准噶尔盆地致密粗粒储层发育特征及影响因素：以玛湖地区二叠系致密砾岩储层为例*

孙 靖 尤新才 薛晶晶 白 雨 常秋生

（中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院 新疆克拉玛依 834000）

随着含油气沉积盆地勘探类型和领域的不断拓展和常规储层油气藏发现难度的不断增大，以砾岩等为代表的粗粒沉积岩特征、模式研究日益深入（Leary et al.，2016；Quick et al.，2020），其作为储层的孔隙演化、成岩作用、储层发育特征及构成的油气藏正在受到越来越多的关注（Liu et al.，2012；Wei et al.，2015；于兴河等，2018；刘强虎等，2020）。目前，砾岩储层已经成为我国油气勘探开发的主要领域之一（郑民等，2019；何海清等，2021）。其中，准噶尔盆地西北缘玛湖地区三叠系百口泉组砾岩储层领域连续获得重大勘探突破，已经落实10 亿吨以上的规模储量（雷德文等，2017；赵文智等，2019），成为中国石油增储上产的最重要、最现实领域之一（何海清等，2021）。近年来，玛湖地区二叠系砾岩储层领域达18 井、玛湖7 井、玛湖26 井、玛湖28 井、玛湖40 井、玛湖48 井、金龙53 井、金龙55 井等多口井又连续获得突破，正逐渐成为盆地新的规模储量接替区。但是，砾岩作为一种特殊的储集岩类型（于兴河等，2018），尤其是作为致密碎屑岩非常规储层，其物性相对较差。因此，深化和拓展该领域勘探就必须明确其发育特征和有效储层的发育规律，为“甜点”目标预测提供有效支撑。

前人针对二叠系砾岩沉积储层也进行了研究，基本明确了上乌尔禾组、下乌尔禾组、夏子街组等不同层系以及玛南等区块的沉积相类型、储层岩石类型、孔隙类型及成岩作用类型和特征（付爽等，2019；马永平等，2019；连丽霞等，2021；钱海涛等，2021；邹志文等，2021），或者次生孔隙发育控制因素（郭沫贞等，2017）等。总体上，前人研究主要存在两方面不足，一是主要针对某一层位、区块或某一方面开展研究和分析，系统性研究缺乏，尤其是二叠系全区、全层系砾岩储层的发育特征和规律，二是一般以中浅层为主，无法满足该领域勘探开发的迫切需求。

本文利用玛湖地区近70 口关键探井资料，尤其是近年来钻探的重点井和突破井的岩心、录测井、薄片、扫描电镜及化验等各项分析、鉴定数据和资料，对全区二叠系砾岩储层的基本特征、发育规律进行研究和分析，明确了储层类型、发育特征及有效储层成因，为深化和拓展盆地相关领域勘探开发提供依据。

1 区域地质背景

准噶尔盆地作为我国西部典型的大型叠合含油气沉积盆地之一，自克拉玛依油田发现以来，近70 年已发现和落实包括400 多个油气藏的近40 个油气田，油气资源丰富（陈建平等，2016；何文军等，2019），已成为我国陆上原油增储上产的主力盆地之一。盆地由包括西部隆起、中央坳陷、陆梁隆起等一级构造单元和玛湖凹陷、中拐凸起、达巴松凸起、夏盐凸起、克百断裂带等二级构造单元组成（图1），面积近13×104km2。研究工区玛湖地区包括玛湖凹陷及相邻的中拐凸起北翼、达巴松凸起、夏盐凸起西翼及克百断裂带，面积近8.3×103km2。

图1 准噶尔盆地玛湖地区位置图Fig.1 Location map of the Mahu area in Junggar Basin

研究区地层发育齐全，从古生界石炭系、二叠系，向上到中生界、三叠系、侏罗系和白垩系以及新生界古近系、新近系和第四系均有发育，尤其是二叠纪是玛湖凹陷主要沉积充填期之一（何登发等，2018），沉积厚度可达6 000～7 000 m。其中，二叠系自下而上发育下统佳木河组（P1j）和风城组（P1f）、中统夏子街组（P2x）和下乌尔禾组（P2w）以及上统上乌尔禾组（P3w），各组地层依次向凸起区超覆于下伏石炭系地层上。烃源岩主要为中-下二叠统风城组、下乌尔禾组等两套源岩（陈建平等，2016），储集岩主要为砾岩，其次为薄层的含砾粗砂岩、砂岩等；同时，在二叠系内部发育多层厚度50～80 m的稳定泥岩层，形成多套良好储盖组合。

