準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷混積巖孔喉系統(tǒng)分類及控制因素

肖佃師，高陽，彭壽昌，王猛，王民，盧雙舫

（1.中國石油大學(xué)（華東）深層油氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266580；2.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依 834000）

0 引言

混積巖是機(jī)械碎屑沉積、化學(xué)沉積或火山作用等多源混積的產(chǎn)物[1]，通常形成于三角洲前緣-湖相沉積背景[2-4]，具有細(xì)粒沉積、巖性多樣、頻繁薄層交互、非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)[5]，是中國頁巖油富集也是已實(shí)現(xiàn)工業(yè)開發(fā)的一類重要儲(chǔ)集層[6]，如準(zhǔn)噶爾盆地二疊系蘆草溝組[6-7]。前人在混積巖的巖性劃分、沉積模式、儲(chǔ)集層分類等方面開展大量研究[5,8-9]，但混積過程對(duì)儲(chǔ)集層品質(zhì)的控制尚不明確。蘆草溝組混積巖是由有機(jī)質(zhì)、粉砂、泥級(jí)顆粒、白云質(zhì)（泥微晶、砂屑白云石等）、灰質(zhì)及少量凝灰質(zhì)構(gòu)成，各種組分均會(huì)影響孔隙結(jié)構(gòu)，組分間混積方式也控制儲(chǔ)集層品質(zhì)；只有清楚認(rèn)識(shí)這些影響，才能從機(jī)理上揭示混積巖成儲(chǔ)機(jī)制、演化及甜點(diǎn)控制因素。然而，目前只對(duì)混積巖中幾類主要巖性（比如粉砂巖、白云巖、泥巖等）的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行過表征和對(duì)比[10-12]，并沒有系統(tǒng)揭示各類組分及其混積方式的影響。

另外，多組分混積導(dǎo)致孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同孔喉類型疊加可能對(duì)應(yīng)相似的表征參數(shù)（孔隙大小、孔喉大小分布、孔喉比等），這些參數(shù)難以全面揭示混積巖微觀結(jié)構(gòu)差異。可見，混積巖孔喉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組分密切相關(guān)，對(duì)于揭示組分之間的聯(lián)系也非常重要。

孔喉系統(tǒng)是由巖石中孔隙空間及與溝通它們的喉道組成的[13]，具有一定連通規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。與其他表征參數(shù)（孔隙類型、大小分布等）相比，孔喉系統(tǒng)傾向于刻畫孔喉組合類型及在整個(gè)巖石孔喉網(wǎng)絡(luò)中的貢獻(xiàn)。對(duì)于混積型儲(chǔ)集層，多源組分混積導(dǎo)致多類孔喉系統(tǒng)疊加，形成多樣的混合系統(tǒng)，相似的孔喉分布可能對(duì)應(yīng)不同的孔喉組合關(guān)系，對(duì)應(yīng)不同的流體可動(dòng)特征。因此，孔喉系統(tǒng)判別應(yīng)該是剖析混積型儲(chǔ)集層孔喉結(jié)構(gòu)差異、明確優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育控制因素的突破點(diǎn)。然而，目前對(duì)混積巖儲(chǔ)集層孔喉系統(tǒng)分類及劃分方面的研究還比較薄弱[4]。

因此，本文以準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組混積巖為例，結(jié)合薄片、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、壓汞和核磁共振等手段，進(jìn)行孔喉系統(tǒng)分類和判別，總結(jié)混積巖孔喉系統(tǒng)的發(fā)育特征、控制因素，并剖析各組分混積過程的影響，總結(jié)孔喉系統(tǒng)對(duì)混積巖物性及流體可動(dòng)性的控制。

1 樣品基本特征

吉木薩爾凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地東緣，為一個(gè)東高西低的箕狀斷陷（見圖 1），二疊系蘆草溝組是凹陷內(nèi)重要的含油層系[14-15]。蘆草溝組為一套包括暗色泥巖、粉砂巖、碳酸鹽巖及其過渡巖性的細(xì)粒混積巖，巖性可達(dá)20余種[15-16]，垂向頻繁互層（見圖1）。主要巖性包括粉砂巖類、泥巖類、白云巖類和白云質(zhì)粉砂巖 4大類（見表1），又細(xì)分為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)粉砂巖、泥晶白云巖等10小類（見表1），其中粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及砂屑（或粉砂質(zhì)）白云巖是上甜點(diǎn)蘆草溝組二段（簡(jiǎn)稱“蘆二段”）P2l22-1—P2l22-3小層的優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)集層，白云質(zhì)粉砂巖是下甜點(diǎn)蘆草溝組一段（簡(jiǎn)稱“蘆一段”）P2l12-1—P2l12-3小層的優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)集層（見圖1）。多組分混積給巖性識(shí)別、頁巖油儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)及甜點(diǎn)優(yōu)選帶來極大挑戰(zhàn)[4]。

圖1 吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組頂面構(gòu)造圖及地層綜合柱狀圖（P2l21—蘆二段一亞段；P2l22-1—P2l22-4—蘆二段二亞段1小層—4小層；P2l11—蘆一段一亞段；P2l12-1—P2l12-7—蘆一段二亞段1小層—7小層）

