松辽盆地徐家围子断陷沙河子组储层特征研究

罗熙康

(成都理工大学，四川 成都 610059)

研究区位于松辽盆地中央古隆起带东部，在晚侏罗世到早白垩世早期形成断陷，是松辽盆地具代表性的深层含气断陷[1]。徐家围子断陷近南北向展布，可进一步划分为徐东斜坡、徐东凹陷、安达凸起、安达凹陷、升平凸起、宋站凸起、徐西凹陷和徐南凹陷8个次级构造单元。沙河子组处于白垩系底部的强烈断陷期，介于下部的侏罗系火石岭组和上部的营城组之间。整个沙河子组沉积受古地貌和断裂共同作用，西侧发育扇三角洲沉积背景，东侧发育辫状河三角洲沉积环境，东侧砂厚较西侧薄[2]。目前研究重点集中在烃源岩评价、生烃演化及资源潜力评价等方面，对储层特征缺乏系统认识[3]。SS9H、XT1井在沙河子组获得高产工业性油流，证明了该层系具有广阔的勘探潜力，但是储层物性差、非均质性等储层特征不明确强严重制约对该地区认识，影响勘探部署。

1 沙河子组储层岩石学特征

沙河子组储层以长石质岩屑砂岩、岩屑质长石砂岩为主，但不同区块存在差异，如图1所示，安达区块以长石岩屑砂岩为主，其次岩屑长石砂岩、岩屑砂岩；徐东区块以岩屑砂岩为主，其次为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩；徐西区块以长石岩屑砂岩为主，其次为岩屑长石砂岩、长石砂岩(图1)；宋站区块以长石岩屑砂岩为主，其次为岩屑砂岩、长石砂岩。岩屑以火山岩岩屑为主，变质岩岩屑、沉积岩岩屑发育较少；岩石颗粒磨圆度较差，填隙物中方解石较普遍。

图1 沙河子组砂岩岩石分类Fig.1 Classification of sandstone rocks in Shahezi Formation

2 储层微观孔隙结构及物性特征

2.1 储层微观结构特征

沙河子组储层微观结构特征照片如图2所示。沙河子组储层发育多种孔隙类型，主要有溶蚀孔隙(粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔)、晶间孔隙、裂缝和少量原生孔隙。不同构造单元孔隙类型存在差异，安达区块普遍发育粒内溶孔、铸模孔；徐西区块、徐东区块多见粒间溶孔、微裂缝。粒内溶孔主要是长石或岩屑颗粒被局部溶蚀产生的孔隙。铸模孔是徐家围子断陷较常见的孔隙类型，是不稳定颗粒完全被溶蚀后形成的孔隙，孔隙几何形态与被溶颗粒相似，通过原来的泥质包壳而保留颗粒外形，常见长石和岩屑溶蚀形成的铸模孔[4-5]。微裂缝发育与徐西、徐东埋深大、压实作用强有关[6]。

图2 沙河子组储层微观结构特征照片Fig.2 Photographs of microstructure characteristics of reservoirs in Shahezi Formation

2.2 物性特征

收集沙河子组56口井孔隙度、渗透率数据分析表明：孔隙度为0.4%～12.6%，平均为3.56%；渗透率为0.01×10-3～2.26×10-3μm2，平均0.22×10-3μm2。沙河子组储层总体物性差，属于特低孔、特低渗型储层(图3)。结合平面孔隙度分布规律发现：徐家围子断陷孔隙度分布具有差异性，其中安达区块平均孔隙度>徐东区块>徐西区块[6]。

图3 沙河子组孔隙度、渗透率分布Fig.3 Porosity and permeability distribution histogram of Shahezi Formation

3 储层控制因素

3.1 埋藏深度

垂向上，孔隙度与深度关系较明显，渗透率与深度关系不明显。孔隙度自上而下逐步变差，发育4个高孔隙度段：2800、3400～3600、3900～4000、4 500 m。高孔隙度发育与岩性具有相关性。其中，3 400～3 600 m岩性以凝灰质砂岩、凝灰质砂砾岩为主，凝灰质成分发生脱玻化作用有利于黏土矿物生成，同时提供易溶组分，有利于溶蚀作用发生，从而产生次生孔隙，改善储层孔隙度。2 800、4 500 m岩性以砂质砾岩、砂岩为主，普遍发育长石溶解、岩屑溶解，有利于孔隙度发育[7-9]。

3.2 沉积相带

徐家围子断裂沙河子组西部发育扇三角洲沉积体系，东部发育辫状河三角洲沉积体系，中部局部发育湖相沉积体系(表1)。其中扇三角洲平原相又可划分为扇三角洲平原亚相(扇三角洲平原分流河道、分流河道间、漫滩沼泽微相)、扇三角洲前缘亚相(水下分流河道、水下分流河道间、席状砂微相)、前三角洲亚相(前三角洲泥微相)；湖泊相包括浅湖泥、浅湖滩坝微相；辫状河三角洲分为辫状河三角洲前缘亚相(水下分流河道、河口砂坝、席状砂、河流河道间微相)、辫状河三角洲平原亚相(辫状河道、越岩沉积微相)。通过选取不同沉积微相典型岩心测取孔隙度，结果如图4所示。物性最好微相依次为：扇三角洲前缘席状砂(5.30%)、扇三角洲前缘水下分流河道(5.18%)、辫状河三角洲前缘河口砂坝(5.09%)；物性最差微相依次为：辫状河三角洲平原越岩沉积(0.74%)、扇三角洲平原漫滩沼泽(1.76%)、辫状河三角洲前缘河流河道间(1.96%)。扇三角洲前缘水下分流河道为高能环境，临近湖泊相，砂岩磨圆度好、由于湖泊相湖水的不断冲刷，不断带走泥岩，因此具有较高的孔隙度。前缘席状砂同水下分流河道类似，水动力更强，磨圆度更高，因此孔隙度更高[10-12]。

