济阳坳陷东部中生界二次埋藏型储层成岩作用

2016-12-22邱隆伟

特种油气藏 2016年6期

关键词：济阳碎屑岩碳酸盐

孟涛，郭峰，穆星，邱隆伟，李博

(1.中国石油大学(华东)，山东青岛 266580；2.中国石化胜利油田分公司，山东东营 257015)

济阳坳陷东部中生界二次埋藏型储层成岩作用

孟涛1，2，郭峰2，穆星2，邱隆伟1，李博2

(1.中国石油大学(华东)，山东青岛 266580；2.中国石化胜利油田分公司，山东东营 257015)

针对济阳坳陷中生界碎屑岩储层成岩相研究不透彻的问题，通过大量镜下薄片、岩心观察，认为储层以岩屑长石质或长石岩屑质砂岩为主，总体上属于中低孔、中低渗储层，其成岩阶段处于中成岩A期。首次利用杂基充填率(杂基与粒间体积之比)、不含铁碳酸盐胶结率(不含铁碳酸盐与粒间体积之比)和含铁碳酸盐胶结率(含铁碳酸盐与粒间体积之比)3个参数建立了适合研究区地质条件的成岩相定量划分标准；把点上成岩相的定量研究成果扩展到平面上，并将其与产油井耦合，明确了好储层基本发育在中等压实、强—中有机酸溶蚀区，且靠近大断层附近，揭示了二次埋藏型碎屑岩储层成岩演化过程和有利储层分布规律，为研究区中生界储层的下一步勘探指明了方向。

成岩作用；成岩相；定量评价；中生界；二次埋藏；碎屑岩；济阳坳陷

0 引言

随着胜利油田勘探步伐的不断迈进，曾经的主力产油层系综合含水率越来越高[1]，向新区块、新层系、新类型领域进军已迫在眉睫[2]。50多年勘探历程表明，济阳坳陷中生界蕴藏着丰富的油气资源。目前，已发现的中生界储层可分为碎屑岩和火山岩两大类，其中，碎屑岩储层在各组段均有分布，主要为砂岩类储层[3]。已发现的油气，除富林地区外，主要集中在滩海地区的碎屑岩储层中。但中生界潜山经历了二次埋藏，储层致密化严重，期间又经历了抬升剥蚀及晚期的有机酸溶蚀，使原本致密的储层储集性能变好。因此，深化储层发育规律研究，尤其是成岩相研究，是明确中生界好储层分布规律、解决目前油气供给矛盾的关键，更是胜利油田勘探向“三新”领域发展的必经之路。

1 储层特征

1.1 岩性特征

济阳坳陷中生界由下至上可划分为侏罗系坊子组、三台组，白垩系蒙阴组、西洼组4套地层[4]。其中，碎屑岩储层岩性以岩屑长石质或长石岩屑质砂岩为主，其次为含砾砂岩或砂砾岩(图1)。主要分布于桩海、埕岛、义北、孤北和富林等地区。

图1 济阳坳陷沾化及滩海地区中生界碎屑岩储层岩性镜下特征

1.2 储层物性特征

通过实测物性数据统计，研究区孔隙度主要为5.0%～15.0%，平均为10.9%；渗透率主要为0.1×10-3～10×10-3μm2，整体属于中低孔、低渗储层，局部井段为中低孔、中渗储层。从区域纵向上看，西洼组储层物性最好，其次为坊子组，蒙阴组和三台组最差。

2 储层成岩作用及成岩阶段划分

2.1 成岩作用类型

济阳坳陷沾化及滩海地区中生界储层成岩作用类型主要有机械压实作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用、裂缝作用等[5](图2)。

图2 济阳坳陷沾化及滩海地区常见的成岩作用类型

(1) 机械压实作用。研究区碎屑岩储层压实作用较强，碎屑颗粒接触关系主要为线接触，见少部凹凸式接触和点接触。机械压实作用是储层物性降低的主要原因[6]，致使平均孔隙度损失为16.6%，约占原始孔隙度的51.5%。

(2) 胶结作用。泥质胶结普遍分布于各组段，伊利石等黏土矿物充填粒间使岩石大孔隙变为微孔隙，储层孔隙度和渗透率降低。研究区中生界储层大部分处于中等—弱胶结状态，胶结损失孔隙度约为10.6%，占原始孔隙度的32.8%；但自生黏土矿物的蚀变使得储层孔隙度增加。

碳酸盐矿物是研究区储层最为普遍的胶结物，胶结期次特征明显，是储层物性降低的主要原因，但溶解作用可以在一定程度上改善储层物性。早期方解石胶结常形成孔隙式胶结；中、晚期铁方解石晶粒变粗，见交代碎屑，常含铁。碳酸盐矿物还可发生溶解作用，形成次生孔隙，改善储层物性。

(3) 交代作用。该成岩作用虽然对研究区储层物性的影响不明显，但常常能够指示流体活跃程度[7-8]。

(4) 溶蚀作用。研究区中生界经历了二次埋藏作用，抬升期的淡水淋滤(无机酸)与埋藏期的有机酸流体都将引起储层中某些组分的溶解，从而形成次生孔隙[9]。岩心观察发现，研究区部分井段发育溶蚀孔洞和裂缝。深度为2 700～3 100 m时，镜下可观察到黏土矿物，含量可达60%～70%；超过3 100 m以后，黏土矿物含量下降，平均含量约为20%，说明在2 700～3 100 m的深度范围内，有相当一部分的长石发生了溶蚀作用。

