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八面河油田沙子岭地区沙河街组四段成岩作用及孔隙演化

2014-03-18邓思哲中国石油大学北京地球科学学院北京102249

石油天然气学报 2014年9期
关键词:溶孔粒间碳酸盐

邓思哲 (中国石油大学 (北京)地球科学学院,北京102249)

王书 (中石化江汉油田分公司清河采油厂地质研究所,山东 寿光262714)

八面河油田沙子岭地区位于东营凹陷的最东端,北为青南洼陷和青坨子凸起,南为潍北凸起,与东营凹陷的主体相连,向东逐渐过渡到青东凹陷[1],东西长约12km,南北宽约8km,勘探面积约100km2。区内主要含油层系为沙河街组四段 (Es4),可划分为5个砂组 (Es14~Es54)。地层厚度由南至北明显增加,与下伏孔店组和上覆沙三段均呈不整合接触[2]。区内发育三角洲-滨浅湖相沉积[3],岩性以碎屑岩为主,主要为粉砂岩、泥质粉砂岩、钙质粉砂岩及少量碳酸盐岩夹层。

1 储层特征

1.1 岩石学特征

沙子岭地区Es4储集砂体类型以三角洲前缘水下分流河道、滨浅湖滩主体、坝主体、滩边缘、坝边缘、河口坝及远砂坝为主。碎屑岩矿物成分以石英为主,长石次之,岩屑较少,主要为火成岩岩屑和变质岩岩屑,偶见灰岩岩屑。填隙物含量较高,杂基以泥质杂基为主,长石质次之。胶结类型以碳酸盐胶结为主,胶结物主要为白云石和方解石。

1.2 储集空间类型

研究表明,沙子岭地区储集空间类型有粒间孔、长石溶孔、生物体腔孔、碳酸盐胶结物溶孔、杂基间孔隙和晶间孔等 (图1)。区内Es4整体孔隙类型以粒间孔为主,占孔隙总数的69%;晶间孔次之,占13.5%;杂基间孔隙占9.5%;碳酸盐胶结物溶孔占5.5%;此外,还有少量的生物体腔孔和长石溶孔。以粒间孔为主,占26%,晶间孔次之,其次为杂基间孔隙;以粒间孔为主,其次为晶间孔;以粒间孔占绝对优势,碳酸盐胶结物溶孔次之。

2 成岩作用类型

对岩矿资料分析研究表明,沙子岭地区Es4储层经历多种类型成岩作用,对储层物性影响较大的主要有3种:压实作用、胶结作用和溶蚀作用。其中压实作用以机械压实为主;胶结作用主要为碳酸盐矿物胶结,次为黏土矿物胶结如高岭石、伊利石等;溶蚀作用主要为碳酸盐胶结物的溶蚀,次为长石颗粒和少部分岩屑的溶蚀。各层序内储层物性的差异均为上述成岩作用共同改造的结果。

图1 研究区Es4储层岩石扫描电镜照片

2.1 压实作用

压实作用是指沉积物沉积后,在上覆重力及净水压力作用下排出水分,碎屑颗粒排列紧密,塑性组分被挤入孔隙,使沉积物总体积减少、孔隙度降低、渗透率变差的成岩过程,是一种以物理变化为主的埋藏成岩作用[4]。扫描电镜资料显示,区内岩石具粉砂结构,粒径30~60μm,颗粒分选性较好,接触关系以点接触为主,点-线接触次之 (图1(a)),虽存在一定的固结压实作用但相对较弱。而对孔隙度的统计资料显示,区内小于1700m深度范围内的碎屑岩中矿物成分以石英为主,次为长石,岩屑较少,孔隙度随埋深增加而减小的现象明显 (图2)。

图2 研究区Es4储层孔隙度随深度变化图

2.2 胶结作用

胶结作用是碎屑岩中主要的成岩作用之一,指矿物质从孔隙溶液中沉淀出来,将松散的沉积物固结起来的作用,是造成沉积层中孔隙度和渗透率降低的主要原因之一,属于一种破坏性的成岩作用,可以发生在成岩作用的各个阶段。对区内Es4各砂组填隙物成分与含量的统计表明:碎屑岩中的填隙物主要为杂基和胶结物,杂基主要成分为泥质、长石质和云泥质;胶结物以碳酸盐 (方解石和白云石)为主,次为自生的黏土矿物及少量黄铁矿。碳酸盐胶结物多具泥晶结构 (图1(b)),镜下可见溶蚀残余;黏土矿物胶结中可见蒙皂石分布于颗粒表面或呈搭桥式胶结 (图1(a)),颗粒间的高岭石集合体呈蠕虫状 (图1(c)),边缘因溶蚀呈锯齿状。