自石炭纪形成以来，准噶尔盆地先后在海西、印支、燕山和喜马拉雅等4 大构造运动的影响下经历了非常复杂的构造演化过程（郑孟林等，2019），玛湖地区二叠纪也先后经历了造山后伸展、挤压逆冲等演化阶段（何登发等，2018），形成了现今复杂的地层构造样式和多样的储集岩类型，砾岩储层是其中最主要类型之一。

2 储层基本特征

2.1 岩石学主要特征

玛湖地区物源主要为西北部的哈拉阿拉特山、西部的扎依尔山以及东北部的青格里底山，沉积体系为扇三角洲—湖泊体系（张昌民等，2020；邹志文等，2021），主要沉积相为扇三角洲和湖泊相，主要储集体为扇三角洲分流河道砾岩体，包括扇三角洲平原分流河道和前缘水下分流河道微相。储集岩以各种不同类型的砾岩为主，也包括一些薄层含砾粗砂岩及砂岩。

该区二叠系砾岩主要为中砾岩，其次为细砾岩及二者之间的过渡岩类中细砾岩，粗砾岩和中粗砾岩较少。中砾岩、细砾岩及中细砾岩分布广泛，在整个玛湖地区均有分布，而粗砾岩和中粗砾岩分布较局限，主要发育在离物源相对较近的凹陷周缘斜坡及凸起上。中砾岩砾石粒径一般（4×6～40×64）mm2，粒径跨度大；分选一般—较差，粒径较细的分选性优于较粗的，次棱角—次圆状为主，磨圆一般—中等（图2a～图2c）。细砾岩粒径一般为（2×2～3×4）mm2，粒径跨度小，分选中等—较好，其分选性明显优于中砾岩，次棱角—次圆状为主（图2d），磨圆度与中砾岩相当，局部略好。中细砾岩分布也较广泛（图2e），混杂沉积为主，其分选性和磨圆度也介于二者之间，反映了本区沉积环境和水动力条件变化较大。粗砾岩及中粗砾岩在全区较少（图2f），砾石粒径大于40×64 mm2，磨圆度与中砾岩相当。

由于形成时间早，演化期长，且埋深较大，经历长时间压实作用，不同粒径的砾岩以线状—凹凸状接触的孔隙式胶结为主，胶结程度中等，局部胶结强度大，颗粒支撑为主；细砾岩和粗砾岩在胶结方式、胶结程度、支撑类型等与中砾岩基本相同。

通过对近450 个样品点岩石薄片鉴定碎屑岩成分含量数据的统计分析，储层中砾石总绝对体积分数为32.00%～90.00%，平均为67.91%，砾石成分中岩浆岩、沉积岩和变质岩均有发育，以岩浆岩为绝大多数（图2g～图2l），占据了总体积的91.75%，其中又以凝灰岩为主（表1）。凝灰岩绝对体积分数为10.82%～84.50%，平均为48.99%，占所有砾石体积分数的72.14%，深灰色、绿色、褐色等颜色偏暗的基性凝灰岩、浅灰色等颜色较淡的酸性凝灰岩以及介于二者之间的中性凝灰岩砾石（图2），无论在垂向上，还是在平面上均广泛发育。其次为中酸性火山熔岩，主要有中性的安山岩和酸性的霏细岩、流纹岩和英安岩等（图2），其中安山岩绝对平均体积分数为6.51%，霏细岩为3.95%，流纹岩和英安岩分别为1.48%和0.85%。同时，还含有少量侵入岩，主要为花岗岩，平均体积分数为0.53%；另外，局部发育砂岩、泥岩、粉砂岩和硅质岩等沉积岩以及石英岩和板岩等变质岩类。总体上，玛湖地区二叠系储层砾石以岩浆岩为主，主要是因为石炭系和二叠系早期火山活动提供了大量物源。

