玛湖凹陷北、西斜坡区百口泉组储集层对比及勘探启示

陈程，彭梦芸，赵婷，王金罡

（1.中国石油 新疆油田分公司a.勘探开发研究院；b.风城油田作业区，新疆 克拉玛依 834000；2.新疆宇澄热力股份有限公司，新疆 克拉玛依 834000）

玛湖凹陷是准噶尔盆地重要的生烃区和油气聚集区，近年来在油气勘探上取得了重大突破[1-2]。玛湖凹陷受控于准噶尔盆地构造演化，地层发育较全，从古生界到新生界皆有钻遇，含油气层位也较多，其中下三叠统百口泉组是重要的含油层位之一。前人对玛湖凹陷百口泉组的沉积环境、岩相类型、成岩作用等作过大量研究，明确了储集层特征和油气成藏模式[3-7]。现已查明，玛北斜坡区玛131 井区百口泉组油藏含油面积达157.5 km2，预测石油地质储量达7 567×104t，但与之相邻的玛西斜坡区百口泉组含油面积仅82.6 km2。借鉴玛北斜坡区研究成果，对玛西与玛北斜坡区百口泉组储集层特征进行对比，旨在更好地评估玛西斜坡区含油气远景，以期对该区油气勘探有所裨益。

1 地质概况

玛湖凹陷位于准噶尔盆地西北部，处于西部隆起和陆梁隆起之间，为一整体呈北东—南西向展布的叠合型富油凹陷，面积约6 800 km2[8-11]。西环带处于凹陷西北部，与乌夏断裂带和克百断裂带相接，根据构造特征和地理位置，自南向北划分为玛南斜坡区、玛西斜坡区以及玛北斜坡区[12]，本文研究区为玛西斜坡区和玛北斜坡区（图1），地层发育较为齐全，自下而上发育石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系。

2 沉积相与岩石学特征

玛湖凹陷百口泉组主要为扇三角洲粗碎屑沉积，共发育6 套扇体，其中黄羊泉扇位于玛西斜坡区，夏子街扇位于玛北斜坡区。玛北斜坡区扇体为山口陡坡型，以重力流沉积为主，牵引流沉积为辅，沉积物粒度粗，分选差，磨圆较差，泥质含量高；玛西斜坡区扇体为山口缓坡型，以牵引流沉积为主，重力流沉积为辅，沉积物粒度稍粗，分选和磨圆均较好，单砂体较厚[13-15]。两者均为退积型扇三角洲，为近源快速堆积而成，岩性以细砾岩和中砾岩为主，其次为粗砂岩，还有少量粉砂岩和泥岩（图2、图3）。

根据岩心和录井数据，在砾岩储集层中，玛北斜坡区的砾石、砂粒和填隙物含量分别为62.48%、33.02%和6.24%，玛西斜坡区的砾石、砂粒和填隙物含量分别为55.75%、36.12%和7.58%（图4）。砾岩储集层中，不同扇体的砾石和砂粒具有差异，玛西斜坡区储集层中，砾石以花岗岩和玄武岩为主，其次为凝灰岩、霏细岩等；砂粒主要为长石岩屑砂岩和岩屑砂岩，偶见岩屑长石砂岩；填隙物主要为凝灰岩。玛北斜坡区储集层中，砾石成分主要为霏细岩和凝灰岩，其次为变质岩、花岗岩等；砂粒为长石岩屑砂岩和岩屑砂岩；填隙物为砂泥质和胶结物。玛西斜坡区石英、长石和岩屑的含量分别为21.49%、15.34%和57.32%，玛北斜坡区石英、长石和岩屑的含量分别为19.93%、17.85%和51.72%，成分成熟度高于玛西斜坡区。总体看来，玛北和玛西斜坡区岩石成分成熟度与结构成熟度均较低，玛西斜坡区物源以花岗岩为主，而玛北斜坡区物源以变质岩为主，这是造成储集层差异的物质因素。

