浅析有效碎屑岩深层储层的形成

(西安石油大学地球科学与工程学院， 西安 710065)

0 引 言

近年来，有关深层储层形成机理的研究不断深入，进行深层油气勘测的实践不断增多，有效储层在深层仍然可以发育形成得到验证。我国于上世纪七十年代在渤海湾开始实施深层勘探，后来在塔里木盆地、四川盆地等均发现存在重大油气储藏。而国外已有30多个埋深超过5 000 m的碎屑岩油气藏处于生产状态。文中基于已有研究的基础上，对沉积、成岩、构造等作用以及深层储层形成中环境条件的影响及意义进行了系统分析。

1 影响有效储层形成的因素

1.1 沉积作用对有效储层形成的影响

在沉积环境下，有效储层形成的基础与前提即为原始的沉积条件。通常来讲，沉积环境对沉积相带展布、储集砂体的形成等影响较大。相同的沉积体，其相带不同，则砂体分布规模、特征、叠置形状均不相同。微观分析，沉积物原始组分、粒度、成熟度、磨圆、杂基含量、分选等均受沉积环境的影响，而以上物质非均质性决定了储层物质的基础，并对后期成岩演化产生重要影响。

1.2 储层形成受构造作用的影响

通过研究分析可知，相比于结构较低的应变区域，砂岩在高应变区域内，受侧向挤压的影响生成孔隙度减少， 5%～8%，同时实现了原来的低应变区域内的孔隙储层向高应变区孔隙裂隙储层的转变。在侧向挤压的作用下，储层结构发生对冲变化，构造的托举减压对核部地层产生作用，对其储层物性起到保护作用；在构造应力的作用下形成压碎缝和构造缝，导致储层孔隙的渗流能力和沟通能力增强。此外，流体压力和流体活动的变化受构造应力的影响，主要驱动流体流动，构造应力首先对多孔介质有效应力产生影响，进而对岩层渗流场的产生以及深层储层的孔隙生成产生影响。

2 影响形成有效储层的因素

2.1 地层压力

2.1.1 延缓岩石压实及抑制岩石压溶

在地层流体不能顺畅排出的情况下，增加埋深，则上覆地层的压力变大，阻滞流体运动，在岩层储层内产生异常高压，对上覆岩体部分重力起到支撑作用，避免压实对与成形孔隙造成破坏。岩石组分也对异常高压的储层原生孔隙的保存机制产生影响，当砂岩含有丰富塑性颗粒时，通常在广泛出现压实作用前产生异常高压，对于保存原生孔隙的作用比较明显；当砂岩含有丰富刚性颗粒时，由于本身具有较强的抗压能力，其受到异常压力较小。

2.1.2 导致裂缝形成

在异常高压超过岩层的破裂压力值时，将会导致岩层出现断裂变形出现裂缝，不仅使储层有效储集的空间增加，同时处于异常高压环境下的储层连通性得到改善，储层渗流能力大大增强。当孔隙压力升至70%～90%上覆地层的静压力时，裂缝将会在异常压力的体系内产生。

2.1.3 导致次生孔隙形成

异常高压环境下，由于流体泄漏而产生溶蚀，可带出溶蚀物质，增强长石的溶蚀作用，同时异常高压可抑制有机质的演化及油气的生成，盆地内释放有机酸的时间延长，扩大砂岩成岩受其影响的范围，导致化学反应转向有机酸的生成，有机酸可溶蚀碎屑颗粒及砂岩胶结物，次生孔隙生成。

2.1.4 油气运聚力增强

在致密性储层的渗透率较低的情况下，流体以低速非达西流的形式进行渗流，并且在满足需要启动的压力梯度时，才会发生渗流。由此可见，在致密储层的渗透率较低时，异常高压利于其相有效储层的转化。

2.2 地温

当盆地内具有较低地温梯度时，明显降低砂岩中流岩作用的速率，同时减缓其机械压实的速度。地温梯度较低区域内孔隙度的减小速率为地温梯度较高区域内的1/2。 属于低温冷盆的塔里木盆地，在地温梯度18～28 ℃/km，深埋5 500～6 000 m条件下，孔隙度10%～25%，松辽盆地，在地温梯度35～40 ℃/km，深埋3 500～4 000 m条件下，孔隙度3%～8%。由此可见，地温环境的不同，是导致储层孔隙保存与演化差异的重要原因。