图4 沙河子组不同沉积微相类型与孔隙度关系Fig.4 Relationship between different sedimentary microfacies types and porosity of Shahezi Formation

表1 徐家围子断陷沙河子组沉积相类型Tab.1 Sedimentary facies types of Shahezi Formation in Xujiaweizi Fault Depression

3.3 岩性

对58块岩性样品的物性分析结果进行统计，结果表明沙河子组储层中凝灰质含砾砂岩(7.7%)、凝灰质砂岩(6.7%)、凝灰质含砂砾岩(5.9%)孔隙度高(图5)。这是由于凝灰质物质在酸性条件下容易发生溶蚀，此外凝灰质填隙物抗压能力强。因此，减弱压实作用，有利于原始孔隙的保留，同时为酸性流体提供流通通道，有利于溶蚀孔隙发育[13-15]。

图5 沙河子组不同岩心储层有效孔隙度统计Fig.5 Effective porosity statistics of different core reservoirs in Shahezi Formation

3.4 成岩作用

沙河子组岩石类型多样，因遭受多期剥蚀，成岩历史复杂，相关资料表明：沙河子组砂砾岩储层存在3种成岩作用类型(压实作用、胶结作用、溶蚀作用)。沙河子组砂砾岩典型成岩作用微观图片如图6所示。

图6 沙河子组砂砾岩典型成岩作用微观图片Fig.6 Microscopic pictures of typical diagenesis of glutenite of Shahezi Formation

沙河子组储层压实作用较强烈(深度>3 000 m)，通过镜下观察可以看出：长石、石英等刚性颗粒可见不规则裂纹(图6(a))；火山岩岩屑等塑性颗粒可见定向排列现象(图6(b))，这些都是压实作用的表征[16]。压实作用对储层具致密化作用，而徐家围子由于泥质杂基含量高，因此压实作用对储层具有强破坏性[17]。

研究区主要发育方解石胶结、黏土矿物胶结和硅质胶结[18]。其中黏土胶结，常见绿泥石胶结、高岭石胶结，绿泥石易形成绿泥石膜，①减少压实作用，有利于原始孔隙保留(图6(d))；②为地层流体提供通道，有利于次生孔隙发育(图6(e))。随着埋深增加，高岭石逐步向伊利石过渡，高岭石段较发育粒间溶孔。硅质胶结产物以石英次生较大为主，常充填于粒内溶孔内(图6(f))，其来源主要为长石溶蚀、黏土矿物转化。碳酸盐胶结以方解石为主，可分为Ⅰ型方解石、Ⅱ型方解石(图6(g))，其中Ⅰ型方解石呈橘黄色，Ⅱ型方解石以红色为主(图6(h))。以交代长石为主(图6(i)、6(l))。

溶蚀作用有利于溶蚀孔隙发育，从而有助于提高储层物性[19]，沙河子组溶蚀包括长石溶蚀、火山岩岩屑溶蚀(图6(j))，溶蚀后普遍间铸膜孔(图6(k))。

4 有利区预测

徐家围子断陷沙河子组储层分类见表2。

表2 徐家围子断陷沙河子组储层分类Tab.2 Reservoir classification of Shahezi Formation in Xujiaweizi Fault Depression

通过建立孔隙度渗透率模板，优选储层勘探Ⅰ类区和储层勘探Ⅱ类区，其中Ⅲ类为无效储层(表2)。Ⅰ类区多为前缘相带，构造埋深小于4 000 m，孔隙度多超过6.3%，烃源岩厚度超过200 m；Ⅱ类区多为平原和前缘相带，孔隙度2.9%～6.3%，烃源岩厚度大于50 m，构造埋深多小于4 500 m。可划分出Ⅰ类区7个，面积142.3 km2，Ⅱ类区11个，面积832.5 km2，安达地区埋深整体小于4 000 m，为首选有利勘探区[20]。徐家围子断陷沙河子组致密砂砾岩优选储层较集中于断陷的东北部，优选勘探储层位于扇三角洲及辫状河三角洲平原及前缘亚相，构造埋藏深度相对较浅。

5 结论

研究区以长石岩屑砂岩为主，但不同区块岩石类型存在差异，结合收集孔隙度渗透率数据分析表明：孔隙度为0.40%～12.60%，平均3.56%；渗透率为0.01×10-3～2.26×10-3μm2，平均0.22×10-3μm2。沙河子组储层总体物性差，属于特低孔、特低渗型储层。孔隙类型包括溶蚀孔隙(粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔)、晶间孔隙、裂缝和少量原生孔隙。其中，安达区块普遍发育粒内溶孔、铸模孔；徐西区块、徐东区块多见粒间溶孔、微裂缝。

储层受地层埋深、沉积相带、成岩作用、岩性4个方面的作用。其中，地层埋深和沉积相为主，随埋深增加储层物性变差，溶蚀作用有效增加储集空间，是改善储集性能的重要因素。随深度增加，原生孔逐渐减小，储层物性变差，而溶蚀孔、微裂缝逐渐增多，增加储集空间，改善储层性能。扇(辫状河)三角洲前缘亚相物性最好，平原相带次之。平面上，前缘相带储层物性最好，有利储层最为发育，平原相带次之，发育一些Ⅱ类储层，湖相储层相对较少。扇(辫状河)三角洲前缘砂体靠近湖相泥岩。将研究区储层划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层，其中安达地区埋深整体小于4 000 m，为最有利勘探区。