本次在蘆草溝組甜點(diǎn)段共優(yōu)選樣品38塊，其中，粉砂巖類15個(gè)、白云質(zhì)粉砂巖7個(gè)、白云巖類7個(gè)和泥巖類8個(gè)，氣測(cè)孔隙度均值分別為9.02%，10.93%，9.1%，8.7%，滲透率均值分別為 0.077×10-3μm2，0.028×10-3μm2，0.18×10-3μm2，0.10×10-3μm2。不同巖性孔隙度分布范圍相似，但滲透率差異較大（見表1）。長石、石英和白云石為主要礦物（見表 1），方解石和黏土含量較低。在粉砂巖類、白云質(zhì)粉砂巖和泥巖類中長石含量分別為 54.7%，49.2%，41.3%，石英含量分別為 19%，19.6%，34.7%，泥巖類表現(xiàn)出相對(duì)高石英和低長石，這與遠(yuǎn)離物源長石含量降低有關(guān)[17]。利用薄片統(tǒng)計(jì)陸源碎屑顆?；蛏靶嫉牧?，粒度中值分布范圍為24～207 μm，小于62.5 μm的樣品超65%。文中將粒徑大于30 μm的陸源碎屑統(tǒng)稱為偏砂粒，小于30 μm的細(xì)粒部分稱為偏泥粒（成分仍以石英和長石為主）。

為刻畫孔喉系統(tǒng)，進(jìn)行了掃描電鏡（SEM）、核磁共振和高壓壓汞等實(shí)驗(yàn)。利用核磁共振分別測(cè)量飽和煤油及不同離心力下的T2譜，進(jìn)行孔隙分布及可動(dòng)性表征，其中參數(shù)采用0.2 ms回波間隔、3 s等待時(shí)間，離心轉(zhuǎn)速分別選用2 000，4 000，6 000，10 000 r/min。根據(jù)高壓壓汞實(shí)驗(yàn)結(jié)果（最大壓力為110 MPa），利用Washburn方程[18]得到孔喉分布，用于標(biāo)定T2譜和建立孔喉-孔隙累計(jì)對(duì)比曲線，進(jìn)行孔喉系統(tǒng)識(shí)別。

2 混積型儲(chǔ)集層類型劃分方法

致密儲(chǔ)集層品質(zhì)受微觀孔隙結(jié)構(gòu)的影響[4-5]，混積巖孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常規(guī)基于壓汞形態(tài)或孔喉分布等參數(shù)的儲(chǔ)集層分類有效性變差，需要從孔隙結(jié)構(gòu)成因入手對(duì)孔喉系統(tǒng)類型及劃分方法進(jìn)行深入探討，才能全面揭示混積型儲(chǔ)集層類型及品質(zhì)差異。下面詳述基于壓汞形態(tài)和考慮孔喉系統(tǒng)的混積巖類型劃分。

2.1 基于壓汞形態(tài)的常規(guī)混積型儲(chǔ)集層類型劃分

高壓壓汞常被用于致密儲(chǔ)集層類型劃分，壓汞形態(tài)、孔喉大小等參數(shù)是常用指標(biāo)。以壓汞形態(tài)將蘆草溝組混積巖儲(chǔ)集層劃分4類（見圖2）。Ⅰ型儲(chǔ)集層具有低排驅(qū)壓力、下凹形態(tài)、較高退汞效率，反映孔喉大、分選好，粒間孔和粒間溶蝕孔等較大孔發(fā)育；Ⅱ型儲(chǔ)集層具有低排驅(qū)壓力、陡直線形態(tài)、低退汞效率，說明孔喉分選變差、分布范圍寬，指示多類孔喉并存；Ⅲ型儲(chǔ)集層具有中—高排驅(qū)壓力、緩直線形態(tài)、中等退汞效率，說明孔喉分選好、類型較單一，以溶蝕孔或晶間孔隙為主；Ⅳ型儲(chǔ)集層具有高排驅(qū)壓力、上凸形態(tài)、低退汞效率，揭示孔喉最小、連通性差，以晶間孔為主。整體上，Ⅰ型物性最好（見表1），Ⅳ型最差，Ⅱ型和Ⅲ型儲(chǔ)集層物性分布相似（見表 1），壓汞曲線存在交叉（見圖2），儲(chǔ)集層品質(zhì)差異不明顯，這與混積巖儲(chǔ)集層孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組合關(guān)系多樣有關(guān)，也反映了常規(guī)基于壓汞形態(tài)這類單一參數(shù)的儲(chǔ)集層分類方法難以適用于混積巖。

2.2 基于孔喉系統(tǒng)的混積型儲(chǔ)集層類型劃分

2.2.1 孔喉系統(tǒng)劃分

如引言所述，孔喉系統(tǒng)與孔隙類型及分布關(guān)系密切，當(dāng)某類型孔隙占主導(dǎo)、且具有一定連續(xù)滲流長度時(shí)，該類型孔隙及其形成的喉道（孔隙窄小部分）就構(gòu)成了一個(gè)完整孔喉系統(tǒng)。若巖石中某類孔喉系統(tǒng)明顯占優(yōu)、且對(duì)滲流起主導(dǎo)，則整個(gè)巖石可歸屬為一類孔喉系統(tǒng)，而當(dāng)多類孔喉并存、對(duì)滲流貢獻(xiàn)相當(dāng)時(shí)，則歸屬為混合孔喉系統(tǒng)。結(jié)合前人對(duì)致密儲(chǔ)集層孔隙類型的分類方案[5,12]，通過鑄體薄片、SEM等對(duì)孔隙類型及分布進(jìn)行識(shí)別，統(tǒng)計(jì)不同類型孔隙發(fā)育比例及分布規(guī)模，確定混積巖孔喉系統(tǒng)發(fā)育類型。在蘆草溝組共劃分出粒間孔喉系統(tǒng)（A型）、粒間-溶蝕-晶間混合孔喉系統(tǒng)（B型）、溶蝕孔喉系統(tǒng)（C型）、溶蝕-晶間混合孔喉系統(tǒng)（D型）和晶間孔喉系統(tǒng)（E型）5類，具體特征如下：