2.3 溶蚀作用

溶蚀作用产生的次生孔隙对储层有着明显的改善作用[5],而溶蚀淋滤现象在区内较为常见,主要为长石和碳酸盐胶结物发生溶蚀。长石多溶蚀成蜂窝状、残渣状 (图1 (d)、(e)),或长石因溶解而发生蒙脱石化及高岭石化,表面分布有伊-蒙混层矿物、波状弯曲的片状蒙皂石。从扫描电镜照片中可以看出,溶蚀孔隙多呈不规则状、伸长状等形态,孔隙连通较好 (图1 (b)、 (f))。当深度超过1700m后,碳酸盐的溶蚀作用占主导地位,产生的粒间溶孔、粒内溶孔,极大地改善了储层物性,使得孔隙随埋深增加而增大 (图2)。

3 成岩阶段划分与孔隙演化

3.1 成岩阶段划分

以有机质成熟度、自生矿物组合、岩石结构构造特征、溶解作用和孔隙类型为评价指标,研究区目的层段的成岩阶段划分过程及结果如下:

1)有机质成熟度 区内Y3-4-14井在1664~1779m段,镜质体反射率(Ro)为0.293%~0.317%,处于有机质未成熟期,对应的成岩阶段为早成岩A阶段。

2)自生矿物组合 扫描电镜下可见石英次生加大,无长石次生加大现象。研究区碳酸盐胶结物主要为方解石和白云石,并可见少量的铁白云石和铁方解石,胶结物主要为泥晶结构,次为粉晶结构,少量粗晶结构,表明目的层段仍处于早成岩阶段。黏土矿物中蒙皂石含量较高,高岭石和伊利石较低,其中高岭石呈蠕虫状,绿泥石极少见。由此,大致判断研究区的成岩阶段不会超出早成岩B期。

图3 沙子岭地区Es4各砂组填隙物成分体积分数图

图4 研究区Es4孔隙演化图

3)岩石结构构造特征 研究区储层中碎屑颗粒以点接触为主、次为点-线接触,并见悬浮接触,表明岩石压实作用相对较弱,处于早成岩阶段。

4)溶蚀作用 在扫描电镜中可以观察到长石及碳酸盐溶蚀现象普遍存在,判断其更可能处于早成岩阶段B期。

5)孔隙类型 从扫描电镜、铸体薄片等分析资料中可知,研究区的孔隙类型以粒间溶孔、粒内溶孔和铸模孔等次生孔隙为主,仅见少量的原生孔隙,表明研究区已经至少进入了早成岩阶段的B期。

综上所述,除代表有机质成熟度的参数Ro指示区内Es4处于早成岩阶段A期之外,其他参数均指向早成岩阶段B期,故判断沙子岭地区Es4主要位于早成岩阶段B期 (图3)。

3.2 孔隙演化

上述研究表明,研究区目的层储层孔隙经历了由原生到次生的演化过程,在浅于1700m的深度范围内,储层孔隙以原生为主,即原生粒间孔占主导。在1600~1670m之间,随着压实作用的增加,以及多种黏土矿物及方解石的出现,使得孔隙度不断降低。当深度超过1700m后,溶蚀作用占主导地位,形成大量次生的粒间溶孔、粒内溶孔,极大地改善了因早期压实作用和胶结作用而破坏的孔隙 (图4)。

4 结论

1)综合各种参数资料认为沙子岭地区Es4储层处于早成岩阶段B期,成岩作用控制着储层的物性及孔隙演化,主要的破坏性成岩作用是胶结作用和压实作用,建设性成岩作用是溶蚀作用。

2)研究区Es4储层孔隙经历了由原生到次生的演化过程,浅于1700m深度范围的孔隙以原生粒间孔为主;深于1700m地层因溶蚀作用较强,孔隙度有所改善,以次生的粒间溶孔、粒内溶孔为主。

[1]徐义卫,庞雄奇 .陆相成熟盆地油气挖潜勘探理论与实践 [M].北京:石油工业出版社,2006.

[2]王西宁 .八面河油田沙子岭地区沙四段沉积相研究 [D].荆州:长江大学,2012.

[3]吝文,姜在兴,张承泽 .八面河油田沙三~沙四段成岩作用研究 [J].内蒙古石油化工,2007,17(12):292~296.

[4]赵澄林,朱筱敏 .沉积岩石学 [M].北京:石油工业出版社,2001.

[5]于川淇 .长石溶蚀作用对储层物性的影响——以渤海湾盆地东营凹陷为例 [J].石油与天然气地质,2013,34(6):765~770.

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