鄧思哲 (中國石油大學(xué) (北京)地球科學(xué)學(xué)院,北京102249)
王書 (中石化江漢油田分公司清河采油廠地質(zhì)研究所,山東 壽光262714)
八面河油田沙子嶺地區(qū)位于東營凹陷的最東端,北為青南洼陷和青坨子凸起,南為濰北凸起,與東營凹陷的主體相連,向東逐漸過渡到青東凹陷[1],東西長約12km,南北寬約8km,勘探面積約100km2。區(qū)內(nèi)主要含油層系為沙河街組四段 (Es4),可劃分為5個砂組 (Es14~Es54)。地層厚度由南至北明顯增加,與下伏孔店組和上覆沙三段均呈不整合接觸[2]。區(qū)內(nèi)發(fā)育三角洲-濱淺湖相沉積[3],巖性以碎屑巖為主,主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖及少量碳酸鹽巖夾層。
沙子嶺地區(qū)Es4儲集砂體類型以三角洲前緣水下分流河道、濱淺湖灘主體、壩主體、灘邊緣、壩邊緣、河口壩及遠(yuǎn)砂壩為主。碎屑巖礦物成分以石英為主,長石次之,巖屑較少,主要為火成巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑,偶見灰?guī)r巖屑。填隙物含量較高,雜基以泥質(zhì)雜基為主,長石質(zhì)次之。膠結(jié)類型以碳酸鹽膠結(jié)為主,膠結(jié)物主要為白云石和方解石。
研究表明,沙子嶺地區(qū)儲集空間類型有粒間孔、長石溶孔、生物體腔孔、碳酸鹽膠結(jié)物溶孔、雜基間孔隙和晶間孔等 (圖1)。區(qū)內(nèi)Es4整體孔隙類型以粒間孔為主,占孔隙總數(shù)的69%;晶間孔次之,占13.5%;雜基間孔隙占9.5%;碳酸鹽膠結(jié)物溶孔占5.5%;此外,還有少量的生物體腔孔和長石溶孔。以粒間孔為主,占26%,晶間孔次之,其次為雜基間孔隙;以粒間孔為主,其次為晶間孔;以粒間孔占絕對優(yōu)勢,碳酸鹽膠結(jié)物溶孔次之。
對巖礦資料分析研究表明,沙子嶺地區(qū)Es4儲層經(jīng)歷多種類型成巖作用,對儲層物性影響較大的主要有3種:壓實作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。其中壓實作用以機(jī)械壓實為主;膠結(jié)作用主要為碳酸鹽礦物膠結(jié),次為黏土礦物膠結(jié)如高嶺石、伊利石等;溶蝕作用主要為碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕,次為長石顆粒和少部分巖屑的溶蝕。各層序內(nèi)儲層物性的差異均為上述成巖作用共同改造的結(jié)果。
圖1 研究區(qū)Es4儲層巖石掃描電鏡照片
壓實作用是指沉積物沉積后,在上覆重力及凈水壓力作用下排出水分,碎屑顆粒排列緊密,塑性組分被擠入孔隙,使沉積物總體積減少、孔隙度降低、滲透率變差的成巖過程,是一種以物理變化為主的埋藏成巖作用[4]。掃描電鏡資料顯示,區(qū)內(nèi)巖石具粉砂結(jié)構(gòu),粒徑30~60μm,顆粒分選性較好,接觸關(guān)系以點接觸為主,點-線接觸次之 (圖1(a)),雖存在一定的固結(jié)壓實作用但相對較弱。而對孔隙度的統(tǒng)計資料顯示,區(qū)內(nèi)小于1700m深度范圍內(nèi)的碎屑巖中礦物成分以石英為主,次為長石,巖屑較少,孔隙度隨埋深增加而減小的現(xiàn)象明顯 (圖2)。
圖2 研究區(qū)Es4儲層孔隙度隨深度變化圖
膠結(jié)作用是碎屑巖中主要的成巖作用之一,指礦物質(zhì)從孔隙溶液中沉淀出來,將松散的沉積物固結(jié)起來的作用,是造成沉積層中孔隙度和滲透率降低的主要原因之一,屬于一種破壞性的成巖作用,可以發(fā)生在成巖作用的各個階段。對區(qū)內(nèi)Es4各砂組填隙物成分與含量的統(tǒng)計表明:碎屑巖中的填隙物主要為雜基和膠結(jié)物,雜基主要成分為泥質(zhì)、長石質(zhì)和云泥質(zhì);膠結(jié)物以碳酸鹽 (方解石和白云石)為主,次為自生的黏土礦物及少量黃鐵礦。碳酸鹽膠結(jié)物多具泥晶結(jié)構(gòu) (圖1(b)),鏡下可見溶蝕殘余;黏土礦物膠結(jié)中可見蒙皂石分布于顆粒表面或呈搭橋式膠結(jié) (圖1(a)),顆粒間的高嶺石集合體呈蠕蟲狀 (圖1(c)),邊緣因溶蝕呈鋸齒狀。
溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙對儲層有著明顯的改善作用[5],而溶蝕淋濾現(xiàn)象在區(qū)內(nèi)較為常見,主要為長石和碳酸鹽膠結(jié)物發(fā)生溶蝕。長石多溶蝕成蜂窩狀、殘渣狀 (圖1 (d)、(e)),或長石因溶解而發(fā)生蒙脫石化及高嶺石化,表面分布有伊-蒙混層礦物、波狀彎曲的片狀蒙皂石。從掃描電鏡照片中可以看出,溶蝕孔隙多呈不規(guī)則狀、伸長狀等形態(tài),孔隙連通較好 (圖1 (b)、 (f))。當(dāng)深度超過1700m后,碳酸鹽的溶蝕作用占主導(dǎo)地位,產(chǎn)生的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔,極大地改善了儲層物性,使得孔隙隨埋深增加而增大 (圖2)。
以有機(jī)質(zhì)成熟度、自生礦物組合、巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、溶解作用和孔隙類型為評價指標(biāo),研究區(qū)目的層段的成巖階段劃分過程及結(jié)果如下:
1)有機(jī)質(zhì)成熟度 區(qū)內(nèi)Y3-4-14井在1664~1779m段,鏡質(zhì)體反射率(Ro)為0.293%~0.317%,處于有機(jī)質(zhì)未成熟期,對應(yīng)的成巖階段為早成巖A階段。
2)自生礦物組合 掃描電鏡下可見石英次生加大,無長石次生加大現(xiàn)象。研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物主要為方解石和白云石,并可見少量的鐵白云石和鐵方解石,膠結(jié)物主要為泥晶結(jié)構(gòu),次為粉晶結(jié)構(gòu),少量粗晶結(jié)構(gòu),表明目的層段仍處于早成巖階段。黏土礦物中蒙皂石含量較高,高嶺石和伊利石較低,其中高嶺石呈蠕蟲狀,綠泥石極少見。由此,大致判斷研究區(qū)的成巖階段不會超出早成巖B期。
圖3 沙子嶺地區(qū)Es4各砂組填隙物成分體積分?jǐn)?shù)圖
圖4 研究區(qū)Es4孔隙演化圖
3)巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征 研究區(qū)儲層中碎屑顆粒以點接觸為主、次為點-線接觸,并見懸浮接觸,表明巖石壓實作用相對較弱,處于早成巖階段。
4)溶蝕作用 在掃描電鏡中可以觀察到長石及碳酸鹽溶蝕現(xiàn)象普遍存在,判斷其更可能處于早成巖階段B期。
5)孔隙類型 從掃描電鏡、鑄體薄片等分析資料中可知,研究區(qū)的孔隙類型以粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和鑄模孔等次生孔隙為主,僅見少量的原生孔隙,表明研究區(qū)已經(jīng)至少進(jìn)入了早成巖階段的B期。
綜上所述,除代表有機(jī)質(zhì)成熟度的參數(shù)Ro指示區(qū)內(nèi)Es4處于早成巖階段A期之外,其他參數(shù)均指向早成巖階段B期,故判斷沙子嶺地區(qū)Es4主要位于早成巖階段B期 (圖3)。
上述研究表明,研究區(qū)目的層儲層孔隙經(jīng)歷了由原生到次生的演化過程,在淺于1700m的深度范圍內(nèi),儲層孔隙以原生為主,即原生粒間孔占主導(dǎo)。在1600~1670m之間,隨著壓實作用的增加,以及多種黏土礦物及方解石的出現(xiàn),使得孔隙度不斷降低。當(dāng)深度超過1700m后,溶蝕作用占主導(dǎo)地位,形成大量次生的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔,極大地改善了因早期壓實作用和膠結(jié)作用而破壞的孔隙 (圖4)。
1)綜合各種參數(shù)資料認(rèn)為沙子嶺地區(qū)Es4儲層處于早成巖階段B期,成巖作用控制著儲層的物性及孔隙演化,主要的破壞性成巖作用是膠結(jié)作用和壓實作用,建設(shè)性成巖作用是溶蝕作用。
2)研究區(qū)Es4儲層孔隙經(jīng)歷了由原生到次生的演化過程,淺于1700m深度范圍的孔隙以原生粒間孔為主;深于1700m地層因溶蝕作用較強(qiáng),孔隙度有所改善,以次生的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔為主。
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