准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组砂砾岩非均质储层孔隙结构特征与成因

吴海光，康逊，秦明阳，连丽霞，李际，曹剑

(1.东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆，163318；2.中南大学 地球科学与信息物理学院，湖南 长沙，410083；3.中国石油 新疆油田分公司 实验检测研究院，新疆 克拉玛依，834000；4.新疆砾岩油藏实验室，新疆 克拉玛依，834000；5.南京大学 地球科学与工程学院，江苏 南京，210046)

砾岩是指主要由粒径大于2 mm的粗碎屑颗粒(砾石)组成的碎屑岩，其砾石质量分数大于30%[1]。在传统的油气勘探实践和储层地质研究中，砾岩层因沉积相特殊、空间分布局限、岩石分选差、孔隙度和渗透率较低等原因不受重视。砾岩仅在局部地区有所发现，如我国准噶尔盆地西北缘克拉玛依油田的二叠系—三叠系冲积扇砾岩[1]、渤海湾盆地济阳坳陷陡坡带近岸水下扇砂砾岩[2-3]、美国堪萨斯州Garfield 油田的冲积扇砾岩[4]、加拿大西部深盆地的白垩系海滩相砾岩[5-6]、北海挪威海域Edvard Grieg 油田的三叠系辫状河道砾岩[7]以及罗马尼亚Transylvanian盆地中新世海底扇水下河道内的重力流砾岩[8]。研究表明，这类储层相较常见的砂岩储层，以沉积类型多样、岩性变化快、岩石分选差、非均质性强、油气差异性聚集显著等为特征[5,9-14]，造成对储层研究较困难且不系统，这是碎屑岩储层地质研究中的薄弱环节。

准噶尔盆地的玛湖凹陷是我国少有的富烃凹陷，其油气勘探一直备受关注[15-16]，早在20世纪90年代就发现了玛北油田。近年来，在玛湖凹陷斜坡区下三叠统百口泉组发现了我国首个源上大面积准连续的油藏群，逐步成为准噶尔盆地油气储量与产量新基地[15-16]，这为砾岩储层研究提供了重要的素材。百口泉组沉积于湖泊浅水扇三角洲体系，具有沉积体系大面积展布、近源快速堆积、整体粒径较大、沉积体系重力流发育、岩性纵向连续性差横向变化快等特点[15-19]。从储层特征来看，该组砂砾岩储层具有岩性复杂多变、孔隙类型多样、次生孔隙发育、孔隙度低和渗透率低、优质储层发育受岩相控制显著、油气差异聚集等特点[11-12,14,16-17]。不同岩相孔隙类型、物性特征和产能差异显著，具有显著的非均质性[17,19]。孔隙结构是这类储层地质研究中不可或缺的内容。在类似碎屑岩储层中，孔隙结构形成受岩石粒度组成、颗粒分选、泥质质量分数、成岩作用改造等多重因素影响，成因复杂[20-26]。首先，沉积作用决定了粒度组成、颗粒分选和泥质质量分数等，显著影响了砂砾岩的初始孔隙结构[20-24,27]。压实作用会显著破坏颗粒间连通喉道，但岩石颗粒甚至胶结物的溶蚀会形成新的粒内或粒间连通喉道[25]，黏土矿物的类型、质量分数和分布也会影响砂砾岩的孔隙结构[26]。然而，对这类砂砾岩储层的研究尚处于起步阶段[27-28]。

为此，本文选择典型的玛湖凹陷西斜坡百口泉组砂砾岩储层为研究对象，明确其岩相划分和沉积相，通过镜下鉴定和X射线衍射(XRD)等岩矿分析，查明储层的岩矿组成、成岩过程和储集空间类型；通过系统的物性和压汞测试，表征不同岩相的物性和喉道特征，并结合岩矿数据，分析沉积作用和关键成岩作用对砂砾岩孔隙结构的影响。

