海，是黄骅拗陷的一个主要富油气凹陷.歧口凹陷东部为深洼区，西部斜坡区地势较高，以南大港断裂构造带为界，分为歧北、歧南2个次级凹陷.研究区位于歧口凹陷西南缘，包括南大港潜山构造带、孔店—扣村潜山构造带、羊二庄断阶带、张巨河断裂构造带及歧南和歧北2个次级凹陷（见图1）.

歧口凹陷以古近系沉积为主，沙三段沉积末期，盆地部分抬升，遭受剥蚀，因而沙二段大部分缺失，沙一、沙二与沙三段为不整合接触.歧口凹陷沙河街组各层系有机质丰度高，凹陷中心埋深最大可达8km，烃源岩成熟度高[13］.沙一段沉积时期古气候温暖湿润，半咸水藻类生长繁盛.沙一段自上而下可分为上、中、下3个亚段，其中沙一段下亚段岩性稳定，厚度为10～150m[11］，为一水进超覆沉积，自下而上碳酸盐颗粒变细，岩性依次为含砂粒屑碳酸盐岩夹泥灰岩—粒屑碳酸盐岩夹泥灰岩—白云质灰岩与泥岩互层—油页岩与泥岩互层[14］.

图1 歧口凹陷西南缘构造纲要（据文献[12］，有改动）Fig.1 The structure outline map of the southwestern margin of Qikou sag（Modified from reference[12］）

2 储层特征

2.1 岩石学特征

研究区沙一段下部主要的碳酸盐岩类型包括生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、泥晶灰岩和泥晶云岩.

（1）生物碎屑灰岩.生物碎屑灰岩主要分布在古地势相对较高的扣村和王徐庄等地区，以螺灰岩、介形虫灰岩为主（见图2（a）、（c））.岩石以灰白色或褐色为主，多为亮晶结构，泥晶结构较少见.自然伽马曲线和自然电位曲线呈明显的负异常.

生物碎屑灰岩主要发育于沙一段下底部，为湖侵早期阶段的产物.岩石孔隙类型丰富，岩心含油性较好，是最好的油气储集层.

（2）鲕粒灰岩.研究区的鲕粒灰岩主要发育孔店凸起的西北侧，鲕粒大小多在0.1～0.4mm之间，核心以生物碎屑为主，其次为陆源碎屑，鲕粒包壳呈放射状或同心层状（见图2（b））.鲕粒类型很多，有正常鲕、薄皮鲕、复鲕和放射鲕等.

（3）泥晶灰岩.泥晶灰岩在研究区内最为常见，主要分布在歧南地区和张巨河地区，多呈深灰色，具纹层状结构（见图2（c）），单层厚度较薄，与泥岩呈互层状，表明沉积时水体较安静.

（4）泥晶云岩.研究区沙一段下亚段的中上部发育大量泥晶白云岩，主要分布在古地势低洼的张巨河地区，单层厚度为0.1～1.0m，夹于大套的泥岩和泥页岩之间.岩石一般为浅灰色或灰褐色，泥晶结构，结构组分主要为泥晶白云石，并含10%左右的泥质成分（见图2（d））.

2.2 物性特征

生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩的孔隙度和渗透率较高.岩心物性分析表明，研究区沙一段下亚段生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩储层孔隙度介于4.4%～38.5%之间，其中20%～30%的样品占52.08%；渗透率介于（0.01～734.00）×10-3μm2之间，其中大于100×10-3μm2的样品占28.57%.研究区沙一段下亚段生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩储层属于高孔中—高渗储层.

泥晶灰岩和泥晶云岩的孔隙度和渗透率相对较差.泥晶灰岩孔隙度主要集中在1.0%～3.0%之间，泥晶云岩孔隙度集中在1.0%～4.0%之间（见图3）.泥晶云岩的孔隙度较泥晶灰岩的发育，这与白云岩较脆有关，有利于裂缝的形成；泥晶灰岩和泥晶云岩渗透率较低，集中在0.30×10-3μm2以下，属于低渗、特低渗储层.