表1 玛湖地区二叠系致密砾岩储层岩石主要成分体积分数表Table 1 Volume fraction table of major rock composition of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area

图2 玛湖地区二叠系致密砾岩储层特征（岩心、铸体薄片）a.灰色中砾岩（玛19，3 781.01～3 781.11 m，P2w）；b.灰色中砾岩（盐北2，4 467.58～4 467.68 m，P2w）；c.灰色荧光中砾岩（金探1，4 537.90～4 538.00 m，P3w）；d.灰色荧光细砾岩（玛湖1，3 968.26～3 968.36 m，P2w）；e.褐灰色油斑中细砾岩（玛湖33，4 240.49～4 240.59 m，P1f）；f.灰色油斑中粗砾岩（玛东2，4 247.22～4 247.32 m，P2x）；g.凝灰岩砾石，原生剩余粒间孔（玛湖7，3 381.27 m，P3w）；h.凝灰岩和安山岩砾石，粒内溶孔（玛湖26，4 006.50 m，P1f）；i.花岗岩和霏细岩砾石，粒内溶孔（玛湖23，4 284.05 m，P3w）；j.凝灰岩砾石，浊沸石胶结，粒间溶孔（玛湖26，3 753.00 m，P2x）；k.安山岩砾石，方解石胶结，粒间溶孔（百泉1，4 102.79 m，P1f）；l.凝灰岩砾石，铁白云石和方解石胶结物，粒间溶孔（玛湖15，3 985.00 m，P1f）Tuf.凝灰岩；And.安山岩；Gra.花岗岩；Fel.霏细岩；Cal.方解石；Ank.铁白云石；Lau.浊沸石Fig.2 Characteristics of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area（core and casting sheet）

2.2 成岩作用特征

玛湖地区二叠系砾岩储层成岩作用主要有压实作用、胶结作用和溶蚀作用等3 类。其中，压实和胶结作用降低储层的原始孔隙度和渗透率，使储层质量变差，而溶蚀作用增大和拓展储层有效孔隙空间，增大储层孔隙度，改善储层质量。

（1）压实作用

玛湖地区二叠纪经历了多期构造运动，地层埋深差异较大，浅层在2 000 m 左右，而深层可以超过5 000 m，压实作用比较发育。一般埋深小于3 600 m 时，以机械压实为主，颗粒之间以点、线或者点—线组合接触为主，凝灰岩、板岩、泥岩、安山岩、流纹岩等抗压实能力稍弱，开始发生变形，而花岗岩、霏细岩、砂岩等抗压实能力较强，基本不变形，也因此保留了一定量的原生剩余粒间孔隙（图2g）；埋深大于3 600 m时，由于上覆地层压力和侧向构造应力不断增大，颗粒接触点受力增大，其溶解度增大，颗粒之间变为缝合线接触为主，凝灰岩等抗压实能力弱的颗粒表面发生大规模变形，抗压实能力强的颗粒表面也开始发生局部变形（图2）。随着压实作用进一步加强，很多颗粒被挤压，在内部形成大量发育的微裂缝（图3a～图3c），甚至形成缝网（图3d），这在砾岩储层中也是较常见的，形成了流体渗流的良好通道，提升了储层的渗流能力和渗透率，改善了储层质量。依据258 个样品点铸体薄片鉴定数据统计，微裂缝体积分数2.98%～20.38%，平均为9.92%，与各类孔隙共同构成了二叠系致密砾岩有效储层的双重介质（表2）。

表2 玛湖地区二叠系致密砾岩储层不同类型孔隙及裂缝体积分数统计表Table 2 Statistical table of different types pore and fracture volume fraction of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area