1 地质背景

图1所示为研究区位置和百口泉组岩性柱状图。研究区位于准噶尔盆地西北部玛湖凹陷的西斜坡，研究层位为下三叠统百口泉组。玛湖凹陷位于准噶尔盆地的西北部，毗邻西北缘逆冲断裂带，呈北东—南西走向，南北长约120 km，面积近5 000 km2。凹陷的构造和沉积演化主要受西北缘逆冲断裂带控制[29-30]。其整体向东南倾，局部发育低幅度背斜或鼻状构造，断裂发育。由图1(b)可见，下三叠统百口泉组与下伏的中二叠统下乌尔禾组(P2w)呈不整合接触(缺失了上乌尔禾组P3w)，与上覆的中上三叠统克拉玛依组(T2k)和白碱滩组(T3b)呈整合接触。该组沉积厚度为70～180 m，自下向上分为百一段(T1b1)、百二段(T1b2)和百三段(T1b3)。百一段以砾岩为主，包含含泥砾岩、砂质细砾岩和砂岩，夹若干层泥岩；百二段由若干含泥砾岩或含砂砾岩、砂岩至泥岩的正韵律沉积组成；百三段则以泥岩为主，夹少量含泥砾岩和砂岩(图1(b))。百口泉组沉积于浅水扇三角洲沉积体系，扇三角洲前缘砂砾岩分布面积广，有利于储集层广泛发育[31-32]。

图1 研究区位置和百口泉组岩性柱状图(以玛18井为例)Fig.1 Location of study area and lithological column of Baikouquan Formation(Ma 18 well)

2 样品和方法

对研究区13 口代表性取心井进行观测。根据岩性，在垂向间距1 m 以内进行采样，累计采样136 件，其中，玛18 井39 件，艾湖1 井25 件，其他井72件。

1) 将所有样品均磨制成薄片，在显微镜下对岩矿进行鉴定，确定矿物组成和结构特征。综合岩心描述，结合沉积背景，系统划分岩相类型，以查明不同岩相的孔隙结构差异，并分析沉积作用对孔隙结构的影响。

2) 利用场发射扫描电镜(FE-SEM)和电子探针(EPMA)的背散射成像，对有代表性的25件样品进行矿物微观结构观测。FE-SEM 测试仪器为Carl Zeiss Supra 55，成像条件如下：加速电压为5 kV，以SE 模式运行，捕获时间为40 s。EPMA 测试仪器为JXA-8100M(JEOL)。背散射成像(BSE)和矿物元素分析条件如下：加速电压为15 kV，束流为20 nA，束斑直径为1 μm。研究区碱性长石等矿物次生孔隙发育，可能显著影响储层孔隙结构。为评估矿物溶蚀对孔隙结构的影响，通过XRD 分析了43件全岩样品和30件黏土提取物的矿物质量分数，仪器为南京大学现代分析中心的日本理学D/Max-Ra 型X 射线衍射仪。全岩粉末测试条件如下：Cu靶，电压为40 kV，电流为40 mA，步宽2θ为0.02°，扫描范围为3°～60°。黏土风干片测试条件如下：步宽2θ为0.01°，扫描范围为3°～36°。利用Jade 6.0软件进行数据处理，以识别并计算各矿物衍射峰高度。

3) 对104块不同岩相样品系统进行物性和压汞测试。物性使用氦气法测试，压汞测试仪器为AutoPore IV 9505 常规压汞仪，按照GB/T 29171—2012“岩石毛管压力曲线的测定”操作。

3 储层岩相划分

玛西斜坡百口泉组紧邻西北缘逆冲断裂带，靠近扎伊尔山、哈拉阿拉特山麓，持续接受二者的物源供给，在活动的扇体与浅湖水体交界地带形成扇三角洲沉积体系[17]。通过对研究区13 口取心井253.3 m 岩心进行描述，进一步基于粒度组成、岩石结构和沉积构造，考虑可能的搬运机制，研究区百口泉组沉积于重力流发育的浅水扇三角洲体系，发现发育4 种沉积亚相和10 种岩相[19](图2)。玛西斜坡自西侧的凹陷边缘向东至凹陷深部，4 种亚相为扇三角洲平原亚相、扇三角洲前缘内带、扇三角洲前缘外带和前扇三角洲亚相，各亚相岩相组合如表1所示(岩相术语引自文献[33])。

表1 玛西斜坡百口泉组4种沉积亚相岩相组合Table 1 Lithofacies associations in four sedimentary subfacies in Baikouquan Formation

图2 百口泉组储层发育的砾岩相和砂岩相[19]Fig.2 Conglomerate and sandstone lithofacies of Baikouquan Formation[19]