3 成岩作用

研究区百口泉组砂砾岩储集层埋深为2 500～3 800 m，沉积物经历了压实作用、胶结作用、溶蚀作用和交代作用，本文主要通过铸体薄片和扫描电镜分析其差异性。

3.1 压实作用

压实作用是研究区百口泉组主要的成岩作用之一，其作用强烈，致使孔隙大幅减少，对储集层造成不可逆的破坏。基于薄片资料，发现其压实作用的特点主要表现为：岩石中刚性颗粒（如石英、长石等）受应力作用破裂（图5a）；碎屑颗粒以点—线接触和线接触为主，砾石以点—线接触为主，砂粒以线接触为主（图5b、图5c）；岩屑、云母等塑性矿物在压实作用下弯曲变形，甚至挤入到粒间孔隙中（图5d、图5e）。利用Image Pro Plus软件处理铸体薄片照片，测量统计储集层样品的粒间体积，计算储集层的视压实率，玛西斜坡区为90.1%，玛北斜坡区为76.1%。总之，玛西斜坡区的压实作用强于玛北斜坡区，岩石中石英含量是影响压实率的主要因素。

3.2 胶结作用

百口泉组储集层胶结矿物种类多，在不同扇三角洲中类型及发育程度均有不同，有碳酸盐矿物、黏土矿物、硅质等胶结物。其中，菱铁矿、方解石、铁方解石、铁白云石等碳酸盐胶结物普遍存在。黏土矿物以高岭石（图5f）、伊利石（图5g）、伊蒙混层（图5h）为主，其次为绿泥石（图5i）。高岭石充填于粒间溶蚀孔隙中，伊利石充填于颗粒间，伊蒙混层充填于孔隙中，自生绿泥石充填于孔隙中或环绕碎屑颗粒边缘生长。硅质胶结物为石英次生加大边和次生石英颗粒，充填于颗粒间孔隙中。根据全岩定量分析，随着黏土矿物含量的增加，孔隙度及渗透率均呈明显下降趋势，特别是渗透率呈指数递减，反映出黏土矿物含量对物性影响较大。此外，浊沸石胶结物（图5j）亦少量发育，浊沸石是一种含水硅酸盐矿物，其胶结可使储集层致密，但其遇酸易溶解，有利于储集层物性的提高。

3.3 溶蚀作用

溶蚀作用是研究区另一种普遍存在的成岩作用，贯穿于准同生期至表生成岩期，可形成次生溶蚀孔隙，是提高储集层物性的主要因素。研究区发育的溶蚀孔隙有粒间溶孔、粒内溶孔和基质溶孔（图5）。储集层中常见长石、岩屑等早期成岩组分被溶蚀，还有碳酸盐胶结物被溶蚀。长石沿颗粒边缘被溶蚀，形成港湾状溶孔；沿解理选择性溶蚀，形成溶蚀缝。凝灰质杂基被普遍溶蚀，形成大面积溶蚀孔隙，此类溶蚀孔隙连通性较好。岩屑微裂缝和粒内缝中的溶蚀较为普遍，但溶蚀程度较弱，碳酸盐胶结物的溶蚀作用微弱。储集层发育大量粒内溶孔（30.00%～86.77%）、粒间溶孔（0.15%～24.00%）等次生孔隙，也可见早期溶孔被后期生成的矿物充填。

4 孔隙类型及物性特征

4.1 孔隙类型

由薄片资料可知，研究区百口泉组储集空间以粒内溶孔、剩余粒间孔、微裂缝、收缩孔、粒间溶孔（长石溶孔和杂基溶孔）等为主（表1）。其中，粒内溶孔占30.00%～86.77%，剩余粒间孔占0～49.17%，微裂缝占0～37.00%，收缩孔占0～21.93%，粒间溶孔占0～24.00%。不同地区孔隙类型差异明显，玛北斜坡区孔隙以粒内溶孔（42.37%）、剩余粒间孔（27.67%）和原生粒间孔（8.24%）为主；玛西斜坡区孔隙以粒内溶孔（66.57%）、微裂缝（11.66%）、收缩孔（9.71%）和粒间溶孔（8.05%）为主，玛西斜坡区溶蚀孔隙更为发育。

表1 研究区典型井百口泉组储集层孔隙类型统计%Table 1.Statistics on pore types of Baikouquan formation reservoirs in typical wells in the study area %