图3 玛湖地区二叠系致密砾岩储层成岩作用特征（铸体薄片、扫描电镜）a.微裂缝，玛西1，3 754.31 m，P2w；b.微裂缝，达9，5 005.00 m，P2w；c.微裂缝，玛湖23，4 224.40 m，P3w；d.裂缝网，玛湖15，3 812.50 m，P2x，铸体；e.粒状自生石英晶体和叶片状绿泥石（玛湖15，3 814.23 m，P2x）；f.粒间碳酸盐类矿物（玛湖23，4 197.92 m，P3w）；g.粒间沸石类矿物（玛湖15，3 659.41 m，P2x）；h.长石及粒内溶孔（玛湖15，3 659.41 m，P2x）；i.长石粒内溶孔（玛湖43，5 176.24 m，P3w）；j.沸石胶结物粒间溶孔（白25，2 931.45 m，P2x）；k.沸石胶结物粒间溶孔（金探1，4 537.55 m，P3w）；l.碳酸盐胶结物粒间溶孔（玛湖1，4 104.29 m，P2x）Aqu.自生石英；Car.碳酸盐；Zeo.沸石；Chl.绿泥石；Fel.霏细岩Fig.3 Diagenesis characteristics of Permian tight conglomerate reservoir in the Mahu area（casting sheet and SEM）

（2）胶结作用

砾岩储层胶结作用主要有硅质胶结、碳酸盐胶结和沸石类胶结等3 类，这些胶结物未全部溶蚀或溶蚀后不规则港湾状衬边形式充填于孔喉中。硅质胶结物主要是自生石英颗粒，颗粒晶形完整，充填于粒间孔隙中或颗粒表面（图3e）；碳酸盐胶结物中方解石和铁白云石最常见，前者铸体薄片中被染成红色（图2g、图2k、图2l，图3b），后者呈蓝绿色（图2l），充填于孔喉中（图3f）；沸石类胶结物以浊沸石为主，其次为方沸石（图2j，图3g），均是在火山物质丰富的碱性或强碱性环境下形成的（郭沫贞等，2016），另外还有少量钠长石胶结物。二叠系岩浆岩以基性、中酸性岩屑和凝灰岩为主，为沸石类矿物的形成提供了充足物质基础（郭沫贞等，2016），因此，二叠系沸石类胶结物明显多于上覆地层。另外，还有一些高岭石、绿泥石、伊利石及伊/蒙混层等粘土矿物以不同产出状态充填于孔喉中。总体上，胶结物减少了原生剩余粒间孔隙并堵塞孔喉，降低了储层物性，但另一方面，碳酸盐岩、沸石类等胶结物充填孔喉也承受了围岩的压力，避免了压实作用的加剧，也为后期大气淋滤或者有机酸溶蚀形成次生孔隙提供了基础物质。

（3）溶蚀作用

本区致密砾岩储层溶蚀作用在颗粒内部和颗粒间均比较发育，形成两类溶蚀性次生孔隙；颗粒内部主要是安山岩中的暗色矿物溶蚀（图2h）和岩浆岩中的长石溶蚀（图2i），形成粒内溶孔，尤其是长石溶蚀最为普遍（图3h、图3i），长石颗粒局部或大部被溶蚀；颗粒之间主要是浊沸石、方沸石等沸石类和方解石、白云石等碳酸盐胶结物溶蚀等两类胶结物以及少量钠长石胶结物发生溶蚀作用，形成粒间溶孔（图2j～图2l，图3j～图3l）。

总体上，埋深小于2 800 m 时以原生剩余粒间孔和次生溶孔均衡发育的混合孔隙带为主，原生和次生孔隙平均体积分数分别为41.33%和42.83%（表2）；2 800～5 300 m 时次生孔大量发育，尤其是溶蚀型次生孔隙，形成3 个次生孔隙富集带，其平均体积达到56.85%，而原生孔为33.23%。这两类次生孔隙的大量发育，尤其是在埋深大于4 000～4 500 m 中深层—深层领域，增大了孔喉空间，提高了储层物性，改善了储层质量，对提升致密储层有效性作用显著，成为了决定储层质量的双重介质之一（表2）。

2.3 物性特征

通过2 082 块样品孔渗分析，砾岩储层孔隙度为2.60%～15.60%，平均为7.60%，空气渗透率为0.01×10-3μm2～112.00×10-3μm2，平均为0.52×10-3μm2（图4），分别小于10%和1×10-3μm2，达到了致密碎屑岩的分类标准；同时，根据样品点不同数值分布范围统计，孔隙度小于10%的占81.08%，渗透率小于1×10-3μm2的为56.87%，而小于10×10-3μm2的为86.65%，低—特低孔隙度和渗透率数据点占据主导地位。因此，该区砾岩储层属于典型的低—特低孔隙度和低—特低渗透率的致密储层（贾承造等，2012；邹才能等，2013）。

