准噶尔盆地阜东斜坡韭菜园子组储层特征及主控因素分析

李 洋，曹瀚曦

(1.东北石油大学，黑龙江 大庆 163318； 2.西安长庆化工集团 庆阳分公司，陕西 咸阳 713200)

随着勘探程度的增加，阜东斜坡油气勘探在石炭系、二叠系和三叠系均获得工业油流，油气显示具有良好的前景[1]。其中，韭菜园子组作为关键目标层段，尤其韭二段底部发育区域分布稳定的砂砾岩，将是韭菜园子组下部勘探的重点。然而随着勘探进一步深入，该地区沉积体系、储层特征不明确，制约着勘探进度。因此，有必要开展针对性、全面性研究工作。在前人研究的基础上，利用岩心、测井、地震和X衍射等分析测试手段，通过沉积展布特征、储集层特征等方面的研究，从微观至宏观深入分析了储层物性，建立了工区的沉积规律，明确了砂体展布特征，通过逐条分析储层含油性的控制因素，为开发方案的部署提供了依据，为下一步勘探方向提供了理论支持。

1 区域地质概况

研究工区位于准噶尔盆地阜康断裂以北、阜东斜坡中南段，为一整体向北东抬升的单斜构造，内部发育多条不同走向的低序级断裂，受构造岩性控制，生油及油气储运空间良好[2-3](图1)。工区内钻遇目的层井较少(25口)，导致缺乏充足的岩心资料。其中，含油砂体集中在厚度10 m左右的砂砾岩储层中，主要发育在韭二段底部，砂体广泛发育，具有自北向南厚度逐渐减小、自西向东厚度增大的特征，上部稳定发育厚度达40 m的泥岩，在构造高部位，储层主要集中在韭一段，岩性以细砂岩为主，单砂体厚度小。

图1 研究区区域构造位置Fig.1 Regional structural location of the study area

2 储层沉积特征

2.1 单井相沉积特征

在对岩心分析的基础上，以F19井为典型井进行分析(图2)。该井位于工区的南部，岩石类型主要为砂砾岩、含砾细砂岩及泥岩，由于水动力条件变弱，水体能量减小，岩石粒度呈正韵律特征，从下向上粒度变小。其中，韭菜园子组一段沉积序列垂向上从下向上依次表现为辫状河水道沉积(伽马及自然电位特征为砂岩岩性，呈锯齿化箱形，在曲线顶底由于岩性突变呈突变特征，砂体内部发育泥质薄层，非均质性较强)、漫流砂质沉积(曲线特征为齿形，岩石粒度较细)、泥流(伽马为高值，曲线特征为平滑微齿形)；韭菜园子组二段沉积为正韵律特征，沉积序列垂向上依次表现为辫状水道到泥流沉积的特征，水动力条件减弱，湖平面整体下降，冲积扇向湖中心迁移。

图2 F19井韭菜园子组沉积相综合柱状Fig.2 Comprehensive histogram of sedimentary facies of the Jiucaiyuanzi Formation in Well F19

2.2 连井相演化特征分析

通过近南—北向的连井相分析可得：在韭菜园子组一段沉积时期，由于北部克拉美丽山和南部博格达山物源充足[4-7]，XQ104井发育一套20 m厚层砂体，为辫状水道砂体沉积；在B86和F19井韭一段底部也发育一套较厚的辫状水道沉积砂体；中部XQ103井主要发育漫流沉积，从该井向南部F19井漫流沉积发育，夹杂厚度较小的辫状水道砂体。在韭菜园子组二段沉积时期，由于大片冲积扇向西部扩张沉积，在该段井底部辫状水道沉积砂体都比较发育，稳定沉积，从南到北横向连续性较好。

对垂直于物源方向的沉积特征进行分析，选择重点井XQ11—XQ8近西—东走向、贯穿西南斜坡进行连井沉积剖面分析。可以看出，韭菜园子组主要发育泥流沉积，分布广泛，中间夹杂辫状水道沉积。其中，在韭菜园子组一段，由于受物源影响，砂体厚度整体上自西向东增大，在XQ3和XQ2井底部发育一套辫状水道砂体沉积；韭菜园子组二段沉积时期，由于靠近东部物源，XQ8井发育辫状水道沉积，发育大套砂体，在XQ11井底部受南部物源影响同样发育一套厚度较大的辫状水道砂体，XQ3、XQ11井底部砂体厚度较小(图3)。

图3 XQ11—XQ8井韭菜园子组西—东向沉积相连井剖面Fig.3 West-east trending sedimentary connected well profile of the Jiucaiyuanzi Formation in Well XQ11-XQ8

