松辽盆地梨树断陷东南斜坡带营城—沙河子组储层特征及主控因素

韩志艳，周卓明，杨 昊，宋振响

(中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126)

东南斜坡带位于松辽盆地梨树断陷东南部，是一个在基底古斜坡背景上的单斜构造，断陷层逐层超覆尖灭[1-3]。根据构造、油气藏分布特征及勘探程度的差异，东南斜坡带分为南部金山、小城子地区和北部秦家屯、七棵树地区，均为梨树断陷重要的勘探领域(图1)。通过多年的勘探，该区发现了秦家屯油气田、七棵树油田、金山气田和小城子含气构造，探明石油地质储量2 326.73×104t，天然气24.63×108m3，展示了良好的油气勘探前景[4-5]。

图1 松辽盆地梨树断陷东南斜坡带构造位置Fig.1 Tectonic setting of southeast ramp region in Lishu Fault Depression, Songliao Basin

梨树断陷下白垩统营城—沙河子组砂岩储层具有特低孔、特低渗的特征[6-8]，储层非均质性强，钻探成功率较低。对东南斜坡带该储层的研究较少[9-12]。本文基于岩心描述、铸体薄片、孔渗分析、压汞测试等，重点分析梨树断陷东南斜坡带典型井营城—沙河子组储层特征，研究了沉积作用、成岩和构造裂隙对储层特征的控制，明确了储层的主控因素，以期为该区油气勘探开发提供参考。

1 区域地质特征

作为在古生界浅变质岩基底上发育而成、并受桑树台边界断裂控制的断、拗叠合盆地，梨树断陷总体呈“西断东超”的箕状结构，在NNE向断裂控制下，总体上呈NNE向构造格局，由北部斜坡带、中央构造带、桑树台深洼带和东南斜坡带4个构造单元构成[13-15](图1)。东南斜坡带位于小宽断裂带东南，该区断层呈北东走向，秦家屯断裂走向延伸较长，水平断距不大，发育构造、岩性、地层等多种类型圈闭。这些圈闭与该区广泛发育的近源扇三角洲、湖底扇砂体相互匹配，构成了油气运聚的储集场所。

研究区断陷层层位齐全，自下而上依次发育下白垩统火石岭组、沙河子组、营城组和登娄库组，其中沙河子组自下而上又可划分为沙一段和沙二段，营城组自下而上可划分为营一段、营二段、营三段、营四段，主要为深湖—半深湖及滨浅湖相沉积，岩性上表现为泥砂不等厚互层；拗陷构造层较薄，一般在2 000 m左右，发育泉头组，青山口组等，缺失上白垩统、古近系和新近系(表1)。本文研究的目的层为营城组和沙河子组。

表1 松辽盆地梨树断陷地层简表Table 1 Stratigraphic profile of Lishu Fault Depression, Songliao Basin

2 储层特征

2.1 岩石学特征

据岩心观察、薄片鉴定及定量统计，研究区营城—沙河子组储层岩性以中—细砂岩、含砾砂岩、砂砾岩等陆源碎屑岩为主；岩屑含量较高，风化程度浅—中，砂岩碎屑成分为岩屑、石英、长石；粒度主要为细粒、中粒，次为粗粒；分选中—差，次棱角状，颗粒排列杂乱。岩屑主要为糜棱化石英岩、石英岩、中酸性喷出岩、花岗岩、泥砾等。长石、石英次生普遍加大。火成岩岩屑主要为中、酸性喷出岩岩屑，可见方解石溶蚀交代碎屑现象，偶见黑云母和榍石，颗粒支撑，以点、线接触为主，孔隙式胶结，较致密，填隙物主要是泥质和方解石，储层中常见油迹、油斑(图2)。总体具有分选、磨圆差，大小混杂，砂泥间互、粗细渐变较快等特征，结构成熟度表现较差。

从碎屑岩储层岩石类型三角图(图3)可以看出，本区储层主要岩石类型为长石岩屑砂岩、岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，并有少量长石砂岩；石英占整体成分比例较低，可溶性组分长石和岩屑含量较高，有利于次生孔隙的形成。

图2 松辽盆地梨树断陷东南斜坡带L6井营城—沙河子组储层中油迹、油斑照片Fig.2 Oil shows in Yingcheng-Shahezi reservoirs in well L6,southeast ramp area, Lishu Fault Depression, Songliao Basin

