渤海湾盆地东营凹陷细粒沉积微相对页岩油储层微观结构的控制作用

张 顺,王永诗,刘惠民，陈世悦,谭明友，张云银,郝雪峰，谢忠怀

[1.中国石化 胜利油田分公司 勘探开发研究院，山东 东营 257022； 2.中国石化 胜利油田分公司 博士后流动工作站，山东 东营 257022；3.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580; 4.中国石化 胜利油田分公司 物探研究院，山东 东营 257022]

渤海湾盆地东营凹陷细粒沉积微相对页岩油储层微观结构的控制作用

张 顺1,2,王永诗1,刘惠民1，陈世悦3,谭明友4，张云银4,郝雪峰1，谢忠怀1

[1.中国石化 胜利油田分公司 勘探开发研究院，山东 东营 257022； 2.中国石化 胜利油田分公司 博士后流动工作站，山东 东营 257022；3.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580; 4.中国石化 胜利油田分公司 物探研究院，山东 东营 257022]

以渤海湾盆地东营凹陷古近系沙河街组三段下亚段泥页岩为研究对象，通过厘米级岩心观察描述、岩石薄片鉴定、X-射线衍射分析等，分析泥页岩基本沉积特征，划分岩相及微相类型，分析半深湖-深湖沉积微相平面和垂向分布特征。综合扫描电镜观察、激光共聚焦显微镜观察以及低温氮气吸附实验等，对储层的孔隙和裂缝成因、类型、形貌、孔径及孔隙分布等特征进行综合表征。结果表明，东营凹陷泥页岩矿物类型多样，以往作为优质烃源岩的细粒沉积岩，其实大部分属于碳酸盐岩范畴;储层孔隙、裂缝类型多样，孔隙存在多尺度性、孔隙结构复杂。不同微相的泥页岩储层微观结构特征存在差异,沉积微相对储层微观结构的控制作用主要表现在对储层矿物组成和组构、有机质的沉积和保存条件的控制，进而影响了孔隙类型及孔隙结构。平阔半深湖微相发育的泥页岩储层有机质含量较高，脆性矿物以方解石为主,孔隙和裂缝类型多样，孔隙连通性中等且孔隙的开放性较好,可视为页岩油勘探开发有利相带区。

孔隙；储层微观结构；沉积微相；泥页岩；东营凹陷；渤海湾盆地

细粒沉积的概念最早由Krumbein在1932年研究岩石粒度分析中提出。80多年过去了，对于细粒沉积的研究经历了较漫长的过程，数量巨大的细粒物质愈发引起人们的重视。传统粗碎屑储层的研究在储集空间及成因机理等方面已经较为成熟[1]，泥页岩储层的研究起步较晚，成为近几年非常规油气研究中的一个热点[2-3]。作为源储一体，细粒沉积具有特殊性。大量研究人员已在细粒沉积岩的矿物岩石学[1]、页岩油形成机制[2-6]、岩石相分类[3,7-16]、沉积环境[16-17]及储层基本特征[18-22]等方面做了积极有益的探讨。对储层的研究又集中在储层孔隙类型分类[19-22]及微观结构[23-25]等方面。张林晔等[26]认为东营凹陷泥页岩储层碳酸盐矿物含量及有机质含量较高，有利于裂缝的形成；久凯[21]、张顺[25]等认为湖相深水泥页岩储层储集空间类型多样，微观结构较为复杂。在孔隙微观结构研究的方法技术上，目前常用的主要有压汞法、氩离子抛光技术、扫描电镜观察技术及低温氮气吸附等[2,4,25-27]。相比传统压汞法，气体吸附法在表征孔结构时更能得到微观结构的统计信息和总体特征，但在陆相页岩油气储层的研究中应用还不够充分。总体上看，关于陆相泥页岩的沉积微环境研究还处于探讨阶段[16]。针对泥页岩储层的研究多集中于海相页岩气储层，研究内容也多以储层基本特征的多手段表征为主，沉积环境对储层微观孔隙结构控制作用不够明确。

