沾化凹陷罗家地区沙三下段泥页岩储层特征①

李 超 朱筱敏 朱世发 耿名扬 毕玉泉 束青林 徐福刚

(1.中国石油大庆油田有限责任公司第一采油厂 黑龙江大庆 151108;2.中国石油大学(北京)地球科学学院 北京 102249;3.中国石化胜利油田 山东东营 225200)

0 引言

渤海湾盆地沾化凹陷位于济阳坳陷东北部。沾化凹陷东接黄河口凹陷，东南与垦东—青坨子凸起相接，南部地层与陈家庄凸起呈超覆接触，西与车镇凹陷毗邻，北以埕东凸起与埕北凹陷相连。盆地平面上呈向西南端收敛、向北东撒开的喇叭状，面积约2 800 km2(图1)。

图1 沾化凹陷位置及次级构造单元格局图Fig.1 The location and the second structural pattern of the Zhanhua sag

罗家地区位于沾化凹陷中部罗家鼻状构造带上，在鼻状构造背景上发育了一系列正断层。该区沙三段沉积时期气候温暖，沉积了厚100～300 m、碳酸盐岩矿物含量较高的泥质岩，是本区的主要生油层和含油层，属还原的湖相沉积［1-3］。钻探资料表明油气显示活跃，其中罗42井获得高产，已累计产油13 605 t，水1 079 m3，反映该区页岩油气资源十分丰富。罗家地区沙三下段分为 10、11、12上、12下、13上、13下六个层组，罗69井为该地区系统取芯井，罗67井和新义深9井沙三下段有部分的取芯［4］。

由于罗家地区沙河街组泥页岩裂缝性储层地质条件复杂，储层非均质性强，识别和评价难度大，给油气开采(井间动态差异大)带来巨大困难。因此，有效泥页岩储层的识别、预测和评价是这类非常规油气藏勘探与开发的关键地质问题。

前人针对该地区岩石类型及特征、储集空间类型研究较多，如刘惠民等［5］将研究区沙三段下段页岩划分为10余种岩相，以纹层状泥质灰岩相、薄层状泥质灰岩相为主，储集空间可识别顺层微裂缝、斜交微裂缝、不规则微裂缝及超压微裂缝、黏土矿物、碳酸盐矿物晶间微孔等;邓美寅等［6］认为沙三下泥页岩主要发育纹层状泥质灰岩相、薄层状泥质灰岩相、薄层状灰质泥岩相、薄层状含泥质灰岩相等岩相类型，储集空间类型主要有张裂缝、剪裂缝、层间微裂缝、超压破裂缝、黄铁矿晶间孔、黏土矿物晶间孔、方解石晶间孔等，但前人对沉积环境及储层控制因素的研究比较少。故本文主要依据罗69井以及罗67井、新义深9井岩芯资料，结合常规薄片鉴定、扫描电镜、物性测试、X衍射分析等试验方法，从矿物组成、岩相类型、沉积环境、储集空间及储层控制因素等方面分析了该套泥页岩的沉积储层特征，开展了有利储层预测研究。

1 矿物特征

图2 沾化凹陷罗家地区罗69井沙三下段岩芯柱状综合分析图Fig.2 Lithologic column of the Lower 3thMember of Shahejie Formation，Well Luo 69

通过对罗家地区罗69井取芯(芯长197m)的约500块样品全岩X衍射、薄片鉴定及扫描电镜等分析，发现罗家地区沙三下段泥页岩岩石矿物以方解石为主，含量为43.96%～61.54%，平均含量52.23%，从罗69井下部到上部，方解石含量逐渐变少，代表了水体加深的过程;黏土矿物含量为12.36%～23.93%，平均含量为18.05%，以伊蒙混层和伊利石为主;石英多为粉砂级至泥级，含量为14.9%～20.38%，平均含量为18.05%(图2)。另外，指示还原沉积环境的黄铁矿平均含量为4.2%，还含有少量的白云石、菱铁矿等，偶可见长石、介形虫及磷质脊椎动物碎片。

2 岩相特征

2.1 岩性划分

根据罗家地区约500块样品的X衍射全岩分析结果与薄片观察，将罗家地区泥页岩划分为泥岩和灰岩两种类型和多种亚类(表1，其中“泥质”为黏土矿物和石英、长石等陆源碎屑的总和)，泥质灰岩为其主要岩石类型。