百口泉组储层基本分布在含泥砾岩(Gm)、块状和叠瓦状砾岩(Gcm-Gci)、颗粒支撑的砂质细砾岩(Gcs)和水下分支河道交错层理砂岩(St)4 大类岩相。下面分别对比分析这4类岩相的孔隙结构特征与成因。

4 不同岩相孔隙结构特征

4.1 孔隙特征

百口泉组储层发育原生粒间孔隙、次生孔隙和微裂缝三大类储集空间。

1) 原生粒间孔隙主要在颗粒支撑且泥质质量分数低的岩性发育，即颗粒支撑的砂质细砾岩、砂岩(图3(a)～(c))，其孔径一般大于100 μm，连通性好，相比而言，其他岩性基本不发育。

2) 次生溶蚀孔隙广泛发育于各岩性中特别是砂质细砾岩和砂岩中，包含粒间溶孔和粒内溶孔(图3)。其中，粒间溶孔为长石碎屑颗粒、方解石胶结物溶蚀所形成。长石的溶蚀往往在颗粒边缘沿着钾长石晶格进行，因而形成“格子状”孔隙，孔径较小，一般小于100 μm(图3(c)和图3(d))。方解石胶结物可全部被溶蚀，形成与原生孔隙形态一致，孔径为几十微米乃至几百微米(图3(b)和图3(c))。相比而言，粒内溶孔为碱性长石中钾长石组分选择性溶蚀所形成，常沿长石解理缝方向溶蚀，呈原晶格外形的长条状或格子状孔(图3和图4(a)～(b))，具有一定方向性，孔径一般小于100 μm。溶蚀作用较强时成群连片产出，呈蜂窝状连通(图3(a)～(c))。

图4 百口泉组储集岩成岩现象Fig.4 Diagenetic phenomena in reservoir rocks of Baikouquan Formation

3) 微裂缝通常呈黏土杂基包裹颗粒的粒缘缝和伊利石/蒙脱石混层有序化所产生的收缩缝2 种产状，缝宽一般为1～5 μm，因围绕颗粒边缘分布，延伸一般小于500 μm(图3(a)，(c)和(d))。微裂缝在砂质细砾岩和砂岩中广泛发育，其对孔隙之间的连通贡献显著。

图3 百口泉组砾岩储集空间类型与成岩现象Fig.3 Pore types and diagenetic phenomena in Baikouquan Formation

总体而言，研究区百口泉组砂砾岩储集空间以钾长石溶蚀形成的次生孔隙为主，微裂缝为辅，它们在各岩相均有分布；而原生粒间孔隙仅在颗粒支撑且泥质质量分数低的砂质细砾岩(Gcs)和砂岩(St)发育。

4.2 喉道特征

从铸体薄片看，百口泉组储层孔隙间喉道主要由黏土矿物收缩缝、砾缘缝和起连通作用的长石溶孔组成(图5)，其连通性取决于喉道半径和喉道长度。

图5 百口泉组砾岩储层典型的喉道分布Fig.5 Typical throats distributed in conglomerate reservoirs of Baikouquan Formation

喉道半径受岩石泥质质量分数、粒间孔隙发育程度和孔径、次生溶孔发育程度的影响显著，在不同岩相有明显差异。从压汞测试结果看，砂质细砾岩和砂岩的喉道半径远大于含泥砾岩和块状、叠瓦状砾岩的半径(表2)。因喉道半径较大，砂质细砾岩压汞曲线呈下凹状(图6(c))。砂质细砾岩排驱压力整体小于0.15 MPa，对应最大孔喉半径为2.30～19.60 μm(均值9.79 μm)，中值半径和平均毛管半径均值分别为0.25 μm 和2.66 μm。喉道半径的差异也较小，分选系数均值为2.91。

表2 研究区百口泉组不同岩相压汞测试参数和物性参数Table 2 Mercury injection test parameters of different lithofacies in Baikouquan Formation

砂岩的压汞曲线呈宽缓的下凹状(图6(d))，排驱压力为0.03～1.21 MPa(均值为0.45 MPa)；不同样品的最大孔喉半径差异很大(0.61～27.02 μm，均值为4.58 μm)，中值半径和平均毛管半径均值分别为0.36 μm和1.20 μm，喉道分选系数均值为2.18。