沉积(微)环境和储层特征研究是页岩油勘探的重要基础，而沉积微相是沉积微环境的物质表现，是形成有效储层的前提和基础[1]。只有将两者相结合，寻找微相与储层基本特征的对应关系，分析微相对泥页岩储层物性、孔隙(裂缝)类型和孔隙结构等的控制作用，才能有效地指导湖盆沉积中心的页岩油气勘探。渤海湾盆地东营凹陷作为断陷湖盆的典型代表，古近系经历了由孔店—沙四期(沙河街组四段沉积期)咸水湖相到沙三沉积期微咸水-淡水湖相，再到沙二段沉积期河流-三角洲相较完整的沉积旋回。沙四段中、晚期—沙三段时期是东营凹陷强烈断陷期，该沉积期湖盆水域宽深，形成了典型的半深湖-深湖沉积。本文在前人[22,25]研究基础上，从东营凹陷古近系沙河街组三段下亚段(沙三下亚段)泥页岩沉积和储层基本特征入手，系统研究沉积时期半深湖-深湖沉积微相对泥页岩储层微观结构特征的控制作用，这对目前寻找东营凹陷页岩油气勘探开发有利区带工作有一定的指导意义。

1 泥页岩岩石学特征

1.1 泥页岩矿物组成特征

东营凹陷古近系沙四中、晚期—沙三早期广泛发育泥页岩等细粒沉积，沙三下亚段沉积时，大部分地区处于深湖-半深湖环境，发育了深湖相油页岩、深灰色泥岩、钙质泥岩和深水浊积扇沉积[16-17]。本次研究的样品取自东营凹陷西部专探页岩油系统取心井利页1、樊页1及老井复查的樊119井沙三下亚段的泥页岩。泥页岩矿物成分主要为碳酸盐、粘土矿物和长英质陆源碎屑矿物，碳酸盐矿物以方解石为主，此外还含少量黄铁矿、菱铁矿等，几乎不含钾长石，整体呈现出“矿物类型复杂、脆性矿物含量高”等特征(表1)。

图1 东营凹陷构造单元划分Fig.1 Structure units of the Dongying Sag

东营凹陷西部构造单元矿物含量/%粘土石英钾长石斜长石方解石白云石黄铁矿菱铁矿博兴洼陷6～5427001～34212702～187935～7230801～319800～164000～1020利津洼陷11～57340010～42260702～217600～6715002～7113470～83130～2073

镜下观察，东营凹陷泥页岩以定向组构和杂乱组构为主，纹层特征较显著，主要是(富有机质)粘土层、方解石层以及很少量的白云石纹层构成。最常见的纹层叠置方式是方解石纹层与粘土矿物或以粘土矿物为主的纹层在垂向上的叠置，韵律性或旋回性很强(表2)。方解石重结晶形成的纹层或夹层，与其互层的粘土层往往色深、质纯，有机质含量也较高。细粉砂一般以分散状、透镜状或局部富集状产出，难以成层，以定向结构为主。原生黄铁矿一般呈星散状分布于不同矿物纹层间。

总体上看，断陷盆地深水细粒沉积岩在物质组成和组构等方面具有以下特征：矿物类型多样，以往作为优质烃源岩的细粒沉积岩，其实大部分属于碳酸盐岩范畴；微观非均质性很强，一个视域常兼有多种沉积构造类型；半深湖-深湖环境并不十分稳定，夹杂的不稳定沉积部分代表了事件沉积对细粒沉积物沉积微环境的影响。

1.2 岩相类型划分

半深湖-深湖泥页岩岩石类型复杂，包括录井显示的泥岩、页岩、灰质泥岩、泥质灰岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩以及灰岩和白云岩等。东营凹陷古近系湖相深水泥页岩以深灰色和灰黑色为主，随着方解石及长英质矿物的混入，颜色由深逐渐变浅,主要发育纹层状构造、页状构造和块状构造。随着方解石重结晶作用的增强，方解石颜色变为纯白色(表2)。

“岩相”即一定沉积环境中形成的岩石类型及其组合，包含岩石类型、颜色、结构、沉积构造等信息，是沉积相的主要组成部分。综合泥页岩矿物岩石学特征和有机地化特征对泥页岩进行岩相类型划分。东营凹陷沙三下沉积期半深湖-深湖泥页岩主要发育纹层状灰岩相、具方解石脉的灰岩相、纹层状细粉砂岩相、纹层状粉砂质细粒混合沉积岩相、纹层状灰质细粒混合沉积岩相、块状细粒混合沉积岩相、页状粘土岩相，可以按照有机质含量(以TOC含量的2%和4%为界，划分为含有机质、中有机质及富有机质)对岩相类型进行细分。不同岩相类型的详细特征见表2。

