莱州湾凹陷南斜坡带沙三下亚段混合沉积储层特征及控制因素

韩建斌，贾海松，杨宏飞，沈孝秀，吕世聪

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300450）

1 研究区概况

莱州湾凹陷位于渤海南部海域，是被郯庐断裂带所夹持，在中生界基底之上发育的一个新生代凹陷，为渤海盆地主力生烃凹陷之一[1]。截至2015年，先后发现 XX9–1、XX9–6、XX10–1、XX10–4共4个中型油气田和近10个含油气构造，含油层位有新近系明化镇组、馆陶组和古近系沙河街组。

沙四段期为渤海湾盆地的初始裂陷期，此时莱州湾凹陷中部凸起，XX16–1构造整体处于暴露剥蚀状态。沙三段沉积时期，受郯庐走滑断裂右行活动影响，莱州湾凹陷主洼（即北洼）沉积中心向西迁移，南次洼逐步扩大并成为一个规模较大的沉积中心。在区域构造背景下XX16–1构造开始沉降，形成向莱州湾凹陷主洼、南次洼方向倾斜的宽缓斜坡带（图1），洼隆特征明显，为沉积碳酸盐岩环境创造了条件。同时沙三下亚段时期研究区位于河湖过渡带，为辫状河三角洲前缘沉积，古生物分析表明此时该区为半湿润的亚热带气候。在裂陷期的构造大背景下，受走滑断裂和气候共同调整，研究区湖平面、河流水动力条件周期性变化，表现为互为消长的特征，形成了陆源碎屑与碳酸盐混合沉积储层。

2016年，莱州湾凹陷南部宽缓斜坡带再获新发现——XX16–1中型油田，古近系沙河街组三段下亚段（简称沙三下亚段）为该油田的主力含油层位，广泛发育陆源碎屑与碳酸盐混合沉积的储层。

图1 XX16–1油田构造位置

研究区储层形成的沉积环境和自身矿物成分复杂特性，决定其储集性能与单纯陆源碎屑岩具有不同的特征[2]，因此对该区域储层的储集空间类型、物性以及控制因素的认识成为油气藏评价的关键。本文在区域沉积构造演化认识有基础上，利用岩心、常规薄片、铸体薄片和扫描电镜等资料，对沙三下亚段储层特征进行系统分析，明确了混合沉积储层孔隙类型、物性及控制因素，同时指出了该区优质储层的分布规律，为该区今后勘探开发提供基础资料。

2 储层特征

2.1 岩性特征

“混合沉积物”由 Mount于 1984年提出[3–5]，1990年杨朝青等[6–8]将这种混合沉积物界定为“混积岩”，用以表述陆源碎屑与碳酸盐组分混合沉积的产物，郭福生[9]又将陆源碎屑岩与碳酸盐岩之间频繁交替形成的混积层系纳入混积岩范畴。其中针对组分混合的混积岩，张雄华[10]按成分划分4类：①以碳酸盐为主，陆源碎屑含量为5%～25%，称为含陆源碎屑–碳酸盐混积岩；②以碳酸盐为主，陆源碎屑含量为25%～50%，称为陆源碎屑质–碳酸盐混积岩；③以陆源碎屑为主，碳酸盐颗粒含量为 5%～25%，称为含碳酸盐–陆源碎屑混积岩；④以陆源碎屑为主，碳酸盐颗粒含量为25%～50%，称为碳酸盐质–陆源碎屑混积岩。本文所讨论的混合沉积储层即包括上述的混积岩（碳酸盐含量在5%～50%）和混积层系中的碳酸盐岩（碳酸盐含量≥95%）。通过XX16–1油田190块岩心描述、82块薄片观察分析，沙三下亚段储层主要为含碳酸盐–陆源碎屑混积岩和泥岩与泥晶云岩互层的混积层系。

