高集油田阜宁组湖相碳酸盐岩储层特征

张峰，崔健健，邵先杰，宋婷

（1.山东科瑞石油工程技术研究院，山东 东营257067；2.燕山大学，河北 秦皇岛066004）

1 地质特征

高集油田构造上位于金湖凹陷西斜坡带中段，含油面积2.4 km2，探明石油地质储量63×104t，为在该构造背景上被断层切割形成的断鼻和断块群。受断层、构造、物性、岩性等多种因素影响，该油田包含了众多的复杂小断块油藏。其特征为：油层厚度小，呈薄互层状；面积小，多成条带状沿断层分布；油水界面参差不齐，叠合程度低；层间、平面非均质性严重［1］。

高集油田主要储层为阜宁组，在沉积时期受干旱气候的影响，在金湖凹陷西部斜坡带沉积了以生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩为主的碳酸盐岩［2-3］，分布面积大，厚度在15～20 m。阜宁组二段储集空间类型主要有溶孔、溶洞、裂缝3 大类，孔隙分布差异大，结构复杂，连通性差。

2 储层特征

2.1 岩石类型

研究区新生界第三系阜宁组，主要为湖相碳酸盐岩，以灰岩为主，主要包括泥质灰岩、生物碎屑灰岩和鲕粒灰岩，其次为白云岩，偶夹薄层状泥岩。生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩为主要储集层。

由于重结晶作用，阜二段泥质灰岩主要由微晶方解石组成，属于微晶灰岩类，不含或含少量生物碎屑，并可见鸟眼构造，分选差，属于水动力条件很弱的沉积环境。根据剖面发育特征可知，生物碎屑灰岩厚度一般为5～8 m，发育波纹层理、水平层理和生物扰动构造。根据生物碎屑的体积分数可将储层岩石类型分为［4］：1）泥晶灰岩。生物碎屑体积分数低于10%，常与泥岩呈薄互层，水动力条件很弱（见图1a）。2）泥晶生屑灰岩。生物碎屑体积分数为10%～50%，水动力条件较弱，但其附近往往有较强水动力的沉积环境，致使生物碎屑和灰泥共存，发育有水平层理、波纹层理及生物扰动构造（见图1b）。3）亮晶生屑灰岩。生物碎屑体积分数超过50%，胶结物主要由亮晶方解石充填，分选好，沉积于水动力条件强的环境（见图1c）。

鲕粒灰岩在该区内较为常见，岩心观察显示厚度较小，为碎屑和泥晶灰质充填，胶结物主要由亮晶方解石构成，位于水动力条件强的沉积环境。

与石灰岩不同的是，白云岩的岩性较致密，孔隙不发育。

图1 不同储层岩石类型的岩心

2.2 孔隙类型

碳酸盐岩储集空间比较复杂，可根据孔隙类型及其发育程度对其特征进行描述。碳酸盐岩的易溶性、脆性和矿物转变性均较强，导致了次生孔隙的发育，其孔隙类型较伴生砂岩储层丰富［5-7］。

在岩心观察和铸体薄片分析的基础上，根据Choquette 和Pray 提出的孔隙空间成因分类体系，将该区孔隙类型分为组构选择性孔隙和非组构选择性孔隙。组构选择性孔隙受鲕粒和生物碎屑等原生颗粒及晶体构成的组构控制，非组构和组构选择性孔隙之间没有依赖关系［8］。

2.2.1 组构选择性孔隙

粒间孔是鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩、内碎屑灰岩等颗粒灰岩中常见的孔隙，孔隙大小从几十微米到几毫米不等。通过铸体薄片鉴定可知，研究区粒间孔主要是生物碎屑、鲕粒等颗粒间的孔隙。

粒内孔主要见于碎屑灰岩内，少数见于生物碎屑、鲕粒内，多呈分散状和孤立状，孔隙半径在200 μm 左右。生物的体腔、介壳和骨骼的微结构等都可以形成粒内孔［9-11］。