图3 松辽盆地梨树断陷东南斜坡带营城—沙河子组砂岩岩石类型三角图Fig.3 Triangular diagram for sandstone reservoirs of Yingcheng-Shahezi formations in southeast ramp region,Lishu Fault Depression, Songliao Basin

2.2 物性特征

根据营城—沙河子组储层样品物性分析结果，东南斜坡带不同地区、不同层位该储层孔、渗值变化较大(表2，图4)，说明储层整体物性较差，且非均质性强。按碎屑岩储层划分标准[16]，营城—沙河子组整体上应属于特低孔、特低渗储层。

储集层是否具有产油气能力，主要受储油气能力和流动能力2个因素控制，只有当油气层有效孔隙度、渗透率达到一定界限时，储层才具有开采价值，此界限即为物性下限[17]。根据研究区压汞资料，将含气井渗透率下限定为0.1×10-3μm2，含油井渗透率下限定为0.5×10-3μm2。在此基础上，再根据不同的含油气级别与储层孔隙度、渗透率交会图，结合其他压汞参数及压裂试油(气)井资料，确定研究区含气井孔隙度下限为4%，含油井孔隙度下限定为7%。从岩性来看，岩屑长石细—砂砾岩(部分含中砂岩及粗砂岩)储集性能较好，含泥质粉砂岩储集性相对较差。

表2 松辽盆地梨树断陷东南斜坡带营城—沙河子组孔隙度和渗透率数据统计Table 2 Statistics of porosity and permeability for Yingcheng-Shahezi formations in southeast ramp region, Lishu Fault Depression, Songliao Basin

注：表中数值意义为“最小值～最大值/平均值(样品数)”。

图4 松辽盆地梨树断陷东南斜坡带营城—沙河子组储层孔隙度与深度关系Fig.4 Relationship between porosity and depth of Yingcheng-Shahezi reservoirs in southeast ramp region,Lishu Fault Depression, Songliao Basin

孔隙度与深度的关系(图4)表明，储层孔隙度总体上随着深度的增加而降低，但在2 000 m左右孔隙度明显增高，此高孔带与有机酸高值带及地层水矿化度具有良好的对应关系，其形成与有机酸溶蚀、碳酸盐胶结物溶解导致次生孔隙发育有关。

2.3 孔隙特征

东南斜坡带主要目的层段砂岩储层孔隙类型有原生粒间孔、次生溶蚀孔、裂隙等，以原生孔为主，个别地区(J3井)以裂隙为主(表3)。

2.3.1 原生粒间孔隙

由于成岩作用自生矿物(胶结物)的生成，原生粒间孔隙不同程度的遭到破坏，在岩石薄片显微照片中，表现为胶结物未充满，呈现原生孔隙形态特征。此类孔隙主要集中在L602井的沙一段，平均孔隙度为5%～6%，岩性为含砾中—粗砂岩(图5a,b)。

2.3.2 次生孔隙

次生孔隙根据溶蚀特征可细分为粒间溶孔、粒内溶孔及胶结物溶孔等。粒间溶孔主要为原生孔溶蚀扩大而成，溶蚀多发生在颗粒间，沿碎屑边缘进行，溶孔大小不一且分布不规则。粒内溶孔主要是由于碎屑颗粒内部沿解理面、微裂隙发生溶蚀而形成，其形状不规则且多与粒间孔连通，研究区内此类孔隙也较常见(图5c,d)。

胶结物溶孔主要表现为碳酸盐胶结物的溶解，在早期碳酸盐胶结后、初次生油阶段，酸性流体(包括含油气的有机酸)的进入，使岩屑和填隙物中的碳酸盐等产生较强烈溶蚀[18-21]。图5e薄片中见两部分：一是孔隙发育，方解石溶蚀，面孔率20%～25%，沥青、油迹可见；二是方解石胶结明显，孔隙很少。

表3 松辽盆地梨树断陷东南斜坡带典型钻井营城—沙河子组储层孔隙特征统计Table 3 Statistics of pore characteristics of Yingcheng-Shahezi reservoirs in typical wells in southeast ramp region, Lishu Fault Depression, Songliao Basin

图5 松辽盆地梨树断陷东南斜坡带营城-沙河子组岩心薄片显微镜照片

a.L602井，2 842.7 m，×4，粒(砾)间孔隙发育，部分见溶蚀扩大，面孔率10%～12%；b.L602井，2 845.68 m，×4，粒间孔隙带与泥质胶结部分呈条带状分布，孔隙带面孔率8%～10%；c.SW8井,1 931.8 m,×4，长石溶蚀；d.SW10井，1 879 m，×4，晚期方解石溶蚀；e.J2井，2 870.25 m，×4，灰色砂砾岩，胶结物溶蚀孔，面孔率20%～25%；f.J3井，3 614.4 m，×4，灰色砂砾岩，裂隙发育，似包络颗粒。