粒間孔喉系統(tǒng)（A型）主要發(fā)育粒間孔及粒間溶蝕孔（見圖3a），其中偏砂粒（或砂屑）間隙形成孔、顆粒接觸處等區(qū)域構(gòu)成喉，具有好的連通性及連通長度（見圖3b），其主要分布在Ⅰ型儲(chǔ)集層中，巖性多為粉砂巖類或砂屑白云巖（見表 1）。溶蝕孔喉系統(tǒng)（C型）是以溶蝕孔為主要孔喉類型（見圖3c），粒間孔少見，溶蝕孔多呈蜂窩狀（見圖3d），較大部分為孔、窄部分為喉，孔喉配位數(shù)多，大量溶蝕孔密集分布表現(xiàn)出較好連通性（見圖3d），其孔隙類型單一、孔喉分選好，分布在Ⅲ型儲(chǔ)集層中，以白云質(zhì)粉砂巖和泥巖類為主（見表1）。晶間孔喉系統(tǒng)（E型）主要依靠石英、白云石、方解石等礦物晶間孔連通（見圖3e），零星可見溶蝕孔和少量粒間孔（見圖3f），孔喉小、連通性差，分布在Ⅳ型儲(chǔ)集層中（見圖 2），以泥質(zhì)白云巖、灰質(zhì)粉砂巖和白云質(zhì)泥巖等為主（見表1）。

表1 吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組混積型儲(chǔ)集層部分樣品基本信息

圖2 混積型儲(chǔ)集層壓汞曲線及類型劃分

混合孔喉系統(tǒng)包括粒間-溶蝕-晶間混合系統(tǒng)（B型）和溶蝕-晶間混合系統(tǒng)（D型）兩類，與多源組分混積有關(guān)。B型常發(fā)育在偏砂粒與白云石互層巖性中（見圖3g），粉砂條帶內(nèi)發(fā)育粒間孔喉，白云石和粉砂混積層中發(fā)育溶蝕孔喉，而泥晶白云石層內(nèi)發(fā)育晶間孔喉（見圖3h）；另外當(dāng)少量灰質(zhì)、偏泥粒和粉砂混積時(shí)（含灰泥質(zhì)粉砂巖），偏泥粒和方解石充填在粉砂顆粒間，局部破壞粒間孔喉，也會(huì)形成該類系統(tǒng)（見表1），其主要分布在Ⅱ型儲(chǔ)集層中。D型是由溶蝕和晶間兩類孔喉混合組成，一種情況是分布在白云石、偏泥粒和少量粉砂混積中（泥巖類或泥質(zhì)白云巖）（見圖3k），易溶礦物（比如長石）減少，溶蝕孔喉連通性變差，需要依靠晶間孔喉溝通（見圖3l），另一種發(fā)育在灰質(zhì)含量高的泥質(zhì)粉砂巖中，方解石不僅充填粒間孔喉，還交代長石（見圖3i），溶蝕孔喉連續(xù)性變差（見圖3j），也會(huì)形成D型，兩種成因分別分布在Ⅲ型和Ⅱ型儲(chǔ)集層中（見圖2）。

圖3 不同孔喉系統(tǒng)巖石薄片及掃描電鏡圖像

由此可見，混積巖儲(chǔ)集層類型（見圖2）與孔喉系統(tǒng)并非完全對(duì)應(yīng)，Ⅰ型儲(chǔ)集層發(fā)育A型系統(tǒng)，Ⅱ型儲(chǔ)集層表現(xiàn)出多類孔喉并存，發(fā)育B型和D型兩類混合系統(tǒng)，其中后者的排驅(qū)壓力更大，粒間孔喉被膠結(jié)作用破壞；Ⅲ型儲(chǔ)集層主要發(fā)育C型系統(tǒng)，當(dāng)排驅(qū)壓力增大時(shí)，也發(fā)育D型混合系統(tǒng)，溶蝕孔隙數(shù)量減少；Ⅳ型儲(chǔ)集層主要發(fā)育E型系統(tǒng)。

相比于常規(guī)基于壓汞的儲(chǔ)集層類型劃分，基于孔喉系統(tǒng)的儲(chǔ)集層類型劃分更能全面揭示混積巖孔喉結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性及成因差異。對(duì)于Ⅱ型儲(chǔ)集層，發(fā)育 B型的樣品的粒間孔喉比例更多（見圖3h），物性明顯好于發(fā)育D型的樣品（見表1、圖3j）；對(duì)于Ⅲ型儲(chǔ)集層，發(fā)育 C型的樣品的溶蝕孔喉比例更多（見圖 3c），物性明顯好于發(fā)育D型的樣品（見表1、圖3l）。

2.2.2 孔喉系統(tǒng)的定量判別

引入孔隙和孔喉累計(jì)對(duì)比法，進(jìn)行孔喉系統(tǒng)定量判別。該方法利用累計(jì)孔隙和累計(jì)孔喉的關(guān)系，來判別孔喉系統(tǒng)。對(duì)于不同的孔喉系統(tǒng)，相同累計(jì)孔隙占比時(shí)對(duì)應(yīng)的連通孔喉比例也會(huì)不同，連通性越好、比例越高，同類孔喉系統(tǒng)通常會(huì)對(duì)應(yīng)相近的分布曲線?？紫逗涂缀砝塾?jì)對(duì)比法的步驟為：根據(jù)壓汞實(shí)驗(yàn)得到孔喉分布曲線，利用孔喉分布標(biāo)定核磁共振T2譜[13]，計(jì)算表面弛豫率（見表 1），得到孔隙大小分布，然后從大到小依次統(tǒng)計(jì)不同孔徑時(shí)累計(jì)孔喉占比和累計(jì)孔隙占比，進(jìn)而得到孔隙/孔喉累計(jì)對(duì)比圖（見圖4）。