2 泥页岩微观结构特征

储层微观结构(储集空间类型、大小、形貌和孔隙结构)是影响页岩油气产能的重要因素。通过岩心精细观察、岩石薄片鉴定及扫描电镜、激光共聚焦显微镜观察分析，对泥页岩储集空间(裂缝和孔隙)类型及形貌进行研究，利用低温氮气吸附法对孔隙比表面积、孔体积及孔隙结构特征进行分析。

2.1 孔隙(裂缝)类型

2.1.1 裂缝

1) 层间缝

东营凹陷细粒沉积发育多套钙质纹层与泥质纹层互层的沉积层偶，使得不同纹层间层理面成为潜在的裂缝发育区，在较小的作用力下即可形成微裂缝(图2a)。通过岩石荧光薄片观察，裂缝水平延伸较长，开度往往大于几个微米(图2b)。岩心出筒由于卸载作用导致大量人工诱导水平缝发育，造成岩心上层间缝大量发育且开度较大。

2) 异常压力缝

按照异常高压成因又可分为欠压实超压裂缝和生烃超压裂缝。裂缝形态以高角度缝或近垂直缝为主，超压缝的缝面不平直，多呈微锯齿状以及弯曲短线状分布(图2c)。长度多集中在0.2～5 cm，一般不成组系出现，开度小于2 mm，部分被沥青质充填。与构造缝相比，裂缝错断纹层现象不明显(图2c，d)。在同一热演化条件下，有机质丰度高的样品生烃增压作用明显，异常压力缝相对发育。

3) 微裂缝

扫描电镜下可见基质中大量的微小孔缝，一般为毫米级或微米级(图2h，i)。这些微裂缝是连接宏观裂缝与微观孔隙的桥梁，随机分布的微裂缝和微孔隙，在外力作用下扩展、合并、沟通可形成宏观裂缝。

表2 东营凹陷沙三下亚段泥页岩宏观和微观特征

Table 2 Macroscopic and microscopic features of shale samples from the lower third member of the Shahejie Formation in the Dongying Sag

2.1.2 无机成因孔

1) 粒间孔

主要指石英和长石颗粒之间的孔隙，沉积作用和后期成岩改造作用等均可形成，孔隙形态多样，与矿物组成关系密切，以多角形、三角形和线形居多(图2e,f)。

2) 矿物晶间孔

包括粘土矿物晶间孔以及黄铁矿晶间孔。粘土矿物晶间孔主要是在伊蒙混层中发育，多呈线形分布于絮状粘土矿物集合体中，孔径多位于几纳米到几百纳米(图2j)。水体分层缺氧环境下的同生黄铁矿粒度一般小于0.1 mm，呈星点状或密集球状分布[34]，而成岩期形成的黄铁矿表面一般均匀、光亮，黄铁矿晶间孔主要指密集成团块状的黄铁矿晶体之间的微孔隙(图2l)。

图2 东营凹陷古近系泥页岩储层孔隙、裂缝类型及形貌Fig.2 Types and morphology of pores and fissures in the Palaeogene shale reservoirs,the Dongying Saga.纹层状灰岩发育层间缝和异常高压缝，樊页1井，埋深3 362.10 m；b.扫描电镜下观察层间缝，牛页1井，埋深3 466.35 m；c.荧光薄片照片，异常高压缝，樊页1井，埋深3 435.64 m；d.剪性构造缝将纹层错断，利页1井，埋深3 594.60 m；e.不同矿物集合体之间孔缝，樊119井，埋深3 294.50 m；f.粒间孔，樊页1井，埋深3 217.68 m；g.方解石重结晶晶间孔缝，利页1井，埋深3 599.67 m；h,i.成岩收缩缝，樊页1井，埋深3 217.68 m；j.氩离子抛光样品扫描电镜下观察，粘土矿物晶间孔，埋深3 656.85 m；k.丝发状伊利石，樊页1井，埋深3 179.11 m；l.黄铁矿晶间孔，樊页1井，埋深3 139.32 m；m,n.氩离子抛光样品扫描电镜下观察，有机质生烃残留孔，利页1井，埋深3 644.04 m，3 644.55 m；o.氩离 子抛光样品扫描电镜下观察，溶蚀孔隙，利页1井，埋深3 617.58 m；p.溶蚀孔隙局部连通，利页1井，埋深3 599.67 m