图2 岐口凹陷沙一段下亚段主要岩石类型及储集空间类型Fig.2 The main types of carbonate rocks and reservoir spaces in the lower first member of Shahejie Formation of Qikou sag

图3 泥晶碳酸盐岩孔隙度和渗透率分布直方图Fig.3 The statistics of porosity and permeability of micrite carbonate rocks

2.3 储集空间类型

研究区沙一段下部碳酸盐岩储层的原生孔隙保存较少，主要储集空间类型是次生溶蚀孔隙和裂缝.

次生溶蚀孔隙是生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩等颗粒碳酸盐岩中主要储集空间类型，以粒内溶孔和粒间溶孔为主，还包括少量铸模孔（见图2（e））.此外，泥晶灰岩和泥晶云岩中也可见少量次生溶蚀孔隙发育（见图2（f））.

裂缝主要包括收缩缝和构造裂缝，收缩缝较少见，主要见于泥质纹层中（见图2（g））；构造裂缝主要发育在泥晶碳酸盐岩中，包括宏观裂缝（见图2（h））和微观裂缝，是研究区泥晶碳酸盐岩中主要储集空间类型.宏观缝在岩心上明显，也可见擦痕和磨光面；微观缝在显微镜下才可观察到，通常小于1mm.裂缝主要是由构造作用形成的，其产状具有多样性和不规则性.

纹层状的泥质灰岩中的灰岩纹层主要是由颗石藻片落及其鳞板组成的[11］.灰岩纹层中发育大量微米级的颗石藻片落微粒间孔和粒内孔（见图2（i）），这些微孔隙成为良好的储集空间.

3 储层控制因素

3.1 沉积作用

不同沉积相带所处的古构造位置不同，受水动力条件的影响，所发育的岩性也不相同，进而决定所发育的储层类型不同.研究区整体上属于半封闭的湖湾环境，湖湾边缘或水下低隆起区发育高能的颗粒滩（生物碎屑滩和鲕粒滩）微相，湖湾内部发育低能的云灰湾和云质洼地.

高能的颗粒滩主要发育生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩，以亮晶方解石胶结为主，为后期成岩过程中选择性的溶蚀提供成分和结构基础.生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩为孔隙型储层，孔隙度和渗透率较高，含油性最好，可以形成高产油层.

云灰湾和云质洼地中的泥晶灰岩和泥晶云岩为裂缝型储层，孔隙度和渗透率较低，其中泥晶云岩裂缝更为发育.这是由于云质洼地与云灰湾相比，所处的地势较低洼，回流重盐水使得白云化作用更彻底，因而裂缝更发育.发育在较深水环境下的颗粒石灰岩既有生烃能力，也具有一定的储集能力，与裂缝较发育的泥页岩相同[15］，可以形成自生自储的油气藏.

沉积微相控制储层的类型和好坏，最有利的储层位于生物碎屑滩和鲕粒滩微相中，其次为云质洼地环境，云灰湾环境储层质量较差.

3.2 成岩作用

对研究区内碳酸盐岩储集性能具有建设性的成岩作用主要为溶蚀作用和白云石化作用.

溶蚀作用有扩大和增加岩石孔隙的作用，包括选择性溶蚀和非选择性溶蚀.选择性溶蚀主要溶解鲕粒的核心、生物碎屑等，产生次生粒内孔或铸模孔；非选择性溶蚀主要溶解泥晶碳酸盐矿物，产生次生粒间孔.溶蚀作用有利于增大储层的孔隙度和渗透率，研究区颗粒碳酸盐岩储层中的孔隙绝大部分是由溶蚀作用形成的，泥晶碳酸盐岩储层中也发育相当比例的次生溶蚀孔隙和溶蚀扩大裂缝.优质储层主要发育在溶蚀作用强烈的地区和层位.

研究区主要白云岩类型为泥晶白云岩及少量的颗粒白云岩.研究区的白云岩是由干旱的浅湖环境中重盐水的回流作用形成的[16］.白云石化作用使晶体变粗、晶间孔变大、岩石孔隙度增大；同时，白云石化作用强烈的岩石脆性变大，有利于构造裂缝的形成.

3.3 构造作用

构造作用是研究区白云岩类储层形成的决定性因素.

