新立地区嫩三段储层特征及其成岩作用

程 超， 蔡 华， 徐 博， 薛 皓， 秦德文， 陈 波

(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200030)

新立地区位于松辽盆地南部中央坳陷区扶新隆起带西缘(李朝晖，2012)，是一个岩性、构造复合油藏，油田开采的主力油层是嫩江组三段的黑帝庙油层。研究表明，上白垩系统嫩江组三段属于三角洲前缘沉积，储层分布比较稳定，岩性主要为粉砂岩和细砂岩。

目前，对研究区储层岩石学特征、储层物性特征分析、储层成岩作用、储层微观孔隙结构特征等认识不清，从而导致各砂组储层渗流特征、储层特征与产能关系的认识不清。鉴于此，对储层岩石学特征、物性特征以及成岩作用研究进行细化和深化研究，为提高油气采收率提供理论指导。

1 储层岩石学特征

1.1 碎屑组分特征

依据砂岩成因分类方案(曾允孚等，1986)，分析研究区34 口井的钻井岩心及薄片鉴定资料，本区储层类型为长石质岩屑砂岩和岩屑质长石砂岩，及少量的长石砂岩和岩屑砂岩(图1)。碎屑成分主要为石英、长石，岩屑和少量的云母、重矿物，储层成分成熟度中等偏低。

图1 新立地区嫩三段储层砂岩成分分类图Fig.1 Reservior sandstone composition classification map of Nen 3 member in Xinli area

表1 新立地区嫩三段砂岩成分、结构、填隙物统计表(部分)Table 1 Statistics of sandstone composition，structure，fillings of Nen 3 member in Xinli area

根据548 块薄片资料统计研究区嫩三段段石英含量主要为20% ～44%，平均值31.65%;长石含量主要为1% ～44%，平均值17.65%;岩屑含量主要为1% ～49%，平均值19.7%(表1);岩屑以火山岩岩屑较多，变质岩岩屑较少，沉积岩岩屑相对较少。

1.2 碎屑结构特征

从薄片及粒度资料分析，本区砂岩多属细砂岩及粉砂岩，分选中等-好;磨圆以次棱角-次圆状为主;胶结类型以孔隙式胶结占主导，其次为接触-孔隙式胶结，少量基底式胶结。经薄片揭示，颗粒以点接触或点-线接触为主，基本可预见本区压实作用较弱。

1.3 填隙物特征

填隙物主要为杂基和胶结物。杂基类型为泥质、泥晶灰质、长英质等;胶结物普遍发育，主要有:方解石、高岭石、硅质等。填隙物平均含量25.5%。

嫩三段泥质杂基平均含量为13.1%，总体上除个别样品含量超常(＞35%)，纵向上基本不具明显的相关性。

2 储集空间类型

2.1 储层物性特征

根据物性测试资料统计(表2)，本区储层孔隙度以中孔-高孔为主，特高孔次之，储层渗透率以中渗-低渗为主，高渗次之，同时发育一定量的特高渗储层。

2.2 孔隙类型

新立地区嫩三段储层以原生孔隙和次生孔隙的混合类型发育为特点，据铸体薄片统计资料，该区面孔率平均20.4%。主要孔隙类型有粒间孔隙、粒内孔、铸模孔、裂缝孔隙等，其中以粒间孔隙最为发育。

表2 新立地区嫩三段储层物性统计表(部分)Table 2 Frequency statistics of reservoir properties of Nen 3 member in Xinli area

(1)粒间孔隙。是本区最为发育的孔隙类型，超过总孔隙的70%。其中原生粒间孔、溶蚀粒间孔和胶结残留孔皆有不同程度的发育。孔径0.5 ～500 μm 均有，平均值为214 μm。粒间溶孔的形成，主要是由于胶结物、粘土杂基和颗粒边缘的溶蚀形成的(图2a)。

(2)粒内孔隙。约占总孔隙的十分之一，系由颗粒内部组分溶解而成，是组分内溶孔的主要组成部分(黄龙等，2008)，常见长石和岩屑颗粒的溶孔。溶蚀强烈时，碎屑颗粒呈蜂巢状或呈残骸状(图2b)。

(3)铸模孔隙。该类孔隙常见，系由颗粒整体被溶蚀后的孔隙，常通过原来的泥质包壳而保留其外形，常见长石和岩屑溶蚀而形成的铸模孔隙(图2c)。

(4)裂隙。本区可见各种开启的裂隙，如岩石裂隙、颗缘缝和胶结物裂隙。这些裂隙有的经历了一定溶蚀，尽管数量不多，但大大提高岩石的渗透率。部分微裂缝因残留沥青而阻塞(图2d)。

