歧口A构造下侏罗统碎屑岩优质储层特征及控制因素

贺银军，臧春艳，杨纪磊，宋修章，郝鹏，王岩岩，赵伟，秦冠男，蔡涛，郑薇

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司中海油实验中心，天津 300452

随着整个渤海湾地区勘探程度的提高，对新生界碎屑岩的油气勘探取得了较多成果。但受深埋藏条件下的碎屑岩储集性非均质性较强、结构复杂等因素影响，对中生界碎屑岩储层缺乏深入系统研究。渤海湾地区歧口凹陷在勘探初期部分钻井显示有油气存在，证实该区域有深入勘探开发的潜能[1]。该研究以歧口A构造中生界下侏罗统碎屑岩储层为例，通过铸体薄片、扫描电镜、阴极发光、激光碳氧同位素、孔渗分析等手段，对研究区中生界碎屑岩储层特征进行了深入研究，阐明了该区中生界碎屑岩优质储层的形成机理，分析了优质储层非均质性产生的原因及控制因素，为该区下一步勘探提供了参考。

1 研究区概况

歧南断阶带位于渤海海域歧口凹陷以南，埕子口凸起以北，是埕子口凸起向歧口凹陷过渡的斜坡-断阶构造带，由南向北被羊二庄断层、海一断层、海四断层切割成依次北掉的3个断块，发育多套不整合和多条断层，古生界、中生界、古近系和新近系之间均为不整合接触，其中侏罗系与古近系之间的不整合是研究区分布最广、发育时间最长的不整合[1,2]。研究区下侏罗统残留砂体由于抬升剥蚀而零星分散分布，不同地区砂体具有不同特征。歧口A构造位于歧口凹陷的歧南断阶带的海四断层和羊二庄断层之间(见图1)，早期钻井显示研究区下侏罗统是以含凝灰质的陆相碎屑岩为主[3-5]。

图1 研究区位置图

2 岩石学特征

研究区3口井的薄片数据表明，岩石类型主要为岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩，见砾岩、砂砾岩和凝灰质砂岩(见图2)。长石、石英和岩屑的平均体积分数分别为35.08%、31.28%和31.42%，为低成熟度成分砂岩；高含量的长石、岩屑为成岩阶段溶蚀作用提供了良好的物质基础，是研究区下侏罗统碎屑岩优质储层发育的重要原因之一。分选中等的样品占比最高，占总样品数的50%以上，其次为分选好的，占总样品数的32.26%，分选差的样品总体较少；磨圆度中等-较差；次棱角、次圆-次棱状的样品分别占到样品总数的38.56%和34.29%，具有中等结构成熟度；胶结类型以孔隙式为主；接触方式主要为线-点接触和线接触，表明压实作用中等。

图2 歧口A构造下侏罗统岩石成分三角图

3 储集空间特征

通过对岩石铸体薄片和扫描电镜分析，研究区下侏罗统碎屑岩储层储集空间以原生粒间孔、粒间溶孔和粒内溶孔(含铸模孔)为主，见少量粒间孔和裂缝(见图3(a))。选取47块典型薄片对储集空间进行显微定量统计，特别针对研究区粒间溶蚀扩大孔较为发育的特点，通过薄片面孔率进行线计法统计，获得粒间溶蚀扩大孔中的残余原生孔隙量和溶蚀扩大量。统计结果表明，储层中残余原生粒间孔(见图3(b))含量较高，平均值为5.34%，是研究区有利碎屑岩储层的主要孔隙类型；溶蚀粒间扩大孔(见图3(c))为碎屑颗粒、粒间杂基和胶结物等被溶蚀后形成的次生孔，平均含量为4.8%；粒内溶孔(见图3(d))主要为长石和岩屑内溶孔，平均含量为1.96%；铸模孔(见图3(e))多由长石溶解而成，平均含量为3%；晶间微孔主要发育于高岭石、伊利石等黏土矿物晶体间(见图3(f))，呈斑点状和蜂窝状，孔径小，含量少。

图3 歧口A构造下侏罗统碎屑岩储层典型孔隙图

4 物性特征

由研究区下侏罗统碎屑岩的孔隙度、渗透率分布直方图(见图4)可知，孔隙度分布跨度大，主要分布范围在10%～15%、15%～25%之间，分别占总样品数的28.72%、56.38%左右，孔隙度均值为16.59%；渗透率主要分布在0.1～1mD之间，约占总样品数64.79%，超过20%的样品渗透率大于1mD；储层物性主要为中孔低渗。从研究区下侏罗统碎屑岩储层孔渗关系(见图5)上看，孔渗关系较差，可能与碎屑岩中含砾较多且发育砾缘缝，及部分层段中的溶蚀孔隙特别发育有关；砾缘缝的发育极大地提高了储层的渗透率，但孔隙度变化不大；而溶蚀孔隙虽然贡献了较多孔隙度，但对喉道的贡献有限；因此孔渗关系较差，储层非均质性较强，研究区存在低渗下的优质储层。

图4 歧口A构造下侏罗统碎屑岩储层孔渗分布直方图

图5 歧口A构造下侏罗统碎屑岩储层孔渗关系图

5 有利储层影响因素

5.1 沉积作用

沉积作用是有利储层形成的基础，沉积环境对储层物性的影响主要表现为不同沉积相带储层的物性不同[6-10]。研究区沉积微相主要有3种类型：辫状三角洲平原分流河道砂坝、辫状三角洲前缘河口砂坝和辫状三角洲前缘河口砂坝坝缘。通过统计不同沉积微相的物性特征(见图6)发现，辫状三角洲平原分流河道砂坝和辫状三角洲前缘河口砂坝的储层物性最好，平均孔隙度可达17.43%和15.9%，渗透率亦较高，最高可达23.01mD；而辫状三角洲前缘河口砂坝坝缘和坝间由于颗粒较细，泥质含量较高，储层物性较差。研究区有利储层主要分布在辫状三角洲平原分流河道砂坝和辫状三角洲前缘河口砂坝。