罗家地区泥页岩发育水平层理，通过不同厚度、暗浅色纹层交替出现而显现。浅色纹层为方解石纹层，暗色纹层由有机质及黏土矿物组成。根据纹层的厚度、组合方式、比例和稳定性将沉积构造分为纹层状、薄层状和块状构造;纹层状构造的纹层薄(一般小于1 mm)而且分布均匀，明暗界限清晰，在岩芯上和显微镜下，成层性均非常清晰，薄层状构造的纹层厚度一般大于1 mm，镜下可见其发育的水平纹层，岩芯上成层性不好;结合研究区发育的沉积构造和岩性可将岩相分为六种类型:纹层状含泥灰岩、纹层状泥质灰岩、薄层状泥质灰岩、薄层状泥—灰岩、薄层状灰—泥岩、块状灰质泥岩岩相［5-8］。

沾化凹陷罗69井沙三下段由深到浅，方解石含量变少，黏土矿物含量增加，沉积构造逐渐由纹层状到薄层状再到块状沉积(图2)。

在罗69井3 040～3 130 m井段，以丰富的灰质含量为主要特征，纹层状(含)泥质灰岩为主要岩性，夹薄层的薄层状泥—灰岩、灰—泥岩;颜色由灰色、深灰色，逐渐变为灰黑色;3 000～3 040 m井段以灰黑色薄层状泥质灰岩、泥—灰岩为主，有机碳含量高;2 960～3 000 m井段为深灰色薄层状泥质灰岩夹薄层灰质泥岩;2 920～2 960 m井段为深灰色薄层状灰—泥岩夹薄层薄层状泥—灰岩，并出现较多的块状灰质泥岩。

2.2 岩相特征

(1)纹层状含泥灰岩岩相

纹层状含泥灰岩颜色为灰色和深灰色，碳酸盐矿物含量可高达70%以上，黏土矿物以及粉砂质陆源碎屑含量很低，从岩芯及薄片上均可看到明暗相间的纹层，单个纹层厚度小于1 mm，纹层水平分布，明暗相间的纹层界线分明，突变接触(图3a，b)。

(2)纹层状泥质灰岩岩相

灰色和深灰色纹层状泥质灰岩方解石含量大于50%，黏土矿物含量小于50%，粉砂质陆源碎屑含量很低，镜下纹层状构造明显，明暗相间的纹层界限清晰，纹层产出较密集(图3c，d)。

(3)薄层状泥质灰岩岩相

灰黑色、深灰色薄层状泥质灰岩薄层状构造明显、单个纹层厚度较大(＞1 mm)，方解石矿物含量大于50%，有机质含量较大(＞2%，平均3.87%)。该岩相为罗家地区沙三下泥页岩的主要类型(图3e，f)。

(4)薄层状泥—灰岩岩相

薄层状泥—灰岩方解石矿物含量大于暗色矿物含量，二者含量均小于50%，多为隐薄层状构造，岩芯上纹层成层性不好，薄层状构造不明显;镜下成层性较清晰(图3g，h)。

(5)薄层状灰—泥岩岩相

罗家地区薄层状灰黑色、深灰色灰—泥岩岩芯上层理不明显，镜下可见很好的成层性(图3i，j)。有机质含量较大(＞2%，平均3.23%)，暗色矿物含量大于方解石含量。

表1 沾化凹陷罗家地区沙三下段岩石类型Table 1 Rock types of the Lower 3thMember of Shahejie Formation，Luojia area

(6)块状灰质泥岩岩相

颜色为深灰色、灰黑色，均匀块状，岩芯上无纹层显示，镜下泥晶方解石与泥质组分混杂分布，无成层性，局部介形虫碎片富集，泥质含量大于50%，灰质含量较低，含有一定的陆源碎屑(图3k，l)。

图3 沾化凹陷罗家地区罗69井沙三下段岩相类型及其特征Fig.3 Lithologic characteristics of the Lower 3thMember of Shahejie Formation，Luojia area

