準噶爾盆地瑪湖凹陷西斜坡百口泉組砂礫巖儲層成巖作用及對儲集性能的影響

靳 軍，康 遜，胡文瑄，向?qū)毩?，?劍，曹 劍

(1.中國石油 新疆油田分公司 實驗檢測研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2. 南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 南京 210046)

準噶爾盆地瑪湖凹陷西斜坡百口泉組砂礫巖儲層成巖作用及對儲集性能的影響

靳 軍1，康 遜2，胡文瑄2，向?qū)毩?，王 劍1，曹 劍2

(1.中國石油 新疆油田分公司 實驗檢測研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2. 南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 南京 210046)

砂礫巖作為重要油氣儲層類型之一，以非均質(zhì)性顯著、易受成巖作用影響為特征，因而分析其成巖作用及對儲集性能的影響是儲層研究的關(guān)鍵。文章在準噶爾盆地西北緣瑪湖凹陷地區(qū)，以最近勘探取得重大突破的西斜坡艾湖油田下三疊統(tǒng)百口泉組(T1b)緩坡扇三角洲砂礫巖儲層為例，研究了成巖作用類型及對儲集能力的影響。結(jié)果表明，研究區(qū)砂礫巖主要發(fā)育了四種成巖作用類型：壓實、交代(碎屑長石的鈉長石化和蒙皂石的伊利石化)、溶蝕(鉀長石和方解石等)和膠結(jié)(方解石、高嶺石和少量綠泥石)。它們對儲集性能的影響差異顯著。壓實作用顯著破壞了顆粒間的原生孔隙，降低了儲層物性；礦物交代總體對儲層物性影響有限；相比而言，在斷裂溝通含烴流體促進下，鉀長石等礦物的溶解在扇三角洲前緣的水下河道與顆粒流沉積等具有較好初始物性的砂礫巖，形成了次生孔隙發(fā)育帶，顯著改善了砂礫巖的儲集性能；膠結(jié)作用不利于砂礫巖成巖中晚期孔隙的保存，特別是高嶺石和方解石的局部富集導(dǎo)致了低滲透層的形成。據(jù)此，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)不同段的儲層發(fā)育有明顯差異，由下至上百一段在油源斷裂附近發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲層；百二段在油源斷裂的上傾位置發(fā)育優(yōu)質(zhì)-較好儲層；而百三段研究區(qū)儲層幾乎不發(fā)育。

成巖作用；儲層；物性；砂礫巖；百口泉組；瑪湖凹陷；準噶爾盆地

砂礫巖作為全球油氣勘探的重要領(lǐng)域之一，以非均質(zhì)性顯著為重要特征[1-3]，因而其儲層研究一直是熱點與難點。其中，成巖作用是一個重要與關(guān)鍵的內(nèi)容，如加拿大阿爾伯塔的下白堊統(tǒng)Falher段濱海沉積砂礫巖的不同巖性經(jīng)歷了不同的成巖作用，礫石支撐礫巖因膠結(jié)作用弱孔隙度降低不顯著，而砂和礫共同支撐的砂礫巖因石英、高嶺石和方解石的顯著膠結(jié)，孔隙度明顯降低[4]。再如巴西東北部波提瓜爾裂陷盆地下白堊統(tǒng)Pendencia組扇三角洲砂礫巖經(jīng)歷后期構(gòu)造抬升后，在大氣水淋濾作用下長石等顆粒大量溶蝕，然而伴生的高嶺石也顯著沉淀并在壓實作用下砂礫巖物性并沒有明顯改善[5]。在國內(nèi)，東部渤海灣盆地濟陽坳陷陡坡帶發(fā)育近岸水下扇砂礫巖體，在較深的扇中位置砂礫巖經(jīng)歷了較強的溶蝕作用，雖經(jīng)受了壓實和膠結(jié)作用仍形成了次生孔隙帶[6-8]。