2.4 孔隙类型及演化特征

依据孔隙度—埋深关系、孔隙类型以及不同类型孔隙含量随埋深变化规律，以埋深2 800 m 左右为界，二叠系砾岩储层由下至上可以划分为次生孔—孔隙增加带和混合孔—孔隙减小带（图4）。埋深2 800 m 以上，储层孔隙中原生孔隙和次生孔隙均有发育（表2，图4），形成混合孔隙带。总体上，原生和次生孔隙均有发育，平均体积分数分别为41.33%和42.83%，原生孔隙以原生粒间孔为主，总体积分数占到原生孔隙的99%以上，偶尔发育杂基微孔、粒间原生微孔等。成岩作用以压实作用为主，储层原生孔隙空间迅速减小，随埋深增大，压实作用增强，孔隙度迅速降低，由15%～20%减小至7%～10%左右。

图4 玛湖地区二叠系致密砾岩储层物性及孔深关系图Fig.4 Property of Permian tight conglomerate reservoir and porosity-depth map in the Mahu area

埋深大于2 800 m 时，储层孔隙以次生孔隙为主，主要分为两类，一类是溶蚀型次生孔隙，具体包括长石等碎屑颗粒发生溶蚀形成的粒内溶孔和各类胶结物溶蚀形成的粒间溶孔；第二类是非溶蚀型或者成岩作用型次生孔隙，包括各类矿物结晶转化形成的晶间孔和各类粘土矿物转化脱水形成的收缩孔。总体上，次生孔隙以粒内溶孔和粒间溶孔等溶蚀型次生孔隙为主，平均体积分数接近或超过60%（表2）。非溶蚀型次生孔隙体积分数较少，平均仅为1%左右，而且随着埋深增加体积分数降低。垂向上主要发育3 个次生孔隙富集带，第一个埋深2 800～3 600 m 左右，第二个埋深4 000～4 400 m左右，第三个埋深4 700～5 300 m 左右，3 个次生孔隙富集带中储层次生孔隙总平均体积分数分别为52.11%、61.42%和77.97%（表2），平均增孔量分别达到4.26%、6.34%和8.93%，最大可以达到10%～12%，且随着埋深增加，次生孔隙富集带次生孔隙含量更高，增孔作用更为显著；孔隙带埋深跨度分别达到800 m、400 m 和600 m，证明了次生孔隙富集带发育的普遍性，有效改善了致密砾岩储层的孔隙度（图4）。

3 有效储层发育的影响因素

玛湖地区二叠系砾岩储层属于典型的低—特低孔隙度和低—特低渗透率致密储层，但依据实际钻探情况、试油产量以及评价开发效果，该区发育规模、有效的相对优质“甜点”储层，这些有效储层的成因可以归结为内因和外因两个方面，其中，内因包括优势岩类和裂缝发育，而外因主要是溶蚀作用和异常高压。

3.1 优势岩类控制现今物性

砾岩储层主要由砾石和砂质两部分构成，砾石一般起支撑作用，砂质主要是充填孔隙（图2），不同类型砾岩储层物性存在差异。不同砾岩类型可通过砾石的粒度、分选、磨圆等结构成熟度和砂质碎屑颗粒类型和含量、填隙物类型和含量等成分成熟度对储层质量产生影响。一般地，粒度适中、分选性好、磨圆度高的储集体物性较好，中砾岩物性相对较好，细砾岩次之，粗砾岩平均渗透率较高（表3，图5）。同时，砂质成分中石英、长石含量高，杂基和胶结物含量低的砾岩物性较好。

图5 玛湖地区二叠系致密砾岩储层物性对比直方图Fig.5 Contrast histogram of physical properties of different tight conglomerate reservoirs in the Mahu area

表3 玛湖地区二叠系致密砾岩储层储层物性对比表Table 3 Comparison of physical properties of different tight conglomerate reservoirs in the Mahu area

