雷家地区碳酸盐岩储层特征及主控因素研究

单俊峰，周 艳，康武江，薄 强

(1.中国石油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010；2.昆明理工大学，云南 昆明 650093)



雷家地区碳酸盐岩储层特征及主控因素研究

单俊峰1，周 艳1，康武江1，薄 强2

(1.中国石油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010；2.昆明理工大学，云南 昆明 650093)

通过薄片鉴定、物性测试、压裂实验等方法，对雷家地区沙四段湖相碳酸盐岩储层进行了分析。研究表明：高升地层主要发育泥晶粒屑云岩、含泥粒屑泥晶云岩和泥质泥晶云岩，杜家台地层主要发育含泥泥晶云岩和含泥方沸石质泥晶云岩；储层为致密型，储集空间类型多样，裂缝控制“甜点”发育；岩石脆性随着泥质含量的增加和方沸石含量的减小而降低。储层受沉积、成岩和构造作用共同控制，沉积作用控制了储层的岩性、厚度及原始孔隙结构等特征，胶结充填作用使储层致密化，溶蚀作用存在形式多样，多与裂缝发育相关，构造作用和溶蚀作用是形成优质储层最主要的控制因素。该项研究划分了该套储层的“甜点”区域，可为下一步油气勘探提供依据。

白云岩；致密储层；裂缝；控制因素；雷家地区

0 引 言

中国陆相湖泊发育广泛，易形成湖相碳酸盐岩，具有广阔的勘探前景。但与海相碳酸盐岩相比，湖相碳酸盐岩储层具有不同的特征及控制因素[1-4]。辽河西部凹陷雷家地区沙四段为浅湖相白云岩沉积，以往勘探一直认为该储层属于构造油气藏。白云岩储层泥质含量高、开采效果差，储量动用程度较低。目前，雷家地区沙四段湖相碳酸盐岩的研究多集中在成因、油气分布规律等方面[5-6]，对于储层特征和控制因素的系统分析较少。通过对研究区碳酸盐岩储层特征研究，分析了储层控制因素，并综合岩性、物性、脆性研究成果，划分了该套储层的“甜点”区，为下一步油气勘探提供了依据。

1 岩性特征

雷家地区位于辽河西部凹陷中北部，总体地势西高东低，发育有雷家、高升2个构造单元，面积约为580 km2。沙四段沉积时期，气候干旱炎热、碎屑供给不足，为浅湖相沉积。储层具有单层厚度薄、纵向变化快和矿物成分多样的特点，岩性复杂多样，多为过渡岩类。但由于沉积时期不同，岩性组合也具有不同的特点。

(1) 高升沉积时期气候相对温暖、水域较窄，受古地理、古构造影响在北部构成湖湾，地层厚度相对较薄，该套地层主要发育泥晶粒屑云岩、含泥粒屑泥晶云岩和泥质泥晶云岩。其中，泥晶粒屑云岩是高升油层特有的岩石类型，粒屑结构，主要成分为白云石，含石英、长石等细碎屑和黏土矿物等(图1a)，但分布范围有限；含泥粒屑泥晶云岩为泥晶结构，泥质呈纹层状展布，粒屑分布其中(图1b)；泥质泥晶云岩为泥晶结构，主要成分为泥晶白云石，粉砂级长石、石英均匀分布。

(2) 与高升期沉积相比，杜家台沉积时期气候干旱炎热，主要为白云浅滩亚相沉积，从下至上依次可以划分为3段。其中，杜三段岩性组合为含泥方沸石质云岩、云质方沸石岩和含云方沸石质泥岩互层；杜二段岩性组合为泥质云岩和泥岩薄互层；杜一段为大套的泥页岩夹杂少量的陆源碎屑沉积。杜家台储层岩性最主要的特征是泥晶云岩中普遍含有方沸石。其中，含泥泥晶云岩为泥晶结构，成分以泥晶白云石为主(图1c)；含泥方沸石质泥晶云岩为泥晶结构，泥质呈层状富集，方沸石呈粉—细晶分布于泥质发育层中(图1d)；泥质含云方沸石岩为泥晶—隐晶结构、纹层状构造，黏土矿物呈纹层状展布。

图1 雷家地区沙四段白云岩储层主要岩石类型

2 储层特征

2.1 储集空间类型

白云岩储层类型丰富多样，总体可分为原生孔隙、次生孔隙和裂缝3大类。受白云岩矿物转变和易溶蚀特点的影响，粒间孔和溶孔发育。而研究区白云岩类的储层中，白云岩与泥岩呈薄互层状展布，单层厚度薄、脆性大，在构造应力作用下易形成裂缝。孔隙和裂缝均能较好地改善储层物性，从而有效地提高油气储集能力，成为致密储层“甜点”区。