2.3 喉道类型

通过铸体薄片和扫描电镜观察，本区储层砂岩喉道类型以高中孔-中喉道为主，研究区常见的喉道包括孔隙缩小型喉道、收缩喉道、片状喉道、微喉道(胡望水等，2012)。

(1)孔隙缩小型喉道。喉道为孔隙的缩小部分，这种喉道类型往往发育在以粒间孔隙为主或出现在扩大粒间溶孔的砂岩中。研究区内，此类喉道比较发育(图3a)。

(2)收缩喉道。砂岩颗粒以点接触或点线接触时，喉道变窄，形成收缩喉道，这种喉道类型的大量发育，会使储层具有较高孔隙，而渗透率较低(图3b)。

(3)片状喉道。砂岩在遭受进一步压实作用或压溶作用时，晶体会发生再生长现象，导致存在于晶体与晶体之间的孔隙变窄，形成片状喉道，即晶间孔。当后期的沿颗粒间发生溶蚀作用时，又可以形成较宽的片状或宽片状喉道，因此这种喉道变化较大(图3c)。

(4)微喉道。杂基和各种胶结物含量较高时，原生的粒间孔隙完全被堵塞时，杂基及各种胶结物中的微孔隙就是喉道。孔隙度通常为低值，对应的渗透率值也非常低(图3d)。

2.4 沉积微相对储层物性的影响

2.4.1 不同微相孔隙结构特征

沉积环境是影响储层储集性能的地质基础(李凤杰等，2005)，不同沉积微相砂岩储集性存在明显的差异。从表3 可看出，就孔隙度而言，水下支流间湾的孔隙好于水下分流河道平均值，就渗透率而言，水下分流河道平均值远大于水下支流间湾，浅湖亚相最低;但就孔喉而言，水下分流河道远好于分流间湾和浅湖亚相。总体来说水下分流河道的孔隙结构最好，其次是水下分流间湾中发育的漫溢砂体，浅湖相相对较差。

2.4.2 不同微相的物性特征

对岩心分析资料统计表明(表4)，新立地区嫩三段沉积期，水下分流河道砂体物性最好，属中孔、中渗-高孔、高渗储层，其次为水下支流间湾中发育的漫溢砂体，属中孔、中低渗储层，再次为浅湖亚相砂体，为中孔、低渗-低孔、特低渗储层。

3 储层成岩作用

成岩作用是指沉积物在沉积后到变质作用之前这一漫长阶段所发生的各种物理化学及生物化学变化沉积物埋藏后将经受成岩作用改造而使其成分及结构构造等发生变化，并对其储集空间产生深远的影响(方德庆等，1996;刘玉洁等，1994;傅强，1998)。

表3 研究区不同微相储层砂岩孔隙结构特征压汞参数表Table 3 The pressure mercury pore structure in different microfacies sandstone reservoir of study area

图2 新立地区嫩三段各类孔隙电镜照片Fig.2 Electron micrograph of various pore in Xinli area

图3 新立地区嫩三段各类喉道电镜照片Fig.3 Electron micrograph of various throat in Xinli area

表4 嫩三段砂体类型及其物性特征Table 4 Sand body types and physical properties of Nen 3 member

3.1 成岩作用类型

研究区储层成岩作用较弱，主要成岩类型有压实作用、胶结作用、交代作用和溶解作用作用(田立柱等，2007)，其中交代作用、溶解溶蚀作用相对较弱。

3.1.1 压实作用

一般说来，压实作用强度与埋藏深度呈正相关，即随埋藏深度增加，压实作用增强。根据薄片观察，本区嫩三段储层以弱压实作用为主，颗粒以点接触为主。

3.1.2 胶结作用

研究区目的层储层经历了较为强烈的胶结作用，常见碳酸盐胶结物、硅质胶结物及粘土矿物胶结物等。

(1)粘土矿物。研究区粘土矿物以蒙皂石较发育，在扫描电镜下，蒙皂石衬垫呈片状集合体，向孔隙中心生长，孔隙充填蒙皂石则表现为较好的叶片状晶体;其次为高岭石，析出与长石等碎屑矿物经酸性水化学淋滤溶解关系密切(赵杏媛等，1990，1988)，在早成岩和中成岩阶段均有发育。