窗格孔、遮蔽孔、格架孔3 类孔隙在阜二段研究区较少见。

晶间孔是由于重结晶作用而形成的，在研究区很少见。该类孔隙往往为溶蚀孔隙的发育创造条件。

铸模孔是由于粒内溶孔被全部溶蚀而形成的，只保存颗粒的外形，少数孔内见残余物。其直径较大，从0.1～2.0 mm 不等，仅有少数铸体薄片可见。

以上孔隙类型中，除铸模孔和晶间孔属次生孔隙外，其余均属原生孔隙。

2.2.2 非组构选择性孔隙

溶缝和裂缝是连通碳酸盐岩储集层中孔隙、 孔穴的通道。高集地区常见的裂缝主要是构造裂缝，受断层影响，常常发育有溶孔，虽然可见某些孔、缝内被方解石等矿物充填，但是经过长时间地下水的溶解，易溶矿物质被带走，形成溶蚀孔隙、孔洞，造成溶蚀裂缝扩大，对储层孔、渗的贡献较大。

砾间孔属裂缝切割，是由于岩石破碎后而形成的角砾砾间溶孔，在该区较少见。

孔洞、洞穴、潜穴、钻孔、收缩缝等非组构选择性孔隙在该区未见。

2.3 物性特征

2.3.1 孔渗特征

根据样品分析，研究区生物碎屑灰岩储层孔隙度和渗透率变化大。孔隙度在4.97%～29.36%，平均为11.38%；渗透率在3.40×10-3～405.52×10-3μm2，平均为32.18×10-3μm2。该储层属于中孔、低渗储层。

2.3.2 孔隙结构特征

2.3.2.1 孔喉形态类型及特征

小说主人公斯库特在经历与老师同学冲突，莫迪小姐房子失火，汤姆被指控案以及万圣节夜遇袭后，在她父亲、保姆、伙伴、邻居，亲戚等引路人的呵护和指引下逐渐成长成熟起来。本文从正反两方面来探讨成长路上引路人角色的重要作用。

孔隙及喉道形态类型受颗粒的大小、 形态及分布的影响［12］。喉道的形态和大小可以影响孔隙的渗透性和储集能力。阜宁组储层喉道类型以管状喉道、孔隙缩小型喉道为主，片状喉道次之。由铸体薄片可以观察到鲕粒内空间的相互连通，即为管状喉道；孔隙缩小型喉道是由于孔隙内晶体的生长，或其他填充物的填充而造成的，其直径与孔隙相比，差距不大；片状喉道很窄，一般从几微米到十几微米［13］。研究区孔喉半径为0.03～15.13 μm，平均为5.09 μm。

2.3.2.2 孔喉结构组合类型

碳酸盐岩孔隙结构组合类型见表1。阜宁组储集空间孔隙组合类型有多种，根据铸体薄片资料显示，孔喉关系以粗孔大中喉型为主，以粗孔细喉型和小喉型次之。

表1 碳酸盐岩孔隙结构组合分类

3 影响储层发育的主要因素

3.1 沉积相

沉积相是影响储层发育的首要因素，可以在宏观和微观上影响储层特征。宏观上，可以控制砂体的形态、规模、厚度及空间分布，从而影响砂体的展布与层内、层间的非均质性；微观上，可以决定岩石结构、填充物的多少、 碎屑颗粒的大小等特征，从而影响储层的孔、渗特性［14-15］。因此，在碳酸盐岩储层的形成与演化过程中，沉积作用是基础。

碎屑物的供应、物源的远近、水流方向及强度等沉积条件的不同，形成砂体的形态、规模、厚度以及胶结物类型、孔隙的充填和碎屑物的成分、分选度均不同，导致储层的物性、 岩性以及结构和构造都有不同程度的差异［16］。

阜宁组储层受沉积相控制明显，该组地层自下而上分为4 个段，即阜一、阜二、阜三、阜四段。其中阜二段为湖相碳酸盐岩，主要位于浪基面附近的滨浅湖地带，发育有滨浅湖滩砂、鲕粒滩、生物滩、泥晶滩等。不同的沉积微相，造成储层储集性能的差异。在这些砂体微相中，鲕粒滩和生物滩物性明显优于滨浅湖滩砂和泥晶滩。

分析可知，水动力条件强的鲕粒滩和部分生物滩，岩性较粗，分选较好，是主要的勘探开发微相。

3.2 成岩作用

根据对研究区实际资料的分析，影响该区物性的成岩作用有压实作用、胶结作用、溶解作用、破裂作用、重结晶作用、白云岩化作用。其中，溶解作用造成的溶孔、溶洞、溶缝以及晶间孔，成为湖相碳酸盐岩的主要储集空间［17］。