3) 重结晶晶间孔

2.1.3 有机成因孔

1) 有机质孔

有机质孔的界定范围还存在争议，对于生物化石少、成熟度较低且以富集液态烃类为主的泥页岩而言，有机质孔主要是有机质演化过程中形成的近长椭圆状的孔隙(图2m,n)，因此称之为有机质生烃残留孔更为确切，在有机质富集层(或富有机质粘土层、混合层)中集中发育。从发育丰度角度，东营凹陷泥页岩中有机质孔隙并不占优。

2) 溶蚀孔

溶蚀孔是生烃和有机酸溶蚀共同作用的结果，与有机质演化及粘土矿物转化关系密切。在扫描电镜下极易辨认，多呈蜂窝状或星散状分布于矿物表面以及粘土矿物内部(图2o)，孔径多集中在1～2.5 μm，最大可达5 μm。相较于其他孔隙类型，溶蚀孔的分布较为孤立，连通性较差，当微裂缝大量发育时，孔隙之间局部连通(图2p)。

2.2 孔隙微观结构

2.2.1 孔隙的孔径、比表面积和孔体积

随着互联网技术的不断发展，农村加强技术创新，可以发展互联网金融服务，推动金融服务新业态，整合大数据、云计算、物联网及移动互联网等信息，发展农村互联网金融，减少传统金融模式的时空局限，推动农村金融模式的创新；顺应移动支付发展趋势，在农村地区的金融机构推出移动支付产品和服务，以解决农村金融网点太少的问题［6］。

低温液氮吸附实验主要是测量页岩油储集空间中微-介孔的比表面积及孔体积，这些小于50nm的孔隙大小与氮气的吸附机理具有对应性[27-30](表3)。

表3 东营凹陷沙三下泥页岩液氮吸附实验结果

根据BET等温吸附方程测定，研究区泥页岩储层的比表面积在1.718～23.41 m2/g，主要集中在4～9 m2/g。小于10 nm的微孔和介孔对比表面积贡献最大。孔隙体积为0.008～0.03 mL/g，平均为0.012 7 mL/g，微孔体积百分比较大，介于38%～54%。其次是介孔。根据7个样品点各自的总孔体积与比表面积数据绘制散点图，拟合线性关系为0.896，说明微-介孔范围内的孔隙的比表面积和孔体积二者具有较好的正相关关系，微-介孔范围内的孔隙体积随比表面积的增大而增大。

2.2.2 孔隙形状特征及连通性

页岩油储层中微米级孔隙的形貌及连通性可通过薄片及扫描电镜观察进行研究，而对于纳米级别的孔隙(主要集中在2～50 nm)还需要对氮气吸附及二氧化碳吸附等温线的形状进行分析[28-29]。考虑到页岩油分子直径较大以及流动的特殊性[30]，应主要采用低温液氮吸附实验分析大于2 nm孔隙的形状及连通性。

如图3所示，研究区泥页岩样品的液氮吸附-脱附曲线总体上具有以下特点。①样品的吸附等温线总体上呈不明显的反“S”型，不同沉积微环境的岩相样品曲线形态存在差异，部分样品未出现吸附饱和状态，表明样品中存在较大的孔隙；②吸附脱附曲线都随相对压力增高而缓慢上升，在相对压力接近1时，吸附脱附曲线上升速度加快；③在较高的相对压力处(0.4～1.0)，泥页岩样品的吸附曲线和解吸曲线不重合，产生吸附滞后回线；④在相对压力接近0.5时，脱附曲线出现明显拐点，使脱附曲线几乎陡直下降。

结合扫描电镜观察，通过脱附回线(滞后回线及滞后环的形状)分析可进行泥页岩孔隙形态及联通性分析。总体上看，东营凹陷古近系细粒沉积储层的孔隙多尺度性特征显著。孔缝形态复杂，多为圆柱形孔、四端开口的平行板状孔及墨水瓶状孔，少量一端封闭的平行板状孔或尖劈形孔。多数孔隙呈开放状态，这与氩离子抛光的介质孔中直径较大的孔隙开放程度较高(图2e,f)相一致，孔隙之间具有一定的连通性(图2e—g，k)。具体到孔隙类型，纳米级溶蚀孔多发育于易溶矿物(主要是方解石)表面，仅在少量孔隙图像具有一定景深，表明孔隙连通性很差。干酪根收缩等形成的有机质孔多成孤立分布，连通性差。方解石重结晶成因的晶间孔连通性中等到好，多与成岩成因的微裂缝或者生烃成因的异常高压缝形成网络状的储集空间组合，大大改善了储集空间的连通性能。