在圖 4中，累計(jì)對(duì)比曲線位于對(duì)角線下方，先緩慢上升、再快速增加、后維持在對(duì)角線附近，曲線與對(duì)角線圍成面積越大，反映相同累計(jì)孔隙時(shí)對(duì)應(yīng)連通孔喉比例越低，孔喉連通性越差；快速增加段的斜率越大，孔喉類型越單一，多種孔喉系統(tǒng)混合時(shí)，斜率明顯變緩。不同孔喉系統(tǒng)分布在對(duì)比圖的不同位置，A型分布在最左側(cè)，與對(duì)角線圍成面積最小、快速增加段斜率較高，其次為C型，E型樣品分布在最右側(cè)，根據(jù)多個(gè)樣品分布結(jié)果，可確定出 3類孔喉系統(tǒng)的界線（見圖4）。B型和D型兩類混合系統(tǒng)的曲線斜率較緩，通常橫跨多個(gè)孔喉區(qū)間。根據(jù)不同區(qū)間內(nèi)孔喉累計(jì)比例，還可判別不同類型孔喉的貢獻(xiàn)，比如39號(hào)樣品的粒間孔喉比例要大于1號(hào)，29-H號(hào)和J43-52號(hào)樣品均發(fā)育D型系統(tǒng)，但29-H號(hào)中溶蝕孔喉占比更多。因此，基于該方法可定量判別孔喉系統(tǒng)，尤其是混合孔喉系統(tǒng)。

圖4 孔隙-孔喉累計(jì)對(duì)比及孔喉系統(tǒng)區(qū)間劃分圖

2.2.3 不同孔喉系統(tǒng)的儲(chǔ)集層微觀特征差異對(duì)比

圖5展示了5類孔喉系統(tǒng)樣品的孔隙和孔喉分布，其中孔隙分布為T2譜標(biāo)定結(jié)果。粉砂巖類孔隙呈雙峰，其他多為單峰（見圖5），整體上隨孔隙分布變小，孔喉系統(tǒng)逐漸變差（見圖5）。A型和B型系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的孔隙分布最寬，直徑大于1 μm的大孔比例最多，指示粒間孔和粒間溶蝕孔等發(fā)育；其次為C型系統(tǒng)，孔隙直徑分布多呈單峰，類型以溶蝕孔為主，孔隙直徑峰值位于100～400 nm，D型和E型系統(tǒng)對(duì)應(yīng)分布最窄，直徑峰值分別位于150 nm和50 nm，晶間孔發(fā)育。

圖5 不同孔喉系統(tǒng)樣品的孔隙分布和孔喉分布對(duì)比

孔喉分布與孔喉系統(tǒng)關(guān)系更密切（見圖5）。A型系統(tǒng)樣品的孔喉分布呈“楔形”，大孔喉比例最多，構(gòu)成巖石主要滲流通道，其他較小孔喉作為節(jié)點(diǎn)（落在累計(jì)對(duì)比圖對(duì)角線上）連接到滲流通道中；C型系統(tǒng)呈對(duì)稱窄單峰，類型單一、分選好，這與溶蝕孔呈蜂窩狀、孔喉配位數(shù)多有關(guān)；E型系統(tǒng)對(duì)應(yīng)孔喉分布最小，呈半個(gè)單峰，表明很多孔隙仍需更小喉道溝通；B型的孔喉分布呈對(duì)稱雙峰或?qū)拞畏澹植挤秶鷮捰贑型，反映了多類孔喉混合，每類孔喉系統(tǒng)均對(duì)滲流起貢獻(xiàn)；D型系統(tǒng)的分布呈兩種，一是寬單峰，相當(dāng)于B型系統(tǒng)的左峰，缺少右峰，反映粒間孔喉被完全破壞，主要為方解石膠結(jié)或交代成因（如J43-52號(hào)樣品）；另一類為窄單峰，類似于C型，但孔喉和孔隙分布均變小，說明晶間孔占比變多，主要為溶蝕孔隙占比降低所致（如30號(hào)）。

然而，僅利用孔喉分布來區(qū)分孔喉系統(tǒng)仍存在誤差。比如2-H號(hào)和30-H號(hào)樣品，兩者孔喉分布相似，但孔隙分布不同，2-H號(hào)為雙峰，粒間孔較發(fā)育，為A型系統(tǒng)，而30-H號(hào)樣品孔隙為窄單峰，表現(xiàn)為C型系統(tǒng)。同時(shí)29-H號(hào)和3-H號(hào)樣品也為相似情況（見圖5）。因此，孔隙/孔喉累計(jì)對(duì)比法綜合利用孔隙和孔喉信息進(jìn)行對(duì)比，提高了孔喉系統(tǒng)判別的精度。

3 混積巖孔喉系統(tǒng)發(fā)育控制因素

3.1 孔喉系統(tǒng)分布特征

A型系統(tǒng)主要分布在粉砂巖類、砂屑白云巖，及少量白云質(zhì)粉砂巖中，粒度均值大于72.7 μm，明顯高于其他類型（見圖 6、表 1）；B型系統(tǒng)分布在白云巖和粉砂巖類中（見圖6、表1），其中白云巖多為粉砂質(zhì)白云巖，粉砂條帶與白云石互層，粉砂巖類以泥質(zhì)粉砂巖為主，粒徑偏?。ň?4 μm）；C型系統(tǒng)只發(fā)育在白云質(zhì)粉砂巖和泥巖類中（見圖 6、表 1），粉砂或砂屑等多呈嵌套狀分散在云泥基質(zhì)中，難以形成粒間孔喉系統(tǒng)；D型系統(tǒng)主要分布在粉砂巖類和泥巖類，少量白云巖類和白云質(zhì)粉砂巖中（見圖6），粉砂巖類以灰質(zhì)粉砂巖為主（見表1），方解石含量多大于20%；E型系統(tǒng)在所有巖性中均有分布，泥質(zhì)白云巖數(shù)目稍多（見圖6），除粉砂巖類外，其他巖性的粒徑均比其他孔喉類型要小。

