致密砂岩砂-泥结构发育特征及其对储集空间的控制作用——以渤海湾盆地临南洼陷古近系沙河街组三段下亚段为例

李军亮，王 鑫，王伟庆，李 博，曾溅辉，贾昆昆，乔俊程，王康亭

［1. 中国石化 胜利油田分公司 勘探开发研究院，山东 东营 257029；2. 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；3. 中国石油大学（北京） 地球科学学院，北京 102249］

致密砂岩油藏是目前油气勘探领域的研究热点，且其资源潜力巨大。相比较于常规储层，致密砂岩储层的矿物组分多样、物性差、孔隙结构复杂、非均质强［1-6］。以往的砂岩储层评价常把砂岩本身作为独立的地质体来研究，并对致密砂岩储层成储机制进行了大量的报道［3-13］。然而，陆相含油气沉积盆地中，砂岩和泥岩共同构成了地层的主体。两者都同处于一定的地质背景中，经历了相同的成岩地球物理场（如地温场、地压场）［14-16］。泥岩常常能够为砂岩提供成岩物质，对砂岩的成储过程有着重要影响。济阳坳陷古近系沙河街组沉积期，沉积环境变化频繁，水体变化快，泥岩和砂岩频繁交互发育［17-18］。不同类型的沉积组合中，砂岩和泥岩的比例关系和互层形式是不同的。砂岩与泥岩之间的接触方式［17］、砂岩与泥岩接触面的距离［19-20］以及泥岩中的物质［21-22］等都会导致砂岩储层的质量出现强烈的非均质性。复杂的砂-泥结构制约了致密储层的评价与甜点预测［23-24］。本文针对砂-泥结构对砂岩储层储集空间作用机理，以渤海湾盆地济阳坳陷惠民凹陷致密砂岩为研究对象，开展基础地质资料分析，明确了研究区砂-泥结构类型及其分布特征。并进一步开展了岩心观察描述、薄片观察、孔隙度测试、渗透率测试和微米CT测试，查明了砂-泥结构控制下的胶结减孔作用，最终建立砂-泥结构控制下的储层演化路径和发育模式，以期对致密油的勘探和开发提供有效的指导。

1 地质背景

惠民凹陷位于中国东部的渤海湾盆地济阳坳陷的西南部（图1a），北部为埕宁隆起，南部对接鲁西隆起，东部为东营凹陷，西部为临清坳陷，整体表现为典型的断陷特征［25］。临南洼陷位于临商断层与夏口断层之间（图1b），为北东东向不对称地堑式洼陷［26］。古近系沙河街组三段下亚段（沙三下亚段）沉积早期盆地处于强烈的沉降阶段［27］。在夏口断裂剧烈活动的作用下，来自鲁西隆起的碎屑物质在夏口断裂以北的洼陷区沉积，并不断向湖盆推进，形成3 个砂体厚度中心，即双丰三角洲、江家店三角洲和瓦屋三角洲［28］。其中双丰三角洲规模大，发育时期长，江家店三角洲和瓦屋三角洲规模较小，发育时期短。在西北地区，来自埕宁隆起的陆源碎屑在洼陷内聚集，同样形成规模较大的盘河三角洲沉积［29］。沙三下亚段沉积晚期临商断层的活动对地势起到了一定的影响作用，使临南洼陷产生了陡坡，为三角洲前缘滑塌提供了充足的条件，发育大量深水浊积扇沉积［30］。纵向上，临南洼陷沙三下亚段发育4 套砂岩层组和2 套泥岩层组（图1c）。6 号、5 号和4 号砂组主要发育三角洲沉积砂体，其中三角洲前缘亚相占主体。2 号砂组主要发育深水滑塌浊积砂体。基于砂岩的岩石组分和结构数据的统计，6 号、5 号、4 号和2 号砂组的原始沉积物源类似，分选系数和粒度中值具有一定的相似性。同时，6 号、5 号、4 号和2 号砂组发育厚度不等的泥岩，以灰色和灰绿色为主，缺乏生烃能力。3号和1 号砂组为两套富有机质泥岩层组，是沙三下亚段的主要烃源岩。

图1 临南洼陷构造背景（a）、沙三下亚段沉积期砂体分布（b）和街503井地层综合柱状图（c）Fig. 1 Tectonic setting （a）， sand body distribution in the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation （b）， and composite stratigraphic column of well Jie 503 （c） of the Linnan sub-sag