3 沉积微相类型及其对储层微观结构的控制作用

3.1 沉积微相类型及特征

从岩心观察描述入手，在骨架砂体沉积相控制下，将细粒沉积岩(即广义的泥页岩)蕴含的岩石类型、沉积构造特征、古生物化石等作为相标志和重要基础，综合控制细粒沉积岩发育的水动力条件、古湖盆底形及事件沉积[16,31-37]等因素，对半深湖、深湖相进行微相的划分和厘定，将东营凹陷西部沙三下半深湖、深湖沉积相划分为平阔半深湖微相、水下隆起半深湖微相、深湖微相、浊积周缘微相、近岸水下扇前缘微相等(图4)。

深湖相区是湖泊(也是盆地)的沉积中心，岩性横向分布稳定、沉积厚度大、有机质含量高，是陆相盆地中最有力的生油相带，半深湖与深湖难于严格区分，可将其作为整体，水体最深处命名为深湖微相。浊积周缘微相和近岸水下扇微相分别为毗邻浊积岩周缘、近岸水下扇前缘区域的细粒沉积，是物源区与深水区的过渡，依据所毗邻的骨架砂体类型进行区分，在细粒物质的类型及粒径大小方面都存在明显差异。水下隆起半深湖微相和平阔半深湖微相是半深湖-深湖中面积最大的细粒沉积相区，主要是通过古湖盆底形进行区别。各微相类型的平面展布情况如图4所示，本文重点分析细粒沉积发育的平阔半深湖、水下隆起半深湖、深湖、浊积周缘等4个微相，各微相基本特征如表4所示。

不同微环境形成的泥页岩，由于受物源、湖盆底部起伏形态、水体深度及性质、水动力条件等因素影响，细粒物质的原始混合堆积方式及成岩作用等存在差异，正是这些因素(或相标志)的差异造成了泥页岩储层在垂向和平面的非均质性。受沉积微相控制的主要矿物含量及有机碳分布会直接影响孔隙的成因类型(原生沉积型和成岩后生改造型)及发育程度。从上述影响因素的角度，系统分析半深湖-深湖沉积微环境对储层微观结构特征的控制作用，尝试建立微相与储层微观特征之间的联系。

3.2 沉积微相对储层微观结构的控制作用

3.2.1 深湖(洼)微相

一般来说，只有当水流速度逐渐降低时，水中所携带的各种有机、无机颗粒才能由粗到细逐步沉积。以颗粒形式存在的有机质，由于密度较低，易于搬运而难以沉积，仅当水流速度相当低时，有机碎屑才能与细小的粘土矿物一起沉积。矿物颗粒的吸附作用可能是沉积有机质聚集的主要原因，总体上有机质与碎屑粒径、水动力强度、水流速度成反比。深湖微相细粒沉积物质免受水动力的影响。因此，泥页岩有机质含量高，有机质层和粘土层往往混合产出、难区分，加之位于洼陷中心(图4)，对应异常高压空间分布的高值区，有利于孔隙(特别是有机质孔)的保存。

图4 东营凹陷西部沙三下细粒沉积岩沉积微相Fig.4 Sedimentary microfacies of the fine grained sedimentary rocks in the lower third member of the Shahejie Formation in the Dongying Sag

基本特征平阔半深湖微相水下隆起半深湖微相深湖微相浊积周缘微相水动力条件弱-较弱较弱-中弱-近静水较强-中等，多变古地貌较深、平坦、广阔带状、丘状水下局部微隆起水体最深处浊积岩周缘的水下斜坡岩石类型灰质泥岩、泥岩和泥灰岩泥质粉砂、粉砂、灰质泥岩、泥灰岩灰黑色泥岩、泥灰岩、砂质泥岩泥质砂岩、砂质泥岩岩相类型纹层状灰岩、夹层状灰岩及少量页状粘土岩粉砂岩、纹层状灰质细粒混合沉积岩灰黑色页状粘土岩、夹层状灰岩块状细粒混合沉积岩、纹层状灰岩有机质丰度总体较高(21%～708%，集中在223～42%)中-低(集中在121%～354%)高(20%～60%，最高867%)低-中(集中在04%～22%)细粒物质的混合方式纹层叠置、灰-泥均一混合纹层叠置、灰、泥、砂均一混合纹层叠置混合递变层理混合、不均匀团块状混合、纹层叠置混合成岩作用类型压实、胶结作用、粘土矿物收缩作用、溶蚀作用、方解石的重结晶作用压实作用、胶结作用、溶蚀作用和少量的交代作用压实作用、溶蚀作用压实、胶结和溶蚀作用储集空间类型层间微缝、异常高压缝及构造缝；粘土矿物晶间孔、方解石重结晶晶间孔及溶蚀孔少量异常高压缝和构造缝；粒间孔及溶蚀孔层间页理缝；粘土矿物晶间孔构造缝、层间缝；方解石重结晶晶间孔及溶蚀孔