(2)碳酸盐胶结物。研究区碳酸盐胶结物主要有方解石和菱铁矿，二者均形成于成岩早期阶段。对孔隙起堵塞作用，使颗粒粒度变粗，使分选良好的砂岩成为低孔低渗砂岩。

(3)石英自生和加大。研究区该作用现象较为普遍，随着埋深的增加，石英加大现象明显增多，其结果是充填孔隙，降低了储层孔隙度，并使渗透率变差。

(4)长石自生。以自生钠长石为主，研究区长石自生加大现象不普遍，在扫描电镜下偶见。

3.1.3 交代作用

其结果可使原有孔隙被充填，也可以造成次生孔隙。交代作用在研究区不发育，可见早期成岩阶段形成的粘土矿物交代碎屑长石和岩屑。

3.1.4 溶蚀作用

研究区储层主要为长石、岩屑的溶蚀，次为方解石和黏土杂基的溶解，溶蚀作用形成粒间及粒内溶孔以及铸模孔。

3.2 成岩演化阶段划分

依据我国石油天然气行业《碎屑岩成岩阶段划分规范》(SY/T5477—2003)和Alaa 等(2000)，根据本区自生矿物分布、形成顺序;粘土矿物组合及伊利石/蒙脱石混层粘土矿物的转化;岩石的结构、构造特点及孔隙类型;有机质成熟度;古温度，包括流体包裹体均一温度、自生矿物形成温度并结合储层沉积、构造演化史等信息表明本区嫩三段地层整体处于早成岩B 阶段(图4)。其特征如下:

(1)沉积物埋藏早期阶段，压实作用表现得比较明显，且是储层物性变差的最主要的因素;

(2)据阴极发光显微镜分析，出现含铁方解石和铁白云石;

(3)伊-蒙混层多以孔隙充填和孔隙衬垫的形式出现，系由孔隙衬垫蒙脱石和碎屑粘土的成岩演化而形成的，孔隙衬垫伊-蒙混层常显示蜂巢状形态;

(4)镜质体反射率为0.36% ～0.72%，地温在70 ～100℃，有机质演化进入半成熟阶段;

(5)孔隙组合类型以粒间原生孔为主，也见粒间溶孔和胶结残留孔;

(6)长石的溶蚀发生的比较早，为石英的次生加大提供了SiO2来源，所以长石的溶蚀要早于石英次生加大，长石和岩屑溶蚀而形成铸模孔隙。

图4 新立地区地层成岩演化阶段划分Fig.4 Diagenetic stages in Xinli area

4 结论

(1)储层岩石学特征研究表明，本区储层砂岩成分成熟度中等偏低，结构成熟度中等，分选中等—好，储层物性以中孔-高孔，中渗-低渗为主。

(2)本区成岩作用处于早成岩期B 阶段，主要成岩类型有压实作用、胶结作用、交代作用和溶解作用;其中，交代作用、溶解溶蚀作用相对较弱，胶结作用较为强烈。

(3)储层孔隙类型以粒间原生孔为主，其次为粒间溶孔;有效储层以高中孔-较细喉中喉、较高配位数结构储层为主。

(4)沉积微相是影响储层物性发育的主控因素，微观孔隙结构直接决定储层物性优劣。

方德庆，李国会，张建英. 1996. 松辽盆地头台地区泉三、四段砂岩成岩作用及孔隙演化模式［J］.现代地质，10(1):111-117.

傅强. 1998. 成岩作用对储层孔隙的影响——以辽河盆地荣37 块气田下第三系为例［J］.沉积学报，16(3):92 -96.

胡望水，曹春.2012.新立地区嫩三段储层非均质性及其影响因素分析［J］. 岩性油气藏，24(6):20-25.

黄龙，田景春. 2008.鄂尔多斯盆地富县地区长6 砂岩储层特征及评价［J］. 岩性油气藏，20(1):83-88.

李朝晖. 2012.新立地区嫩江组三段沉积微相分析［J］.大庆石油学院学报，6(1):25-30.

李凤杰，王多云，徐旭辉. 2005.鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组储层特征及影响因素分析［J］. 石油实验地质，27(4):364-369.

刘玉洁，王永兴. 1994.茂兴地区泉三、四段碎屑岩储层非均质性及孔隙演化模式［J］.大庆石油学院学报，18(4):19-22.

田立柱，董清水. 2007. 松辽盆地南部扶余油层砂岩成岩作用研究——以扶余油田和新立地区为例［J］. 地质调查与研究，30(1):27-32.

曾允孚，夏文杰. 1986. 沉积岩石学［M］. 北京:地质出版社:112-114.

赵杏媛，陈洪起. 1988.我国含油气盆地粘土矿物分析特征及控制因素［J］.石油学报，9(3):28-37.

赵杏媛，张有瑜. 1990.粘土矿物与粘土矿物分析［M］. 北京:海洋出版社:291-309.

Alaa M，Salem S，Morad S，et al. 2000. Diagenesis and reservoirquality evolution of fluvial sandstones during progressiveburial and uplift:evidence from the Upper J urassic Boipe-ba Member#ReconcavoBasin#North eastern Brazil［J］.AAPG Bulletin，84(7):1015-1040.