2 砂-泥结构类型及发育特征

2.1 砂-泥结构类型划分

湖相碎屑沉积物在沉积过程中受湖平面升降的影响而频繁地迁移摆动，砂岩和泥岩之间的叠置关系复杂［17］。基于岩心观察和岩性录井数据，结合砂岩和泥岩在空间上的接触方式及其组合形式，惠民凹陷临南洼陷沙三下亚段致密储层的砂-泥结构划分为砂岩夹泥岩型、砂岩泥岩互层型和泥岩夹砂岩型3种主要类型（图2）。砂岩夹泥岩型砂-泥结构在空间上表现为厚层砂岩包裹相对较薄泥岩，砂岩的总厚度明显高于泥岩（图2a）。砂岩、泥岩互层型砂-泥结构在空间上主要表现为泥岩与薄层砂岩频繁互层出现，砂岩和泥岩厚度相近（图2b）。泥岩夹砂岩型砂-泥结构在空间上表现为厚层泥岩包裹相对薄层的砂岩，泥岩总厚度明显大于砂岩（图2c）。

图2 临南洼陷沙三下亚段砂-泥结构类型Fig. 2 Types of sand-mud assemblages in the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Linnan sub-sag

临南洼陷沙三下亚段沉积期处于强烈沉降深凹陷阶段，构造活动剧烈，沉积水体不稳定［31］，导致同类型砂-泥结构中砂岩和泥岩的单层厚度具有明显的非均质性。统计结果表明，砂岩和泥岩单层厚度均呈单峰状分布，集中分布在0.5 ～ 2.0 m（图3）。基于单层厚度累积曲线的三等分点，分别将厚度小于1.0 m 的砂岩层和小于1.5 m 的泥岩层定义为薄层，厚度介于1.0 ～ 2.5 m 的砂岩层和介于1.5 ～ 3.5 m 的泥岩层定义为中层，厚度大于2.5 m的砂岩层和大于3.5 m的泥岩层定义为厚层。因此，在砂-泥结构类型的约束下，结合砂岩和泥岩的单层厚度，对砂-泥结构类型进一步划分为厚泥岩夹薄砂岩、中泥岩夹薄砂岩、厚泥岩夹中砂岩、薄砂岩-薄泥岩互层、中砂岩-中泥岩互层、厚砂岩-厚泥岩互层、中砂岩夹薄泥岩、厚砂岩夹中泥岩和厚砂岩夹薄泥岩9种类型（表1）。

表1 临南洼陷沙三下亚段砂-泥结构类型划分Table 1 Types of sand-mud assemblages in the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Linnan sub-sag

图3 临南洼陷沙三下亚段砂岩和泥岩单层厚度频率分布直方图Fig. 3 Histogram showing the single-layer thickness frequency distribution of sandstones and mudstones in the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Linnan sub-sag

2.2 砂-泥结构分布特征

沙三下亚段沉积期惠民凹陷临南洼陷总体以深陷、水域扩展为特点［32］。湖平面升降、古地貌与物源供给强度等复杂多变的地质因素，导致不同沉积期沉积的砂层砂-泥结构类型的分布存在较大差异（图4）。6号、5号和4号砂组沉积期，惠民凹陷临南洼陷古地形平坦，汇水面积大，主要发育三角洲砂体［33］。其中，6号砂组沉积期古气候条件干旱，水体蒸发严重，水体变化大，洼陷四周物源供给有限。该砂组发育厚度相对较大的泥岩，砂-泥结构非均质性强，以厚泥岩夹薄砂岩型、中砂岩-中泥岩互层型和厚砂岩夹薄泥岩型为主，其次为薄砂岩-薄泥岩互层型、厚砂岩-厚泥岩互层型、中砂岩夹薄泥岩型和厚砂岩夹中泥岩型。4 号和5号砂组沉积期盘河三角洲、双丰三角洲、江家店三角洲和瓦屋三角洲逐渐形成，并大规模继承性发展［28］。这两套砂组的砂岩厚度较大，砂-泥结构分布特征类似，以中砂岩-中泥岩互层型、中砂岩夹薄泥岩型和厚砂岩夹薄泥岩型为主，三者总占比超过50 %，其次为厚泥岩夹中砂岩型和厚砂岩厚泥岩互层型。2号砂组沉积期处于强烈的断裂阶段，沉降快、水体较深，三角洲前缘滑塌形成大规模的深水浊积砂体［34］。该砂组砂岩层相对较薄，以厚泥岩夹薄砂岩型和中泥岩夹薄砂岩型为主，占比均大于15 %；其次为厚泥岩夹中砂岩型，薄砂岩-薄泥岩互层型和中砂岩-中泥岩互层型，占比均大于10 %。