将单层的孔隙度和渗透率取平均值，从孔、渗与深度的散点图中可以看出，随着深度的增加，储层的孔隙度和渗透率降低（见图2）。这说明导致研究区储层物性降低的原因，主要是压实作用。除此之外，还与胶结作用有关，碳酸盐岩的胶结作用可使孔隙度和渗透率降低。随着埋藏深度的增加，成岩作用的影响越来越明显，且物性随深度的增加逐渐降低［18］。

图2 孔隙度、渗透率与埋藏深度变化关系

3.2.1 破坏性成岩作用

3.2.1.1 胶结作用

研究区岩石胶结物为方解石（见图3a），胶结对象主要是原生孔隙较发育的灰岩，被方解石充填的孔隙空间可根据晶体形状和颗粒组构来识别。较大的孔隙空间被方解石胶结物充填，胶结物的不断生长，使孔隙空间逐渐变小，其不规则分布导致小范围内的非均质性，从而使渗透率发生变化［19］。

3.2.1.2 压实（压溶）作用

压实作用与胶结作用的影响很难分开，均可使孔隙度降低，孔隙空间减少。其区别在于压实作用主要发生在未石化和疏松的沉积物中，颗粒的变形、破碎、颗粒间凹凸状穿刺、 紧密填集及间隙水的排出可使孔隙度降低、孔隙空间减少（见图3b）。压实作用仅仅使碳酸盐岩的结构发生变化，可以导致流体流出沉积物并 进入相邻沉积层［20］。

图3 碳酸盐岩成岩作用

压溶作用是指在石灰岩压实过程中发生强烈的化学作用［21］，其特征表现为相邻颗粒间呈缝合线状接触（见图3c），缝内往往被丰富的有机质或黏土充填。

3.2.2 建设性成岩作用

3.2.2.1 重结晶作用

碳酸盐岩被埋藏以后，温度、压力逐渐升高，但是岩石矿物成分不变，而矿物晶体的形状、大小和方位在不断地变化。研究区各层位、各岩性中结晶程度和分布均不同，重结晶作用使研究区内致密的颗粒灰岩结构及晶体边界遭受破坏，形成疏松、多晶间孔隙的岩石，其强度降低，并且产生裂缝（见图3e），对储层的孔隙度和渗透率产生较大的影响。

3.2.2.2 白云岩化作用

方解石部分地或全部被白云石取代之后，岩石的物理、化学性质就会发生质变，其渗透性、溶蚀性及抗压性均与灰岩有很大差异（见图3d）。在方解石被取代的过程中，体积分数在20%～70%时，孔隙度变化不大；大于70%时，孔隙度快速增大；当体积分数达到80%时，孔隙度达到最高值；若体积分数继续增加，孔隙度反而降低（见图4）。

图4 孔隙度与白云石体积分数的关系

3.2.2.3 岩溶作用

碳酸盐岩孔隙的形成和发育与地下水的溶解作用密切相关。溶蚀作用可以发生在碳酸盐岩形成乃至成岩后的各个阶段。各种颗粒、生物介壳、骨骼的分级结构不同，其溶蚀程度也不相同。生物壳质和骨骼易形成溶孔和铸模孔（见图5a，5b），偶见有压溶裂缝。这些溶孔、溶缝局部虽呈充填状，但对储层发育有很大贡献。

图5 孔隙类型

3.2.2.4 破裂作用

裂缝是油气渗流的重要通道，其形成与破裂作用有关。根据岩心观察，局部见高角度裂缝，并且裂缝处有渗油（见图5c）。研究区各井储层裂缝的发育程度差异较大，主要有构造缝、溶蚀缝，分别与断裂活动、岩溶作用和压溶作用等因素有关。裂缝的形成往往会使储层的孔渗特性变好，有利于油气运移（见图5d，5e）。

4 结论

1）高集油田第三系阜宁组湖相碳酸盐岩储层孔隙类型主要有粒间孔、 粒内孔、 铸模孔以及裂缝和溶蚀孔。孔隙结构以粗孔大中喉型为主，粗孔细喉型和小喉型次之。

2）影响高集油田第三系阜宁组湖相碳酸盐岩储层发育的主要成岩作用有胶结、压实（压溶）、白云岩化、重结晶以及溶解和破裂作用。

3）高集油田第三系阜宁组湖相碳酸盐岩储层特征受沉积环境和成岩作用等多种因素控制，沉积相是影响储层发育的基础，但成岩作用是影响储层发育的关键因素。

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