3.2 孔喉系統(tǒng)控制因素分析

3.2.1 混積巖組分差異及排列方式

蘆草溝組混積巖是細(xì)粒機(jī)械沉積、化學(xué)沉積和少量火山物質(zhì)的混合[19]，其中凝灰質(zhì)含量較低且統(tǒng)計(jì)難度大，本文并沒考慮。按照粒度和礦物成分差異，從對(duì)孔喉系統(tǒng)影響的角度，將混積巖組分劃分為偏砂粒（粒徑大于30 μm的粉砂—細(xì)砂）、偏泥粒（粒徑小于30 μm粉砂及泥）、泥微晶白云石和砂屑4部分。偏砂粒和砂屑形成于高能環(huán)境，粒度大、抗壓?？啄芰?qiáng)，利于粒間孔的形成與保存；另外，與偏泥粒（泥巖的主要組分）相比，偏砂粒中長石/石英比更高（見圖7），長石更發(fā)育，利于溶蝕孔產(chǎn)生，進(jìn)一步改善孔喉結(jié)構(gòu)，同時(shí)與泥微晶白云石相比，砂屑更利于粒間溶蝕，因此偏砂粒及砂屑是形成粒間孔喉系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨粒徑增加，巖石抗壓能力及溶蝕作用更強(qiáng)（見圖7b）。因此，A型系統(tǒng)發(fā)育在粉砂巖、砂屑云巖和少量白云質(zhì)粉砂巖中（見圖 6、表 1）。泥晶白云石和偏泥粒為低能產(chǎn)物，粒度小，不利于粒間孔保存，但石英含量較高（見圖 7），利于晶間孔的形成和保存，同時(shí)巖石中的長石顆粒也會(huì)發(fā)生溶蝕，因此泥巖類、泥質(zhì)白云巖類和粒徑小的白云質(zhì)粉砂巖等普遍發(fā)育 C型、D型和E型系統(tǒng)。由此可見，組分差異主導(dǎo)著混積巖孔喉系統(tǒng)的分布格局，尤其是偏砂粒和砂屑等粗粒含量。

圖6 不同巖性孔喉系統(tǒng)發(fā)育特征及與粒徑、長石和方解石含量關(guān)系

圖7 長石與石英含量（a）及長石與石英含量比與粒徑均值（b）關(guān)系

粗組分含量及排列方式會(huì)影響混積巖的基質(zhì)支撐方式，控制孔喉系統(tǒng)類型及變化。結(jié)合薄片將混積巖基質(zhì)支撐方式劃分為顆粒支撐、互層型支撐、云泥支撐和膠結(jié)支撐 4類。顆粒支撐是指巖石中偏砂?；蛏靶嫉容^粗組分直接接觸（見圖 8a、圖 8b），多發(fā)育在粉砂巖類或砂屑白云巖中（見圖2a），顆粒支撐利于粒間孔喉系統(tǒng)形成、保存（見圖 8a、圖 8b、圖 8l），且隨粒度增加，孔喉半徑也增大（見表 1）。該類混積巖孔喉系統(tǒng)變化受偏泥粒和方解石的影響，兩者會(huì)充填粒間孔隙（見圖 8b—圖 8d），破壞粒間孔喉，晶間孔比例增加，過渡為B型混合系統(tǒng)（如24號(hào)樣品，見圖8b）。當(dāng)方解石含量超過13%（見圖8c、圖8d），方解石在粉砂顆粒之間逐漸呈連片展布，顆粒支撐逐漸過渡為膠結(jié)支撐，方解石完全充填粒間孔或交代長石（見圖8d），破壞A型或C型系統(tǒng)，過渡為D型（如J43-52號(hào)樣品）和E型系統(tǒng)（如28號(hào)樣品）（見圖8l）。

圖8 不同支撐方式的薄片特征及孔喉系統(tǒng)分布規(guī)律

云泥支撐是指泥晶白云石或偏泥粒作為基質(zhì)支撐方式（見圖 8e—圖 8h），發(fā)育在泥質(zhì)白云巖、泥巖類及白云質(zhì)粉砂巖中。該類混積巖中偏砂粒粒徑多小于60 μm，彼此不接觸，石英、白云石等晶間孔和長石溶蝕孔發(fā)育，形成C型、D型和E型孔喉系統(tǒng)。長石含量越高，溶蝕孔喉占比越高，反之晶間孔喉占比高，因此，長石含量控制著該類混積巖孔喉系統(tǒng)變化（見圖8l）。比如，對(duì)于白云質(zhì)粉砂巖，當(dāng)長石含量高于50%時(shí)發(fā)育C型系統(tǒng)，小于40%時(shí)，發(fā)育E型系統(tǒng)，長石含量為40%～50%時(shí)發(fā)育D型系統(tǒng)（見圖6、圖8、表1），對(duì)于泥巖類，也呈現(xiàn)類似規(guī)律，長石含量界線值分別為45%、35%（見圖6、圖8、表1），泥質(zhì)白云巖的長石含量普遍小于35%，以E型系統(tǒng)為主（見表1）。

互層型支撐是指粗組分和細(xì)組分互層分布（見圖8i—圖8k），發(fā)育在粉砂質(zhì)白云巖中，包括粉砂顆粒與白云石互層（見圖 8i）、白云石-粉砂混積與白云石互層（見圖8j、圖8k），其中粉砂顆粒層厚度多小于200 μm。粗組分層中發(fā)育粒間孔喉，白云石中發(fā)育晶間孔喉，形成B型系統(tǒng)（見圖8l）；隨粗組分層中粒徑減?。ㄐ∮?5 μm時(shí)），孔喉系統(tǒng)過渡為D型（見圖8l、表1）。因此，孔喉系統(tǒng)主要受粉砂粒度及含量控制，粒徑越大，含量越高，粒間孔喉占比越高。