2.3 储藏方式

储藏方式对于有效储层的形成产生较大影响。 缓慢浅埋及快速深埋等方式对储层孔隙的保存非常有利。浅埋可降低上覆地层的压力，部分孔隙还没有被压实的情况下保留了下来；深埋的孔隙被较好地保存了下来，深层有效储层形成。较长深埋时间，成岩则具有较大的强度，孔隙的损失也越大，所以具有较短深埋时间的深层储层其物性越好。

2.4 颗粒包壳

利用分隔孔隙水及石英颗粒的表面，颗粒包壳阻止在其表面有石英胶结物的成核现象生成，对石英胶结的状况产生影响，机械的压实作用产生有效抵抗，保存了储层孔隙。有研究表明，早期的压实作用产生后生产的绿泥石沉淀，对储层的物性产生有利影响，对石英次生的加大起到一定的阻止作用，对机械的压实作用下粒间的孔隙缩小起到抵制作用，对粒间空隙起到有效保护。此外，当绿泥石的含量较高的情况下，颗粒空间被密集充填时，其渗透性及原生孔隙大大降低或者被破坏。

2.5 深埋条件

受埋藏条件的影响，砂泥岩不同厚度组合，其砂岩物性存在较大差异。埋藏条件为浅一中等情况下，由于泥岩所生成的流体含有丰富的有机酸，且矿化度较低，对距离砂泥岩较近的砂岩产生溶蚀，界面较近的砂岩其物性不受影响；深埋情况下，大量离子由泥岩排出，并在泥砂岩的界面周围进行强烈胶结，在砂岩的中部保持较好的物性。砂岩具有较大厚度或者砂夹泥时，在砂岩的中部且距离泥岩较远位置，为有效储层的生成提供有利条件。

2.6 成岩环境

深层流体热量高，溶蚀性强，使不成熟的烃源岩逐渐成熟化，成熟了的烃源岩在强化作用下生成烃，对砂体颗粒、围岩胶以及胶结物进行溶蚀，最终溶缝洞或者孔隙生成，深层储层的物性得到改善，促进次生孔隙储层生成；在地壳的深层流体内，导致异常高压出现的主要因素为生排烃流体、岩浆、挥发组分以及变质流体等。流体活动为同非整合面或者断层面有着密切关系的溶蚀及淡水淋滤，利于形成深层的有效储层。

3 未来展望

3.1 宏微观的有机结合

通过露头及现代沉积等研究，同具有高分辨率的物理技术相结合，或者通过沉积水槽等试验过程，得知沉积砂体分布的规律以其几何形态，并对砂体实施预测、跟踪，对非均质性予以明确。储层物性均受胶结物性质、黏土分布以及形态、储层喉道、孔隙特征等诸多因素的影响，同时驱油效率对其敏感性也具有一定的影响性。因此确定储层的微观非均质性尤为重要。目前在储层的检测分析中，多种技术得到广泛应用，有关微观储层的研究得到保障。

3.2 形成的静动态过程

在模拟成岩演化的试验中，强化研究深层碎屑岩有效储层的成岩作用，重视深层碎屑岩有效储层的实例剖析、成岩演化的动力机械等研究，强化研究成岩的演化过程试验模拟，对储层成岩时的时空属性进行还原。对影响储层质量的主要因素进行优选，研究成岩相，对储层的分均质性进行探索。深层储层的孔隙演化的过程是沉积、成岩、构造综合动态过程。

3.3 多学科综合联动

储层地质的研究同其他多种地质学科有着密切关系，鉴于其影响因素复杂繁多，应当考虑与不同构造背景和沉积相结合，选取科学统计方法，对形成有效储层的各种权重系数进行分析评价，对重要的影响因素进行明确，奠定预测储层分布的良好基础。在未来发展中，针对有效储层机理形成的研究方向聚焦为有关多种学科理论交叉及相关技术的研究等。