4.2 孔隙结构特征

压汞数据表明，玛北斜坡区和玛西斜坡区典型井百口泉组储集层岩心样品孔喉中值半径分别为0.07～0.09 μm、0.08～0.25 μm；最大孔喉半径分别为1.49～3.12 μm、2.28～8.20 μm（表2），可见玛西斜坡区百口泉组储集层孔隙结构优于玛北斜坡区。此外，喉道半径与渗透率存在较好的相关性，可作为评价储集层渗流能力的重要指标，通常喉道半径越大，渗透率越高。

表2 研究区典型井百口泉组储集层压汞参数Table 2.Mercury injection parameters of Baikouquan formation reservoirs in typical wells in the study area

4.3 物性特征

玛北斜坡区百口泉组储集层平均有效厚度为9.4 m；孔隙度为2.20%～16.60%，平均孔隙度为9.34%；渗透率为0.25～5.87 mD，平均渗透率为2.41 mD；平均含油饱和度为51.7%，属低孔特低渗—低渗储集层。玛西斜坡区储集层孔隙度为8.86%～11.40%，平均孔隙度为9.93%，渗透率为0.25～5.87 mD，平均渗透率为2.57 mD；玛北斜坡区储集层孔隙度为7.65%～10.20%，平均孔隙度为8.75%，渗透率为0.74～1.66 mD，平均渗透率为1.18 mD。整体而言，玛西斜坡区物性优于玛北斜坡区。

5 储集性能影响因素及勘探启示

5.1 成岩作用

5.1.1 强压实使孔隙剧烈减少

压实作用贯穿整个成岩过程，对储集层的影响不可逆，且直接影响储集层物性，是导致孔隙度下降的主要原因。百口泉组储集层埋藏深度普遍大于3 000 m，砂砾岩储集层成分成熟度较低，含有大量火山岩岩屑，特别是凝灰质火山岩岩屑，由于其具有塑性或半塑性的特征，导致储集层的抗压实能力弱。随着埋深增大，火山岩岩屑极易发生塑性变形，导致碎屑颗粒之间呈现凹凸接触，部分岩屑甚至呈假杂基状挤入颗粒之间。钻井数据表明，玛北斜坡区百口泉组平均埋藏深度小于玛西斜坡区，差值可达1 000 m，且由于百口泉组储集层整体杂基和泥质含量较高，泥质杂基的润滑作用增强了压实作用的效果。玛西斜坡区与玛北斜坡区储集层样品的视压实率分别为90.1%和86.1%，均为强压实，玛西斜坡区压实强度大于玛北斜坡区。强压实造成玛北斜坡区储集层60%～80%的原始孔隙损失，造成玛西斜坡区储集层75%～85%的原始孔隙损失[16]。

5.1.2 晚期胶结使储集层致密

胶结作用也是导致储集层致密的另一成岩作用。玛北斜坡区扇三角洲平原亚相碳酸盐胶结作用发育，胶结物以方解石、铁方解石、菱铁矿、铁白云石等多种碳酸盐矿物为主，在前缘亚相中发育铁方解石、方解石、方沸石、自生高岭石、绿泥石等胶结物，而扇缘地区分选较好，压实作用较强，碳酸盐胶结物较少。玛西斜坡区扇三角洲平原和前缘亚相均以伊利石、自生高岭石、绿泥石等黏土矿物胶结为主，可见少量方解石、次生石英颗粒和石英次生加大。根据前人开展的研究区压实作用与胶结作用对孔隙演化影响综合分析，玛北斜坡区大部分地区胶结物含量不足5.0%，少数地区为5.0%～10.0%，胶结作用造成了储集层5%～30%的原始孔隙损失；玛西斜坡区胶结物含量约3.5%，造成了储集层10%～15%的原始孔隙损失[17]。

5.1.3 溶蚀作用改善储集层物性

一般而言，溶蚀作用最高可提供3.0%～5.0%的面孔率[18-21]，改善储集层物性的同时，可提供油气运移通道，使得油气运移聚集成为可能。玛西斜坡区储集层以粒间凝灰质杂基溶蚀形成粒间溶孔为主，原生孔隙仅少量残余，平均溶蚀面孔率为9.3%，孔隙连通程度较高，储集层渗透率较高，改善了储集层物性；玛北斜坡区以长石溶蚀、岩屑颗粒内部或边缘溶蚀为主，长石颗粒平均溶蚀面孔率为6.2%，岩屑颗粒平均溶蚀面孔率为4.9%，虽形成大量孔隙，但孔隙之间的连通性相对较差，渗透率较低。因此，玛西斜坡区储集层杂基强溶蚀改善孔喉连通性，孔隙度和渗透率均高于玛北斜坡区储集层，物性更好。