图4 临南洼陷沙三下亚段砂-泥结构类型频率分布直方图Fig. 4 Frequency histogram showing all types of sand-mud assemblages in the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Linnan sub-sag

3 储集空间发育特征

3.1 物性特征

基于对收集资料的统计和分析发现，惠民凹陷临南洼陷沙三下亚段砂岩储层具有低孔低渗为主、局部相对中孔中渗的特点，孔隙度主要分布在2 %～18 %，渗透率主要分布在（0.01 ～ 1.00）×10-3μm2（图5）。不同砂-泥结构砂岩储层的物性特征存在差异。砂岩厚度较薄的厚泥岩夹薄砂岩型、中泥岩夹薄砂岩型和薄砂岩-薄泥岩互层型砂岩储层物性最差，孔隙度集中分布在10 %以下，渗透率集中分布在0.10×10-3μm2以下。其中，厚泥岩夹薄砂岩型砂岩储层物性极差，中泥岩夹薄砂岩型和薄砂岩-薄泥岩互层型砂岩储层物性略好。厚泥岩夹中砂岩型、中砂岩-中泥岩互层型和厚砂岩-厚泥岩互层型砂岩储层物性中等，且物性分布的非均质性较强，孔隙度集中分布在5 % ～ 15 %，渗透率集中分布在（0.02 ～ 1.00）×10-3μm2。中砂岩夹薄泥岩、厚砂岩夹中泥岩和厚砂岩夹薄泥岩砂岩储层物性较好，且物性分布的非均质性较强，孔隙度集中分布在7 % ～ 19 %，渗透率集中分布在（0.03 ～ 1.30）×10-3μm2。整体上，砂/地比越大储层物性越好，且相对较厚的砂岩储层物性分布的非均质性较强。

图5 临南洼陷沙三下亚段不同砂-泥结构物性分布箱状图Fig. 5 Box plots showing the physical property distributions of all the sand-mud assemblages in the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Linnan sub-sag

3.2 储集空间类型

基于铸体薄片观察，惠民凹陷临南洼陷三角洲砂体致密储层孔隙类型主要为原生孔隙和次生孔隙（图6）。原生孔隙指的是岩石矿物颗粒与颗粒之间的孔隙［34］，主要由脆性矿物石英之间的支撑或胶结矿物未完全充填而形成的，孔隙形态多为三角形或多边形，也存在如长条形等其他不规则形态（图6a—e）。原生孔隙在9 类砂-泥结构中均有发育，类型主要包括压缩原生粒间孔和胶结剩余粒间孔。次生孔隙的形成主要与有机质成熟过程中产生的有机酸有关［35-36］。有机酸由烃源岩排出后，对相邻砂岩中的碱性矿物进行强烈溶蚀［37］。砂岩形成大量的次生孔隙，且原有粒间孔被改造和溶蚀扩大。次生孔隙多形成于厚砂岩-厚泥岩互层型、厚砂岩夹中泥岩型和厚砂岩夹薄泥岩型砂-泥结构，类型主要包括粒间溶蚀孔和粒内溶蚀孔。粒间溶蚀孔以碳酸盐矿物的部分溶蚀为主，孔隙的边界不规则，并伴有自生黏土矿物的充填，孔隙较大且连通性好（图6f，g），是油气成藏的重要储集空间。粒内溶蚀孔以长石沿解理面溶解为主，呈蜂巢状、斑块状分布的孔隙，其溶孔中常见溶蚀残晶或自生微晶石英，孔隙连通性较差（图6h，i）。

图6 临南洼陷沙三下亚段主要储集空间类型及镜下特征照片Fig. 6 Types and microscopic characteristics of primary storage spaces in the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Linnan sub-sag

