查干凹陷乌力吉构造带巴音戈壁组储集层特征及主控因素

万 利 王舒

(中石化中原石油工程公司录井公司)

0 引 言

1 岩石学特征

1.1 巴一段

巴一段储集层岩性主要为含砾砂岩、长石砂岩及岩屑砂岩等。砂岩粒径大多在0.25～0.5 mm之间，碎屑颗粒分选整体为中等-好，部分较差，颗粒磨圆多呈次棱角状，以点-线及点接触为主；砾岩粒径主要在2～10 mm之间，最大23 mm。岩石中岩屑成分以喷出岩和变质岩为主，泥质颗粒较少见。填隙物主要为云灰质，成分多为平均含量约13.4%的微晶方解石和平均含量约12%的微晶铁白云石，泥质杂基少见。

1.2 巴二段

巴二段储集层岩性主要为长石岩屑、岩屑长石和岩屑砂岩及小部分碳酸盐岩。砂岩粒径大多为0.25～1 mm，部分呈不等粒结构，成分主要为中酸性喷出岩、千枚岩、片麻岩、粉砂岩等易压实的塑性颗粒，碎屑颗粒呈点-线接触，中酸性喷出岩、花岗岩、千枚岩及变质石英岩为岩屑的主要成分。砾岩粒径的分布范围为2～10 mm，最大20 mm。

填隙物主要为白云质，白云质以呈微晶结构的铁白云石为主，局部见较多具隐晶质鳞片结构泥质杂基的泥质，白云质和泥质含量在14%左右。

2 储集层孔隙类型与孔隙结构

镜下分析表明，查干凹陷乌力吉构造带储集层次生孔隙为主要储集空间，以溶蚀粒间孔为主，其次是粒内溶蚀孔和胶结物溶蚀孔，构造裂缝较少发育。孔隙结构巴二段以中细歪度为主，巴一段则以细到极细歪度为主。

2.1 孔隙类型

粒间孔主要发育在巴二段，巴一段有少量分布，主要是石英颗粒边缘被溶蚀，这类孔隙类型主要是在局部原生孔隙基础上溶蚀扩大形成，特点是孔隙较大，连通性较好(图1a)。

粒内孔主要发育在巴一段，巴二段有少量发育。该区粒内溶蚀孔可分为两种成因，一是石英颗粒内部被溶蚀，二是石英质岩屑被溶蚀而形成溶蚀孔。粒内溶蚀孔多为筛状、蜂窝状，多属分散的、较孤立的连通性较差的一类孔隙(图1b)。

裂缝主要发育于巴一段，巴二段有少量发育。裂缝可分为两类，一类为构造缝，另一类为成岩溶蚀缝。构造缝主要发育于碳酸盐含量较高的地区(图1c)。

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图1 巴音戈壁组粒间、粒内溶蚀孔和构造缝图板

2.2 孔隙结构

储集层孔隙结构的优劣直接影响储集岩的储集和渗透性能[8]，是储集层评价的重要研究内容之一。明确储集层孔隙结构，对油气运移和富集规律研究也具有重要意义[9]。乌力吉构造带孔隙结构压汞曲线主要表现为中细歪度、细歪度到极细歪度。中细歪度毛管压力曲线平坦段不够明显(图2a)，孔隙度最小9%，最大15%；渗透率为0.11～10 mD；孔喉大小、分选中等，孔喉半径较分散，多在0.11～0.35 μm之间，最大4.59 μm；排驱压力为0.5～1 MPa；岩石基质孔隙度与渗透率值较低，巴二段多为该类孔隙结构。细歪度细孔喉型毛管压力曲线平台较长(图2b)，岩石基质孔隙度通常小于9%，且渗透率小于1 mD；饱和度中值压力10～50 MPa，孔喉半径相对集中，且较小，基本分布于0.006～0.08 μm之间，排驱压力大于1.5 MPa，基本属较致密的基质岩块范围，巴二段局部和巴一段储集层多为这类孔隙结构特征。极细歪度、极细孔喉型曲线平台短或基本无平台特征(图2c)，岩石基质孔隙度通常小于5%，且渗透率小于0.1 mD；饱和度中值压力10～50 MPa，孔喉半径相对集中且较小，常分布于0.006～0.04 μm之间，排驱压力大于5 MPa，属致密的基质岩块范围，巴一段发育有这类孔隙结构特征。