5.2 构造作用

研究区扇三角洲前缘发育东西向和北西向断裂。玛西斜坡区的艾湖6 井断裂、玛18 井北断裂和玛6 井北断裂均为高角度走滑断裂，是油气运移的有效通道。玛北斜坡区受断裂控制，沿东北方向形成多个构造台阶并逐级抬升，具备良好的油气大面积沟通条件，油源断裂发育，油气沿二叠系与三叠系不整合面运移，可呈条带状聚集成藏。总体而言，玛湖凹陷构造控制油气成藏作用显著：纵向上，断裂沟通烃源岩和储集层，为油气的垂向运移提供了重要通道；横向上，构造裂缝提供油气运移通道，增加了储集空间，有利于储集层的优化。

5.3 沉积环境

玛北和玛西斜坡区均为扇三角洲沉积，其沉积物组分、粒间填隙物类型及含量对砂砾岩储集层黏土矿物充填、碳酸盐胶结和溶蚀作用有较大影响。玛北斜坡区扇体凝灰质杂基含量较高，玛西斜坡区扇体其含量较低。在强压实过程中，粒间剩余孔隙减少，抑制碳酸盐胶结物生长，溶蚀作用弱。沉积物随着搬运距离增大，颗粒分选变好，砂岩中沉淀方解石胶结物，伴随油气运移，形成铁方解石、片钠铝石等多种碳酸盐胶结物。玛西斜坡区扇三角洲平原亚相在强压实作用下，粒间剩余孔隙减少，抑制了后期流体渗入，溶蚀作用微弱，且促使凝灰质杂基发生伊利石化和绿泥石化作用。玛西斜坡区扇三角洲前缘亚相上部砂岩储集层表现为强压实，长石中可见粒内溶孔；下部凝灰质及长石颗粒的强溶蚀作用可改善储集层孔喉连通性，生成大量次生溶蚀孔隙，从而为玛西斜坡区优质储集层的形成奠定了基础。

5.4 勘探启示

自1957 年以来，玛西斜坡区的勘探历经半个世纪无明显突破。直至2013 年，玛18 井的突破证实了黄羊泉扇前缘相带存在可观储量，坡折带之下存在油气富集带，推动了玛湖凹陷斜坡区三叠系百口泉组的整体突破，展现出斜坡区巨大的勘探潜力。综上所述，玛西斜坡区和玛北斜坡区均发生强压实作用，但后期玛北斜坡区储集层的胶结物沉淀多于玛西斜坡区，且玛西斜坡区扇体前缘粒间凝灰质杂基的强烈溶蚀改善了储集层的连通性，使得玛西斜坡区具有更有利的油气储集条件。因此，玛西斜坡区百口泉组扇三角洲前缘亚相中—浅层为优质储集层，坡折带之下存在油气富集带，指示下一步有利勘探区。且该区扇三角洲前缘水下分流河道沉积发育“甜点”储集层，控制着油气的富集，玛中1 井钻遇百口泉组底部含油砂层，且玛中1 井区洼陷区砂体发育，证实了玛西斜坡区具有更大的开发潜力。

6 结论

（1）成岩作用对砂砾岩储集层的物性起重要控制作用，原始组分、粒间填隙物类型及含量较大程度地影响了砂砾岩储集层黏土矿物充填、碳酸盐胶结和溶蚀作用，对储集层物性有决定性作用。较好的分选性、较高的成分成熟度、较高的凝灰质杂基含量以及较强的粒间孔隙溶蚀作用使得玛西斜坡区储集层物性明显优于玛北斜坡区，显示出较大的油气勘探潜力。

（2）玛西斜坡区扇三角洲前缘亚相中—浅层砾岩储集层为优质储集层，扇体两翼和玛中1 井区所在区域是下一步勘探重点区域。