对于含泥砾岩和块状、叠瓦状砾岩，喉道半径明显变小，其压汞曲线近似呈直线或呈上凸状(图6(a)和(b))，最大孔喉半径平均值小于2.00 μm，中值半径小于0.34 μm，平均毛管半径小于2.40 μm，喉道分选系数均值低于1.90。

图6 百口泉组不同岩相压汞曲线典型特征Fig.6 Mercury injection curves of different lithofacies of Baikouquan Formation

可见，百口泉组不同岩相在孔隙结构特征上的差异显著：砂质细砾岩、砂岩或含细砾砂岩的喉道半径和分选系数明显较高，表明其孔隙连通程度好，这也与这2类岩相较高的渗透率特征相对应；含泥砾岩、块状和叠瓦状砾岩的喉道半径较小、选系数较低，表明其孔隙连通程度较差，这也与其渗透率特征基本对应。

5 成岩作用类型

溶蚀作用和次生矿物的胶结可能显著改善或破坏储层喉道的连通性。为此，对百口泉组发生的成岩作用类型和过程进行研究。与常见的深埋碎屑岩储集层类似，百口泉组经历了机械压实、溶蚀、交代和胶结等成岩作用。

1) 机械压实作用。在上覆岩层压力作用下，百口泉组经历了较强的机械压实作用，导致颗粒呈现线接触至凹凸接触(图3(a)～(d))。压实作用在所有岩相均发育。

2) 溶蚀作用。百口泉组砂砾岩发生了碱性长石中钾长石的溶蚀(图3(a)～(f)，4(a)和(b))。钾长石晶体因发生溶蚀而呈镂空状或蜂窝状(图4(a)和(b))。对比而言，钠长石晶面完整，无溶蚀痕迹(图4(a)和(b))。部分岩相发生了方解石胶结物的再次溶蚀(图4(c)。在各岩相中，长石和方解石的溶蚀在扇三角洲前缘的水下河道砂岩(St)和颗粒流砂质细砾岩(Gcs)较显著，而在前缘的水下泥石流含泥砾岩(Gm)以及扇三角洲平原、前扇三角洲沉积物溶蚀有限。

3) 矿物交代作用。研究区发生了2 种交代作用：一是碎屑长石的钠长石化，在SEM 下碎屑碱性长石的边缘常发育板状或柱状的钠长石次生加大(图4(a))；二是蒙脱石的伊利石化。伊/蒙混层是百口泉组砾岩中最常见的黏土矿物，呈粒间杂基或围绕颗粒边缘形成包膜(图4(b)～(d))。同时，也观察到呈丝缕状的自生伊利石在长石次生溶孔少量分布。钾长石的钠长石化和伊利石的蒙皂石化在研究区各岩相中普遍发育。

4) 胶结作用。百口泉组砾岩颗粒间发育黏土、方解石和极少量石英胶结物。研究区黏土胶结物主要为自生高岭石和绿泥石。前者呈似鳞片状零散附着在溶蚀的长石表面或解理缝内，也呈晶形良好的书页状集合体(图4(c)和(d))。相比而言，绿泥石主要以鳞片状生长于粒间孔内(图4(a))。硅质胶结物为自生石英，呈六方短柱状，晶形完好(图4(a))。自生方解石主要呈颗粒间粗晶胶结物产出，少量充填长石溶孔(图3(f)和4(c))。

从扇三角洲平原至扇三角洲前缘砾岩中，方解石、高岭石和绿泥石广泛分布，并在局部富集，而次生石英的分布有限。

6 砂砾岩孔隙结构形成的主控因素

从不同岩相的孔隙和喉道特征差异可知，在沉积相制约下，沉积作用决定了不同岩相的粒径分布、分选、磨圆、泥质质量分数等岩石学基本特征，从而奠定了砂砾岩层孔隙结构演化的基础。而在埋藏过程中，随着埋深增大，压实作用在降低原生孔隙度的同时，也会导致颗粒间连通喉道闭合；伴随着酸性含油气流体充注，研究区钾长石等碱性矿物发生差异溶蚀[19]，强烈溶蚀段重新形成了连通喉道，增强了砂砾岩的流体渗流能力。

