酒泉盆地营尔凹陷下沟组储层成岩作用与孔隙演化

任利剑，刘国利，李淑琴

杨天瑜，杨军，王巍 （中石油玉门油田分公司勘探开发研究院，甘肃 酒泉735019）

酒泉盆地位于阿尔金北东东向构造带与北祁连山北西西向构造带的交接处。自早白垩世形成以来，酒泉盆地经历了晚白垩世燕山运动、新生代喜山运动的强烈改造，构造样式极其复杂。结合构造－沉积特征，又可将该盆地划分为若干个二、三级构造单元。其中营尔凹陷位于酒泉盆地东部 （图1），面积1300km2，为一断坳叠置的中、新生代沉积凹陷，是玉门油田继青西凹陷之后的又一重要油气勘探区，其主要勘探目的层为白垩系下沟组 （K1x）。区内K1x储层具有低孔－低渗的特点，成岩作用对储层物性影响较大。笔者在总结前人研究的基础上，通过对岩心、薄片的观察，采用X衍射和电镜扫描等分析手段，对营尔凹陷K1x碎屑岩储层的成岩作用、孔隙形成及演化过程进行了详细研究，以期为勘探开发提供新的思路。

图1 营尔凹陷构造位置图

1 成岩作用类型

通过对大量岩石薄片的观察发现，营尔凹陷K1x存在压实作用、胶结作用、破裂作用、溶蚀作用等几种主要成岩作用类型，它们对储层储集性能的影响程度不一，其中影响较大的为压实作用、胶结作用与溶蚀作用。

1．1 压实作用

压实作用对K1x储层物性的影响具有两面性：随埋深增大，强烈的机械压实作用使碎屑颗粒紧密接触，岩石致密度增加，从而导致深部储层的孔隙度下降，物性变差；但局部地区存在异常压实，在一定程度上保护原生孔隙不被胶结，形成少量次生裂缝，改善储层物性。镜下主要表现为碎屑颗粒线接触，塑性矿物受压变形，刚性矿物的受压破裂（图2 （a））。

1．2 胶结作用

营尔凹陷K1x胶结作用主要表现为成岩早期的方解石胶结和白云石胶 结 （图2（b）、（c）），成岩晚期的石英次生加大（图2（d））。区内方解石胶结和白云石胶结可划分为3期，对应深度段分别为3000～3200m、3600～4000m及4300～4600m。而石英次生加大则多发育于4600m以下。

图2 营尔凹陷K1x碎屑岩储层成岩作用类型

1．3 破裂作用

区内发育2种类型的破裂作用：①为构造运动致岩石破裂而形成的构造裂缝；②为压实作用致石英、长石等刚性矿物破碎形成裂隙。镜下观察发现，K1x局部发育破裂作用，有助于提升储集性能 （图2（e））。

1．4 溶蚀作用

营尔凹陷K1x砂岩经历了多期溶蚀作用，主要表现为成岩早期的方解石、含铁方解石胶结物溶蚀，晚期的长石、岩屑等碎屑颗粒溶蚀，致使储集层次生孔隙发育 （图2（f）），有效地提升了储层空间。

2 成岩阶段划分

通过对营尔凹陷K1x泥岩样品分析发现，黏土矿物在演化过程中经历了2次转化。埋深在2000～3000m时，黏土矿物发生了第1次迅速转化，伊－蒙混层体积分数约占40%～45%，高岭石转化为伊利石；当埋深进入到3000～4500m时，黏土矿物开始第2次迅速转化，伊－蒙混层体积分数约占15%～20%，伊利石转化为绿泥石 （图3）。