3.2.2 物源及沉積微相

蘆草溝組為咸化湖盆背景下三角洲前緣-淺湖相沉積，發(fā)育三角洲前緣席狀砂、遠(yuǎn)砂壩，濱岸砂質(zhì)灘、砂質(zhì)壩，云泥坪、云砂坪和淺湖泥等微相類型（見圖9）[15-16]，物源主要來自研究區(qū)南部。物源遠(yuǎn)近及沉積微相控制著混積巖中粗粒組分含量及組分排列方式，決定了混積巖孔喉系統(tǒng)的發(fā)育類型。

①距離物源越遠(yuǎn)，混積巖中粉砂粒徑及占比降低，孔喉系統(tǒng)變差。下甜點(diǎn)連井剖面顯示（見圖 9a），由J10043井至J10014井，物源距離增加，巖性由厚層粉砂巖、白云質(zhì)粉砂巖和白云質(zhì)泥巖互層，過渡為白云質(zhì)泥巖夾薄層白云質(zhì)粉砂巖，混積巖儲(chǔ)集層中粉砂粒度降低，泥晶白云石和偏泥粒增多，支撐方式由近源混積的顆粒支撐，逐漸過渡為遠(yuǎn)源混積的云泥支撐，孔喉系統(tǒng)由以A型為主（見J10043井），過渡為D型和E型（見J10012井和J10014井）。

②根據(jù)水動(dòng)力條件及物源相對(duì)距離，可將混積巖形成環(huán)境分為近源-高能、遠(yuǎn)源-中能和遠(yuǎn)源-低能3種。在近源-高能環(huán)境下，波浪改造作用強(qiáng)，強(qiáng)水動(dòng)力條件可將較粗的陸源顆粒或未固結(jié)的白云巖搬運(yùn)后沉積，混積巖中粉砂（或砂屑）等粗粒組分含量高，支撐方式多為顆?；蚧有椭?，孔喉系統(tǒng)最好。如，濱岸砂質(zhì)壩、遠(yuǎn)砂壩和云砂坪微相均形成于近源-高能環(huán)境，巖性為厚層粉砂巖、白云質(zhì)粉砂巖和砂屑白云巖，多發(fā)育 A型或 B型孔喉系統(tǒng)（見圖 9）。而遠(yuǎn)源-中能環(huán)境下，波浪改造作用減弱，混積巖中陸源顆粒粒度減小，偏泥?；蚰嗑О自剖壤龆啵畏绞竭^渡為云泥支撐，少量互層型支撐，孔喉系統(tǒng)變差。如，濱岸砂質(zhì)灘和席狀砂微相均形成于遠(yuǎn)源-中能環(huán)境，沉積物為厚層泥質(zhì)粉砂巖或薄層白云質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)白云巖，多發(fā)育C型和D型孔喉系統(tǒng)（見圖9）。而遠(yuǎn)源-低能環(huán)境（如云泥坪和淺湖泥微相）下混積巖以泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖等巖性為主，粉砂顆粒含量低，云泥支撐，孔喉類型為E型和少量D型系統(tǒng)（見圖9）。

圖9 上下甜點(diǎn)段沉積微相與孔喉系統(tǒng)分布特征（剖面位置見圖1）

3.2.3 成巖作用

蘆草溝組主要經(jīng)歷了壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕 3類成巖作用[19]，均對(duì)孔喉類型產(chǎn)生一定影響。壓實(shí)導(dǎo)致粒間孔減少，尤其對(duì)云泥支撐型混積巖，粒間孔破壞程度最高（見圖8e、圖8f），粒間孔喉不發(fā)育（見圖8l），而顆粒支撐型混積巖，抗壓實(shí)能力強(qiáng)，粒間孔喉破壞有限（見圖8a、圖8l）。方解石膠結(jié)分為早期和晚期，早期多呈“鑲邊”分布在粉砂或砂屑顆粒之間（見圖8d），膠結(jié)支撐逐漸發(fā)育，粒間孔喉逐漸消失（見圖8l）；而晚期膠結(jié)多呈零星片狀交代長石顆粒（見圖 3i、圖3j），破壞溶蝕孔連通性，導(dǎo)致D型系統(tǒng)發(fā)育（如J43-52號(hào)，圖8l）。溶蝕作用是混積巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育的關(guān)鍵，以長石溶蝕為主（見圖 8a、圖 8c、圖8h），局部可見白云石溶蝕。由于蘆草溝組源儲(chǔ)緊鄰或一體，有機(jī)質(zhì)生烴產(chǎn)生的酸性流體易與長石礦物接觸，因此溶蝕強(qiáng)弱主要取決于長石含量。由此可見，壓實(shí)和早期方解石膠結(jié)主要破壞A型系統(tǒng)，晚期方解石膠結(jié)破壞C型系統(tǒng)，而溶蝕作用則有效改善溶蝕孔喉占比。

3.3 多組分混積下孔喉系統(tǒng)變化模式

根據(jù)蘆草溝組混積巖組分特征，分泥砂混積、云砂混積、云泥混積 3類情況，討論不同混積下孔喉系統(tǒng)的變化規(guī)律，指導(dǎo)混積巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的優(yōu)選。