6.1 沉积作用奠定了砂砾岩孔隙结构的演化基础

百口泉组不同岩相喉道半径和分布差异显著，而这些岩相基本与特定的沉积相对应。含泥砾岩(Gm)为扇三角洲平原水上至扇三角洲前缘水下黏结性碎屑流沉积；块状砾岩(Gcm)为水上至水下非黏结性碎屑流沉积，叠瓦状砾岩(Gci)为水下主干河道滞留沉积；砂质细砾岩(Gcs)和砂岩(St)则主要沉积于扇三角洲前缘水下河道[19]。可见，具有良好孔隙结构的岩相集中发育在水下的扇三角洲前缘。在扇三角洲沉积体系，河道以及碎屑流搬运的沉积物进入湖泊后，在湖浪的淘洗作用下，沉积物中的泥质质量分数显著降低，而刚性石英质量分数相对增高(图7(a)和(b))。较低质量分数的黏土矿物避免了部分喉道的堵塞，而较高质量分数的石英颗粒则通过支撑作用有利于保存部分连通喉道。扇三角洲前缘的淘洗作用不仅形成了砂岩、砂质细砾岩良好的初始孔隙度，而且在成岩压实中维持了孔隙间较好的连通性，为后期酸性含烃流体等对岩石的改造提供了初始条件，从而有利于优良孔隙结构的形成。

图7 百口泉组不同岩相典型矿物质量分数与喉道半径交汇图Fig.7 Cross plots between typical mineral mass fraction and maximum throat radius of different lithofacies

6.2 压实作用破坏原生连通喉道

研究区百口泉组埋深主要为2 800～4 000 m，在上覆岩层压实作用下，碎屑颗粒以线接触和凹凸接触为主，压实作用较强烈。然而，物性与深度的变化关系表明，储层孔隙度与深度之间没有负相关性，且不同深度储层孔隙度差异不大；渗透率与深度之间不仅没有负相关性，且不同岩相中渗透性更好的储层(特别是砂质细砾岩)主要发育在更深部的位置(3 800～4 000 m，图1(b))。相应地，多个孔隙结构参数与深度的变化关系也表明，孔隙连通性没有随深度增大呈逐渐变差的趋势。可见，压实作用在埋藏较浅的阶段导致喉道半径整体降低，埋藏至2 800 m 以下已不再有显著影响，压实作用差异不是百口泉组孔隙结构差异的主控因素。

6.3 钾长石强烈溶蚀会显著改善孔隙的连通性

孔隙结构表征参数与储层钾长石质量分数的关系表明，钾长石溶蚀深刻影响着百口泉组储层孔隙结构。从图8可见，整体上，储层钾长石质量分数与最大孔喉半径和平均毛管半径呈负相关关系；随着钾长石质量分数降低，最大孔喉半径和平均毛管半径急剧增大，表明钾长石溶蚀作用对孔喉的增大有贡献，特别是随着钾长石溶蚀程度增大，导致其质量分数低于5%时，对孔喉的增大贡献更加显著。与此同时，储层钾长石质量分数与分选系数和变异系数也呈明显的负相关；分选系数是反映孔喉半径分选性好坏及其分布的参数，分选系数越小，则孔喉半径之间的差距越小，孔喉分布越均匀；反之，孔喉半径之间的差距越大，孔喉分布越不均匀。变异系数是分选系数与喉道半径均值的比值，也是反映孔喉分布情况的参数，变异系数越大，表明整体孔喉尺寸的离散程度越高。由此可以推断，随着钾长石溶蚀，百口泉组储层孔喉分布越来越不均匀，大孔喉数量越来越多。总体而言，钾长石的溶蚀对百口泉组优质储层的形成至关重要，随着钾长石溶蚀程度逐渐增大，储层孔隙的连通性逐渐得到改善。

不同岩相喉道半径随钾长石质量分数的减小而增大进一步验证了钾长石的强烈溶蚀(质量分数低于5%)会显著改善储层孔隙的连通性。如图8所示，当钾长石质量分数为5%～12%(对应钾长石溶蚀量较小)时，溶蚀主要产生半径很小(＜2 μm)的孔喉(图9(a)～(c))，储层孔隙度和渗透率提升的程度较缓慢，孔隙度和渗透率仍主要取决于残余的原生孔隙发育情况；而当钾长石质量分数小于5%(对应溶蚀量较大至全部溶蚀)时，钾长石溶蚀孔隙连通，产生较多的大孔喉(半径＞2 μm)，单位溶蚀量对孔隙结构的改善幅度越来越大，储层渗透性显著改善，钾长石的溶蚀对储层孔隙结构的改善起到了决定性作用(图9(a)～(c))。可见，钾长石的微弱溶蚀只能产生微小的孔喉，对储层孔隙结构的影响较小；只有钾长石显著溶蚀时才会形成大量的大孔喉，明显改善储层的孔隙结构和物性。

