松辽盆地梨树断陷致密气储层特征研究

郭新军

中国石化东北油气分公司生产运气处，吉林 长春 130062

0 引言

梨树断陷是一个小型的箕状断陷，位于松辽盆地东南隆起区东南缘，受西部桑树台大断裂及中部小宽断裂、秦家屯断裂等共同控制[1]，断陷地层从洼子中心向北东、东、南东方向超覆并逐渐减薄。根据构造形态,沉积演化和断裂分布特征,把梨树断陷层分为南部斜坡带、北部斜坡带、桑树台洼陷带、中央构造带和西部陡坡带等五个区带。深层致密气藏主要分布在桑树台洼陷和东南斜坡带。

常规深层的定义是埋藏深度在3 500 m以深的地层，梨树断陷桑树台洼陷和东南斜坡的火石岭组、沙河子组和营城组埋藏深度基本都在3 500 m以深。桑树台洼陷带发育多套烃源岩,保存条件好,是梨树断陷深层致密气的主要研究区域[2]。埋藏越深，压实作用越强，物性越差。同时有机酸溶蚀和后期反转等多期构造运动形成的微裂缝，又提高了深层储层的储集性, 储层条件是制约深层气成藏的关键要素。

1 梨树断陷深部储层特征分析

梨树断陷钻遇深部碎屑岩物性普遍较差[3]，如L8井和J3井，为低孔中渗的特征(表1)。

表1 L8井和J3井物性分析数据表

Table 1 Physical property analysis data of Well L8 and Well J3

井号井深(m)孔隙度(%)水平渗透率(mD)L84 177.507.53.4404 180.407.511.2004 181.106.45.4004 182.006.91.7104 183.006.10.763J33 539.464.92.2403 539.835.513.3003 614.355.78.6603 614.405.38.210

1.1 岩石成分

桑树台洼陷营城组砂岩以粗粒到中粒长石碎屑砂岩为主，石英质量分数38%～42%，长石质量分数20%～48%，并含有20%左右的变质岩岩屑和10%左右的火山岩岩屑。颗粒分选中等—差,呈次棱角状—次圆状。长石风化程度中等，成分成熟度较低、结构成熟度较差。砂岩岩屑呈层状结构，陆源碎屑颗粒略具定向排列，说明经受过一定程度的区域变质作用。

X射线衍射定量分析检测显示，石英质量分数在17.4%～35.6%之间，长石(钾长石和斜长石)质量分数在42.3%～57.8%，并含有17%～41.9%的浊沸石。黏土矿物质量分数5.4%～8.3%，黏土成分以伊利石和蒙脱石为主，含有一定比例的高岭石和绿泥石，高岭石质量分数在2%～8%，绿泥石6%～22%。扫描电镜下能见到少量黄铁矿。

钠长石和钾长石易溶蚀形成次生孔隙[4]，而钠长石的溶蚀贡献最大。浊沸石的溶蚀在松辽盆地非常重要，特别是在松辽盆地北部深层储层中较为发育，是次生孔隙形成的主要成因之一。

1.1.1 浊沸石

松辽盆地下白垩统砂岩中的浊沸石是在一定的深度下，由于地温较高(120～200 ℃)，孔隙中富钙碳酸根离子的碱性溶液作用于长石及部分岩屑后而产生的，它与砂岩成岩后生阶段、泥岩成岩阶段和有机物的热变质作用阶段有着密切的关系。浊沸石的形成和碱性环境有关。形成浊沸石的深度，与其相当的镜质体反射率所推算的古地温是相对应的。因此，浊沸石可以作为埋藏条件下一种地质温度计的指示矿物。L8井下白垩统营城组浊沸石质量分数最高达到41.9%，大部分在17%～20%，经历过(早期)碱性环境。

1.1.2 高岭石

深层碎屑岩储层中的高岭石主要是由长石的溶蚀产生的，高岭石的发育是高物性储层和高含油气层出现的重要标志。深层碎屑岩储层中的高岭石形成于酸性流体和长石相互作用酸性成岩场中，保存在油气充注形成的惰性成岩场中，在碱性成岩场中高岭石会迅速向伊利石和绿泥石转化。