2.3 沉积环境分析

沾化凹陷罗家地区沙三下段沉积环境为碱性、还原较深水沉积环境。

(1)Sr/Ba和V/Ni分析

沉积物Sr/Ba比值和V/Ni比值可以较好地反映湖泊水体盐度的变化，比值较低，指示水体盐度较低，气候湿润;反之，则指示气候干旱，如Sr/Ba＞1表示咸水环境［9-10］。

罗家地区Sr/Ba主要范围1.5～3.5，V/Ni主要范围2～4，指示罗家地区沉积环境的盐度较大，表2是分别对罗69井和罗67井按照每个层组计算的平均值，由数据可以看出罗家地区沙三下段每个层组沉积时期水体盐度不同。沙三下段早期沉积水体盐度大于晚期，沉积早期气候干旱，晚期水体较湿润。

(2)V/(V+Ni)分析

一般认为，在富含有机质的岩石中微量元素V/(V+Ni)可作为沉积水体环境氧化还原条件的反映［7-8］。高比值(＞0.84)反映水体分层强及底层水体中出现H2S的厌氧环境，易沉积纹层状构造，方解石纹层和泥质纹层沉积差异性明显;中等比值(0.54～0.72)为水体分层不强的厌氧环境，易沉积薄层状构造;低比值时(0.46～0.60)为水体分层弱的贫氧环境。

表2 沾化凹陷罗家地区罗69井与罗67井沙三下段各个层组Sr/Ba和V/Ni平均值Table 2 Sr/Ba and V/Ni average value of the Lower 3th Member of Shahejie Formation in Well Luo 69 and Luo 67，Luojia area

通过对罗69井V/(V+Ni)的统计可知，V/(V+Ni)主体分布在0.72～1，水体分层为中等到强，厌氧环境，由表3可知，沙三下早期沉积水体分层性较强，以纹层状构造为主，晚期分层性变弱，沉积薄层状、块状构造沉积。

表3 沾化凹陷罗家地区沙三下段各个层组V/(V+Ni)值Table 3 V/(V+Ni)of the Lower 3thMember of Shahejie Formation，Luojia area

(3)有机碳含量分析

沉积物有机碳含量(TOC)在一定程度上也能反映古生产力的高低［8-9］。在保存条件相同的情况下，湖水的生产力越高，保存的有机质越丰富，有机碳含量也就越高。在温暖潮湿的环境下，有利于湖盆中生物的繁盛，这是大量有机质能够保存的前提。因此有机碳含量较高，可以侧面反映当时生物的大量繁盛，指示古气候的暖湿性。罗家地区罗69井沙三下段有机碳含量峰值分布在1%～4%之间(图4)，其中TOC含量大于1%的占94.2%，表明沙三下段整体有机质含量高。自下而上TOC含量增大，说明沙三下早期气候干旱，古生产力低，晚期气候湿润，古生产力高。

图4 沾化凹陷罗家地区沙三下段罗69井有机碳含量直方图Fig.4 TOC distribution of the Lower 3thMember of Shahejie Formation in Well Luo 69

综合以上分析，以罗69井为例(图5)，下部纹层状(含)泥质灰岩形成于气候相对干旱、水体相对浅的沉积环境;下部及中部薄层状泥质灰岩、泥—灰岩、灰—泥岩形成于相对气候湿润，水体相对深的沉积环境;上部块状灰质泥岩代表沉积水体进一步加深。综合来讲，罗家地区沙三下时期整体为水体较封闭、盐度较高、气候由相对干旱变为湿润、水体逐渐加深的还原深湖—半深湖沉积环境，湖水整体呈碱性，有利于方解石的沉积;水体分层性较强，有利于纹层状、薄层状构造的发育。

3 储层特征

3.1 储层物性特征

沾化凹陷罗家地区沙三下段泥页岩储层孔隙度和渗透率整体呈正相关关系，但相关性不好，说明物性受裂缝影响，为典型的裂缝性储层。储层孔隙度为1.4%～13.7%，主要分布在2%～8%，平均5.3%;渗透率变化较大，一般为(1～10)×10-3μm2，平均为 7.5×10-3μm2，为低孔低渗储层(图6)。

3.2 储集空间类型

沾化凹陷罗家地区沙三下段泥页岩储层中微米和纳米级孔喉和微裂缝是主要的储集空间，裂缝为油气主要的储集空间和运移通道［11-12］。

罗家地区沙三下段的储集空间类型包括以下几种:

3.2.1 孔隙

(1)有机质孔

图5 沾化凹陷罗家地区沙三下段罗69井沉积环境分析Fig.5 Sedimentary environment of Lower 3th Member of Shahejie Formation in Well Luo 69

图6 沾化凹陷罗家地区罗69井沙三下段储层物性特征Fig.6 Reservoir properties characteristics of Well Luo 69，Luojia area

罗家地区沙三下段整体有机质含量较高(1%～4%)，易发育有机质孔。有机质孔是由泥岩中的固体干酪根转化为液态或气态的烃类而形成的次生孔隙［12］。在扫描电镜下观察发现，罗家地区沙三下段泥页岩的有机质孔多呈椭圆状，孔径大者3～4 μm，小至几个纳米，一般都大于100～200 nm(图7a)。在纹层状泥质灰岩、薄层状泥质灰岩中发育更多有机质孔，其他岩性中有机质孔数量较少。

(2)晶间孔

矿物的晶间孔是各种矿物晶体原地堆积形成的孔隙，罗家地区沙三下段晶间孔包括方解石晶间孔，黏土矿物晶间孔，黄铁矿晶间孔等。孔径为1～3 μm，并常被充填，孔渗性较差，各种矿物的晶间孔含量与分布受矿物的类型和含量影响。罗69井下部的纹层状泥质灰岩、薄层状泥质灰岩中晶间孔较发育，罗69井上部的块状灰—泥岩、薄层状灰—泥岩、薄层状泥—灰岩中黏土矿物晶间孔、缝和黄铁矿晶间孔数量较多(图7b)。

图7 沾化凹陷罗家地区罗69井沙三下段储集空间特征Fig.7 Characteristics of reservoir space in the Lower 3thMember of Shahejie Formation，Luojia area

(3)溶蚀孔

受溶蚀作用的影响，罗家地区泥页岩储层中还可见溶蚀孔隙，如方解石溶蚀孔、长石溶蚀孔等。溶蚀孔小于6 μm，罗家地区沙三下段储层溶蚀作用主要来源于有机质生排烃释放的有机酸对周围易溶矿物的溶蚀(图7c)，罗69井沙三下段13下层组中纹层状泥质灰岩和纹层状含泥灰岩中溶蚀孔数量较多。

3.2.2 裂缝

(1)构造裂缝

罗家地区沙三下段发育较多的与岩层近垂直的高角度构造裂缝(图7d)，裂缝倾角大于 60°者占80%以上(图8)。裂缝长度达10～15 cm，宽度约为2～4 mm，裂缝的高度小于10 cm，线密度约为 0.6～1.6条/m。

罗家地区沙三下段泥页岩中的构造裂缝广泛分布在各种岩相中，常成组出现，方向性明显，主要发育北东—北东东向、北西—北西西向两组裂缝。在岩芯和薄片上可见微观的构造缝有不同程度上的填充:未充填、半充填、充填。根据罗69、罗67和新义深9岩芯中的裂缝统计情况，未充填裂缝所占比例分别高达60%、70%和95%。这反映了罗家地区的裂缝主要为有效裂缝，裂缝在沙三下段低渗透储层中能起到很好的储集空间和渗流通道的作用。

图8 沾化凹陷罗69井沙三下段岩芯裂缝高度分布图Fig.8 Core fracture height distribution of Lower 3thMember of Shahejie Formation in Well Luo 69

(2)层间微裂缝

罗家地区沙三下段泥页岩储层中普遍存在具有分段密集发育特点的层间微裂缝。由于罗家地区沙三下段发育特殊的纹层状和薄层状构造，方解石纹层与泥质纹层力学性质差异较大，在较小的应力作用下就可产生与纹层平行的微裂缝［13-15］。纹层状泥页岩中发育最多的层间微裂缝。该类裂缝长度大、较连续，开度为几微米，部分层间微裂缝可见溶蚀现象，部分被充填(图7h)。