3.3 孔隙结构发育特征

基于微米CT扫描和灰度阈值分割处理，分别提取厚泥岩夹薄砂岩型、厚砂岩-厚泥岩互层型和厚砂岩夹薄泥岩型致密砂岩储层三维孔喉空间分布（图7a—e），并对图像进行数字化处理，建立其对应的孔隙网络球棍模型（图7f—j）。整体来看，不同的砂-泥结构砂岩样品孔喉发育程度和连通性均随砂地比的增加而增强，相同砂-泥结构砂岩内部的样品孔喉发育程度和连通性好于砂岩砂-泥界面附近的样品。

图7 临南洼陷沙三下亚段微米CT三维孔喉空间分布Fig. 7 Micro-CT-scanning-based 3D pore and throat distributions in the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Linnan sub-sag

厚泥岩夹薄砂岩型砂岩孔隙空间分布具有较高的单一性，表现出极差的储集能力和连通能力。砂岩整体孔隙发育程度较差，以小孔零星分布为主（图7a，f），平均孔隙半径集中分布在1.07 ～ 2.24 μm（图8a），相邻区域内同颜色的孔隙在空间分布上覆盖的体积极为有限（图7a），说明孔喉系统整体的连通性较差，平均喉道半径集中分布在0.50 ～ 1.46 μm（图8b）。

图8 临南洼陷沙三下亚段孔隙半径（a）与喉道半径分布特征（b）Fig. 8 Distributions of pore radii （a） and pore throat radii （b） in the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Linnan sub-sag

厚砂岩-厚泥岩互层型砂岩孔隙空间分布具有较强的非均质性（图7b， c， g，h）。孔隙集中叠置发育，而相对复杂的喉道类型仅仅连通了局部的孔隙，具有局部连通的特性，因而对储层整体的连通性贡献有限。砂-泥界面附近样品孔喉发育程度较差，平均孔隙半径集中分布在1.07 ～ 2.59 μm（图8a），平均喉道半径集中分布在0.50 ～ 1.63 μm（图8b）。砂岩内部样品孔喉发育程度略好，平均孔隙半径集中分布在1.07 ～2.77 μm（图8a），平均喉道半径集中分布在1.01 ～2.13 μm（图8b）。

厚砂岩夹薄泥岩型砂岩孔隙空间分布较为均一，表现出极好的储集能力和连通能力（图7d， e， i，j）。砂-泥界面附近样品孔喉发育程度略差，平均孔隙半径集中分布在1.07 ～ 3.19 μm（图8a），平均喉道半径集中分布在0.51 ～ 1.72 μm（图8b）。砂岩内部样品孔喉发育程度最好，平均孔隙半径集中分布在1.07 ～3.29 μm（图8a），平均喉道半径集中分布在1.00 ～2.17 μm（图8b）。

4 砂-泥结构对储集空间的控制作用

4.1 砂-泥结构控制下的胶结减孔作用

砂岩和泥岩之间有明显的离子交互关系：砂岩向泥岩提供K+离子，泥岩以扩散的形式向砂岩提供CO32-，Fe2+，Ca2+和Mg2+离子，而泥岩提供的这些离子则是形成碳酸盐胶结物的必要条件［38］。不同砂-泥结构或同一砂-泥结构不同位置的砂岩岩石学特征和孔隙类型存在较强的非均质性（图9）。对于砂/地比较小的砂-泥结构，泥岩相对于砂岩较厚（图9a）。在沉积埋藏的过程中，泥岩能够对砂岩提供充足的，Fe2+，Ca2+和Mg2+离子，整个砂体被胶结物完全充填，在压实作用的共同作用下储层变得极为致密。对于砂/地比较大的砂-泥结构，泥岩厚度接近于砂岩或薄于砂岩（图9b）。在沉积埋藏的过程中，泥岩无法对砂岩提供充足的，Fe2+，Ca2+和Mg2+离子，砂体中碳酸盐胶结强度表现出较强非均质性。邻近砂-泥界面的砂岩中碳酸盐胶结作用极强，粒间孔完全被碳酸盐胶结物充填，储层变得极为致密；而砂岩内部碳酸盐胶结作用较弱，深埋条件下，发育少量的原生孔隙。同时，砂/地比较大的砂-泥结构类型常常发育较厚的砂岩，有利于有机酸的注入［39］。颗粒间的碳酸盐被溶蚀后形成大量的粒间溶蚀孔，储层质量得到改善。