混积层系中碳酸盐岩：与泥岩呈薄互层状存在，主要是薄层泥晶云岩，厚度一般小于1.5 m，岩性主要为白云石，混有少量长片状陆源碎屑，具有泥晶结构。陆源碎屑成分主要为片状云母以及极细小的石英、长石碎片成定向分布；可见藻类碎屑、细小球团粒和鲕粒，均匀散落于白云石中，总体为一种低能稳定沉积环境（图2a～c）。

含碳酸盐–陆源碎屑混积岩：主要是含云细砂岩，厚度一般大于2.0 m，岩石由陆源碎屑、白云石组成，主要为陆源碎屑。陆源碎屑主要为石英、长石及少量白云母碎片，石英、长石呈条带状或“似楔状”富集分布，粒径0.07～0.12 mm；白云石以内碎屑为主，具有球粒状特征，粒径0.03～0.08 mm，与陆源碎屑混杂分布（图2d～f）。

图2 混合沉积岩岩心及薄片照片

2.2 储集空间类型

混积层系中碳酸盐岩：主要是泥晶云岩，孔隙发育中等，主要为晶间孔隙和球团粒内孔，微裂缝发育，多条微裂隙纵横交错，平均宽度0.03～0.20 mm，微裂缝连通性好。含碳酸盐–陆源碎屑混积岩：主要是含云细砂岩，岩石粒间孔隙较发育，同时可见大量长石、碳酸盐溶蚀形成的孔缝，缝隙延伸较短、垂直于纹层分布，缝宽约0.01 mm；粒间孔占13.0%～18.0%，溶蚀孔缝占3.0%～8.0%；面孔率16.0%～26.0%，平均值23.8%。

2.3 物性特征

岩性差异导致储集空间的不同，体现在储层孔隙度和渗透率的变化上。结合油田190块岩心物性分析资料可知，该区具有平原河道沉积特征，厚度较大的碳酸盐–陆源碎屑混积岩物性较好，平均孔隙度27.6%，平均渗透率173.1×10-3μm2，分布集中且随着厚度的变大物性具有变好的趋势（图 3）。随着陆源碎屑的大量供应，碳酸盐–陆源碎屑混和沉积物中细小的碳酸盐球粒减少，而陆源碎屑含量增加且占绝对优势，因此混合沉积物中粒间孔更加发育。同时陆源碎屑中大量长石溶蚀形成溶蚀孔缝，有利于储集空间的改善。性混积层系中的碳酸盐岩微裂缝较发育，有效地改善了晶间孔隙的渗流通道，但微裂缝分布具有非均质性，因而渗透率表现为较大的变化范围。

3 储层物性控制因素

图3 碳酸盐–陆源碎屑混积岩厚度与物性关系

薄层碳酸盐岩储层物性相对较差，平均孔隙度21.1%，平均渗透率101.1×10-3μm2。孔隙度分布相对集中，但是渗透率变化范围大（50×10-3～200×10-3μm2），主要是因为碳酸盐岩以泥晶、粉晶为主，颗粒非常细小，晶间孔隙相对不甚发育，因而储集空间孔隙度相对碳酸盐–陆源碎屑混和沉积储层较低（图3）。由于该期走滑断裂频繁调整作用，脆

3.1 沉积作用

原始沉积作用是储层物性差异形成的基础[11]。沙三下亚段时期研究区位于河湖过渡带，为辫状河三角洲前缘沉积，气候半湿润炎热，构造调整频繁，研究区湖平面、河流水动力条件周期性变化。当湖平面较深时，受湖平面升降控制，碳酸盐岩沉积环境在平面上迁移摆动，纵向上呈现薄层碳酸盐与泥岩或粉砂岩交互出现（图4），碳酸盐岩储集层具有前缘沉积特征，厚度一般小于1.5 m，岩石主要成分为白云石，具有泥晶结构，孔隙发育一般，主要为晶间孔和球团粒内孔。当湖平面浅、河流稳定注入到研究区水体、物源供应充足、且遇洪水期时，先沉积且未固结的碳酸盐被搅动形成小球粒，与河流搬运的陆源碎屑细粒物质混杂，形成陆源碎屑为主的混合沉积，即碳酸盐–陆源碎屑混积岩（图4）。此类储层具有平原河道沉积特征，厚度一般较大（2.5～8.0 m），岩石由陆源碎屑、碳酸盐球粒组成，主要为陆源碎屑，原始粒间孔发育。