(3)成岩缝

罗家地区沙三下段成岩缝包括超压破裂缝和成岩收缩裂缝。超压破裂缝是局部异常压力使岩石破裂而形成的裂缝，这种缝一般缝面不规则，不成组系(图7g)，集中分布。岩芯研究表明，罗家地区异常压力缝是在有机质演化过程中产生的局部异常压力导致岩石破裂而形成的裂缝;成岩收缩微裂缝是在成岩作用过程中，黏土矿物转化脱水以及有机质排烃，导致黏土矿物层间产生很多微裂缝，裂缝开度为0.5～5 μm。

对罗69井岩芯裂缝密度进行统计发现，纹层状含泥灰岩中构造缝最为发育;层间微裂缝主要发育在纹层状泥质灰岩、纹层状含泥灰岩中，矿物收缩缝多存在于顺层排列的黏土矿物中。异常压力缝和有机质孔的发育受有机质含量的控制，在有机质含量大的纹层状泥质灰岩和薄层状泥质灰岩中多见，溶蚀孔在纹层状含泥灰岩中多见，晶间孔则多为黏土矿物晶间孔和黄铁矿晶间孔，在薄层状灰—泥岩、泥—灰岩中常见(图9)。

图9 罗家地区沙三下段泥页岩各类储集空间发育程度模式图Fig.9 The development mode of reservoir space in Luojia area

3.3 储层控制因素

3.3.1 岩石类型

罗家地区沙三下段发育6种岩相类型，由于不同岩相具有不同的矿物成分和沉积构造，故对储层的物性影响不同。

罗家地区沙三下段发育纹层状构造和薄层状构造，纹层状和薄层状岩石中方解石纹层与泥质纹层力学性质差异较大，在较小应力作用下易产生层间微裂缝，罗家地区沙三下段中下部井段层间缝发育，但当脆性矿物方解石含量高于60%时，方解石易发生重结晶，层间缝易被充填，使储层物性降低。

罗家地区沙三下段岩石矿物以方解石为主，并含少量石英，脆性矿物占主导，根据罗69、罗67和新义深9井脆性矿物与裂缝密度关系研究发现，脆性矿物的含量与裂缝密度的对应关系良好，即在相同的构造应力作用下，岩石中的灰质、白云石等脆性矿物的含量越高，岩石的脆性程度越大，岩石越容易发生脆性破裂，裂缝的发育程度越高［16］。如罗67井脆性矿物含量最多，裂缝密度最大(图10)。

沾化凹陷罗家地区沙三下段各类岩相储层孔隙度和渗透率都很低，其中，纹层状泥质灰岩的物性最好(平均孔隙度6.5%，平均渗透率12×10-3μm2)，其次为纹层状含泥灰岩，这正是与岩石发育的矿物成分和沉积构造有关(图11)。

3.3.2 成岩作用

罗家地区罗69井沙三下段各泥页岩段有机质丰度及成熟度与物性关系研究发现，罗69井沙三下亚段烃源岩有机质类型为Ⅰ～Ⅱ1型，有机碳含量由下而上增大，为0.71%～9.32%，成熟度由上而下增高，Ro:0.70%～0.93%，埋藏深度2 500～3 500 m，对应于有机质的热催化生油气阶段，大量生液态烃。现今罗家地区沙三下段泥页岩成岩作用处于中成岩A亚段(图12)，以成烃作用、溶蚀作用为主，并有一定的黏土矿物转化作用，有利于裂缝的形成和改造。

罗69井黏土矿物中发育晶间孔和晶间隙，伊利石片状矿物中发育微裂隙，增加了孔隙空间，提高了储层孔隙度。在成岩阶段，3 015 m以上黏土矿物含量相对高并且比较稳定，随深度的增加，高岭石和绿泥石逐渐转化为伊利石和伊/蒙间层，在成岩转变过程中发生脱水作用，使流体压力增加，有利于形成成岩收缩缝［17］(图13)。同时，黏土矿物对有机质的脱羟和裂化有催化作用，也有利于形成成岩缝和异常压力缝。所以沙三下段3 015 m以下对应的储层中成岩收缩缝多于上部。

3.3.3 有机质含量的影响

图10 沾化凹陷罗家地区各井裂缝密度与脆性矿物含量关系图Fig.10 Relationship of fracture density and brittle mineral content in Luojia area