泥砂混積，主要發(fā)育在濱岸灘壩亞相中，近源、湖浪改造作用較強(qiáng)，為偏泥粒和偏砂?；旆e，白云石含量低。隨水動(dòng)力減弱，混積巖中偏泥粒增多，巖性由粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖過渡為粉砂質(zhì)泥巖和含粉砂泥巖，長石含量均值由66%快速降低至37%（見圖10），說明長石含量能反映泥砂混積時(shí)偏砂粒含量，而顆粒粒徑先快速減小，然后基本保持穩(wěn)定。隨長石含量降低（見圖10），支撐方式由顆粒支撐過渡為云泥支撐，孔喉系統(tǒng)呈現(xiàn)“A→B→C→D”的遞變規(guī)律（見圖10）。

圖10 泥砂混積下支撐方式及孔喉系統(tǒng)變化

云砂混積，發(fā)育在三角洲前緣亞相及云砂坪中，主要為泥晶白云石和偏砂粒（或砂屑）混積，巖性包括白云質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)白云巖，灰質(zhì)含量較低（見表 1）。白云石多為準(zhǔn)同生白云石化產(chǎn)物、形成于靜水環(huán)境[19]，隨白云石增多（含量小于40%），波浪改造作用變?nèi)?，偏砂粒的粒徑快速減小，支撐方式由顆粒支撐（36號(hào)）過渡為云泥支撐（30-H號(hào)和5號(hào)），孔喉系統(tǒng)呈現(xiàn)“A→C→D→E”變化（見圖11），整體受粒徑和白云石含量控制；至白云石含量大于 40%時(shí)（白云巖類），粉砂粒徑反而有增加趨勢(shì)，此時(shí)粒徑主導(dǎo)支撐方式及孔喉變化，粒徑較大時(shí)（大于50 μm），水動(dòng)力強(qiáng)弱變化頻繁，表現(xiàn)為粉砂顆粒和白云石的互層型（如39號(hào)、1號(hào)），隨粒徑降低，過渡為云泥支撐（如27號(hào)），孔喉系統(tǒng)呈現(xiàn)“B→D→E”變化（見圖11）。

圖11 云砂混積下支撐方式及孔喉系統(tǒng)變化

云泥混積，發(fā)育在云泥坪及淺湖泥微相中，為泥晶白云石和偏泥粒的混積，其中粉砂含量低于 10%，巖性包括白云質(zhì)泥巖和泥質(zhì)白云巖。該類混積多為云泥支撐，孔隙類型以晶間孔和長石溶蝕孔為主，孔喉系統(tǒng)明顯差于云砂混積或泥砂混積。隨碳酸鹽礦物（白云石和方解石）含量增多，長石含量快速減小，溶蝕孔連續(xù)性變差，孔喉系統(tǒng)由D型過渡為E型（見圖12），整體上受長石/碳酸鹽礦物控制，隨比值降低，E型系統(tǒng)逐漸占主導(dǎo)。

圖12 云泥混積下支撐方式及孔喉系統(tǒng)變化

基于混積型儲(chǔ)集層孔喉系統(tǒng)劃分及不同組分混積過程孔喉系統(tǒng)變化特征，可有效指導(dǎo)混積型頁巖油儲(chǔ)集層優(yōu)選。有利儲(chǔ)集層發(fā)育在云砂混積和泥砂混積過程中，尤其是在較高能沉積環(huán)境下，能保證較多的偏砂粒或砂屑等粗組分，具備顆粒或互層型支撐方式，利于A型系統(tǒng)保存及C型系統(tǒng)的發(fā)育，形成混積型頁巖油甜點(diǎn)儲(chǔ)集層。

4 孔喉系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)集層物性及流體可動(dòng)性的影響

4.1 對(duì)儲(chǔ)集層物性的影響

按照云泥支撐和非云泥支撐兩類來研究孔喉系統(tǒng)對(duì)宏觀物性的影響?？缀硐到y(tǒng)對(duì)物性具有明顯控制，由E至A型，孔隙度和滲透率均呈增大趨勢(shì)（見圖13）。E型系統(tǒng)對(duì)應(yīng)物性最差，孔隙度多小于5%，滲透率小于0.01×10-3μm2；其次為D型系統(tǒng)，云泥支撐型對(duì)應(yīng)孔隙度小于10.2%，滲透率小于0.027 7×10-3μm2，顆粒或互層型支撐對(duì)應(yīng)界限值稍低，孔隙度小于8%，滲透率小于0.02×10-3μm2；C型和B型孔喉系統(tǒng)分別發(fā)育在云泥支撐和非云泥支撐中，物性分布范圍相近，但孔喉分布差異較大（見圖5）；A型系統(tǒng)的物性最好，孔隙度多大于12%，滲透率大于0.065×10-3μm2。整體上同類孔喉的物性間呈較好正相關(guān)（見圖 13a、圖13b），但A型系統(tǒng)樣品的相關(guān)性弱，主要因?yàn)槠錇轭w粒支撐方式，孔喉大小受粒度（粉砂或砂屑等）的控制，粒度越大，孔喉越大，滲透率值越高（見圖13c），比如12-H號(hào)、2-H號(hào)和36號(hào)樣品的粒徑依次為207，140，72.7 μm，3者孔隙度相近，但孔喉半徑依次降低（見圖5）、滲透率變差（見表1）。

圖13 不同孔喉系統(tǒng)的物性分布

4.2 對(duì)流體可動(dòng)性的影響

根據(jù)離心（10 000 r/min）和飽和油狀態(tài)T2譜，確定可動(dòng)油飽和度，研究孔喉對(duì)可動(dòng)性的控制（見圖14）。E型系統(tǒng)對(duì)應(yīng)可動(dòng)油飽和度最小，普遍低于35%，均值為20%，其次為D型系統(tǒng)，均值為25.5%；C型和B型系統(tǒng)的可動(dòng)性分布范圍相當(dāng)，但C型可動(dòng)油飽和度均值稍高，為47.9%，這與其孔喉分選好有關(guān)（見圖5）。A型孔喉系統(tǒng)的可動(dòng)性最好，可動(dòng)飽和度普遍高于35%，均值為61%。