图3 营尔凹陷K1x黏土矿物随深度变化图

结合镜下薄片观察认为，营尔凹陷K1x经历了3个成岩阶段，分别为：早成岩B亚段、中成岩A亚段、中成岩B亚段。早成岩B亚段分布于3000m以上区域，主要成岩作用为压实作用与早期方解石胶结，期间有地表水循环淋滤；中成岩A亚段主要分布于3000～4000m，主要成岩作用为早期方解石、长石、岩屑的溶蚀，后期石英、长石的次生加大以及含铁方解石的胶结；中成岩B亚段分布于4000m以下的深度段，主要成岩作用为含铁方解石、长石、岩屑的溶蚀，后期石英、长石的次生加大，铁白云石的胶结，期间伴随有沸石、硬石膏的胶结。

3 孔隙类型与孔隙演化

3．1 储集空间类型

营尔凹陷K1x储层孔隙类型主要以次生孔隙为主，包括粒间溶蚀孔、岩屑内溶孔、颗粒内溶孔、颗粒铸膜孔、长石内溶孔、胶结物内溶孔、颗粒裂隙和岩石裂缝，其中以粒间溶蚀孔、颗粒内溶孔、颗粒铸膜孔最为常见 （图4）。

3．2 成岩作用对孔隙的影响

随着成岩作用程度的逐渐加深，压实作用和胶结作用导致储层孔隙持续减少。对比不同期次胶结作用与储层孔隙度变化曲线 （图5）发现，在2800～3200m、3600～3900m及4300～4600m，3个胶结作用主要发育的深度段内，储层孔隙度明显减小。成岩早期，岩石多为欠压实，原生孔隙较为发育，但由于方解石胶结物的充填，造成孔隙度降低；成岩晚期，经溶蚀作用后，次生孔隙发育，但石英次生加大与白云石胶结物的充填，再次导致了储层孔隙度的降低。胶结作用是导致砂岩孔隙度降低的主要因素。

压实作用通常被认为是孔隙减少的主要因素之一，但在营尔凹陷K1x的局部区域却发育异常压实作用。通过对长2井的泥岩声波时差随深度变化曲线的分析，对比孔隙度变化曲线可见，营尔凹陷K1x异常压力发育起始深度为3600～4200m，且呈多段式发育。该作用有效地保护了原生孔隙不被胶结压实，并能促进次生孔隙发育，形成优质的储集区带。

图4 营尔凹陷K1x碎屑岩储层孔隙类型

图5 营尔凹陷K1x碎屑岩碳酸盐胶结与孔隙变化对应关系图

3．3 孔隙演化过程

营尔凹陷K1x孔隙演化过程始于中成岩A亚段，深度介于3000～4000m之间，在其早期，砂岩中的方解石、长石、岩屑，经历第1次溶蚀，形成次生孔隙发育带；晚期，含铁方解石胶结物开始沉淀，石英次生加大，导致孔隙减少。4000～5500m深度段为中成岩B亚段，该阶段经历了3次溶蚀作用，分别位于3900～4300m处、4600～5400m处、5200～5400m处，主要为长石、岩屑、含铁方解石的溶蚀，导致次生孔隙发育，孔隙度增加。同时在中成岩B亚段期间，发育了2次胶结作用，一次位于4300～4600m处，主要为沸石和铁白云石胶结，另一次在5500m以下，主要为石英次生加大、硬石膏胶结及铁白云石胶结 （图6）。

图6 营尔凹陷K1x成岩演化模式图

4 结论

1）营尔凹陷下沟组成岩作用类型主要有压实作用、胶结作用、溶蚀作用、破裂作用，对储层影响较大的是压实作用、胶结作用、溶蚀作用。

2）该区岩石主要处于早成岩B亚段和中成岩A、B亚段。当深度小于3000m，为早成岩B亚段；深度位于3000～4000m之间，为中成岩A亚段；当深度大于4000m，为中成岩B亚段。

3）在成岩过程中，胶结作用是导致砂岩孔隙度降低的主要因素；压实作用既能破坏储层储集性能，导致低孔、低渗，又能在局部区域保护原生孔隙不被胶结；溶蚀作用中酸性流体溶蚀碳酸盐胶结物与长石颗粒，形成大量次生孔隙，改善储层物性。

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