深湖微相粘土矿物中较高的伊利石及伊蒙混层矿物含量本身就是层间微孔缝、溶蚀孔极大比表面积的重要贡献者，粘土层中发育粘土矿物晶间孔及溶蚀孔，孔隙形态多为一端封闭的圆筒状孔。孔隙的连通性中等，粘土矿物晶间孔隙常为弯曲、断续状，与纹层界面近于平行，连通性一般，尺寸一般小于1.3 μm。孔隙度平均为8.9%。成岩形成的夹层状灰岩相在纵向上往往与灰黑色页状粘土岩相伴生[14]，因此从沉积环境角度，这种脉状的方解石是深湖微相的产物，层间页理缝较发育(多数可能是岩心出筒后应力卸载导致)，主体水平，角度多集中在0～2°，开度多介于0.01～0.30 mm。方解石重结晶晶间孔十分发育，孔径最大可达100 μm，与层间缝及少量异常高压缝连通性较好。对夹层状灰岩脱附曲线与吸附曲线进行分析(图3)，在接近饱和蒸汽压时才发生明显的氮气聚集，吸附曲线上升陡直，上升速率大，反映了孔隙结构为四周开放的平行板状狭缝型孔隙，孔隙大小从微孔到大孔均较发育，连通性较好，孔隙度平均为8%。

3.2.2 平阔半深湖微相

平阔半深湖微相水动力稍强于深湖微相，湖盆流体以底流最为显著(也可见少量浊流标志)，湖盆深处的底流作用往往受斜坡区的底流或滑塌作用影响，因而才形成了(细)粉砂质夹层，且往往具有周期性，这在樊页1井岩心观察中常见。陆源有机质对平阔半深湖微相有机质的贡献有限，总体上有机质以产烃能力较强的水体生物的贡献为主，湖水钙质来源丰富，钙质生物特别是在藻类大量发育的条件下可形成富有机质泥页岩(如美国绿河组页岩)，微环境较有利于有机质的保存。有机质丰度方面，盆地北部和南部仍然存在差异，凹陷北部利津洼陷平阔半深湖区有机质含量高于南部博兴洼陷，主要集中在2.23%～4.2%。

平阔半深湖微相发育的岩石类型多样，以泥质灰岩为主(表4)，富有机质纹层状灰岩相为平阔半深湖微相发育的典型岩相类型[16]，纹层极为发育，不同矿物成分的纹层以层偶形式产出。单个纹层灰质或粘土越纯，纹层间越容易形成层间微缝，从而实现孔缝沟通，因此层间缝最为发育，主体近水平，角度多集中在0～5°，开度多介于0.01～0.5 mm，线密度为10～35条/m；次为异常高压缝及中、低角度的构造缝，以樊页1井沙三下亚段中部样品为例，异常高压缝角度为25°～85°，开度最小为0.001 mm，最大可达2 mm，线密度集中在2～5条/m；在粘土纹层和方解石纹层内部，孔隙类型以粘土矿物晶间孔、溶蚀孔为主，且溶蚀孔多发于在方解石(或白云石)晶体边缘及内部，孔径较大，为2.5～5 μm；扫描电镜下可观察团块状、层状黄铁矿内部的晶间孔，孔隙大小为1～2 μm。此外，絮状粘土矿物中的开放孔隙，与纹层界面近于平行。如图4所示，纹层状灰岩样品吸脱附曲线的滞回环宽大，吸附曲线变化缓慢，脱附曲线明显，在中等相对压力处表现为陡直下降且脱附曲线比吸附曲线陡峭，反映了“广体细径”的墨水瓶形等无定形孔隙；微孔较发育曲线分离段的坡度接近平行，表明介质孔中直径较大的孔隙开放程度相对较高。总体上平阔半深湖微相发育的泥页岩储层有机质含量较高，岩石类型多样，脆性矿物以方解石为主。孔隙、裂缝类型多样，孔隙连通性中等，开放性较好。对樊页1井沙三下纹层发育的泥质灰岩样品进行统计，孔隙度集中在6.7%～11.5%。

