准噶尔盆地阜康凹陷北部头屯河组储层特征

赵乐研+++李颖博

摘 要：综合利用岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、物性等一系列室内测试分析手段，结合前人研究成果，对准噶尔东部阜北地区侏罗系头屯河组储层特征进行了深入研究。结果表明：中侏罗统头屯河组发育辫状河三角洲平原亚相沉积，岩石类型以长石岩屑砂岩为主，成分成熟度低，结构成熟度较高，低胶结物含量；研究区砂岩储层主要处于早成岩阶段B期和中成岩阶段A期；储集空间类型主要是以剩余粒间孔和原生粒间孔为主，次生孔隙相对不发育。储集层的孔隙度平均为16.08%；渗透率平均为34.3×10-3μm2，属于中孔-中低渗类型储层。沉积微相、成岩作用、胶结作用（尤其早期粘土矿物包膜）是控制头屯河组储集层发育的主控因素。

关键词：中孔-中低渗；储层特征；头屯河组、阜康凹陷

引言

准东阜北斜坡区头屯河组存在着规模储层岩性圈闭发育条带，具有巨大的油气勘探潜力，但是其钻探井较少，勘探程度较低。砂岩埋藏演化经过漫长的成岩过程，机械压实、胶结和溶蚀等成岩作用对孔隙度和渗透率起着巨大的作用。本文通过岩心观察和描述、沉积相分析、薄片鉴定、孔渗测定等手段对阜康凹陷头屯河组砂岩储层特征开展综合研究，以期对油田勘探开发起到参考作用。

1 区域地质概况

头屯河组整体岩性主要为褐灰色、紫灰色泥岩夹薄层绿灰色泥质粉砂岩、细砂岩，厚度为120m～430m，工区内分布稳定，垂向上自下而上发育三个段：头屯河组一段（J2t1）、头屯河组二段（J2t2）、头屯河组三段（J2t3）。季敏和刘斌（2009）、况昊等（2012）和杭州地质院（2013）都认为研究区头屯河组砂体成因类型主要包括边滩、分流河道、水下分流河道、河口坝、远砂坝和前缘席状砂等砂体，其中头屯河组早中期以辫状河三角洲前缘亚相水下分流河道砂体为主力储集砂，晚期以辫状河三角洲平原亚相分流河道砂为主力储集砂体。

2 储层特征

2.1 储层岩石学特征

阜北凹陷带工区内共有探明钻井29口，从中挑选了不同层位、岩性的砂岩样品做了薄片镜下观察，对砂岩样品中的石英（Q）、长石（F）、岩屑（R）三种碎屑成分含量进行统计，采用国际通用的投点命名原则，在三角分类图中进行投点。根据大量的岩石薄片和岩心观察，阜北凹陷头屯河组砂岩岩石组分特征呈现出较高的岩屑含量，头屯河三段岩屑含量高达70.2%，而石英和长石含量相对较低。石英含量偏低，平均含量为4.00%～11.33%，胶结物总量一般小于5%，高岭石和硅质含量低。通过三角分类图进行投点，得出阜北凹陷头屯河组主要以长石岩屑砂岩为主要的岩石类型，其次为岩屑砂岩，个别点落在了岩屑长石砂岩范围，砂岩的成分成熟度较低，表明为靠近物源区，没有经过远距离的搬运、改造，岩屑类型主要为凝灰岩、安山岩等，少量硅质岩、片岩和千枚岩等变质岩。砂岩储层结构成熟度方面表现为中等偏高的特点，颗粒粒度主要分布在细粒、中粒级范围内，分选中等-好，磨圆主要以次棱角状-次圆状，胶结方式主要为孔隙-压嵌型和压嵌型为主，颗粒间彼此接触形成岩石支撑骨架，颗粒间接触方式以点、线接触为主。

2.2 储层物性特征

研究区头屯河组砂岩实测渗透率分布较宽，头屯河一段渗透率范围分布在0.01～138.06×10-3μm2，平均值为11×10-3μm2；头屯河二段渗透率范围分布在0.01～69.3×10-3μm2，平均值为12.5×10-3μm2；头屯河三段渗透率范围分布在0.105～529×10-3μm2，平均值为7.2×10-3μm2。据SY/T 6285-1997油气储层评价方法，头屯河组一段和二段主要属于低渗型储层，三段主要属于特低渗型储层。孔隙度和渗透率呈正相关关系，表明砂岩的储、渗能力主要依赖于砂岩基质孔隙与喉道，孔隙度和渗透率呈现出一定的关联性，但数据在图中投点位置较为分散，这就造成孔渗相关性不明显，反映了在后期的埋藏过程中，成岩作用对砂岩孔渗的巨大影响。