图4 混合沉积演化模式

3.2 成岩作用

不同矿物组分、结构的储层在成岩作用过程中响应不同，决定了储层的物性不仅取决于沉积作用，还受成岩作用的改造[12]。成岩过程中该区物性主要受到溶蚀、胶结交代以及构造作用的影响。

3.2.1 溶蚀作用

溶蚀作用是影响储层物性的一个重要地质因素，溶蚀作用与矿物成分、地下流体以及构造变动等因素有关[13]。由于研究区内未有主干断裂沟通外部流体，因此溶蚀作用以沉积物粒间孔隙水和有机酸流体的溶蚀作用为主。碳酸盐–陆源碎屑混积岩储层原始粒间孔发育，且易溶蚀的长石含量较高，平均含量达35.2%，溶蚀作用相对强烈，形成大量溶蚀孔隙，有效改善了储集空间；当白云石含量小于25%时，碳酸盐–陆源碎屑混积岩储层中溶蚀作用较强，孔隙度、渗透率较好。

3.2.2 胶结交代作用

胶结交代作用主要是破坏碳酸盐–陆源碎屑混积岩储集空间，碳酸盐、长石矿物颗粒承压部位发生压力溶解作用，溶解物重新分布并沉淀形成胶结物，或充填粒间孔隙，或交代部分溶蚀矿物颗粒，从而不利于改善储集空间。当白云石含量小于25%时，孔渗较好，而白云石含量增加到50%时，在压溶作用下，碳酸盐胶结孔隙、交代溶蚀颗粒，孔渗急剧变差，孔隙度为15%～20%，渗透率为40×10-3～100×10-3μm2。

而对于混积岩层系而言，泥岩纹层在地层压力作用下形成致密层，不利于碳酸盐岩储集孔隙中流体大规模运移，形成一个相对封闭的体系，有效地保存了原生晶间孔隙[14]。本区混积岩中泥岩纹层具有致密层作用，有效阻碍压溶现象发生，抑制胶结交代作用，晶体颗粒以点线接触为主，发育规则。储集空间主要是晶间孔，孔隙度20.0%～23.0%，平均值21.1%。

3.2.3 构造作用

构造裂缝的发育受控于构造应力，还受控于储层的岩性、岩石脆性等特征[15]。沙三段沉积时期，受郯庐走滑断裂右行活动影响，研究区遭受频繁构造调整。研究区矿物成分、结构差异导致岩石脆韧性不同，对于具有韧性的碳酸盐–陆源碎屑混积岩的造作用有限，而对于脆性的泥晶白云岩改造作用相对明显。白云岩中微裂缝发育，多条微裂隙纵横交错，连通性好，有效地改善了渗流通道，渗透率最高可达180×10-3μm2，但微裂缝发育的非均质性强，渗透率变化范围较大。

4 结论

（1）莱州湾凹陷南斜坡带沙三下亚段储层为陆源碎屑与碳酸盐岩混合沉积产物，储层岩性主要为碳酸盐–陆源碎屑混积岩、泥晶云岩。碳酸盐–陆源碎屑混积岩物性较好，储集空间以原生粒间孔为主，其次是溶蚀孔；泥晶云岩物性相对较差，储集空间以晶间孔为主，其次是微裂缝。

（2）沉积作用和成岩作用共同控制储层物性。三角洲前缘背景下沉积的碳酸盐–陆源碎屑混积岩受溶蚀、胶结交代作用的影响，其中溶蚀作用改善储层，胶结交代作用破坏储层；而前三角洲背景下形成的碳酸盐岩受构造作用影响，形成的微裂缝有效地沟通储集空间。其中碳酸盐–陆源碎屑混积岩储层为该区优势储层，是今后油田开发的重点。

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