通化盆地三棵榆树断陷下白垩统鹰嘴砬子组储层特征

刘国东

中国石油吉林油田公司 勘探开发研究院，吉林 松原 138000

0 引言

通化盆地是吉林探区外围一个重要的油气勘探新区，面积1 500 km2，截止2019年已有二维地震测线375 km/15条、探井2口和地质井17口，其中油气显示井11口、工业气流井1口。前人曾针对通化盆地的盆地演化、沉积充填[1]、生烃潜力[2]及部分组段储层发育特征[3-4]开展评价，证实通化盆地具备油气成藏条件、勘探潜力较大[5-6]。

三棵榆树断陷是通化盆地勘探程度相对较高的一个二级构造单元(图1)，凹陷约600 km2，自下而上发育中侏罗统侯家屯组，下白垩统果松组、鹰嘴砬子组、林子头组和三棵榆树组(图2)，其中鹰嘴砬子组是主要的含油气层位，也是本文研究的目的层系。本文结合铸体薄片、扫描电镜、压汞和核磁等测试手段，针对鹰嘴砬子组储层特征开展综合研究，以期为今后东部盆地群油气勘探工作奠定基础。

图1 通化盆地构造单元划分图Fig.1 Tectonic unit division map of Tonghua Basin

1 区域地质背景

通化盆地位于敦密断裂和鸭绿江断裂之间，北东走向(图3)，为华北板块北缘加里东褶皱基底之上的中生代盆地[7]，基底为太古界变质岩和花岗岩体[8]。盆地形成之后经历多期改造[9]，目前主要残余中侏罗统—下白垩统地层，并在拉张作用影响下形成三棵榆树断陷、三源浦凹陷与二密凹陷3个二级构造单元(图1)。

图3 区域构造图Fig.3 Regional tectonic map

2 储层岩石特征

结合前人认识[10-11]，从已有钻井岩芯(地质井均为全井段取芯)和野外露头来看，通化盆地鹰嘴砬子组主要为火山碎屑沉积岩和暗色泥岩建造，局部发育中性与酸性火山熔岩。

火山碎屑沉积岩包括凝灰质砾岩(图4a)、凝灰质砂岩和凝灰质粉砂岩，颜色多为浅灰色-灰色，主要成分为火山岩岩屑，凝灰质胶结为主，常见递变层理与平行层理，具牵引流搬运特征，但成分成熟度、结构成熟度和层理发育程度较低。熔岩主要为灰色-灰黑色安山岩与灰白色流纹岩(图4b)，发育气孔构造、杏仁构造和块状构造。泥岩主要为深灰色-灰黑色，块状构造，常见水平层理与变形层理，可见鱼类化石与叶肢介化石(图4c)，局部含砾质或砂质，砂质含量较多时为灰色-深灰色。

3 储层沉积环境与沉积相

受火山间歇活动影响，三棵榆树断陷鹰嘴砬子组为特殊的火山堰塞湖环境，既有火山岩建造又有正常湖泊沉积。目前， 已揭示火山岩储层以溢流相的安山岩与流纹岩为主， 单期厚度一般在25～70 m，局部累厚可达150 m。

区内扇三角洲则具有“多物源、近物源、扇裙式展布”的特点，沉积物粒度偏粗,凝灰质与泥质含量较高，岩屑、长石占比高，成熟度较低、分选和磨圆较差。同时受近火山机构及火山活动频繁影响，扇三角洲沉积中凝灰质含量普遍较高。相对而言，有效储层主要发育在水下河道和河口坝微相之中，水下河道沉积以凝灰质粗—中砂岩为主，常见冲刷面与正粒序，可见交错层理与平行层理(图4d)，局部含泥砾或植物碎屑(图4e)；河口坝岩性更为复杂，下部为凝灰质中细砂岩，向上渐变为凝灰质粗砂岩或砂砾岩，分选中等，砾石直径在0.6～1.2 cm之间、成分以火山岩为主。

a.TD13井，206.5 m，凝灰质砾岩；b.TD13井，424.7 m，杏仁流纹岩、网状缝、油迹；c.TD15井，573.35 m，黑色泥岩、叶肢介化石；d.TD13井，280.85 m，凝灰质砂砾岩，小型交错层理；e.TD15井，61.4 m，凝灰质粉砂岩，植物化石与炭屑。图4 三棵榆树断陷鹰嘴砬子组典型岩芯照片Fig.4 Typical drilling core of Yingzuilazi Formation in Sankeyushu fault depression

4 储层特征

鹰嘴砬子组油气显示丰富但空间分布不均，油气赋存特征受储层影响显著。为此，本文综合运用铸体薄片、扫描电镜、CT扫描、高压压汞、恒速压汞、核磁共振及岩矿、物性分析数据，对鹰嘴砬子组储层微观特征与物性特征开展精细研究。

4.1 孔隙类型及孔隙结构

对区内重点井225块样品开展储层微观特征分析，明确鹰嘴砬子组储层主要储集空间类型包括了原生残余孔隙、次生溶蚀孔隙和裂缝三大类。相对而言，火山岩储层中原生残余孔隙与裂缝占比略高，碎屑岩储层中则以次生溶蚀孔隙与裂缝为主。