(1) 高升地层原生孔隙发育，主要为晶间孔、粒内孔和粒间孔3种类型。晶间孔是白云石化作用导致孔隙颗粒的收缩而形成的，呈现为晶粒状白云石间孔隙或黏土矿物晶间微孔，该区普遍发育。粒内孔为化学成因，是砂屑、砾屑、鲕粒、长石碎屑等发生溶蚀而形成的。粒间孔形态多呈三角状或多边形，颗粒点线接触，连通性较好(图2a)，粒内孔和粒间孔在高升油层的泥晶粒屑云岩中常见。

次生孔隙主要发育基质溶孔，是由颗粒间物质或白云石晶粒发生溶蚀形成，在泥晶云岩中局部可见。

裂缝主要发育构造缝和层间缝2种，构造缝形态比较平直，与基质矿物具一定的角度(图2b)，局部发育在泥晶云岩中。层间缝是成岩过程中泥质岩类失水收缩而形成的，一般沿泥岩和白云岩的接触面分布。

(2) 杜家台的原生孔隙主要为晶间孔，是主要的储集空间类型。次生孔隙以基质溶孔和矿物溶孔为主，其中，基质溶孔是白云石晶粒发生溶蚀形成，在含泥方沸石质云岩和泥质云岩中常见；矿物溶孔是岩石中的某些矿物(如石膏、白云石等)在溶蚀作用下，在晶体内部形成孔隙(图2c)，在含泥方沸石质泥晶云岩中常见。裂缝以构造缝、溶蚀缝和层间缝为主，溶蚀缝是溶蚀作用下裂缝部分溶蚀扩大(图2d)，在泥晶云岩中局部可见。层间缝沿地层方向延伸，油气可沿其侧向运移。

图2 雷家地区沙四段湖相碳酸盐岩储集空间类型

2.2 储层物性特征

通过对研究区内92个样品统计分析发现，雷家地区沙四段白云岩的平均孔隙度为8.75%，最小值为1.70%，最大值为21.20%，孔隙度小于12.00%的样品占总数的81.90%；渗透率平均值小于1.0×10-3μm2，其中小于1.0×10-3μm2的样品占总数的48.00%，为典型的致密储层，并且白云岩储层非均质性强，不同的岩性其物性也不相同(表1)。

表1 雷家地区沙四段不同储层岩性物性统计

2.3 储层脆性特征

致密储层具有低孔、低渗的特征，需大规模压裂才能见工业油流。除自身天然裂缝外，储层岩石的脆性特征是能否形成产能的关键因素之一[7]。岩石脆性矿物含量高，有利于压裂改造。通过岩石压裂实验发现，受岩石矿物成分的影响，雷家地区沙四段白云岩储层脆性变化大。储层脆性受泥质和方沸石含量控制，随着泥质含量的增加，岩石脆性参数逐渐降低；随着方沸石含量的增加，岩石脆性参数逐渐增大。泥质含云方沸石岩岩石脆性最强，易产生裂缝；泥质含方沸石云岩次之，灰质泥岩脆性最差，很难产生裂缝。

3 主控因素分析

3.1 沉积作用

沉积作用[8-12]控制了储层的岩性、厚度及原始孔隙结构等特征，是碳酸盐岩有效储层发育的内因。

高升沉积时期发育滨浅湖、浅湖—半深湖和深湖3种沉积相。其中，滨浅湖相水动力环境强，形成的粒屑灰岩具有良好的原生孔隙结构，也易于受溶蚀作用而形成次生孔隙，具有高孔隙度、高渗透率的特点。浅湖—半深湖相发育泥质泥晶云岩，原生孔隙度较少，受后期改造作用控制，具有中—高孔隙度、低渗透率的特点。深湖相水体深，主要发育灰质泥(页)岩，具有低孔隙度、低渗透率的特点。

杂草能够在人工生境中自然繁衍，主要通过与作物争夺水分、养料、光照、空间及利用他感作用等抑制作物生长发育从而导致作物减产。据统计，每年由于杂草的危害导致作物产量损失近10%[1]。通过化学农药防除杂草，可有效控制杂草危害[2]，但长期高频度地使用化学除草剂，不仅会使植物对化学除草剂产生抗药性[3]，还会对环境[4]、生态多样性[5-6]造成严重威胁及产生药害[7]等问题。新型生物除草剂易生物降解，对生态系统和农业作物安全性高。因此，新型生物除草剂尤其是植物源除草剂成为国内外开发和研究的热点之一[8-9]。