2.3 储层孔隙结构特征

砂岩最初沉积时，陆源碎屑颗粒间保留了一定的孔隙，随着埋深的增加，经历了压实、胶结等成岩作用后，这些原始保留下来的颗粒间孔隙迅速减少，最终保留下来的原始孔隙叫做原生粒间孔。在岩石形成后，由于受到淋滤、溶解、交代、重结晶等后期成岩作用形成的孔隙叫做次生孔隙。研究区头屯河组砂岩储层中保留部分原生粒间孔隙，它是本区砂岩储层中最常见的孔隙类型，大部分砂岩中发育有剩余原生粒间孔，其在颗粒间呈多角形，原生孔隙有时被方解石或高岭石等充填。次生孔隙是指砂岩中由溶蚀作用或别的成岩作用产生的孔隙，常见的孔隙类型有粒内溶孔、破裂缝、粒间溶孔等。研究区头屯河组砂岩储层中主要的次生孔隙类型是粒内溶孔。

3 储层物性影响因素分析

3.1 沉积微相的影响

阜康凹陷头屯河组砂岩在平面、纵向上的空间展布规律对砂岩的储集性能影响深远。砂体的空间展布形态和规模受沉积环境的制约，在相同沉积时期和相同的沉积体系中，不同成因类型决定了不同的沉积微相，进而对砂体的颗粒大小、分选性、碎屑颗粒组成、颗粒成熟度产生差异性，这些方面都可以影响砂岩储集层的孔隙度、渗透率等物性特征，引起岩体储集性能之间的差异。通過岩石颜色、结构和沉积构造、测井曲线及古生物化石的观察，阜康凹陷头屯河组主要发育了一套辫状河三角洲沉积体系，在工区内沿着北东向南西方向延伸，有多条大面积带状分布，通过对比不同沉积微相和孔渗数据，表明三角洲平原亚相中分流河道和三角洲前缘亚相中水下分流河道储集物性最好。

3.2 成岩作用的影响

3.2.1 压实-压溶作用

研究区头屯河组具有较大的埋藏深度，岩石碎屑颗粒之间发生压实作用相对强烈。通过显微镜下薄片观察，碎屑颗粒之间主要为点-线接触，部分呈现出线-线接触，局部出现压实作用更为强烈的凹凸接触，这表明阜康凹陷北部头屯河组在成岩阶段经历了较为强烈的压实作用，破坏了颗粒间的原始骨架，降低了砂岩储集空间。在压实作用过程中，还有粘土矿物的析出，形成主要呈薄膜状附着在颗粒表面的自生粘土矿物。

3.2.2 胶结作用

岩石在成岩过程中受到胶结作用，储集物性也会发生变化，胶结作用对砂体孔隙主要起破坏作用，原生粒间孔隙在这个过程中损失掉一部分，但部分粘土矿物加强了岩石内部的支撑结构，对原生孔隙的保存起到建设性作用。阜康凹陷北部头屯河组储层中胶结类型有长石次生加大、硬石膏胶结、钙质胶结、粘土矿物包膜胶结等，其中在研究区内最常见的是原生粒间孔隙中以环边或包膜形式赋存的绿泥石及伊/蒙混层等粘土矿物胶结，这些粘土矿物形成于早成岩期。通过对粘土矿物环边厚度的统计，对比孔渗物性数据得出，以孔隙衬边方式胶结的粘土矿物一方面堵塞了孔吼，降低了储层的孔渗性能，另一方面，一定程度使得碎屑颗粒间的支撑作用加强，减缓了压实作用的影响，有利于原生粒间孔隙的保存。

4 认识和结论

头屯河组储层处于中成岩阶段A期，主要发育原生粒间孔，分流河道奠定了头屯河组优质储层发育基础，压实作用是孔隙损失的主要因素；自生绿泥石包膜保存了原生粒间孔有利储层发育，但也堵塞喉道降低储层的渗流能力，整体属中孔-低渗孔隙型储层；物源、沉积微相、自生粘土矿物类型及异常压力四大因素，共同控制了阜北头屯河组砂岩储层的储集性能。