圖14 不同孔喉系統(tǒng)的可動(dòng)飽和度分布

可動(dòng)流體分布還受基質(zhì)支撐方式的影響（見圖15）。對(duì)于顆粒支撐型（見圖15a、圖15b），可動(dòng)流體主要分布在較大孔中，主峰明顯大于束縛流體（主峰為1 ms），且隨離心力增加，可動(dòng)流體在幅值和分布范圍上均增大（向小孔移動(dòng)），較小孔隙內(nèi)流體逐漸可動(dòng)，整體上大孔流體可動(dòng)性更佳，說明大孔通常被較大孔喉溝通，在較小的離心力下流體即可動(dòng)用，而小孔被更小孔喉溝通，流體可動(dòng)性差，孔喉組合為球棍型（與常規(guī)儲(chǔ)集層類似）。對(duì)于膠結(jié)支撐（見圖15d），可動(dòng)比例變小，但也主要集中在較大孔隙中，盡管方解石膠結(jié)堵塞部分較大孔喉，整體還保留球棍型組合?；有椭慰蓜?dòng)分布與顆粒支撐型類似，也具有大孔優(yōu)先特點(diǎn)（見圖 15e）。然而，云泥支撐型混積巖的規(guī)律不同，可動(dòng)流體與束縛流體分布范圍基本重合（見圖15c、圖 15f），隨離心力增加，可動(dòng)流體分布并沒有明顯增大（在不同孔隙內(nèi)均勻增加），大孔內(nèi)流體可動(dòng)優(yōu)勢(shì)不明顯。在云泥支撐中，泥晶白云石、偏泥粒等為基質(zhì)支撐物，晶間孔和長石溶蝕孔提供主要儲(chǔ)集及滲流通道，孔喉半徑小、但分選好（見圖5），與不同孔隙溝通的喉道大小基本相近，形成類短導(dǎo)管狀組合，當(dāng)離心力能克服喉道毛細(xì)管阻力時(shí)，不同大小孔隙內(nèi)流體同時(shí)可動(dòng)。

圖15 不同基質(zhì)支撐方式混積巖的可動(dòng)及束縛流體分布特征

離心可視為油充注的反過程，可動(dòng)流體分布位置也是頁巖油賦存的主要空間。對(duì)于粉砂巖類、砂屑白云巖和粉砂質(zhì)白云巖，顆粒支撐或互層支撐，頁巖油主要分布在較大孔隙中，呈現(xiàn)出“大孔含油、小孔含水”特征，而對(duì)于白云質(zhì)粉砂巖和泥巖類，以云泥支撐為主，油水分布孔徑范圍高度重疊。油水分布差異會(huì)影響混積巖的導(dǎo)電模型以及核磁共振測(cè)井解釋精度，在儲(chǔ)集層參數(shù)解釋時(shí)需要考慮混積巖孔喉系統(tǒng)的影響。

5 結(jié)論

蘆草溝組混積型儲(chǔ)集層發(fā)育粒間孔喉系統(tǒng)（A型）、粒間-溶蝕-晶間混合孔喉系統(tǒng)（B型）、溶蝕孔喉系統(tǒng)（C型）、溶蝕-晶間混合孔喉系統(tǒng)（D型）和晶間孔喉系統(tǒng)（E型）5類。利用孔喉和孔隙累計(jì)比例對(duì)比法能定量判別不同孔喉系統(tǒng)的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)孔喉系統(tǒng)的精確識(shí)別。

沉積環(huán)境及成巖作用共同控制混積巖孔喉系統(tǒng)的發(fā)育類型。近源混積孔喉系統(tǒng)優(yōu)于遠(yuǎn)源混積，濱岸砂質(zhì)壩、遠(yuǎn)砂壩、云砂坪等高能環(huán)境下混積巖的粗粒組分（粉砂或砂屑）多，顆粒支撐或互層型支撐，A型和B型孔喉系統(tǒng)發(fā)育；席狀砂、砂質(zhì)灘等中能環(huán)境下混積巖偏泥粒或白云石含量增多，發(fā)育C型和D型孔喉；而云泥坪、淺湖泥等低能環(huán)境混積巖以云泥支撐為主，發(fā)育E型和D型孔喉。壓實(shí)和早期方解石膠結(jié)破壞粒間孔喉系統(tǒng)，溶蝕改善溶蝕孔喉占比，但晚期方解石膠結(jié)會(huì)破壞溶蝕孔喉、增加晶間孔喉比例。

在泥砂混積過程中，孔喉系統(tǒng)受偏砂粒及長石含量影響，呈現(xiàn)“A→B→C→D”變化，云砂混積過程受白云石和偏砂粒影響，呈現(xiàn)“A→C→D→E”和“B→D→E”變化，而云泥混積過程孔喉系統(tǒng)偏差，受長石/碳酸鹽礦物控制，呈現(xiàn)“D→E”變化。

孔喉系統(tǒng)控制混積型儲(chǔ)集層物性及流體可動(dòng)性。顆粒支撐型和互層型支撐表現(xiàn)出球棍型連通關(guān)系，大孔可動(dòng)優(yōu)勢(shì)明顯，表現(xiàn)出“大孔含油、小孔含水”特征，而云泥支撐型混積巖表現(xiàn)為短導(dǎo)管狀孔喉組合，大孔可動(dòng)優(yōu)勢(shì)不明顯，油水分布基本重疊。

符號(hào)注釋：

d1——孔隙直徑，nm；d2——孔喉直徑，nm；GR——自然伽馬，API；T2——橫向弛豫時(shí)間，ms；V1——單位質(zhì)量孔隙體積，cm3/g；V2——單位質(zhì)量孔喉體積，cm3/g。