图9 临南洼陷典型井沙三下亚段厚泥岩夹薄砂岩型（a）和厚砂岩夹薄泥岩型储层（b）镜下特征照片Fig. 9 Microscopic characteristics of reservoirs of thick mudstone interbedded with thin sandstone type （a） and thick sandstone interbedded with thin mudstone type （b） for samples from the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation in a typical well， Linnan sub-sag

受控于泥岩向砂岩供给离子量的控制，砂岩中碳酸盐矿物含量占比与距砂-泥界面的距离存在负相关关系（图10a）。方解石和白云石胶结物的分布范围很广，在距砂-泥界面0 ～ 8 m 之内，并且两种胶结物的含量较高，尤其是白云石胶结物，含量最高可达到26 %，两者的含量随着距砂泥界面的距离的增大而减小。同时，碳酸盐胶结物对粒间孔隙的充填随着距砂-泥界面距离的增大而减弱（图10b）。其中距砂-泥界面距离0 ～ 1 m处，胶结减孔作用最强，最高可达23.9 %。

图10 临南洼陷沙三下亚段胶结物含量（a）和胶结减孔强度（b）与距砂-泥界面距离的关系Fig. 10 Relationships between cement content and the distance from the sand-mud interface （a） and between cementation-induced porosity reduction and the distance （b） for samples from the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation， Linnan sub-sag

4.2 有机酸对储层的溶蚀增孔作用

惠民凹陷临南洼陷沙三下亚段砂岩储层中溶蚀现象普遍发育（图6f—i），是主要的建设性成岩作用，溶蚀增加孔隙空间0.5 % ～ 3.0 %（图11）。长石矿物和碳酸盐矿物是发育次生溶蚀的主要组分，溶蚀作用包括颗粒的部分溶蚀和全部溶蚀。其中碳酸盐的溶蚀是致密砂岩储层中储集空间增加的主要原因。然而，基于大量的岩心观察和所收集资料的整理与分析发现，砂层中的泥岩以灰色和灰绿色为主，缺乏生烃能力，难以向砂岩提供有机酸。同时，通过统计距断层不同距离且与断层连通的砂层的溶蚀增孔率我们发现，溶蚀现象具有距断层越近溶蚀作用越强，溶蚀增孔越明显的特征（图11）。结合前人研究结论认为惠民凹陷临南洼陷沙三下亚段砂岩储层的酸性流体并不是由砂层中泥岩所提供的，而是来自邻近砂层的烃源岩，后者生成的有机酸通过断层疏导充注进入与断层相连接的砂层中，进而发生溶蚀作用［40-41］。

图11 临南洼陷沙三下亚段断层连通的储层距断层距离与溶蚀增孔强度的关系Fig. 11 Relationship between the distance from faults and dissolution-induced porosity increment for reservoirs connected by faults for samples from the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation， Linnan sub-sag

4.3 砂-泥结构控制下的储集空间演化过程

基于矿物之间的交代、切割关系、自生矿物生长次序和古温度等标志，参照前人的研究成果［42-43］，惠民凹陷临南洼陷沙三下亚段不同砂-泥结构类型砂岩具有相似的成岩演化序列，先后经历了早期压实和早期碱性矿物胶结阶段（压实作用和碳酸盐胶结作用）、早期碱性矿物溶蚀和酸性矿物的胶结阶段（长石和碳酸盐溶蚀作用和石英胶结作用）、早期酸性矿物的溶蚀和晚期碱性矿物的胶结阶段（碳酸盐胶结作用和石英溶蚀作用）、晚期酸性矿物的胶结和晚期碱性矿物的溶蚀阶段（长石和碳酸盐溶蚀作用与石英胶结作用）。在成岩演化序列的基础上，结合不同类型孔隙的发育程度，认为惠民凹陷临南洼陷沙三下亚段储集空间演化路径主要存在3种类型（图12）。

图12 临南洼陷沙三下亚段致密砂岩储层演化路径Fig. 12 Evolutionary path of tight sandstone reservoirs in the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Linnan sub-sag

演化路径Ⅰ只经历了早期碱性矿物的沉淀阶段。早期大量的CO32-，Fe2+，Ca2+和Mg2+离子伴随着离子浓度差所导致的扩散作用从泥岩进入到砂岩中。砂岩内部发育较强的早期碳酸盐胶结作用，而后期有机酸没有对其进行溶蚀改造。砂岩内部没有充足的空间供后期外源流体的进入。流体-岩石相互作用极弱，成岩作用停滞在早期碱性矿物胶结阶段，储层变得极为致密。