另外，砾岩储层主要发育于扇三角洲平原分流河道和扇三角洲前缘水下分流河道微相，二者在水动力条件、水动力稳定性以及搬运水体运动特征方面存在较大差异。扇三角洲平原长期位于陆上，一般以洪流、漫流、片流为主，瞬时水动力较强，但稳定性差，造成泥沙混杂，岩石以褐色、褐灰色等氧化或弱氧化色为主，而扇三角洲前缘长期位于水下，以牵引流为主，水动力稳定、持续，淘洗更充分，岩石以灰色、灰绿色等还原色为主。因此，扇三角洲前缘水下分流河道砾岩储层岩屑含量一般比平原分流河道低，砾岩更纯净，物性更好，储层质量更高。

3.2 溶蚀作用形成次生孔隙

玛湖地区二叠系砾岩致密储层溶蚀作用发育，形成了3 个大跨度的次生孔隙富集带（图4），其原因主要有两个方面，有机酸溶蚀和大气水淋滤（Wilkinson et al.，1997；吴孔友等，2002，2003；黄洁等，2007；丁晓琪等，2014）。

二叠系风城组主力烃源岩有机质丰度较高，以Ⅱ型干酪根为主，其次为Ⅲ型干酪根，是产生有机酸的良好物质，处于成熟—高成熟阶段（陈建平等，2016），而且发生了至少3 期大规模生排烃和油气充注（张义杰等，2010），产生并排出草酸、醋酸等大量有机羧酸，与Al3+形成络合物而增加其活度，推动和加速了长石、浊沸石等铝硅酸盐和方解石溶解（黄洁等，2007），在二叠系砾岩储层中广泛发生长石、凝灰岩、花岗岩等颗粒溶蚀或碳酸盐、沸石类等胶结物溶蚀，在碎屑颗粒内部及边缘形成次生大量孔隙，垂向上形成规模发育的次生孔隙富集带。此外，储层中的蒙脱石、伊/蒙混层等粘土矿物向伊利石和绿泥石成岩转变过程中也会大量释放出H+，形成层间酸性水，进一步促进形成溶蚀孔隙。玛湖凹陷自形成以来，先后经历了多期复杂构造演化阶段，发生多次沉降、抬升、挤压、拉伸等构造运动，形成了三叠系—二叠系、二叠系上乌尔禾组—下乌尔禾组、二叠系—石炭系等多期大型不整合（何登发等，2018；郑孟林等，2019），抬升暴露地表时在玛湖凹陷两侧凸起区易形成微裂缝甚至小断层。同时，凸起区和凹陷斜坡区地层水以受大气水渗透淋滤的Na2SO4或NaHCO3型为主，处于自由交替循环带（李天宇等，2020），大气水在不整合之下地层发生大规模淋滤（吴孔友等，2002，2003；郭沫贞等，2017），使方解石、浊沸石等不稳定矿物溶蚀，形成大量溶蚀孔隙和裂缝，有效改善储层孔渗性。两个因素单独或者共同作用形成的溶蚀型次生孔隙是形成致密砾岩有效储层的最主要因素之一。

3.3 裂缝发育提升渗流能力

玛湖地区二叠系主要发育构造裂缝和非构造裂缝两类。构造裂缝主要是因为玛湖凹陷自形成以来先后经历了晚石炭世—早二叠世造山后伸展、中二叠世—中三叠世挤压逆冲与晚三叠世克拉通内拗陷等多期复杂构造运动（何登发等，2018），形成了北北东、北东、北北西、近东西等多个方向，走滑断层、正断层、逆断层等多种类型，深层石炭—二叠系、中层三叠—侏罗系、浅层白垩—新近系等不同深度以及大型、中型、小型等不同级别的复杂断裂系统（陈石等，2016；陈永波等，2018；何登发等，2018），为系统内储层岩石，尤其是砾岩储层形成大量裂缝提供了外部应力条件。同时，随着储层岩石埋深增大，上覆地层压力不断增大，且砾石主要为抗压实能力较弱的凝灰岩、安山岩和霏细岩，抗压实能力较强的花岗岩含量较少，所以在储层中形成大量裂缝，甚至是不同方向延展和不同长度、宽度共同发育的裂缝网，尤其是埋深大于4 500 m 的深层储层裂缝更加发育。非构造裂缝是由于地层抬升，暴露地表，大气大规模淋滤形成的，内部的微小裂缝主要是大规模生烃有机酸溶蚀形成的。