準噶爾盆地是我國西北地區(qū)的一個典型疊合含油氣盆地[9]，其砂礫巖儲層在西北緣瑪湖凹陷地區(qū)顯著發(fā)育，層位發(fā)育有二疊系—侏羅系，為開展砂礫巖成巖作用及對儲集性能影響這一科學(xué)問題研究提供了良好對象。前人研究表明，山前斷裂帶沖積扇砂礫巖也經(jīng)歷了差異的成巖作用，如壓實破壞儲集空間，膠結(jié)在一定程度有利于原生孔隙的保存，也顯著影響次生孔隙的保存，而酸性含烴流體的輸導(dǎo)層則成為有利的次生孔隙發(fā)育區(qū)[10-14]。最近，準噶爾盆地西北緣瑪湖凹陷砂礫巖油氣勘探取得新的突破，在西斜坡區(qū)發(fā)現(xiàn)了億噸級的儲量[13-14]。并且有意義的是，一方面是下三疊統(tǒng)砂礫巖相對于濟陽坳陷古近系砂礫巖年代較古老[6-8]；另一方面，其沉積類型與傳統(tǒng)的陡坡扇不同，屬于一類新的緩坡扇三角洲[15]，因此其成巖作用類型(特別是后期礦物溶蝕與伴生的膠結(jié)作用)及對儲層的影響可能更為顯著，并且與傳統(tǒng)的認識有差異。本文對此展開研究，期望成果可為國內(nèi)外砂礫巖儲層研究提供新實例，并且也能為區(qū)域油氣勘探提供參考。

1 地質(zhì)背景

準噶爾盆地西北緣瑪湖凹陷毗鄰著名的西北緣逆沖斷裂帶，為北東-南西走向的陸內(nèi)凹陷，整體向東南傾(因此百口泉組自西向東埋深逐漸增大，2 800～4 400 m)，局部發(fā)育低幅度背斜或鼻狀構(gòu)造，斷裂發(fā)育(圖1)[16-17]?，敽枷菀蚺徫鞅本壞鏇_斷裂帶(圖1)，故構(gòu)造和沉積演化總體也受西北緣逆沖斷裂帶的控制，下三疊統(tǒng)百口泉組超覆于海西晚期逆沖作用形成的邊界隆起上，山前沉降幅度大，沉積厚，至斜坡-凹陷區(qū)廣泛發(fā)育沖積扇-扇三角洲近源粗碎屑沉積體系[18-20]。

百口泉組下伏中二疊統(tǒng)下烏爾禾組(P2w)，呈不整合接觸(缺失上二疊統(tǒng)上烏爾禾組P3w)，上覆中上三疊統(tǒng)克拉瑪依組(T2k)和白堿灘組(T3b)，總體為整合接觸。百口泉組沉積厚度70～180 m，自下向上分為3個亞段，即百一段(T1b1)、百二段(T1b2)和百三段(T1b3) (圖2)。自2013年以來，該區(qū)下三疊統(tǒng)百口泉組勘探取得重大突破。其中位于西斜坡的瑪18井、艾湖1井和艾湖6井等井獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，具有大面積與多層段成藏的特點，顯示出良好的勘探前景，現(xiàn)已建成艾湖油田[15,20]。

2 樣品與方法

對研究區(qū)13口取心井253.3 m巖心進行了細致描述和取樣研究。重點是瑪18和艾湖1兩口高產(chǎn)井，因為其取心段較系統(tǒng)，所以為系統(tǒng)研究提供了條件。根據(jù)不同層段與不同巖性進行采樣，垂向間距在1 m以內(nèi)，13口井累計采樣223件，其中重點井瑪18井取樣67件，艾湖1井取樣41件，其他井取樣115件。