演化路径Ⅱ依次经历了早期碱性矿物胶结阶段、早期碱性矿物溶蚀和酸性矿物的胶结阶段、早期酸性矿物的溶蚀和晚期碱性矿物的胶结阶段。在早期碱性矿物溶蚀和酸性矿物的胶结阶段，经历了有机酸对储层的改造作用，大量被碳酸盐充填的储集空间由于溶蚀作用被释放出来。充足的储集空间为外源离子的进入和流体-岩石相互作用提供了有利的场所。泥岩继续以离子扩散的方式为砂岩提供CO32-，Fe2+，Ca2+和Mg2+离子，砂岩进入早期酸性矿物的溶蚀和晚期碱性矿物的胶结阶段。该阶段，砂岩经历了强烈的后期碳酸盐胶结作用。随后，没有出现晚期碳酸盐胶结物的溶蚀现象，不存在储层储集空间的再次改造作用。砂岩内部没有后期外源有机酸流体的混入，缺乏流体-岩石相互作用的化学反应场所，成岩作用停滞在早期酸性矿物的溶蚀和晚期碱性矿物的胶结阶段，储层变得极为致密。

演化路径Ⅲ分别经历了早期碱性矿物胶结阶段、早期碱性矿物溶蚀和酸性矿物的胶结阶段、早期酸性矿物的溶蚀和晚期碱性矿物的胶结阶段、晚期酸性矿物的胶结和晚期碱性矿物的溶蚀阶段。在晚期酸性矿物的胶结和晚期碱性矿物的溶蚀阶段，酸性流体的不断注入，使得后期碳酸盐胶结物溶蚀，储集空间被释放。

4.4 砂-泥结构控制下的胶结减孔模式

厚泥岩夹薄砂岩型、中泥岩夹薄砂岩型和薄砂岩-薄泥岩互层型砂-泥结构砂/地比较小，均具有泥岩较厚，砂岩较薄的特征（图13）。较厚泥岩能够以离子扩散的形式为砂岩提供充足的C，Fe2+，Ca2+和Mg2+离子，然而砂岩中供离子沉淀的空间极为有限，使得早期无铁碳酸盐胶结物在砂岩中极为发育。储层整体孔隙发育程度较差，以小孔零星分布为主（图7a，f），且孔喉系统整体的连通性较差（图8b）。后期通过断层输导的有机酸难以侵入厚度较薄且致密的砂岩内部，无法形成有利的次生溶蚀孔隙。该类砂-泥结构的砂岩以演化路径Ⅰ为主，砂岩整体极为致密（图5）。

图13 临南洼陷沙三下亚段厚泥岩夹薄砂岩型（a）、中泥岩夹薄砂岩型（b）和薄砂岩-薄泥岩互层型砂-泥离子交互模式（c）Fig. 13 Sand-mud ionic interaction patterns of three types of sand-mud assemblages： thick mudstone interbedded with thin sandstone （a），medium mudstone interbedded with thin sandstone （b）， and intercalated thin sandstone and thin mudstone （c） for samples from the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation， Linnan sub-sag

厚泥岩夹中砂岩型、中砂岩-中泥岩互层型和厚砂岩-厚泥岩互层型砂-泥结构砂/地比适中，均具有泥岩厚度与砂岩厚度相近的特征（图14）。该类型砂-泥结构不仅有着充足的，Fe2+，Ca2+和Mg2+离子来源，而且砂岩中供离子沉淀的空间较为发育。砂-泥界面附近的砂岩中碳酸盐胶结物极为发育，随着距砂泥界面的距离变大，碳酸盐胶结物发育程度降低。有机酸主要由邻近砂层的烃源岩生成，并通过断层的输导，侧向注入到砂岩内部，碳酸盐矿物被溶蚀，形成粒间溶蚀孔隙。受，Fe2+，Ca2+，Mg2+离子扩散作用和有机酸充注作用的共同控制，砂岩中的孔隙具有局部集中发育的特征（图7b，c，g，h）。因此该类砂-泥结构砂岩的物性非均质性较强（图5）。砂-泥界面附近的砂岩样品胶结减孔作用较强，以演化路径Ⅰ为主，物性较差。砂岩内部的砂岩样品胶结减孔作用较弱，且发育碳酸盐岩溶蚀作用，以演化路径Ⅱ为主，物性较好。