图11 沾化凹陷罗家地区罗69井沙三下段不同岩相物性特征Fig.11 Properties characteristics of different lithofacies of Well Luo 69，Luojia area

图12 沾化凹陷罗家地区沙三下段成岩演化序列Fig.12 Diagenetic evolution sequence of Luojia area

图13 罗家地区罗69井沙三下段黏土矿物含量与储层物性关系Fig.13 Relationship between clay mineral content and reservoir properties of the Lower 3th Member of Shahejie Formation，Luojia area

图14 罗家地区罗69井沙三下段物性与有机碳含量(TOC)交汇图Fig.14 Relationship between properties and TOC of Well Luo 69，Luojia area

在相同的地球动力学背景、岩石矿物学组成和力学性质条件下，有机质含量是影响泥页岩裂缝发育的重要因素。

罗家地区罗69井沙三下段全井段的有机碳含量峰值分布在1%～4%之间，其中TOC大于1%的占94.2%，表明沙三下段整体有机质含量高。罗家地区罗69井沙三下段物性与有机碳含量关系研究表明(图14)，有机碳含量与物性呈正相关，即有机碳含量越高，孔隙度和渗透率越大。

形成上述正相关的关系(图14)主要有以下几点原因:

(1)烃源岩生烃膨胀增压有效改善储层物性

在沙三下段烃源岩生油气过程中，会发生体积膨胀形成高压，生烃产生的体积膨胀力和有机碳含量、成熟度有关。罗家地区沙三下段大部分井段有机质丰度为2%～5%，当Ro为0.8%时，生烃作用所引起的体积膨胀力高达50 MPa左右，易导致泥页岩破裂形成异常高压缝，并且缝面不规则，不成组系。罗家地区发育的异常压力缝在垂向上发育在有机质含量较高的井段，表明罗家地区形成的异常压力缝的主因为烃源岩有机质生烃作用引起的异常高压导致泥页岩破裂，所以有机质的生烃作用可有效改善储层物性。

(2)有机质多，发育的有机质内微孔较多

有机质孔是由泥岩中的固体干酪根转化为液态或气态的烃类而形成的次生孔隙，这些孔隙大者3～4 μm，一般都大于100～200 nm。沙三下段13层组有机碳含量低，对应的孔隙度和渗透率均较低;13层组以上井段，有机碳含量明显高于下部，对应孔隙度和渗透率数值也变大，并且变化趋势和有机碳含量变化趋势类似，说明罗家地区有机质含量高，有机质孔较发育，对应的物性较好(图14)。

(3)有机质排烃释放有机酸有利于溶蚀

有机质转化为烃类时，释放大量有机酸，有机酸溶解碳酸盐矿物对于碳酸盐矿物含量较高的泥页岩储集层的孔隙度和渗透率具有一定的改造作用［18］。

岩石热解法获得的产率指数S1/(S1+S2)表示岩石中游离烃的丰度，即烃类的产率，反应了有机质的演化程度。罗家地区沙三下段在3 100 m井深以下产率指数明显比上部大，有机碳含量明显小于上部(图15)，表示有机质转化为烃类的产率较大，可释放大量的有机酸，对周围的矿物进行溶蚀，通过扫描电镜研究发现，罗69井上部溶蚀作用相对较弱。随着方解石含量增加，3 080 m以下溶蚀作用逐渐增强，方解石溶蚀孔主要集中发育在罗69井下部，观察结果和有机质排酸井段相对应，也说明了罗家地区形成溶蚀孔隙的酸主要为有机质生烃释放的有机酸，溶蚀孔隙对改造罗69井下部的纹层状泥质灰岩和纹层状含泥灰岩的储层物性具有重要作用。

(4)有机质赋存状态对孔隙结构的影响

有机质孔是罗家地区沙三下段储层重要的孔隙类型，连续的有机质网络可增加有效的油气储集空间，而有机质网络的连续性决定于有机质存在的状态。根据罗家地区沙三下段纹层的发育程度与有机质含量将有机质赋存状态分为三种:分散型，局部富集型，成层分布型［19］。