所有樣品均磨制薄片進行了細致的巖礦鑒定，確定樣品的礦物組成和結(jié)構(gòu)，以及沉積構(gòu)造和成巖作用特征。在此基礎(chǔ)上，利用場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和電子探針(EPMA)背散射電子成像(BSE)，對52件樣品進行了礦物微觀結(jié)構(gòu)和成巖作用特征觀測，并對特征礦物進行能譜分析(EDS)和EPMA主量元素分析，用以查明礦物組成。FE-SEM測試儀器為Carl Zeiss Supra 55，成像條件：加速電壓5 kV，30 μm標準光闌，以SE模式運行，捕獲時間40 s。能譜分析(EDS)探頭為Oxford Aztec X-Max 150，分析條件：加速電壓15 kV，以EDS模式運行。EPMA測試儀器為JXA-8100M(JEOL)，背散射成像(BSE)和礦物元素分析條件：加速電壓15 kV，束流20 nA，束斑直徑1 μm。為進一步確定礦物組成，還對樣品98件全巖樣品和64件粘土提取物進行了XRD分析。儀器為日本理學(xué)D/Max-Ra型X射線衍射儀，測試條件為Cu 靶，電壓 40 kV，電流40 mA，步進掃描，步寬0.02°/步，掃描范圍3°～60°。粘土自然風(fēng)干樣品測試步寬 0.01°/步，掃描范圍3°～36°。利用Jade 6.0軟件識別并計算各礦物衍射峰高度和面積。

圖1 準噶爾盆地瑪湖凹陷西斜坡地質(zhì)特征(a)與地層綜合柱狀圖(b)Fig.1 Simplified geologic map(a) and stratigrahpic column(b) of the western slope of the Mahu Depression,Junngar Basin

3 儲層巖石類型與儲集空間

3.1 儲層沉積背景與巖石類型

瑪西斜坡百口泉組發(fā)育一套重力流粗碎屑扇三角洲沉積體系，除水下河道等正常沉積外，還發(fā)育了泥石流和細礫質(zhì)顆粒流等重力流沉積類型。扇體砂礫巖間大量發(fā)育的(水下)河道間洪泛沉積褐色粉砂質(zhì)泥巖和較少的深灰色淺湖泥巖指示了扇體沉積水體較淺。不同巖石類型代表了不同成因類型的沉積，具體又可細分為11種，包括扇三角洲平原的水上泥石流含泥礫巖、辮狀河道砂礫巖和河道間洪泛泥巖，扇三角洲前緣的水下主干河道礫巖與含砂礫巖、水下分支河道砂巖與含礫砂巖、水下河道間洪泛泥巖、水下泥石流含泥礫巖、水下顆粒流(朵葉體)砂質(zhì)細礫巖、河口壩-遠砂壩中細砂巖，前扇三角洲的粉砂巖和泥巖(圖2)。其中，儲層主要發(fā)育于扇三角洲前緣的水下分支河道砂巖與含礫砂巖、水下顆粒流砂質(zhì)細礫巖以及扇三角洲平原的辮狀河道砂礫巖。

3.2 儲集空間

包含了礫、砂和泥三端元組分的百口泉組砂礫巖具有較為復(fù)雜的儲集空間，總體可以分為原生孔隙、溶蝕孔隙和微裂縫三大類型。其中，原生孔隙在顆粒支撐且泥質(zhì)含量低的巖性發(fā)育，如顆粒支撐的砂質(zhì)細礫巖 (圖3a)，其孔徑一般大于100 μm，連通性好，相比而言，其他巖性不發(fā)育。

圖2 準噶爾盆地瑪湖凹陷西斜坡百口泉組主要巖石類型Fig.2 Main rock types in the Baikouquan Formation of the western slope of the Mahu Depression,Junngar Basin

反觀溶蝕孔隙，則廣泛發(fā)育，具體又包括了粒間溶孔與粒內(nèi)溶孔(圖3b,c)。其中，粒間溶孔主要是由長石、花崗質(zhì)巖屑顆粒及鈣質(zhì)膠結(jié)物溶蝕所形成，孔隙邊緣呈不規(guī)則港灣狀、鋸齒狀，孔徑常大于100 μm，在粒間雜基不發(fā)育時連通好(圖3b)；相比而言，粒內(nèi)溶孔為砂礫巖的礫間砂質(zhì)填隙物或砂巖中長石溶蝕所形成，常見沿長石解理縫方向溶蝕而成保留原晶格外形的長條狀或格子狀孔(圖3b,d)，并具有一定方向性，孔徑一般小于100 μm。溶蝕作用較強時成群連片產(chǎn)出，呈蜂窩狀連通(圖3b)。至于裂縫，通常呈礫緣縫和水白云母中收縮縫兩種產(chǎn)狀，縫寬一般為1～5 μm，延伸短(圖3c)。綜合來看，研究區(qū)百口泉組的儲集空間以溶蝕孔隙為主，微裂縫為輔，而原生孔隙僅在顆粒支撐且泥質(zhì)含量低的巖性發(fā)育。