这些裂缝（网）对于砾岩储层，尤其是致密砾岩储层非常重要，其可以作为孔隙流体渗流和交换的高效通道，改善储层的渗透性（曾联波等，2008；王珂等，2021），作为对溶蚀型次生孔隙富集带的补充，更进一步拓展次生孔隙富集带的深度和广度，总体上改善和提高储层质量。

3.4 异常高压实现保孔增孔

玛湖地区普遍发育异常高压，其成因主要有两个，一个是前期二叠纪的快速沉积欠压实作用形成的超压（冯冲等，2014；何登发等，2018），另一个是后期三叠纪末主力烃源岩二叠系风城组生排烃膨胀通过断裂系统向上传导形成的超压（李军等，2020）。依据试油井实测地层压力计算的压力系数大小及其与埋深关系，分别以埋深2 800 m 和3 100 m 左右为界，该区压力变化可以划分为常压区、过渡区和高压区（图6）。其中，埋深大于2 800 m 而小于3 100 m 时，部分区块压力系数大于1.2，开始进入高压区，但仍有很多区块压力系数介于0.8～1.2 之间的常压区，因此，这一埋深范围属于常压、高压的过渡区。埋深大于3 100 m，基本所有区块压力系数介于1.2～1.9 之间，平均达到1.5，均进入高压区。因此，该区二叠系主要位于过渡区和高压区，其中绝大部分位于异常高压区。

图6 玛湖地区压力系数—深度及孔隙度—深度演化关系图Fig.6 Pressure coefficient-depth and porosity-depth evolution diagram in the Mahu area

异常高压对储层孔隙具有良好的保持和增大作用，尤其是在致密储层中，孔隙保持主要体现在通过二叠系快速沉积，孔隙水没有及时排出，承担了部分上覆地层压力和围岩应力，削弱、减缓甚至抑制压实作用和胶结作用等的速率和规模；孔隙增加主要是二叠系烃源岩生成的大量有机酸溶液进入储层，增强其内部流体热循环对流和增大CO2溶解度，进一步增强溶蚀作用规模和强度，形成随着埋深增加，次生孔隙富集带的孔隙度逐渐增大的现象。该区3 个次生孔隙富集带均位于异常高压带内，具有良好对应关系（图6），进一步证实其保孔和增孔作用。

玛湖地区砾岩致密储层单层和累积厚度大，8 300 km2范围内广泛分布，而且普遍发育次生孔隙富集带和裂缝（网），有效改善储层物性，提升其储层质量，使基本无效储层变为有效储层，局部甚至变为相对优质高效储层；同时，异常高压带的普遍发育可以保持已形成孔隙，加速溶蚀作用进行和裂缝系统形成，促进油气充注和聚集以及提供充足地层和产层能量，为整个玛湖地区二叠系砾岩领域实现勘探重大突破，落实整装效益储量和完成长期规模建产提供物质基础。

4 结 论

（1）玛湖地区二叠系砾岩储层主要为扇三角洲分流河道砾岩，以中砾岩为主，其次为细砾岩和中细砾岩，结构成熟度中等；砾石成分3 大类岩石均有，以凝灰岩为主，成分成熟度较低；储层孔隙度平均为7.60%，空气渗透率平均为0.52×10-3μm2，且低—特低孔隙度和渗透率占据主导地位，为典型低—特低孔、渗致密粗粒储层。

（2）成岩作用主要有压实、胶结和溶蚀作用等3 类，胶结作用有3 种，粒内溶孔及粒间溶孔等两类溶蚀孔发育，有效改善储层质量；埋深2 800～3 600 m、4 000～4 400 m和4 700～5 300 m 范围内发育3 个次生孔隙富集带，大幅增加储层有效孔隙度；发育两类裂缝，与各类孔隙共同构成了致密粗粒储层的双重介质。

（3）致密粗粒储层相对优质有效储层的成因主要包括内因和外因两部分，内因主要是优势岩类和裂缝发育，前者控制现今物性，后者提升渗流能力，而外因主要是溶蚀作用和异常高压，前者是形成次生孔隙富集带，增大储层有效孔隙，而后者是实现孔隙的有效保持和增加。