Fig.5 Core slice microscope photos of Yingcheng-Shahezi formations in southeast ramp region, Lishu Fault Depression, Songliao Basin

2.3.3 裂隙

裂隙是改善储层储集条件的重要因素，对储层有利的为张性裂隙。据薄片观察，本区裂隙局部发育，在秦家屯和金山地区可见，主要以微裂缝和网状缝为主，可见似包络颗粒(图5f)。

由压汞数据分析可知，本区营城—沙河子组碎屑岩储层岩石平均喉道半径主要为微细喉，占总样品的90%以上，表明研究区整体喉道不发育，连通性较差(图6)。

3 储层控制因素分析

储层物性的变化受控于其原始沉积条件和沉积后所受到的成岩变化过程，二者的控制强度有所差异。此外，沉积作用对储层物性的控制形式、成岩作用对储层物性的影响程度，在不同类型储层中存在显著差异[22-28]。

研究区营城—沙河子组储层的孔隙发育同样受沉积和成岩2种作用的影响，不同的沉积环境形成了不同的岩石组构和原生孔隙，成岩作用则使原生孔隙减少并可产生新的孔隙。

3.1 沉积作用

沉积环境决定了砂岩储层的优劣，不同沉积环境的水动力条件不同，导致沉积碎屑物的成分、粒度、分选程度、胶结类型、孔隙特征等都不相同，形成的储集砂体在内部结构、层理构造、厚度、形态、侧向连续性和纵向连续性等方面都有不同程度的差异，进而决定砂岩原生孔隙发育及成岩期后孔隙演化。因此，沉积环境控制了储层砂岩的组成和结构，是决定储层孔渗特征的重要因素[29-30]。

前人研究表明，梨树断陷营城—沙河子组沉积期主要为小—中型箕状断陷发育时期，东南斜坡主要发育扇三角洲—湖泊沉积体系，为多套扇体裙带式叠置，其发育与展布有明显的继承性，虽在不同时期沉积规模存在差异，但物源供给方向及主要物源供给位置并无明显变化[31]。该区主要储层段是在浅湖—半深湖、扇三角洲和辫状河三角洲前缘沉积环境下形成的，总体而言岩石成分成熟度低，因此其原始物性和孔隙结构条件差。辫状河三角洲前缘环境沉积的储层岩石粒度相对大，以含砾细砂岩为主，泥质含量相对少，储层物性也相对好；深湖—半深湖环境沉积的浊积砂体泥质含量高，储层物性差。储层物性随着粒径由粗变细，基本呈现由好变差的特征。对同类型砂岩而言，泥质填隙物多，则孔隙度差，当泥质填隙物大于10%时，孔隙度随泥质含量的增加明显降低(图7)。

图6 松辽盆地梨树断陷东南斜坡带典型井营城—沙河子组储层样品毛管压力曲线Fig.6 Capillary pressure curves of Yingcheng-Shahezi reservoirs in typical wells in southeast ramp region, Lishu Fault Depression, Songliao Basin

图7 松辽盆地梨树断陷东南斜坡带营城—沙河子组储层泥质杂基含量与孔隙度关系Fig.7 Relationship between mud content and porosity of Yingcheng-Shahezi reservoirs in southeast ramp region,Lishu Fault Depression, Songliao Basin

梨树断陷东南斜坡带营城—沙河子组砂岩的岩石结构以岩屑长石砂岩(31.82%)、长石岩屑砂岩(30.84%)、岩屑砂岩(28.90%)和长石砂岩(8.44%)为主；而有效储层的砂岩岩石结构以长石岩屑砂岩(40.91%)、岩屑长石砂岩(40.91%)和长石砂岩(12.5%)为主，以及极少量的岩屑砂岩(5.68%)，这表明岩屑含量的多少决定了本区断陷层储层的优劣。

3.2 成岩作用

压实作用、胶结作用和溶蚀作用对研究区储层的形成演化具有重要的影响。

压实作用使原生孔隙大量减少，特别是成岩早期。通常情况下，孔隙度随埋深呈线性减少，在3 200 m以下，孔隙度一般不大于4%，如果没有发生异常溶蚀作用或构造裂隙作用，则难以形成有利的高孔渗储层。研究区营城—沙河子组部分储层段压实作用比较强烈，岩石相对致密，颗粒多呈线状接触(图8a)。