图5 东营凹陷泥页岩沉积模式Fig.5 Depositional mode of the shale in the Dongying Sag

3.2.3 水下隆起半深湖微相

相较于深湖微相和平阔半深湖微相，水下隆起半深湖微相发育的范围有限，水体相对较浅，水动力相对较强，湖盆流体类型较为多样，因此长英质矿物含量相对较高且兼有分散状和顺层分布的特点。块状的细粒混合岩中可见破碎的植物茎和不完整叶片化石，而由于有机质的保存条件欠佳，TOC含量低到中等。该微相发育的细粒沉积岩垂向上不同矿物层的叠置规律并不明显，纹层界限不清晰，在裂缝的发育类型和规模上均不如平阔半深湖微相中发育的纹层状灰岩。

纹层状细粒混合沉积岩相是水下隆起半深湖微相发育的典型岩相类型，矿物总体显定向结构，层间微缝虽然局部发育但数量有限，裂缝线密度小于3条/m，宽度多为微米级，多数仅在扫描电镜下可观测，且由于微米级灰泥透镜体的断续排列，不同矿物集合体之间(尤其是灰泥透镜体与其他矿物集合体)的微裂缝通常延伸较短，异常高压缝总体上欠发育。构造缝线密度1.2条/m，裂缝开度可达数毫米，缝内部分充填方解石。作为半深湖与深湖的边缘相沉积，湖盆流体具有交互性和多样性，长英质矿物含量相对较高且兼有分散状和顺层分布的特点，极少富集成层或砂质团块，因此顺纹层发育石英颗粒间微米级的粒间孔，但孔径较小，连通性一般。粘土矿物多与长英质矿物、炭屑及星散状黄铁矿较均匀混合，略显定向结构，分布于灰泥透镜体之间，扫描电镜下可见溶蚀孔(缝)。有机质成层性差，丰度较低，集中在1.21%～3.54%，几乎不见有机质演化孔。此外，可见介形虫内溶蚀孔隙，少量孔隙被油充填。尽管有大孔径的孔隙存在，但并不占优势，孔隙多尺度性特征不明显。介孔开放性较好，大孔开放性则较差，孔隙(缝)连通性一般。

3.2.4 浊积周缘微相

东营凹陷靠近北部陡坡带，扇三角洲前缘滑塌等作用形成的浊积体在半深湖-深湖区呈串珠状分布，由于毗邻浊积骨架砂体，浊积周缘微相水动力条件较强，浊流是控制细粒物质混合沉积的最主要流体类型。浊流对细粒物质的搬运、沉积、改造有着十分重要的作用[31-33]。浊流通过悬浮作用搬运细粒砂质和泥质，上部表现为渐变接触；分选较差，通常富含泥质沉积，孔隙度和渗透率都较低。粉砂级石英颗粒的大量存在，较好的保存了粒间孔隙。泥级石英和长石的存在，增强了细粒沉积岩的脆性，有利于裂缝的发育。总体上，毗邻骨架砂体的细粒沉积岩发育段，粉砂常呈条带状、团块状或厚层状产出，极容易储集油气，牛876井及牛872井岩心观察中可见油浸粉砂岩夹于暗色泥岩中。

由于水体深度较小，加之风暴等事件沉积影响[37]，有机质含量普遍较低，泥、微晶方解石含量较高，往往还发育块状细粒混合沉积岩。由于水体分层作用不明显，多数细粒沉积物快速悬浮沉降，混合方式以较均一的混合为主，成层性特征不显著，因此几乎不存在较纯净的碳酸盐层或陆源碎屑层，层间缝不发育。埋深总体小于3 200 m，异常高压缝欠发育。总体致密，储集空间类型以基质孔隙为主，以泥晶方解石晶间微孔、粘土矿物晶间孔、黄铁矿晶间孔(图2f)以及长英质矿物颗粒的粒间孔最为常见，长英质矿物粒间孔径约30 μm，除粒间孔外，孔隙(微裂缝)连通性较差。孔隙度变化范围较大，集中在3.5%～9.4%，细粒物质混合充分的块状样品孔隙度普遍较小，粉砂含量较高的泥页岩孔隙度可达12%。

综上，矿物组成、组构及有机质丰度反映了细粒沉积岩的沉积微环境，是沉积微相对储层微观结构控制作用的最直接表现。沉积微环境不仅控制了泥页岩中主要矿物颗粒的类型、分布和含量，而且影响了有机质丰度、分布及后生成岩改造等，进而控制了泥页岩储层的微观结构特征。结合储集空间类型、丰度、孔隙结构及有机质丰度等，平阔半深湖微相可视为有利相带区。