东营组沉积末期和早明化镇末期2次构造抬升运动对储层的影响比较突出[6］.构造运动使较脆的泥晶碳酸盐岩产生构造裂缝，裂缝的存在为酸性流体的流动提供通道，使碳酸盐岩中发育溶蚀裂缝和孔隙.裂缝既可以作为油气运移通道，也可作为后期油气充注的有效储集空间.研究区东部张巨河地区古水体较深，颗粒碳酸盐岩不发育，主要沉积以泥晶灰岩和泥晶云岩为主的泥晶碳酸盐岩.这些地区的白云岩类储层较脆，裂缝较发育，油气显示较好，而石灰岩类储层大部分没有油气显示.

沉积作用、成岩作用和构造作用对储层的形成具有重要的影响，其中沉积作用是储层形成的基础，控制储层的类型和规模（见图4）.生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩等孔隙性储层主要分布在湖湾边缘和水下低隆起等古地势较高的颗粒滩微相中；白云岩等裂缝性储层主要分布在湖湾内部地势较低云质洼地微相中；在较深湖环境中，纹层状的颗粒石灰岩微粒间孔发育，也可作为储层.在下一步勘探过程中，应在探明西部孔店和扣村地区颗粒碳酸盐岩分布的基础上，重点勘探张东地区云质洼地微相中的白云岩储层，随着致密油气勘探开发技术的成熟，歧南和歧北2个次级洼陷较深水环境下的颗粒石灰岩储层可以作为增储上产有效补充.

图4 不同类型储层的分布Fig.4 The distribution of different reservoirs

4 结论

（1）歧口凹陷沙一段下部碳酸盐岩岩石类型主要包括生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、泥晶灰岩和泥晶云岩.生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩次生溶蚀孔隙发育，储层物性较好；泥晶灰岩和泥晶云岩储集空间以裂缝为主，物性较差，但泥晶云岩储层稍好于泥晶灰岩储层.

（2）优质储层的形成是沉积作用、成岩作用和构造作用三者共同作用的结果，沉积作用是储层形成的基础，控制储层的类型和规模.随着沉积水体的加深，储层类型由孔隙性储层向裂缝性储层转变.

[1]贾丽，肖敦清，刘国全，等.黄骅拗陷歧口西斜坡带泥晶灰质白云岩油层评价方法及应用[J］.中国石油勘探，2007，8（5）：55-61.Jia Li，Xiao Dunqing，Liu Guoquan，et al.Method evaluating micritic calcite dolomite reservoirs in west slope of Qikou sag of Huanghua depression and its application[J］.China Petroleum Exploration，2007，8（5）：55-61.

[2]王德发.黄骅拗陷第三系沉积相及沉积环境[M］.北京：地质出版社，1987.Wang Defa.Sedimentary facies and sedimentary environments of tertiary in the Huanghua depression[M］.Beijing：Geological Publishing House，1987.

[3]邓运华.歧口凹陷沙一下碳酸盐岩形成环境探讨[J］.石油勘探与开发，1990，17（1）：8-12.Deng Yunhua.An analysis of the depositional environment of Sha 1carbonate rocks in Qikou depression[J］.Petroleum Exploration and Development，1990，17（1）：8-12.

[4]金振奎，邹元荣，张响响，等.黄骅拗陷古近系沙河街组湖泊碳酸盐沉积相[J］.古地理学报，2002，4（3）：11-18.Jin Zhenkui，Zou Yuanrong，Zhang Xiangxiang，et al.Lacustring carbonate sedimentary facies of the Shahejie formation of paleogene in Huanghua depression[J］.Journal of Palaeogeography，2002，4（3）：11-17.

[5]陈世悦，王玲，李聪，等.歧口凹陷古近系沙河街组一段下亚段湖盆咸化成因[J］.石油学报，2012，33（1）：40-47.Chen Shiyue，Wang Ling，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.

[6]曾德铭，赵敏，石新，等.黄骅拗陷古近系沙一段下部湖相碳酸盐岩储层特征及控制因素[J］.新疆地质，2010，28（2）：186-190.Zeng Deming，Zhao Min，Shi Xin，et al.Characteristics and control factors of lacustrine carbonate reservoir in the lower part of the 1st member of eogene Shahejie formation in Huanghua sag[J］.Xinjiang Geology，2010，28（2）：186-190.