原生残余孔隙主要包括粒间孔与气孔(气孔仅在火山岩储层中发育)，受深埋与成岩作用影响，原始孔隙普遍遭受破坏，孔隙内被胶结物与次生矿物充填仅保留部分微孔，此类孔隙连通性较差，多呈孤立分布(图5a)；次生溶蚀孔隙包括粒内溶孔与粒间溶孔(图5b)，被溶蚀的物质主要为钾长石(图5c)、火山岩岩屑和填隙物中的凝灰质、钙质成分，溶蚀程度空间不均，溶蚀程度高的位置孔隙间连通性较好(图5d)；裂缝包括了原生裂缝与次生裂缝两种，原生裂缝主要有炸裂缝和冷凝收缩缝，只在火山岩储层中发育；次生裂缝有构造缝和溶蚀缝，二者在火山岩与碎屑岩储层中均有发育并以构造缝为主。岩芯可见裂缝规模差异较大，长度由几厘米至几米不等、毫米级张开度，局部裂缝发育程度较高可形成网状缝，对于沟通孔隙、疏导油气具有显著作用(图4b、图5e)。

a. TD15G井，206.5 m沉凝灰岩、原生残余粒间孔隙；b. TD17井，604.45 m凝灰质粉砂岩、粒间溶孔；c.TD18井，921.95 m凝灰质岩屑砂岩、长石粒内溶孔；d. TD18井，921.96 m凝灰质岩屑砂岩、连片粒间溶孔；e. TD15G井，1072 m凝灰质粗砂岩、构造缝、油迹充填；f.TD17井，152.3 m凝灰质粗砂岩、片状喉道。图5 三棵榆树断陷鹰嘴砬子组孔隙微观照片Fig.5 Pore micrographs of Yingzuilazi Formation in Sankeyushu fault depression

4.2 孔隙结构

据22块储层样品的高压压汞、恒速压汞及核磁共振测试结果，本区储层喉道半径分布在0.03～0.33 μm之间，片状喉道为主(图5f)，<0.1 μm的孔喉连通性普遍较差。压汞最大汞饱和度为35%～72%、多数<50%，退汞效率22%～47%，以略粗歪度为主(图6)，可动流体饱和度为35.3%～51.2%。由此可见，鹰嘴砬子组储层孔隙结构较为复杂，喉道细小且连通性较差，储层非均质性较强。

图6 鹰嘴砬子组储层高压压汞曲线图Fig.6 High pressure mercury injection curve of reservoir from Yingzuilazi Formation

4.3 储层物性

鹰嘴砬子组主要发育特低孔、超低渗储层，储层主体孔隙度在4%～10%、最大14%，渗透率普遍<0.2×10-3μm2(图7)。受晚期抬升改造影响(镜质体反射率法计算现今通化盆地剥蚀地层厚度约2 250 m)，储层物性与现今埋深相关性不明显(图7)，而从物性测试样品的铸体薄片和扫描电镜分析结果来看，物性较好的储层样品普遍有溶蚀带或裂缝带发育。此外，区内仅有一口工业气流井测试储层孔隙度为4.0%～4.8%、渗透率为0.01×10-3μm2，物性虽差但仍为天然气成藏提供了储层条件。

5 沉积岩储层影响因素

5.1 沉积相与岩性

原始沉积条件、岩性、成岩作用均会对储层物性产生影响[12-14]，统计沉积微相、岩性与物性相关性，发现高能水动力环境下(本区以分流河道、河口坝微相为主)沉积的粗粒碎屑岩物性相对较好(图8)，凝灰质中、粗砂岩孔渗条件显著优于凝灰质粉、细砂岩(图9)。但同种相带与岩性内储层物性变化较大、非均质性较强，表明沉积微相与岩性并非唯一控制储层物性的因素。

图8 鹰嘴砬子组沉积微相与储层物性关系图Fig.8 Relationship between sedimentary microfacies and physical properties of reservoir from Yingzuilazi Formation

图9 鹰嘴砬子组岩石粒度与储层物性关系图Fig.9 Relationship between rock grain size and reservoir properties from Yingzuilazi Formation

5.2 成岩作用

鹰嘴砬子组储层伊蒙混层中蒙脱石平均占比11%，实测包裹体均一温度140℃～193℃/平均163℃，实测Ro为0.97%～1.54%/平均1.2%，综合判断为中成岩B期。储层成岩程度较高，压实作用导致了大部分原生孔隙的破坏，多期胶结、溶蚀及自生黏土矿物充填致使储层非均质性显著增强，唯有溶蚀对储层物性具有一定改善作用，钾长石、火山岩屑等易溶物质的大量发育为次生孔隙的形成提供了基础。

此外，次生裂缝的发育对储层孔隙的连通具有促进作用。

6 结论

(1)三棵榆树断陷鹰嘴砬子组为火山堰塞湖环境，发育火山碎屑沉积岩与火山熔岩两大类储层。火山碎屑沉积岩储层以扇三角洲水下河道、河口坝微相的凝灰质粗-中砂岩为主，火山熔岩储层以溢流相安山岩、流纹岩为主。

(2)鹰嘴砬子组储层主要储集空间类型包括了原生残余孔隙、次生溶蚀孔隙和裂缝三大类。原生残余孔连通性较差、多呈孤立分布，次生溶蚀孔隙主要为钾长石、火山岩岩屑和凝灰质、钙质溶蚀而成，裂缝则以构造成因为主。

(3)鹰嘴砬子组储层孔渗条件相对较差，孔隙结构复杂，喉道细小且连通性较差，储层非均质性强，沉积微相类型、岩性、成岩作用和裂缝发育程度对储层物性具有显著影响。