(5) 裂缝作用。该成岩作用能提高储层储集性能。岩心观察发现，各组段普遍发育裂缝，以高角度裂缝最为普遍，且多为方解石、粉砂、泥质等充填。

2.2 成岩阶段划分

研究区颗粒间接触关系以点线接触为主，长石、岩屑等颗粒及碳酸盐胶结物常被溶蚀形成粒间溶孔及粒内溶孔，并以次生粒间溶蚀孔隙为主，成岩作用较强；伊蒙间层比一般为0.25～0.45，反映成岩演化已经达到中成岩阶段；砂岩中可见晚期的铁方解石与铁白云石胶结，石英次生加大属于Ⅰ—Ⅱ级，钠长石晶体比较常见。综合分析认为，研究区中生界储层主要处于中成岩A期，部分达B期(表1、2)。

表1 济阳坳陷沾化及滩海地区中生界碎屑岩成岩阶段划分及划分标志

表2 济阳坳陷沾化及滩海地区中生界碎屑岩成岩阶段划分及划分标志

3 成岩相划分及其石油地质意义

3.1 成岩相划分

成岩相的划分目前没有统一的标准[10-11]。根据对储层储集性影响最主要的因素(压实作用、杂基充填作用、胶结作用和溶蚀作用)，结合油气充注期进行成岩相命名，如中等压实早期胶结相、弱压实早期充填相、中等压实后期胶结相。储层原始粒间体积、充填率、视胶结率、视溶蚀率、成岩综合系数等参数反映了各种成岩作用对原始空间体积的影响程度[12-13]，因此，可以采用各种成岩作用及成岩参数之间的数学关系定量地描述有效储层的成岩作用。

研究区中生界碎屑岩经历了2期埋藏成岩作用，局部还经历了抬升剥蚀及风化淋滤作用，成岩相形成过程非常复杂。针对中生界复杂成岩历史，以油气充注为界线，划分为早期和晚期2个成岩序列。2期成岩序列均包括机械压实成岩作用，可以用粒间体积代表压实作用的强度；早期成岩序列的胶结作用主要为杂基充填和不含铁碳酸盐胶结作用，可以用杂基充填率和不含铁碳酸盐胶结率表征储层原始物性；晚期成岩序列主要表现为含铁碳酸盐的胶结作用和溶蚀作用，其中，含铁碳酸盐胶结率可以表征油气充注前储层物性，含铁碳酸盐胶结率与杂基充填率之比可以表征晚期胶结作用强度。

按照机械压实强度，将其划分为强、中、弱三大类；对于现今的好储层来说，经历了强压实作用，必定经历了后期强溶蚀作用改造才会使其储集性能变好，故该大类中，没有按照有机酸溶蚀程度进一步细分；对于中等压实程度的储层来说，其经历的胶结减孔作用与溶蚀增孔作用，二者难分伯仲，故将其进一步细分；而对于弱压实作用，由于研究区内不存在原生孔隙型储层，故在成岩相分类中未将其列出。最终依据压实作用强度、有机酸溶蚀作用强度等指标将研究区碎屑岩储层成岩相划分为3组、9类(表3)。

表3 济阳坳陷沾化及滩海地区中生界碎屑岩储层成岩相划分

通过成岩相和含油性相关分析发现，强压实有机酸溶蚀型、中等压实强有机酸溶蚀型、中等压实早期胶结型、中等压实弱有机酸溶蚀型、弱压实—有机酸溶蚀型储层含油性好(图3)。

由此可知，该划分方案既能表征储层原始面貌，与储层含油性具有很好的相关性，也可以直接用于有利储层预测。

图3 不同类型成岩相岩心含油级别统计

3.2 石油地质意义

成岩相是储层沉积—成岩综合演化的产物，直接反映现今储层面貌，更能反映储层质量。通过将研究区中生界碎屑岩出油井与成岩相图耦合发现(图4)，好储层基本发育于中等压实、强—中有机酸溶蚀区，如义136井，构造上位于孤西断裂带的上升盘，属于中等压实有机酸溶蚀区。试油结果表明：3 236.0～3 278.0 m，11.4 m/层，日产油为18.60 t/d，累计产油为467.00 t；3 317.0～3 360.0 m，14.0 m/层，日产油为0.10 t/d，日产水为0.03 t/d；3 450.0～3 462.0 m，12 m/层，压裂酸化后日产油为19.20 t/d，日产气为284 m3/d，日产水为0.45 t/d。研究区经历了多期的构造运动，尤其是晚期的二次深埋，在此过程中，随着埋深不断增加，温压也逐渐变大，干酪根进入成熟阶段，释放了大量的有机酸和CO2气体，使早期成岩过程中的长石、碳酸盐胶结物溶蚀，形成了大量的次生孔隙，极大地改善了原本致密或较为致密的中生界碎屑岩储层的储集性能，由早期的差储层变为现今的有利储层。另外，还偶有有利储层分布在中强溶蚀区，但紧靠中强溶蚀区，且靠近大断层附近，说明有机酸沿大断裂伴生的小断层注入，溶蚀了原本致密的储层，使其储集性能变好。由此可知，原先的好储层(一次浅埋时形成的孔隙)，现今不一定是好储层，因为后期又经历了二次深埋；现今深埋的储层经过溶蚀改造，同样可以形成好储层。而这一切都是由济阳坳陷中生界独特的构造演化史决定的。