图2 查干凹陷乌力吉构造带巴音戈壁组储集层孔隙结构特征(压汞)

3 储集层物性

通过对乌力吉构造带15口井642块样品的岩心孔隙度和渗透率分析数据的统计，巴一段储集层孔隙度分布介于0.1%～7.0%之间，平均孔隙度仅为1.8%，平均渗透率为2.12 mD，为特低孔隙度、特低渗透率储集层；巴二段储集层孔隙度分布介于0.17%～15.32%之间，平均孔隙度为5.7%，平均渗透率为3.4 mD，整体上巴二段呈低孔隙度、低渗透率储集层特征(图3)。

图3 孔隙度与渗透率关系

4 储集层物性控制因素

4.1 岩性对储集层物性的影响

乌力吉构造带紧临毛敦凸起，具有近物源、快速堆积的特点，加之巴音戈壁组地层埋藏相对较深，使储集层物性整体较差。

巴一段孔隙度以砂砾岩最好，分布在0.3%～7%之间，平均孔隙度3.2%，灰质砾岩最差，平均孔隙度仅1.1%；渗透率则以大理岩最好，分布在0.035～117 mD之间，平均为3.36 mD，以细砂岩、粉砂岩渗透率最差，平均为0.029 mD。巴一段各岩性孔隙度大小依次为砂砾岩>细砂岩>大理岩>灰质砾岩，渗透率大小依次为大理岩>灰质砾岩>砂砾岩>细砂岩。

巴二段储集层岩石类型较多，孔隙度以细砂岩最好，分布在1.2%～15.32%之间，平均孔隙度6.6%；渗透率也以细砂岩最好，分布在0.026～162.3 mD之间，平均为3.4 mD。孔隙度最小的为泥质粉砂岩，分布在0.3%～0.6%，平均为0.5%；渗透率也以泥质粉砂岩最差，分布在0.028～0.035 mD之间，平均为0.033 mD。巴二段各岩性孔隙度大小依次为细砂岩>含砾不等粒砂岩>砂砾岩>粉砂岩>泥质粉砂岩；渗透率大小依次为细砂岩>含砾不等粒砂岩>砂砾岩>粉砂岩>泥质粉砂岩。

4.2 沉积环境对储集层物性的影响

不同沉积环境在储集层矿物成分、颗粒结构特征、填隙物种类和含量等方面存在差异，因而具有不同的储集层物性特征[10]。在较强的水动力条件下，砂岩相对较粗，磨圆度与分选性较好，储集层物性也相对较好。研究发现，巴二段储集层粒径与孔隙度、渗透率呈明显的正相关关系，粒度中值越大，孔隙度与渗透率越大，物性越好。当粒度中值由50 μm增大到200 μm时，孔隙度由4%增大到10%左右，渗透率由0.01 mD增大到1 mD左右。根据乌力吉构造带165个物性资料的统计结果，在扇三角洲沉积环境中，储集层物性从好到差的顺序为水下分流河道、河口坝、水下天然堤、水道间、席状砂、扇三角洲平原及漫滩沼泽。

4.3 成岩作用对储集层物性的影响

4.3.1 压实作用对储集层物性的影响

压实作用对于储集层物性是最具破坏性的成岩作用[11]。通过对巴二段储集层14口井普通薄片、铸体薄片、扫描电镜及阴极发光共计222块样品的资料统计分析，机械压实为主要的成岩压实作用。碎屑颗粒之间的接触方式随着埋深的增加，点接触逐渐变为线接触，使颗粒间的孔隙迅速减小甚至消失(图4a)，且使原有的孔隙在变小的同时呈孤立状，连通性变差，非均质性增强。