[7]李宏军，刘国全，肖枚，等.歧口凹陷西南缘岩性油气藏成藏条件、分布规律及典型实例剖析[J］.天然气地球科学，2009，20（4）：557-562.Li Hongjun，Liu Guoquan，Xiao Mei，et al.Formation conditions and distribution rules of lithologic reservoirs in the southwest margin of Qikou sag，and some representative example[J］.Natrual Gas Geoscience，2009，20（4）：557-562.

[8]蒲秀刚，周立宏，肖敦清，等.黄骅拗陷歧口凹陷西南缘湖相碳酸盐岩地质特征[J］.石油勘探与开发，2011，38（2）：136-144.Pu Xiugang，Zhou Lihong，Xiao Dunqing，et al.Lacustrine carbonate in the southwest margin of Qikou sag，Huanghua depression，Bohai bay basion[J］.Petroleum Exploration and Development，2011，38（2）：136-144.

[9]王振升，周育文，刘艳芬，等.歧口凹陷西南缘湖相碳酸盐岩油气聚集规律浅析[J］.中国石油勘探，2012，13（2）：17-21.Wang Zhensheng，Zhou Yuwen，Liu Yanfen，et al.Elementary analysis on hydrocarbon accumulation of lacustrine carbonate rocks in southwest margin of Qikou sag[J］.China Petroleum Exploration，2012，13（2）：17-21.

[10]许凤鸣，池英柳，卢双舫，等.歧北斜坡沙河街组层序划分及隐蔽油气藏预测[J］.大庆石油学院学报，2007，31（5）：14-17.Xu Fengming，Chi Yingliu，Lu Shuangfang，et al.Stratigraphy study of Shahejie formation in north slope of Qikou sag in Bohai gulf basin[J］.Journal of Daqing Petroleum Institute，2007，31（5）：14-17.

[11]董兆雄，陈明，滑双君，等.颗石灰岩与泥岩纹层状互层的储集性研究[J］.西南石油大学学报，2007，29（6）：55-57.Dong Zhaoxiong，Chen Ming，Hua Shuangjun，et al.Reservoir characteristics of interlaminated coccolith limestone and mudstone[J］.Journal of Southwest Petroleum University，2007，29（6）：55-57.

[12]袁淑琴，周立宏，肖敦清，等.歧口凹陷南缘勘探潜力研究[J］.石油天然气学报，2008，30（2）：407-409.Yuan Shuqin，Zhou Lihong，Xiao Dunqing，et al.Study on exploration potential in southern margin of Qikou depression[J］.Journal of Oil and Gas Technology，2008，30（2）：407-409.

[13]路俊刚，陈世加，肖敦清，等.从有机质生烃角度分析北大港构造带东翼深层天然气勘探潜力[J］.大庆石油学院学报，2010，34（4）：40-44.Lu Jungang，Chen Shijia，Xiao Dunqing，et al.Analysis of deep gas exploration potential in the east part of Beidagang formation on the basis of the hydrocarbon-generating theory[J］.Journal of Daqing Petroleum Institute，2010，34（4）：40-44.

[14]邓运华，张服民.歧口凹陷沙一段下部碳酸盐岩储层的成岩后生作用研究[J］.石油学报，1990，11（4）：33-40.Deng Yunhua，Zhang Fumin.Epidiagenesis of carbonate rocks in the first subgroup of Shahejie formation in Qikou depresson[J］.Acta Petrolei Sinica，1990，11（4）：33-40.

[15]久凯，丁文龙，黄文辉，等.渤海湾盆地济阳拗陷沙三段页岩气地质条件分析[J］.大庆石油学院学报，2012，36（2）：65-70.Jiu Kai，Ding Wenlong，Huang Wenhui，et al.Analysis of geological condition of the formation of Shahejie shale gas in Jiyang Depression in Bohai bay basin[J］.Journal of Daqing Petroleum Institute，2012，36（2）：65-70.

[16]廖静，董兆雄，翟桂云，等.渤海湾盆地歧口凹陷沙河街组一段下亚段湖相白云岩及其与海相白云岩的差异[J］.海相油气地质，2008，13（1）：18-24.Liao Jing，Dong Zhaoxiong，Zhai Guiyun，et al.Feature of oligocene Shahejie lower-1st member lacustrine dolostone in Qikou depression，Bohaiwan basin，and difference of it from marine dolostone[J］.Marine Origin Petroleum Geology，2008，13（1）：18-24.