图8 钾长石质量分数与储层孔隙结构关系图Fig.8 Relationship between K-feldspar mass fraction and reservoir pore structure parameters

图9 百口泉组不同岩相钾长石质量分数与喉道半径分布图Fig.9 Throat radius distribution of different K-feldspar mass fraction in main lithofacies

6.4 高岭石沉淀堵塞部分连通喉道

高岭石是碎屑岩储层中常见的黏土矿物之一，也是钾长石溶蚀可能伴生的主要自生矿物。高岭石在百口泉组各岩相中也较为发育，质量分数在0～6%之间，平均值约为2%。统计分析显示，高岭石质量分数与最大孔喉半径、平均毛管半径之间存在较强的指数型负相关关系(图10)，当高岭石质量分数增大至1%～2%时，最大孔喉半径和平均毛管半径急剧下降。这有2种可能原因：

图10 高岭石质量分数与储层孔隙结构关系图Fig.10 Relationships between kaolinite mass fraction and reservoir pore structure parameters

1) 高岭石的沉淀可显著降低砂砾岩孔喉半径，且优先在大孔喉中堆积，并堵塞喉道；

2) 孔隙结构越差的储层，高岭石更容易堆积。

相对大孔喉，小孔喉应该更利于高岭石的堆积。因此，可以推断，孔隙结构越差的储层越容易沉淀高岭石，而高岭石的沉淀进一步使得储层孔隙结构变差。

7 砂砾岩孔隙结构的成因模式

7.1 成岩序列

根据上文所述成岩现象，结合埋藏史和油气充注史(如图11所示)，可以建立百口泉组储层的成岩演化序列。在埋藏深度较小的早成岩阶段，大致在早三叠世—早侏罗世，成岩温度小于80 ℃，在尚未发生油气充注前，泥岩因受压实作用影响会释放孔隙流体。流体在水下河道砂岩、砂质细砾岩等局部高渗透层流动，并在颗粒边缘形成伊/蒙混层等黏土矿物包膜[12]。

图11 百口泉组储集岩成岩演化序列[19]Fig.11 Diagenetic evolution diagram of reservoir rocks in Baikouquan Formation[19]

在早侏罗世，储层经历了第1次油气充注，此次油气充注强度较低，导致储层流体环境呈弱酸性。弱酸性的含油气流体造成不稳定的偏基性斜长石(如钙长石)溶解，所产生的Ca2+为早期方解石沉淀提供了物质基础。

进入白垩纪时期，随埋藏深度增大，古地温增大至80～130 ℃，百口泉组进入中成岩阶段[19]，此时，地层中保留的主要是由钾长石和钠长石分子组成的碱性长石，而广泛分布的伊/蒙混层在蒙皂石至伊利石转化反应过程中消耗了大量K+[12,19]，导致地层水的Na+与K+浓度比不断增大，促使钾长石选择性溶解，并发生钠长石化，而碎屑钠长石不溶解甚至次生溶孔加大。与此同时或稍后，深部烃源灶中的含油气流体沿断裂进入百口泉组，带来大量酸性物质，地层水pH明显降低，大幅度加速钾长石溶解，促进蒙脱石的伊利石化，并伴生自生高岭石和富Fe绿泥石(图4)。伴随含油气流体的充注，早期沉淀的方解石也会发生溶解，导致其仅在早期长石溶孔和不连通孔隙内少量残留，而随着油气充注和溶蚀作用范围向上部和外围扩展，压力逐渐降低，地层流体pH增大，晚期方解石沉淀[19]。

7.2 孔隙结构成因模式

沉积与成岩过程等共同控制了研究区百口泉组砂砾岩孔隙结构的发育，据此，可建立砂砾岩储层孔隙结构发育模式(图12)，发现不同段的不同岩相孔隙结构有明显差异。具体而言，在百口泉组接受沉积的早三叠世扇三角洲沉积体系中，主要在扇三角洲前缘亚相，水下河道持续淘洗冲刷形成了低质量分数的黏土沉积物，如砂质细砾岩(Gcs 岩相)、交错层理砂岩(St 岩相)。较低质量分数的黏土使颗粒间喉道不被完全堵塞。加之这些岩相的颗粒分选性较好，因此，相比于泥石流沉积的含泥砾岩(Gm 岩相)，这些岩相具有较高的初始孔隙度和较好的连通喉道(图12(a))，有利于成岩过程中孔隙流体的渗流运移(表2)，奠定了良好的孔隙结构基础。