杜家台沉积时期气候干旱炎热，发育浅湖、半深湖和深湖3种沉积相。浅湖相水体相对较浅、水动力环境弱，主要沉积白云质泥岩，储层致密、具有低孔隙度、低渗透率的特点。半深湖相主要沉积泥晶云岩和含方沸石质云岩，原生孔隙不发育，具有低孔隙度、低渗透率的特点，但是由于白云岩岩性脆、易溶蚀，可通过后期储层改造形成“甜点”区。深湖相主要沉积含云页(泥)岩，具有低孔隙度、低渗透率的特点。

3.2 成岩作用

成岩作用[13-16]在湖相碳酸盐岩演化过程中，对储层的形成、破坏和改造起着至关重要的作用。在埋藏过程中，对储层影响最大的成岩作用主要是胶结充填作用和溶蚀作用。其中，胶结充填作用使裂缝被方沸石和方解石等半充填至完全充填，从而导致储层致密化，是破坏性成岩作用。溶蚀作用可以形成溶蚀孔、洞，从而有效提高储层孔隙度和增加孔隙之间的连通性，是建设性成岩作用。

溶蚀作用可以形成溶蚀孔、洞，从而有效提高储层孔隙度和增加孔隙之间的连通性。研究区内粒屑云岩中的孔隙绝大部分是由溶蚀作用形成的，既可发生在粒屑内，又可以发生在粒屑之间(图2a)，储层物性很好。泥晶云岩中溶蚀孔洞存在的形式更广泛，既可以存在于基质之中(图2b)，又可以存在于矿物之中，也可以存在于裂缝中。其中，溶蚀孔洞的发育与裂缝关系更为密切，多数溶蚀孔洞发育段与裂缝发育段重合，其沿展方向与裂缝走向一致。

3.3 构造作用

构造作用[17-20]对储层有直接的改造作用，形成的裂缝对沟通孔隙、提高储层渗透率有明显作用。同时，也有利于孔隙水和地下水的活动，促进溶蚀孔洞的发育，形成统一的孔、洞、缝体系。在基质孔隙不发育的情况下，构造缝的存在可起到重要的补充作用[21-22]。

通过对研究区储层特征和控制因素的分析，并结合含油性、物性和试油资料等，确定了雷家地区沙四段碳酸盐岩储层“甜点”的储层参数：厚度大于20 m，白云石含量大于40%，孔隙度大于6%，脆性指数大于50。综合4个储层参数划出杜家台地层“甜点”区分布面积约为38 km2，部署钻探LP2等多口探井均获高产工业油流。因此，对该区储层特征及控制因素的研究对油气勘探起了很好的指导作用。

4 结 论

(1) 研究区白云岩储层岩性复杂多样，高升油层主要为泥晶粒屑云岩、含泥粒屑泥晶云岩和泥质泥晶云岩；杜家台油层主要为含泥泥晶云岩和含泥方沸石质泥晶云岩，泥晶云岩中普遍含有方沸石。不同的岩性脆性变化大，随着泥质含量的增加和方沸石含量的减小，岩石脆性参数逐渐降低。

(2) 研究区白云岩是典型的致密储层，储集空间类型多样，主要发育晶间孔、粒间孔、溶孔、收缩缝等，粒屑云岩发育区以及含泥泥晶云岩和含泥方沸石质泥晶云岩的裂缝发育区是油气富集的“甜点”区。

(3) 沉积作用控制了储层的岩性、厚度及原始孔隙结构等特征，是有效储层发育的内因。成岩作用中对储层影响最大的是胶结充填作用和溶蚀作用，其中溶蚀作用是建设性成岩作用。构造作用形成的裂缝对沟通孔隙、提高储层的渗透率有明显作用，也可促进储层的进一步溶蚀。

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编辑 朱雅楠

20160222；改回日期：20160320

国家油气重大专项“渤海湾盆地精细勘探关键技术”(2011ZX05006)

单俊峰(1968-)，男，教授级高级工程师，《特种油气藏》编委，1990年毕业于大庆石油学院地球物理专业，2007年毕业于中国地质大学(北京)矿产普查勘探专业，获博士学位，目前主要从事油气预探部署及综合研究管理工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.03.002

TE121.2

A

1006-6535(2016)03-0007-04