胶结充填作用是研究区最主要的成岩作用之一，其中碳酸盐胶结和泥质胶结充填作用强、对储层孔隙影响大。以晚期碳酸盐胶结为主，分布在1 400～3 000 m的范围内，常以亮晶和连晶方解石的方式产出(图8b)，含量一般在0.5%～35%之间，平均7.3%。方解石胶结常使储层孔隙大量减少。碳酸盐胶结物含量高时，孔隙度具有降低的趋势，含量越高，孔隙度越低，对储层物性影响明显。绿泥石等黏土矿物胶结充填，一般中—较弱，主要与砂岩中泥质含量有关，在东南斜坡带等盆地周缘地区部分层段相对较强。胶结作用多形成于成岩阶段早期和中—中晚期，成岩早期以泥质薄膜状胶结为主，中—中晚期多以绿泥石胶结为主(图8c)。

溶蚀作用主要发生在长石、石英、方解石胶结物等颗粒的边缘，以及长石、岩屑等可溶性组分的内部，形成粒间扩大孔和粒内溶孔(图5a-e)，可有效改善储层的物性，提高孔隙度。研究区营城—沙河子组砂岩溶蚀主要为早期碳酸盐岩岩屑颗粒溶蚀及长石等铝硅酸盐矿物选择性溶蚀，使孔隙度增加3%～8%左右；而泥质含量高的、孔渗性较差的长石岩屑砂岩或岩屑砂岩，溶蚀孔隙一般在1%～5%左右。溶蚀作用可改变储层的属性，使差储层(或非储层)变为好的有效油气储层。

3.3 构造裂隙作用

东南斜坡带的秦家屯和金山地区，构造裂隙作用对储层的改造作用不可忽视。特别是晚期构造裂隙作用，产生了不同类型的裂隙，增加了孔隙空间和渗透性，使油气得以通过砂岩间的孔隙进行运移聚集，这种作用对原本孔渗性较差的砂岩储层更具意义。这可能是该地区形成相对优质储层的重要原因之一。

4 结论与认识

(1)梨树断陷东南斜坡带营城—沙河子组储层岩性以含砾细砂岩为主，其次为细砂岩、中砂岩，具有颗粒大小不一、分选性差、磨圆度中—差、次圆—次棱角状等岩石学特征；岩石类型为长石岩屑砂岩、岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，并有少量长石砂岩；填隙物主要为方解石和泥质，总体来说，岩石组构较差，成分成熟度较低。

(2)营城—沙河子组储层物性较差，且非均质性强，整体属于特低孔、特低渗储层；孔隙类型有原生粒间孔、次生溶蚀孔、裂隙等，以原生孔为主，个别地区以裂隙为主。

图8 松辽盆地梨树断陷东南斜坡带营城—沙河子组主要成岩作用Fig.8 Main diagenesis of Yingcheng-Shahezi formations in southeast ramp region, Lishu Fault Depression, Songliao Basin

(3)营城—沙河子组储层的孔隙发育主要受沉积和成岩2种作用的影响，不同的沉积环境形成了不同的岩石组构和原生孔隙，进而影响岩屑砂岩原生孔隙发育及成岩期后孔隙演化。成岩早期，压实和胶结作用使岩石的原生孔隙大量减少，酸性流体对不稳定性矿物进行溶蚀，又使储集空间得以扩大。同时构造裂隙(破裂)作用，特别是晚期构造裂隙作用，产生了不同类型的裂隙，不仅增加了孔隙空间，更为重要的是增加了渗透性，这种作用对原本孔渗性较差的砂岩储层更具意义。

(4)研究区储层发育受沉积展布控制影响较大，有效储层位于紧邻烃源岩发育的扇三角洲前缘中段、水下分支河道沙、河口坝、沙坝等砂体高位/构造高部位。东南斜坡带北部秦家屯、七棵树地区以及南部金山地区南部为油气有利聚集地区；东南斜坡带金山地区中北部区域及小城子等沉积深凹区有效储层有限，且储层物性条件较差，不利于油气储集。

致谢：本文在完成过程中得到了中国石化无锡石油地质研究所张欣国高级工程师和陆建林教授的指导，在此致以衷心的感谢！

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