L8井营城组营一段埋深在4 100 m以深，岩心分析见到一定含量的高岭石(图1)，同时在高岭石周围见到酸性环境生成的黄铁矿。

浊沸石是碱性环境的标志物，高岭石和黄铁矿的存在说明成岩后期是酸性环境，综合判别早期沉积环境为钠离子为主的碱性环境，后期受烃源岩生烃影响，转变为酸性环境。酸性环境能够促成方解石的溶蚀形成大量连通的小孔—微孔。

1.2 孔隙类型与分布特征

1.2.1 原生粒间孔

根据铸体薄片以及扫描电镜的观察结果，粒间孔多分布于分选中—好且硬性颗粒含量较高的砂岩中，具有较高的抗压实性，有助于原生孔隙的保存。后期改造分为3种形式出现:黏土衬边形成颗粒包壳，有效地阻止石英加大，使粒间孔得以保存，一般呈三角形、四边形或多边形，孔隙较大，常分布于主河道中;石英次生加大发育，加大边未充满粒间孔，原有的粒间孔大幅度缩小，一般这种孔隙形态较规则，多呈三角形、四边形或多边形，孔隙边缘平直，孔隙大小中等，石英含量较高储层中;在原有粒间孔隙的基础上，碎屑颗粒边缘遭部分溶蚀，孔隙形态不规则，孔隙边缘常呈锯齿状、港湾状，孔隙也较大，该种孔隙为原生和次生的混合成因。

图1 L8井4 123 m和4 179 m扫描电镜图像Fig.1 Scanning electron microscope of 4 123 m and 4 179 m of Well L8

1.2.2 次生孔隙

本区粒间溶孔主要发育在硬性颗粒含量较高(大于50%)的含砾中—细砂岩中，形状多样，边缘齿化。该区粒内溶孔主要为长石、岩屑溶蚀形成的孔隙，镜下常见沿钾长石双晶溶蚀形成网格状残余，亦可见易溶岩屑溶蚀形成的丝絮状残余。铸模孔较大，但量较少，面孔率不超过1.5%。杂基微孔主要指填隙物的晶间微孔隙，常见的杂基孔隙有伊利石晶间孔、高岭石晶间孔和绿泥石晶间孔。该类孔隙一般呈斑点状和蜂窝状，孔隙细小，一般小于0.005 mm。

1.2.3 裂缝

天然气在致密岩层的低孔渗条件下的流动，主要靠裂缝的串通作用，裂缝的发育程度和分布特征,对致密储层天然气的产出起着重要作用[5],主要为构造缝与成岩缝。

构造缝：岩心裂缝较为常见，多为中小缝，为斜裂缝和垂直缝(少量)。该类型裂缝主要沿沉积层面裂开，成组出现，且相互平行，多期裂缝沿层理面相互平行，岩屑录井中见到大量充填在裂缝中的石英颗粒(图2)。

成岩缝：桑树台洼陷的成岩缝主要发育压裂缝、粒缘缝(贴粒缝)、溶蚀缝等。压裂缝一般可能为成岩强烈压实作用使石英、长石、岩屑等脆性颗粒破裂形成的裂纹。其缝内可见到石英、泥质、碳酸盐胶结物充填。溶蚀缝一般为长石、岩屑及杂基等易溶组分在成岩作用过程中(以长石为主)，由于水溶液的溶解作用形成，裂缝边缘呈齿状或有栉状排列的微粒，表明此类裂缝发育在原有微裂缝基础上，在微裂缝周围溶解易溶组分(图2)。粒缘缝主要发育硬质颗粒较为密集区域，沿颗粒边缘细小的微裂缝，粒缘缝在含砾中—细砂岩中最为常见。

图2 L8井4 181.1 m、4 183 m铸体薄片显微照片Fig.2 Micrograph of 4 181.1 m and 4 183 m casting slice of Well L8

2 结论与认识

(1)梨树断陷深层致密储集层为成分成熟度较低和结构成熟度中等的陆源碎屑岩，岩石类型以中—细粒长石岩屑砂岩与岩屑长石为主。储层空间类型为粒间孔、粒内溶孔、铸模孔、晶间微孔(杂基溶孔)、粒缘缝和破裂缝，其存在形式以裂缝+孔隙式组合为主，多发育在辫状河三角洲前缘主河道沉积的硬质颗粒含量较高的含砾中—细粒砂岩中。

(2)机械压实作用是砂岩成岩致密化的最主要因素，岩石成分、地层水类型、成岩演化等多种因素控制深层致密储层的储层特征，储层演化机理还需要进一步研究。