通常情况下，机械压实作用主要发生在沉积物埋藏的早期阶段[12]。研究结果表明，在乌力吉构造带，当储集层埋深大于1 800 m时，机械压实对储集层物性的控制作用已不明显。巴二段大多数砂岩埋深超过2 300 m，主要表现为线接触，表明机械压实作用对储集层物性的影响已经很小(图4a)。这是因为在早白垩世，查干凹陷经历过多期火山活动，导致较为强烈的胶结作用发生，使碎屑颗粒移动受阻，机械压实作用逐渐减弱到消失。当大量的砂岩孔隙被胶结物所充填，岩石的抗压性随之增强，易产生各种胶结作用。

图4 查干凹陷乌力吉构造带巴音戈壁组成岩作用特征

4.3.2 胶结作用对储集层物性的影响

胶结作用以碳酸盐及黏土胶结为主(图4b、图4c)，局部可见硅质及长石加大。巴二段碳酸盐胶结物含量中等，平均为9.04%；巴一段碳酸盐胶结物含量高，主要为微晶铁白云石、微晶白云石、微-细晶方解石，平均含量14.72%。

碳酸盐岩类胶结物对孔隙的破坏性非常明显，使原本连通的颗粒间孔隙，由于被胶结物所充填而使储集层物性变差，且具有很强的非均质性。碳酸盐胶结物在成岩早期占据颗粒间孔隙，但对晚期的溶蚀与溶解作用比较有利。

4.3.3 溶蚀作用对储集层物性的影响

溶蚀作用是碎屑岩储集层中极为常见的建设性成岩作用[13]，其形成的次生孔隙将成为主要的油气储集空间。查干凹陷巴音戈壁组储集层溶蚀作用普遍，巴二段主要为碳酸盐胶结物溶蚀，砂岩成分成熟度偏低、含量较高的长石和岩屑为溶解作用提供大量可溶解组分(图4d、图4e)。综合研究认为，溶蚀作用是乌力吉构造带巴音戈壁组形成有效储集层的主要因素，纵向上在深度1 800～3 000 m之间存在一较强溶蚀带(图5)，在该溶蚀带碎屑岩储集层物性发生了显著改善。

图5 巴音戈壁组储集层孔隙度与埋深关系

分析研究认为强溶蚀带主要由有机质热演化、黏土矿物转化排酸、深部酸性热流体溶蚀及碱性溶蚀产生。

4.3.4 微裂缝

裂缝主要发育于巴一段，巴二段少量发育。根据镜下观察，该区主要发育构造缝、成岩溶蚀缝、收缩缝(图4f)。由于后期成岩作用，绝大部分微裂缝被方解石充填，基本没有形成有效缝隙，仅有部分溶蚀缝、收缩缝在一定程度上对物性有所改善，但整体上对储集层孔隙结构的改善影响不大。

5 结论与建议

乌力吉构造带巴音戈壁组碎屑岩岩性主要为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、岩屑砂岩组成，岩石的成分与结构成熟度均较低。储集层物性整体呈低孔隙度、低渗透率特征，非均质性强。

乌力吉构造带巴音戈壁组储集层的储集空间以次生的溶蚀粒间孔为主，其次是粒内溶蚀孔，局部为晶间溶蚀孔、残余粒间孔等。孔隙结构整体上呈现孔喉半径小、分选性较差的特征，尤以巴一段更甚。扇三角洲前缘亚相水下分流河道及河口坝砂体储集性较好，砂砾岩、薄层砂体等储集层整体物性差，非均质性强。

乌力吉构造带地层埋深在1 800 m以上时，储集层物性受机械压实作用影响最大，随埋深增加而变差的趋势明显，埋深1 800～3 000 m之间存在一较强溶蚀带，溶蚀作用较明显地改善了储集空间。该构造带在沉积环境及成岩作用深入研究的前提下，强化砂体分布特征精细刻画、寻找强溶蚀带发育区，是提高巴音戈壁组油气勘探成效的关键。