图15 罗家地区罗69井沙三下段有机质产率曲线Fig.15 Organic hydrocarbon yield curve of Well Luo 69

成层分布型:当纹层发育，有机碳含量达到2.5%～3.0%以上，有机质的体积分数较高，易顺纹层方向形成连续的有机质网络，多呈薄层状、条带状出现，存在于纹层状泥质灰岩、薄层状泥质灰岩中(图16);分散型:当纹层不发育时，有机质组分呈分散状分布于黏土基质之中，无一定分布规律，一般不能形成连续的有机质网络，这种赋存形式分布在块状灰质泥岩中;局部呈富集型:当有机质含量小于2.5%时，虽然存在纹层层理，但有机质体积分数相对低，部分有机质顺纹层层理方向能形成连续的网格，有机质组分呈弯曲状、短线状、呈斑块形不均匀分布，局部富集型兼有成层分布型和分散型的过渡赋存特点，主要存在于纹层状含泥灰岩、薄层状泥—灰岩、薄层状灰—泥岩中。

当有机质呈不同的赋存状态时，有机质网络的连续性不同，有机质孔连通性和有机质排酸形成的溶蚀孔隙的分布特点不同(表4)。由表可知，有机质成层分布时有利于有机质孔的连通，有利于形成密集的溶蚀孔隙。有机质分散型分布时，有机质孔基本不连通，溶蚀强度不大，而局部富集型则处于二者之间，对有机质孔的连通性和溶蚀孔隙的影响程度中等。因此，有机质成层分布时对应的储层物性最好，这也正与前面统计得出纹层状泥质灰岩的物性最好的结果相对应。

图16 沾化凹陷罗家地区沙三下段有机质赋存状态Fig.16 Organic matter occurrence mode in the Lower 3thMember of Shahejie Formation，Luojia area

表4 沾化凹陷罗家地区沙三下段有机质赋存状态对储层物性的影响Table 4 The influence to reservoir properties caused by organic matter occurrence

4 结论

(1)沾化凹陷关键井罗69井古近系沙三下段矿物以方解石为主，岩石发育纹层状、薄层状、块状等沉积构造，组合成6种岩相类型:纹层状含泥灰岩、纹层状泥质灰岩、薄层状泥质灰岩、薄层状泥—灰岩、薄层状灰—泥岩、块状灰质泥岩岩相，其中以泥质灰岩岩相为主。沙三下段沉积环境为盐度较高、强还原性的深湖—半深湖。

(2)沾化凹陷罗69井沙三下段储集空间复杂。孔隙包括矿物晶间孔、溶蚀孔、有机质孔等;储层发育的裂缝包括构造裂缝、层间微裂缝和成岩缝。孔隙度主要分布在2%～8%，渗透率10×10-3μm2以下，为低孔低渗储层，其中纹层状泥质灰岩的物性最好(平均孔隙度6.5%，平均渗透率12×10-3μm2)，纹层状含泥灰岩中构造缝最为发育;层间微裂缝主要发育在纹层状泥质灰岩、纹层状含泥灰岩中;异常压力缝和有机质孔在有机质含量大的纹层状泥质灰岩和薄层状泥质灰岩中多见，溶蚀孔在纹层状含泥灰岩中多见，晶间孔多为黏土矿物晶间孔和黄铁矿晶间孔，在薄层状灰—泥岩、泥—灰岩中常见。

(3)储层物性受矿物组成和岩相、成岩作用、有机质含量等因素共同控制:①岩石类型因素:脆性矿物越多，越易产生裂缝，纹层状、薄层状沉积构造越发育，层间缝越发育;②成岩作用因素:黏土矿物转化作用造成脱水，易形成矿物收缩缝，成烃作用产生异常高压形成异常高压缝;③有机质含量因素:有机质含量增加有利于增加有机质孔隙，提高储层孔隙度;有机质生排烃膨胀形成异常高压，促进异常压力缝的形成;有机质生排烃的过程中释放大量有机酸，有机酸的溶蚀作用有利于形成溶蚀孔和溶蚀缝，当有机质成层性分布时对应的储层物性最好。因此，有机质是控制罗家地区沙三下段泥页岩储层的主要内在因素，暗色纹层状泥质灰岩是物性最好的岩相类型。

致谢 在论文撰写过程中，得到中国石油大学(北京)黄捍东教授、曾联波教授和胜利油田地质科学研究院和河口采油厂有关专家的大力帮助，在此表示感谢。

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