4 结论

1) 东营凹陷古近系半深湖-深湖泥页岩矿物组成复杂、岩石类型多样，储层非均质性很强。泥页岩中碳酸盐矿物以方解石为主，以往作为优质烃源岩的细粒沉积岩，其实大部分属于碳酸盐岩范畴。除了古地貌、水动力条件外，湖盆流体、黄铁矿以及古生物化石等不仅可以作为微相划分的标志，还控制了泥页岩储层的发育。

2) 储集空间类型主要有层间缝、异常压力缝、构造缝、成岩收缩缝、粒间孔、溶蚀孔、粘土矿物晶间孔、方解石重结晶晶间孔以及少量有机质演化孔等类型；微裂缝的存在沟通了孔隙，增大了储层的孔渗性能。孔隙结构复杂，储集层内孔径具有多尺度性，孔隙的比表面积和孔体积二者具有较好的正相关关系；孔隙形态多为两端开口的圆筒状孔、平行板状孔及墨水瓶状孔，少量一端封闭的平行板状孔或尖劈形孔；开放孔较小，但所占比例较大。不同微相发育的泥页岩储层在微观结构特征上存在差异。

3) 受湖盆流体、距离物源远近、水动力强弱和水深等因素影响，不同微相在矿物的组成上存在差异，这些矿物以不同方式及不同比例混合形成不同的岩石及岩相类型，控制了细粒沉积岩不同成因类型(尤其是原生沉积型孔隙)及不同大小孔隙的发育；不同微相类型有机质富集程度不同，对储层储集能力及碳酸盐结晶形态均有影响，与细粒沉积岩中较大孔隙的发育程度具有良好的相关性，并进一步造成孔隙结构特征等方面的差异；平阔半深湖微相可视为可能的有利相带。

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(编辑 张玉银)

Controlling effect of fine-grained sedimentary microfacies upon the microstructure of shale oil reservoirs in the Dongying Sag,Bohai Bay Basin

Zhang Shun1,2,Wang Yongshi1,Liu Huimin1,Chen Shiyue3,Tan Mingyou4,Zhang Yunyin4,Hao Xuefeng1,Xie Zhonghuai1

(1. Exploration and Devlopment Research Institute,SINOPEC Shengli Oilfield Company，Dongying,Shandong 257022，China;2.WorkingStationforPostdoctors,SINOPECShengliOilfieldCompany，Dongying,Shandong257022,China；3.CollegeofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao,Shandong266580，China;4.GeophysicalResearchInstitute,SINOPECShengliOilfieldCompany，Dongying,Shandong257022，China)

Shale samples from the lower third member of the Shahejie Formation of the Palaeogene in Dongying Sag were taken for a sedimentation characterization,a classification of lithologic facies and microfacies and an analysis of planar and vertical distributions of the shales of semi-deep and deep lacustrine facies through a centimeter-scale core description,thin section identification and X-ray diffraction analyses of the samples.Such means as observations of SEM images and laser confocal microscope and experiments of low-temperature nitrogen adsorption were also resorted to study the genesis,types,morphology,size and distribution of pores and fissures in the samples.The results show various types of minerals and the fine-grained sediments being regarded previously as high-quality source rocks are largely carbonates.It also indicates that there are various pore and fissure types and the pores are of multi-scales and have complicated structures.The shale reservoirs with different types of microfacies differ in micro-structures.The controlling effect of sedimentary microfacies upon the micro-structure of reservoirs is mainly displayed in compositions and fabric of minerals,and deposition and preservation of organic matters,which further affect the types and structures of pores.The shale reservoirs developed in flat and semi-deep lacustrine facies are found to contain high content of organic matters,various types of rocks and brittle minerals dominated by calcite.They also harbor pores and fissures of various types.With fairly connected open pores,the reservoirs are considered to be potential exploration targets in the sag.

pore,reservoir microscopic structure,microfacies,shale,Dongying Sag,Bohai Bay Basin

2016-07-12;

2016-08-09。

张顺(1985—)，男，博士后，沉积学与储层地质学。E-mail:satisfactoryshun@163.com。

国家自然科学基金项目(41372107)；国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2014CB239102)。

0253-9985(2016)06-0923-12

10.11743/ogg20160614

TE121.3

A