至早侏罗世，因压实作用，碎屑颗粒逐渐由点接触为主逐渐变为线接触为主，孔隙间原生连通喉道半径逐渐变小直至完全被堵塞。该作用在各个岩相均有发生，对各岩相影响的差异并不显著。此时，百口泉组发生了第1期油气充注[12]。该次油气充注强度较弱，在该组的充注范围也比较有限，集中在靠近疏导断层的百一段、百二段。连通二叠系烃源岩和百口泉组砂砾岩的走滑断层是酸性含油气流体运移的主要通道[19]。位于断层上盘上倾方向砂砾岩中的钾长石经历了微弱溶蚀，形成了少量次生孔隙。但这些孔隙尚未连通，孔隙间连通喉道仍以沉积时期形成的原生连通喉道为主，并未显著提高储层的渗流能力(图12(b))。

图12 百口泉组砂砾岩典型岩相孔隙结构发育模式示意图Fig.12 Pore structure development model diagram in typical lithofacies of Baikouquan Formation

进入早白垩世，因压实作用孔隙间原生连通喉道进一步缩小。由于燕山期构造活动，部分砾石边缘形成砾缘微裂缝(图3(c)，4(d))，成为有效的连通喉道。伴随构造活动，百口泉组发生了第2期大规模的油气充注，酸性含油气流体沿断层运移至百口泉组储集岩，特别是百一段、百二段[12]。此次油气充注导致断层上盘上倾方向优势岩相中的钾长石强烈溶蚀，形成的次生孔隙逐渐连通，成为直径达40 μm的连通喉道，显著改善了流体渗流通道(图12(c))。因此，总体而言，沉积作用奠定了砂砾岩孔隙结构的演化基础，钾长石的强烈溶蚀成为成岩过程中孔隙结构改造的关键，也制约了优质储层的形成。

8 结论

1) 准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组沉积于粗碎屑扇三角洲体系，其储层主要分布在4 大类岩相中：含泥砾岩(Gm)、块状和叠瓦状砾岩(Gcm-Gci)、颗粒支撑的砂质细砾岩(Gcs)、水下分支河道交错层理砂岩(St)。不同岩相的孔隙结构差异显著，Gcs 和St 岩相的喉道半径(最大喉道半径分别为20 μm和27 μm)整体高于Gm和Gcm-Gci岩相的喉道半径(最大喉道半径分别为6 μm和3 μm)。

2) 受沉积作用影响，具有良好孔隙结构的Gcs和St 岩相集中发育在水下的扇三角洲前缘。在扇三角洲前缘，在湖浪的淘洗作用下，沉积物中的泥质质量分数显著降低，而刚性石英质量分数相对增高。因此，淘洗作用不仅导致了Gcs和St岩相形成较大的初始孔隙度，而且在成岩压实中维持了孔隙间较好的连通性。

3) 成岩过程中的机械压实对不同岩相孔隙结构的破坏没有明显差异，而在酸性含油气流体促进下的钾长石溶蚀则对不同岩相孔隙连通性的改善有显著差异。在所有岩相中，微弱的钾长石溶蚀只能产生喉道半径小于2 μm 的微小喉道，对孔隙结构的改善有限，但在靠近油源断层的Gcs和St岩相中，特别是在早白垩世大量含油气流体充注的促进下，当钾长石强烈溶蚀至质量分数低于5%时，会导致微小孔喉连通起来，形成喉道半径为2～20 μm的较大喉道，显著改善了储层的孔隙连通性和物性。钾长石溶蚀伴生的高岭石沉淀整体破坏储层喉道。高岭石优先在较大喉道沉淀堆积，并堵塞喉道，导致储层孔隙结构变差。

4) 扇三角洲前缘优势岩相(Gcs 和St)的叠置沉积区叠加成岩过程中钾长石的强烈溶蚀，形成了百口泉组优质孔隙结构发育区，也控制了优质储层的分布。