4 成巖作用及對儲集性能的影響

4.1 成巖作用類型

研究區(qū)百口泉組經(jīng)歷的成巖作用類型較多，其中對砂礫巖儲集空間的發(fā)育起控制作用的主要類型包括壓實、溶蝕、交代和膠結(jié)等。

圖3 準噶爾盆地碼湖凹陷西斜坡百口泉組砂礫巖儲層的儲集空間特征Fig.3 Storage space characteristics of coarse clastic reservoirs in the Baikouquan Formation of the western slope of the Mahu Depression,Junngar Basin

4.1.1 壓實作用

因上覆巖層壓力，百口泉組經(jīng)歷了較強的壓實作用，導(dǎo)致顆粒呈線接觸至凹凸接觸(圖3a—c)。隨半塑性凝灰?guī)r、塑性板巖巖屑含量增大，碎屑顆粒接觸關(guān)系愈緊密。這是研究區(qū)所有巖石類型均發(fā)育的成巖作用類型。

4.1.2 溶蝕作用

研究區(qū)百口泉組砂礫巖發(fā)生了長石溶蝕，特別是鉀長石的選擇性溶蝕，以及方解石和少量方沸石膠結(jié)物的溶蝕。鉀長石晶體因發(fā)生溶蝕而呈鏤空狀或蜂窩狀(圖4a—d)，最終的溶蝕殘體呈平行于001面的窄片狀分布(圖4a)。相比而言，鈉長石晶面完整，無溶蝕痕跡，并見自生鈉長石的生成(圖4a—e)。伴生自生石英、高嶺石和少量綠泥石(圖4b,f)。在電子探針背散射成像中，長石溶孔基本沿條紋長石或反條紋長石的鉀長石紋層方向分布，并且在鉀長石紋層表面可見較小的溶孔(圖4g)。早期方解石膠結(jié)物常被部分溶蝕，形成諸多不規(guī)則狀溶孔(圖4h)。比較而言，長石和方解石的溶蝕在扇三角洲前緣的水下河道砂礫巖和顆粒流砂質(zhì)細礫巖較為顯著，而在前緣的水下泥石流含泥礫巖以及扇三角洲平原和前扇三角洲沉積物中溶蝕有限。

4.1.3 交代作用

交代作用主要見到了兩種，一是碎屑長石鈉長石化，以SEM下的觀測為例，堿性長石中碎屑長石的邊緣發(fā)育呈板狀或柱狀的鈉長石次生加大(圖4a—d)，其一般平行于(010)，并觀察到自形的短板狀或柱狀自生鈉長石(圖4e)。二是蒙皂石的伊利石化，伊/蒙混層是百口泉組砂礫巖中最常見的粘土礦物類型，多呈棉絮狀、蜂窩狀充填于粒間孔隙或圍繞顆粒邊緣形成包膜(圖4g,h)。隨著成巖作用的進行，鉀長石的溶蝕保證了K+來源，伊/蒙混層的有序化程度不斷增大，最終在長石和巖屑等顆粒邊緣形成彎曲片狀的伊利石，且常見定向排列特點(圖4g,h)。同時，呈絲縷狀的自生伊利石在鉀長石次生溶孔內(nèi)少量分布。鉀長石的鈉長石化和伊利石的蒙皂石化在百口泉組各巖相中普遍發(fā)育。

圖4 準噶爾盆地瑪湖凹陷西斜坡百口泉組砂礫巖成巖現(xiàn)象Fig.4 Diagenesis phenomena of coarse clastic in the Baikouquan Formation of the western slope of the Mahu Depression,Junngar Basin