图14 临南洼陷沙三下亚段厚泥岩夹中砂岩型（a）、中砂岩-中泥岩互层型（b）和厚砂岩-厚泥岩互层型砂-泥离子交互模式（c）Fig. 14 Sand-mud ionic interaction patterns of three types of sand-mud assemblages： thick mudstone interbedded with medium sandstone （a），intercalated medium sandstone and medium mudstone （b）， and intercalated thick sandstone and thick mudstone （c） for samples from the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation， Linnan sub-sag

中砂岩夹薄泥岩、厚砂岩夹中泥岩和厚砂岩夹薄泥岩型砂-泥结构砂/地比较大，均具有泥岩较薄，砂岩较厚的特征（图15）。该类型砂-泥结构泥岩无法为砂岩提供充足的，Fe2+，Ca2+和Mg2+离子，而砂岩中供离子沉淀的空间较为发育。同样具有随着距砂-泥界面的距离变大碳酸盐胶结物发育程度降低的趋势，但碳酸盐胶结强度较弱，并发育强烈的碳酸盐矿物溶蚀现象。该类砂-泥结构砂岩较厚，且砂岩内部胶结作用较弱，有助于有机酸通过断层输导侧向注入到砂岩内部。有机酸对砂岩进行溶蚀改造作用导致储层表现出极好的储集能力和连通能力。然而，砂岩物性也存在较强的非均质性。砂-泥界面附近的砂岩孔隙结构发育程度相对略差（图7d，i），以演化路径Ⅱ为主，物性略差。砂岩内部的砂岩样品孔隙结构发育程度极好（图7e，j），以演化路径Ⅲ为主，物性最好。

图15 临南洼陷沙三下亚段中砂岩夹薄泥岩型（a）、厚砂岩夹中泥岩型（b）和厚砂岩夹薄泥岩型砂-泥离子交互模式（c）Fig. 15 Sand-mud ionic interaction patterns of three types of sand-mud assemblages： medium sandstone interbedded with thin mudstone （a），thick sandstone interbedded with medium mudstone （b）， and thick sandstone interbedded with thin mudstone （c） for samples from the lower submember of the 3rd member of the Shahejie Formation， Linnan sub-sag

5 结论

1） 临南洼陷沙三下亚段发育厚泥岩夹薄砂岩、中泥岩夹薄砂岩、厚泥岩夹中砂岩、薄砂岩-薄泥岩互层、中砂岩-中泥岩互层、厚砂岩-厚泥岩互层、中砂岩夹薄泥岩、厚砂岩夹中泥岩和厚砂岩夹薄泥岩9种砂-泥结构类型。其中，6 号砂组以厚泥岩夹薄砂岩型、中砂岩-中泥岩互层型和厚砂岩夹薄泥岩型为主。4 号和5号砂组以中砂岩-中泥岩互层型、中砂岩夹薄泥岩型和厚砂岩夹薄泥岩型为主。2 号砂组以厚泥岩夹薄砂岩型和中泥岩夹薄砂岩型为主。

2） 砂岩和泥岩之间的离子交互关系，导致不同砂-泥结构砂岩储层储集能力具有较大的差异性。不同砂-泥结构砂岩，砂/地比越大，孔喉发育程度和连通性越好，储层物性越好。同一种砂-泥结构砂岩内部的样品孔喉发育程度和连通性好于砂岩砂-泥界面附近的样品，储层物性分布的非均质性较强。

3） 厚泥岩夹薄砂岩型、中泥岩夹薄砂岩型和薄砂岩-薄泥岩互层型砂-泥结构具有充足的离子供给和有限的沉淀空间。使得砂岩表现出极差的储集能力和连通能力，物性最差。厚泥岩夹中砂岩型、中砂岩-中泥岩互层型和厚砂岩-厚泥岩互层型砂-泥结构具有充足的离子供给和沉淀空间。砂-泥界面附近砂岩孔喉发育程度较差，物性较差。砂岩内部样品孔喉发育程度略好，物性中等。中砂岩夹薄泥岩、厚砂岩夹中泥岩和厚砂岩夹薄泥岩型砂-泥结构中泥岩无法为砂岩提供充足的离子。砂-泥界面附近的砂岩孔隙结构发育程度相对略差，物性略差。砂岩内部的砂岩样品孔隙结构发育程度极好，物性最好。