2.3 沉积相平面展布特征分析

通过岩心分析、薄片观察，结合测井曲线特征，韭菜园子组沉积时期主要以冲积扇沉积为主。其中，在韭一段北部冲积扇局部发育，主要以泥流沉积为主，辫状水道主要在B86井附近发育，延伸距离短，以泥流沉积为主，受南部博格达山隆起的影响，XQ102、XQ10及XQ14井辫状水道砂体发育，在水道周围发育大量的漫流砂质沉积，整体上，在该段沉积时期，中南部辫状水道厚度较大；在韭菜园子组二段沉积期，冲积扇发育范围向四周扩大，受克拉美丽山、北三台凸起共同影响，辫状水道沉积发育，尤其在中部XQ104、XQ8井附近，辫状水道砂体厚度大，周围发育漫流砂质沉积，整体上辫状水道主要发育在北部和中部。

3 储集层特征

3.1 岩石类型及特征

(1)岩石类型。韭菜园子组沉积相平面展布特征如图4所示。根据岩石样品薄片观察及岩石粒径，储集层韭菜园子组岩性主要分为5类，以细—中砂岩(69.69%)、粗砂岩(13.94%)及砂砾岩(8.50%)为主，夹杂泥岩(2.42%)、粉砂岩(5.45%)(表1)。目的层为近物源冲积扇沉积，储层碎屑岩磨圆性较差，成熟度低。

图4 韭菜园子组沉积相平面展布特征Fig.4 Sedimentary facies plane distribution characteristics of the Jiucaiyuanzi Formation

表1 研究区韭菜园子组储层岩石类型分析Tab.1 Analysis of reservoir rock types in the Jiucaiyuanzi Formation in the study area

(2)岩石成分。根据岩石薄片资料，阜东地区韭菜园子组发育岩屑砂岩(70%)、长石质岩屑砂岩(30%)(图5)，主要矿物成分为石英、长石，黏土矿物含量较高，局部地区浊沸石、方解石含量较高。对样品薄片进行观察，填隙物以钙质、沸石类矿物和黏土矿物为主。

图5 韭菜园子组储层岩石类型三角图Fig.5 Triangular diagram of reservoir rock types in Jiucaiyuanzi Formation

(3)储集物性。根据研究区岩心分析资料统计(图6)，阜东斜坡韭菜园子组储层孔隙度主要集中在15%～25%，渗透率集中在1×10-3～100×10-3μm2，根据孔隙度及渗透率交汇分析，储层孔隙度>12%，渗透率>0.1×10-3μm2，为中孔中渗、低孔低渗储层。

图6 韭菜园子组储集层物性参数Fig.6 Reservoir physical parameters of Jiucaiyuanzi Formation

3.2 成岩作用

通过铸体薄片观察及扫描电镜分析，工区压实作用的程度不一，压实作用较弱区域，由于方解石胶结物填充抑制了压实作用，颗粒之间呈点接触；在压实作用较强区域发生颗粒变形，接触关系呈线接触；随着深度增加，温压增大，会出现压溶现象，导致石英颗粒压溶，并在周围形成次生加大，使一些刚性岩屑颗粒造成破裂生成裂缝(图7)[8-9]。

图7 韭菜园子组储层储集空间特征Fig.7 Reservoir spatial characteristics of Jiucaiyuanzi Formation reservoir

压实作用从沉积物沉积后期开始，随着上覆压力的增加，使得岩石不断受到挤压，孔隙度、渗透率变小，在埋深达到3 km后，依旧会对岩石造成明显的作用。由于工区韭菜园子组储层埋深都小于3 km，压实作用对储层影响较大。通过储层薄片分析，压实作用明显区域，油层孔隙度平均达不到10%，说明压实作用导致了储集层孔隙空间的减少。

研究区存在3种胶结作用：硅质胶结、方解石胶结、黏土矿物胶结。硅质胶结镜下常见石英次生加大现象，与压溶作用相关，虽未大量充填孔隙，但次生加大可能造成喉道缩小，对储层物性会有破坏作用。在成岩早期，方解石胶结作用存在双刃剑，一方面胶结充填会使得储层致密，另一方面抑制压实作用，促进溶解作用，在油气充注后会被溶解成次生孔隙，极大地改善储层物性；而高岭石胶结作用更多的是堵塞储层，降低孔隙渗透率，孔隙空间减小；绿泥石胶结主要通过交代颗粒表面的薄膜出现，对岩石的抗压能力有改善作用，能够有助于保存原生孔隙，对储层物性有改善作用。