4.1.4 次生膠結(jié)作用

除了成巖作用過程中的正常膠結(jié)作用外，成巖作用晚期或后期的溶蝕作用也會形成一些新的次生礦物，從而導(dǎo)致儲層的再膠結(jié)，即所謂的次生膠結(jié)。次生膠結(jié)物主要為自生高嶺石和綠泥石，其產(chǎn)狀差異顯著。高嶺石呈似鱗片狀零散附著在溶蝕的長石表面或解理縫內(nèi)，也可呈晶形良好的書頁狀集合體，晶徑數(shù)微米，無任何磨損和擠壓變形(圖4b,e)。相比而言，綠泥石主要以鱗片狀、針片狀生長于長石解理縫或與溶孔連通的粒間孔內(nèi)(圖4d)。硅質(zhì)膠結(jié)物為自生石英，呈六方短柱狀，晶形完好(圖4d)。此外，有些碎屑石英見次生加大現(xiàn)象，加大邊與碎屑石英正交光下消光位一致。鈣質(zhì)膠結(jié)物為儲層中廣泛分布的自生方解石，主要呈顆粒間粗晶膠結(jié)物產(chǎn)出，少量充填長石溶孔(圖4h)。方解石成因復(fù)雜，至少有早期和晚期兩個主要世代：早期方解石晶形較差，呈他形產(chǎn)出于長石溶孔內(nèi)或連通性較差的粒間孔內(nèi)，自身常被后期熱液溶蝕，發(fā)育小于20～30 μm的溶孔(圖4h)；相比而言，晚期方解石呈顆粒間的粗晶膠結(jié)物產(chǎn)出，常分布在顆粒間孔隙的中心位置，溶蝕現(xiàn)象不明顯，主要分布于百二段與百三段(圖4h)。在扇三角洲平原至扇三角洲前緣砂礫巖中，高嶺石和方解石廣泛分布，并在局部富集，而綠泥石和硅質(zhì)膠結(jié)物的分布有限。

4.2 成巖作用對砂礫巖儲集性能的影響

以上研究區(qū)發(fā)現(xiàn)的4種不同類型成巖作用對儲層物性具有不同的影響，其中溶蝕作用是對儲層物性改善最具意義的成巖作用類型。

4.2.1 壓實作用

砂礫巖沉積后進入埋藏階段，壓實作用不可避免地會導(dǎo)致粒間孔隙的減少。在壓實作用下，隨著半塑性的凝灰?guī)r、塑性板巖巖屑以及泥質(zhì)雜基含量的增大，碎屑顆粒接觸愈緊密，粒間孔隙急劇減少，造成孔隙度下降(圖3)。

4.2.2 溶蝕作用

長石、方解石和方沸石等的溶蝕作用對儲層物性的改善具有積極的意義，形成了較明顯的次生孔隙發(fā)育帶[21]。研究區(qū)所溶蝕的礦物主要是長石碎屑，并突出表現(xiàn)為鉀長石的選擇性溶蝕(圖3,圖4a,圖4b)。鉀長石的溶蝕在碎屑長石顆粒內(nèi)產(chǎn)生大量次生孔隙，這類孔隙在長石表面分布密集，孔徑集中于10～50 μm，隨溶蝕程度的增大，孔徑不斷增大，最大可達100 μm以上，孔隙的連通性不斷變好，并有效改善儲層物性(圖3)。對百口泉組砂礫巖儲層的鉀長石溶蝕強度(用殘余鉀長石含量表征)與巖石孔隙度、滲透率進行了相關(guān)關(guān)系分析，以定量評價鉀長石溶蝕的成儲效應(yīng)。隨鉀長石溶蝕程度增大(殘余鉀長石含量低)，孔隙度變化很大，既有增加(圖5a區(qū)域Ⅰ)，也有降低(圖5a區(qū)域Ⅱ)，區(qū)域Ⅱ孔隙度的降低極有可能為鉀長石溶解伴生高嶺石等次生礦物沉淀，破壞早期孔隙的結(jié)果(圖4e,g; 圖5b)；相比而言，滲透率表現(xiàn)出顯著增大的趨勢，可以提高1～2個數(shù)量級(圖5b)，故推測高嶺石等次生礦物沉淀集中于較大的粒間孔隙內(nèi)(圖4g)，并沒有破壞儲集巖中較小的連通喉道?？偟膩碚f，溶蝕作用總是改善儲集巖的滲透性，說明喉道均受到了溶蝕影響，這對于低滲透-致密的研究區(qū)而言非常重要[20]。