图6 歧口A构造下侏罗统碎屑岩储层沉积微相与孔渗分布特征关系图

5.2 成岩作用

研究区下侏罗统碎屑岩中对保存粒间原生孔隙有利的因素主要有2种：一种是微晶石英衬垫，另一种是早期粒间碳酸盐胶结物。研究区硅质衬垫[11](见图7(a)～(c))对储层原生孔隙保存起到了积极作用：硅质衬垫发育较好的碎屑岩，其石英次生加大含量较低，残余粒间孔隙较高；缺乏良好硅质衬垫的碎屑岩则具有较高的石英次生加大含量和较低的粒间孔隙度；而硅质衬垫可以有效抵御碎屑颗粒进一步压实，并最终保存大部分原生孔隙，形成以原生孔隙为主的有利储层。早期碳酸盐胶结物如铁白云石、方解石等(见图7(d))主要分布在研究区下侏罗统碎屑岩中，其发育部位的颗粒主要为点接触和点-线接触为主，颗粒接触部位铁白云石不发育；由于碳酸盐矿物属于酸性条件下容易溶蚀的矿物，而研究区成岩作用后期有充足的酸性流体，为优质储层的发育提供了空间[12，13]。

5.3 溶蚀作用

研究区溶蚀作用具有多类型、多期次的特点。下侏罗统碎屑岩中发育以次生孔隙为主的有利储层，其次生孔隙的主要贡献是粒间铁白云石溶蚀，主要发育在邻近不整合面附近；远离不整合面的碎屑岩中，发生溶蚀作用的主要是长石溶蚀(见图7(e)～(f))。粒间铁白云石胶结物的溶蚀主要是由于下侏罗统碎屑岩沉积后，在抬升阶段早期铁白云石严重胶结的碎屑岩暴露地表，在大气降水的酸溶作用下形成粒间溶孔，储层储集性得到有效改善。在此阶段，也对部分长石、岩屑和凝灰质进行了溶蚀，提供了部分储集空间。部分长石溶蚀发生在深埋阶段，溶蚀孔隙中见自生石英、高岭石等充填(见图7(g))[14]。碎屑岩中发育的第一期方解石主要为粒间亮晶方解石(见图7(d))，其发育部位颗粒主要为点接触和点-线接触为主，对储层原生孔隙保存起到了积极作用；碎屑岩中发育的第二期方解石主要为交代杂基、碎屑颗粒或充填在粒间及长石溶蚀孔隙中的胶结物(见图7(h))，沉淀时间晚于长石溶蚀，其阴极发光颜色为暗亮橙色-暗红色(见图7(i))。

图7 歧口A构造下侏罗统碎屑岩储层典型成岩作用现象图

研究区存在两期方解石胶结物：①第一期方解石(粒间亮晶方解石、早期粒间方解石)，具有相对较高的δ13C，大多数样品的值都在4‰附近，变化在1.13‰～4.23‰之间，平均值为3.10‰，表明其形成与有机质的脱羧基作用关系不大；在氧同位素组成上，δ18O偏正，大多数样品的值都在-8‰附近，变化在-8.41‰～-7.97‰之间，平均值为-8.12‰；根据同位素计算其形成温度，其温度值主要分布在54.96～59.40℃之间，说明第一期方解石是在相对较早的早成岩B期沉淀的。②第二期方解石(交代方解石、洞中充填粗晶方解石、晚期粒间方解石)，其中δ13C平均值为-9.66‰，与有机碳的关系密切；在氧同位素组成上，δ18O偏负，样品的平均值为-14.05‰；根据同位素计算其形成温度，其温度值主要分布在91.07～106.34℃(见表1)[15，16]。第二期方解石碳同位素偏负的特征间接说明了有机酸对长石的溶蚀作用，表明第二期方解石胶结物与有机碳密切相关，是在有机质演化到脱羧基作用阶段大量有机酸形成或更晚的时间沉淀的[17]。同时，方解石胶结物的物源与长石等铝硅酸盐矿物的溶解有关，有利于形成次生孔隙。

表1 研究区方解石胶结物碳和氧同位素值及换算温度

6 结论

1)歧口A构造下侏罗统碎屑岩储层的岩石类型主要为岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩、砾岩和砂砾岩，颗粒磨圆度中等-较差，胶结类型主要为孔隙式，接触方式主要为线-点接触和线接触。

2)储层物性以中孔低渗为主，发育低渗背景下的优质储层，储层储集空间以原生粒间孔、粒间溶孔和粒内溶孔(含铸模孔)为主，见少量晶间溶孔和裂缝。

3)影响研究区碎屑岩储层发育的主要因素有沉积作用、成岩作用和溶蚀作用:有利储层主要分布在辫状三角洲平原分流河道砂坝和辫状三角洲前缘河口砂坝；储层发育微晶石英衬垫和早期粒间碳酸盐胶结物等成岩作用，有效抵御了碎屑颗粒的进一步压实，形成了以原生孔隙为主的有利储层；储层发育多类型、多期次的溶蚀作用，形成了以次生孔隙为主的有利储层。