研究区普遍发育溶蚀作用，其中岩屑颗粒、长石、胶结物溶蚀作用，可以极大地改善储层孔隙度、渗透率[10]。胶结物常见硅质胶结、方解石胶结，在成岩过程中，2种胶结物都发生溶蚀作用，由于2种胶结物被溶蚀所需要的孔隙水酸碱性介质差别大，在成岩过程中孔隙水介质发生较大变化。

4 储层主控因素分析

4.1 岩相对储层的控制作用

沉积作用是控制储层物性及储集空间的根本因素[11-13]。根据岩石类型，研究区岩相分为砂砾岩相、粗中砂岩相、中砂岩相、中细砂岩相、细砂岩相、粉砂岩相，通过岩相与储层物性交汇分析(图8)，岩相对储层有一定的控制作用。由于研究区构造形态简单，油气分布主要受沉积相带控制，通过沉积相含油性分布看出，含油饱和度较高的砂体主要为辫状水道沉积砂体，由于水道水动力条件强，沉积物粒度大，为有利储层。储集层的孔隙度及渗流性影响油气含量及产能，对储集层流体及运输能力有重要影响，通过对岩石粒径与物性交汇分析(图9)可以看出，油层的粒径主要集中在0.22～0.27 mm，说明优势储层的岩性主要为中细砂岩，为辫状水道和漫流砂质沉积。

图8 韭菜园子组岩相对储层的控制作用Fig.8 Control effect of the Jiucaiyuanzi Formation on the reservoir

图9 韭菜园子组储层物性与粒径关系Fig.9 Relationship between reservoir physical properties and particle size of Jiucaiyuanzi Formation

通过目的层孔隙度、渗透率和喉道半径与含油饱和度进行交汇分析(图10)，目的层段油层喉道半径下限为1.29 μm，孔隙度及渗透率下限分别为12.3%、1.5×10-3μm2，为低孔低渗储层，储层孔、渗等物性特征与油井试油产量呈正相关，物性越好，含油饱和度越大。

图10 韭菜园子组储层物性与喉道半径分析Fig.10 Reservoir physical properties and throat radius analysis of Jiucaiyuanzi Formation

4.2 成岩作用对储层的控制作用

储层的原始物性主要是受沉积环境的影响，而在沉积过程中，成岩作用会在一定程度上改变储层的物性[14-17]。

(1)破坏性成岩作用。压实作用强会导致岩石致密，埋深越大使得地下岩层压实作用强烈。由于韭菜园子组埋深在2 500 m左右，砂岩岩屑含量高，粒度较小，压实强烈导致储层物性相对变差；胶结作用减少岩石的孔隙性，由于研究区内绿泥石胶结作用不明显，其含量与孔隙度呈正相关，对储层物性有改善作用，而铁方解石胶结程度高，填充孔隙的空间将近一半，尤其在含碳酸盐岩较高的岩石中受到压实作用后，孔隙变少，储层物性变差。

(2)建设性成岩作用。一般情况下，溶蚀作用与储层物性呈正相关。溶蚀作用中沸石对储层孔隙度及渗透性有明显的影响[18-20]。研究区储层沸石类型较多，通过对岩心样品分析(图11)，平均沸石含量达3.2%。通过岩心数据及储层物性分析，含沸石的储层平均孔隙度为13.9%，渗透率为59.9×10-3μm2，不含沸石的储层平均孔隙度为11.2%，渗透率为40.4×10-3μm2。分析发现，沸石与储层物性存在一定的相关性，相对于孔隙度，渗透率的变化对沸石比较敏感，沸石发育的储层物性也会比较好。

图11 韭菜园子组储层沸石含量Fig.11 Reservoir zeolite content map of Jiucaiyuanzi Formation

烃源岩排出的有机酸会溶于水形成有机酸水，而沸石被有机酸水溶蚀形成次生溶孔，进一步改善储集性能，沸石溶蚀程度越高，储层渗透率越高。

5 结论

(1)通过对韭菜园子组储层岩石、物性、孔隙结构等进行分析，目的层主要发育5种岩性，岩屑含量高，主要矿物成分为石英、长石，局部地区沸石、方解石含量较高。

(2)阜东斜坡韭菜园子组主要发育冲积扇，以辫状水道沉积为主，物源来自南部的博格达山及北部的克拉美丽山，沉积具有南北混源特征。

(3)储层的主控因素主要包括岩相作用和成岩作用，其中中砂岩相和中细砂岩相储层物性最好；而方解石的压实作用和胶结作用导致储层物性变差，沸石的溶蚀作用及绿泥石胶结在一定程度上改善了储集层性能。