4.2.3 交代作用

鉀長石的鈉長石化過程產(chǎn)生一些微孔隙[22]。微孔隙形狀不規(guī)則，多有棱角，一般小于1μm，最大約3μm，孤立分布(圖4d)，因連通性差對儲層物性改善有限。而蒙皂石的伊利石化在不斷增大伊/蒙混層有序化程度的同時，導(dǎo)致新生成的伊利石沿顆粒邊緣定向排列，并形成大量的收縮縫(圖4g,h)。因砂礫巖粒徑較大，這種收縮縫也有一定的延伸距離(集中于100～300 μm)，在增大砂礫巖孔隙度的同時，明顯提高了孔隙間的連通性，并增大了巖石滲流能力，使得儲層滲透率隨之增大。

圖5 準噶爾盆地瑪湖凹陷西斜坡百口泉組砂礫巖物性與鉀長石溶蝕程度交匯圖Fig.5 Crossplot of coarse clastic physical properties vs. K-feldspar dissolution intensity in T1b of the western slope of the Mahu Depression Junngar Basin

4.2.4 膠結(jié)作用

前文所討論的溶蝕作用主要與深部含烴流體的注入有關(guān)[21]，溶蝕與沉淀在空間和時間上有很大的不均一性，導(dǎo)致新形成的礦物在流體作用體系外圍及晚期沉淀，起到膠結(jié)作用。總的來說，方解石和高嶺石膠結(jié)均不利于砂礫巖儲層物性的改善。方解石膠結(jié)物在研究區(qū)百口泉組不均勻分布，并有明顯的兩個期次(4h)。早期方解石膠結(jié)物可抵消壓實過程中部分上覆巖石應(yīng)力，再次溶蝕而有利于粒間孔隙的保存(4h)；而晚期方解石可完全充填粒間孔隙以及長石等顆粒內(nèi)溶孔(4h)。同樣的，百口泉組高嶺石的分布也不均勻，并在泥巖與粉砂質(zhì)泥巖等非滲透層之下的砂礫巖段頂部富集，并導(dǎo)致對應(yīng)的砂礫巖段頂部物性變差，相比而言，砂礫巖段中下部物性則有改善的趨勢(圖6)。

圖6 準噶爾盆地瑪湖凹陷西斜坡瑪18井巖性、物性和粘土含量縱向變化柱狀圖Fig.6 Histogram showing vertical changes of lithology,physical properties and clay content of samples from Well Ma18 in the western slope of the Mahu Depression,Junngar Basin

5 儲層成巖演化與成因模式

5.1 儲層成巖演化

根據(jù)以上的分析與討論，結(jié)合其它成巖現(xiàn)象，可以建立研究區(qū)百口泉組砂礫巖儲層的成巖演化序列 (圖7)。在準同生-早成巖階段，大致在早三疊世—早侏羅世，成巖溫度小于85 ℃，此時油氣充注強度較低[23]，但泥巖因受壓實作用影響會釋放出一些酸性流體，導(dǎo)致儲層流體環(huán)境呈弱酸性。弱酸性的流體在水下河道砂巖等局部高滲透層流動，并在顆粒邊緣形成I/S等粘土礦物包膜，造成不穩(wěn)定的偏基性斜長石(如鈣長石)的溶解，所產(chǎn)生的Ca+為早期方解石沉淀提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

進入白堊紀時期，隨埋藏深度的增大，百口泉組進入中成巖階段，古地溫約在85～120 ℃[24]。此時地層中保留的主要是鉀長石和鈉長石，而廣泛分布的伊/蒙混層在蒙皂石—伊利石轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中大量消耗了K+[25]，導(dǎo)致地層水的αNa+/αK+不斷增大，促使鉀長石的選擇性溶解，并鈉長石化，而碎屑鈉長石不溶解甚至次生加大。

圖7 準噶爾盆地瑪湖凹陷西斜坡百口泉組砂礫巖儲層成巖演化Fig.7 Diagenetic evolution diagram of coarse clastic reservoirs in the Baikouquan Formation of the western slope of the Mahu Depression,Junngar Basin

與此同時和稍后，深部烴源灶中的含油氣流體沿斷裂構(gòu)造進入百口泉組[21]，帶來了大量酸性物質(zhì)，使得地層水pH值明顯降低，大大加速了鉀長石的溶解，促進了蒙脫石的伊利石化，并伴生高嶺石和自生伊利石的形成，局部有富Fe綠泥石沉淀(圖4f)。伴隨著含油氣流體的充注，早期沉淀的低Mn方解石也會發(fā)生溶解，導(dǎo)致其僅在早期長石溶孔和不連通孔隙內(nèi)少量殘留，而隨著油氣充注和溶蝕作用范圍向上部和外圍擴展，壓力逐漸降低，地層流體pH值增大則晚期方解石沉淀(圖4h)。

5.2 儲層成因模式

綜上所述，可見沉積與成巖過程等共同控制了研究區(qū)百口泉組砂礫巖優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育。據(jù)此，可以建立儲層成因模式(圖8)，發(fā)現(xiàn)不同層段的優(yōu)質(zhì)儲層分布有明顯差異。具體而言，百一段沉積期的構(gòu)造研究顯示，該時期由西向東發(fā)育一個面積較大的坡度較緩的斜坡[17]，因此該坡上已沉積的泥石流含泥礫巖等沉積物在扇三角洲前緣水下河道的持續(xù)改造淘洗下，再沉積形成泥質(zhì)雜基含量低、顆粒分選磨圓度好與顆粒支撐的水下河道砂礫巖和顆粒流砂質(zhì)細礫巖，并具有了良好的初始物性。因泥質(zhì)含量低與顆粒支撐等特點，水下河道砂礫巖和顆粒流砂質(zhì)細礫巖有效緩沖了成巖早期壓實作用對儲層的破壞；并且較好的初始物性有利于后期含烴流體的活動，促使巖石中鉀長石和早期方解石等的溶蝕，對儲層的改善具有積極意義(圖5)。同時，連通二疊系烴源巖層的油源斷裂作為含烴類流體的運移通道，顯著控制了含烴類流體對百口泉組影響程度[26-28]。只有初始物性較好的砂礫巖且靠近油源斷裂并處于上傾位置，才能成為酸性含烴類流體的改造區(qū)域，進而形成次生孔隙發(fā)育帶(圖8)。因此這些初始物性較好且處于油源斷裂溝通上傾位置的砂礫巖，成為研究區(qū)百口泉組最為優(yōu)質(zhì)的儲層，這與百一段目前勘探結(jié)果最好相吻合。

百二段沉積期，在湖侵作用下，水體深度不斷增大，在水下泥石流含泥礫巖沉積的同時，水下河道砂礫巖也大量沉積。水下河道砂礫巖因原生孔隙的發(fā)育，且在臨近油源斷裂受后期含烴類流體作用下，長石等大量溶蝕形成次生孔隙，成為研究區(qū)又一潛在優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育段(圖8)。

圖8 準噶爾盆地瑪湖凹陷西斜坡百口泉組砂礫巖儲層成因模式Fig.8 Coarse clastic reservoir genesis modes of the Baikouquan Formation in the western slope of the Mahu Depression,Junngar Basin

而在百三段沉積期，隨著湖侵的進一步持續(xù)，研究區(qū)大范圍屬于水下沉積環(huán)境，扇三角洲前緣水下河道沉積物的范圍和厚度有限，沉積物粒度以泥質(zhì)粉砂巖和泥巖等細粒沉積物為主，優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育相對最為有限(圖8)。

6 結(jié)論

1) 準噶爾盆地西北緣瑪西斜坡百口泉組砂礫巖經(jīng)歷的成巖作用主要包括壓實、交代(碎屑長石的鈉長石化和蒙皂石的伊利石化)、溶蝕(鉀長石和方解石等)和膠結(jié)(方解石、高嶺石和少量綠泥石)。

2) 壓實顯著破壞了顆粒間的原生孔隙；礦物交代整體對砂礫巖物性影響有限；而在斷裂溝通含烴類流體促進下，鉀長石等礦物的溶解在扇三角洲前緣的水下河道與顆粒流沉積等具有較好初始物性的砂礫巖，形成了次生孔隙發(fā)育帶，顯著改善了砂礫巖的儲集性能；膠結(jié)作用不利于砂礫巖成巖中晚期孔隙的保存，高嶺石和方解石的局部富集導(dǎo)致了砂礫巖低滲透層的形成。

3) 百一段扇三角洲前緣水下分支河道砂巖和顆粒流砂質(zhì)細礫巖等初始物性較好，且處于油源斷裂溝通上傾位置的砂礫巖，在含烴類流體作用下形成次生孔隙發(fā)育帶，儲集性能進一步改善，成為研究區(qū)百口泉組最為優(yōu)質(zhì)的儲層；百二段分布于油源斷裂上傾位置的水下河道砂礫巖，鉀長石等溶蝕也較為顯著，為研究區(qū)潛在的優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育段；而百三段因水下河道砂礫巖等疏導(dǎo)層分布有限，鉀長石等極少量溶蝕，優(yōu)質(zhì)儲層幾乎不發(fā)育。

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(編輯 董 立)

Diagenesis and its influence on coarse clastic reservoirs in the Baikouquan Formation of western slope of the Mahu Depression,Junngar Basin

Jin Jun1，Kang Xun2，Hu Wenxuan2，Xiang Baoli1，Wang Jian1，Cao Jian2

(1.ResearchInstituteofExperimentandDetection，PetroChinaXinjiangOilfieldCompany，Karamay,Xinjiang834000，China；2.SchoolofEarthSciencesandEngineering，NanjingUniversity，Nanjing，Jiangsu210046，China)

Coarse clastic reservoirs,one of the most commonly seen reservoir types in the world,feature in strong heterogeneity and are highly sensitive to diagenesis process.One of the key research areas for the reservoir is the study of the impact of diagenesis upon its storage capacity.The coarse clastic reservoirs in the slope delta fan of the Lower Triassic Bai-kouquan Formation (T1b) in Aihu oilfield (an exploration breakthrough was made recently) in western slope of the Mahu Depression in Juggar Basin were chosen to study the diagenesis types and their impact upon storage capacity of the reservoirs.The result indicates that there were mainly four types of diagenese process in the area:mechanical compaction,mineral replacement (albitization of detrital feldspar and illitization of smectite),dissolution (K-feldspar and calcite,etc.) and cementation (calcite,kaolinite and small amounts of chlorite).These processes had significant influence upon the quality of the reservoirs.Compaction undermined the primary intraparticle pores and soured physical properties of the layers.Mineral replacement had only limited impact over the properties; but relatively speaking,dissolution of minerals like potash feldspar and etc.facilitated by hydrocarbon-bearing fluids migrating along faults greatly increased storage capacity of the layers by forming secondary pore zones in coarse clastic rocks with fair primary physical properties such as underwater channel sands of fan delta fronts and granular flow deposits.Cementation was destructive to the preservation of pores formed during the middle and late diagenetic stages,and the local enrichment of kaolinite and calcite caused the formation of low-permeability layers.The understanding was confirmed by various reservoir properties in different members of the Formation:high-quality reservoirs were found in T1b1near faults connecting source rocks,high-to good-quality reservoirs were found in T1b2,at an updip position adjacent to the faults connecting source rocks,but almost no reservoirs were found in T1b3.

diagenesis,reservoir,physical property,coarse clastic,Baikouquan Formation,Mahu Sag,Junngar Basin

2016-08-03;

2017-02-20。

靳軍(1970—)，男，博士、高級工程師，石油實驗地質(zhì)與油氣儲層地質(zhì)。E-mail:jinjun@petrochina.com.cn。

胡文瑄(1959—),男，博士、教授、博士生導(dǎo)師，石油天然氣成藏機理、流體地質(zhì)作用與成礦。E-mail:huwx@nju.edu.cn。

國家科技重大專項(2016ZX05001-005)。

0253-9985(2017)02-0323-11

10.11743/ogg20170212

TE122.2

A