多物源体系下砂砾岩储层差异性孔隙演化模式——以车镇凹陷沙三段、沙四段为例

康玉柱，张金亮，徐耀辉，李阳

1.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083

2.北京师范大学地理科学学部，北京 100875

3.油气地球化学与环境湖北省重点实验室(长江大学)，湖北 武汉 430100

近20年来，我国断陷盆地中的隐蔽油气藏勘探实现了较大突破，特别是断陷盆地陡坡带的砂砾岩储层。济阳坳陷胜利油田的砂砾岩储层探明储量超过4 600×104t，可达总探明储量的12.5%［1］。随着勘探程度加深及勘探技术的提高，断陷盆地砂砾岩储层逐渐成为隐蔽油气藏的主要勘探目标之一［2］。陆相断陷盆地陡坡带因具有较陡的坡度、较近的物源、较大的地形起伏和强烈的构造活动而广泛分布不同类型的砂砾岩储层［3］。陡坡带发育的砂砾岩储层距离生烃中心较近，与烃源岩和盖层接触紧密，常发育不同种类的隐蔽油气藏［4-5］。

车镇凹陷的北部陡坡带广泛发育砾岩、砂岩和砂砾岩储层。其中，砂砾岩储层主要发育在沙河街组三段(以下简称沙三段)［6-8］。2008年的油气储量评价结果显示，车镇凹陷的砂砾岩储层中石油的剩余资源量达2×109t，是勘探开发的重点目标区［9-10］。在车镇凹陷隐蔽油气藏勘探开发过程中，车66区块在砂砾岩储层中获得单井日产100 t以上的开发成果［11］，标志着车镇凹陷的隐蔽油气藏勘探取得重大进展［12-14］。但是，由于车镇凹陷复杂的构造特征，较大的沉积速率和沉积厚度，其勘探开发进程也进入了瓶颈期［15］。因此，车镇凹陷的物源体系、储层物性分布、储层演化及储层分类等方面还有待深入研究。

随着非常规油气勘探的兴起，近年来，针对致密砂砾岩储层成因机制的研究成为热点。然而，沉积作用、成岩作用、地温特征以及超压分布等因素常常作为独立的研究内容用于储层物性的表征和预测［16-17］。不同的储层发育和演化的控制因素之间是互相影响的，如沉积作用控制着储层的原始物质组成、储层的初始孔隙度及早期成岩作用类型和强度［18］。对于物源体系多样的砂砾岩储层来说，其储层演化历史更为复杂。不同的物源体系下，其成岩作用类型和强度存在较大差异，如溶蚀作用在不同的成岩条件下可对储层物性产生几乎相反的影响［19-23］。因此，针对物源体系复杂的储层，研究其孔隙演化历史要综合考虑其物源、深度、成岩环境、超压分布等条件，才能得到研究区储层的差异性演化模式。

笔者以车镇凹陷沙三段、沙四段砂砾岩储层为研究对象，通过岩心观察、孔渗测试、薄片鉴定等手段，定量分析多物源体系下不同次级构造带内砂砾岩储层的孔隙演化历史，总结了碳酸盐岩物源区、碳酸盐岩-变质岩混合物源区、变质岩物源区和不稳定物源区的孔隙演化模式。

1 区域地质背景

车镇凹陷在构造位置上位于济阳坳陷的北部，平面上呈北东向展布，是一个典型的北断南超的斜“S”型的一个中、新生代次级凹陷(见图1(a))。其北部与埕子口凸起相接，东部以义东断层为界与沾化凹陷相邻，南部整体与义和庄凸起相连，面积约2 390 km2［24-25］。车镇凹陷在东西方向上主要发育车西、大王北以及郭局子3个洼陷，南北方向上则分为陡坡带、中央洼陷带及缓坡带3个次级构造单元(见图1(b))［26］。

注：Ng为新近系馆陶组；Ed为古近系东营组；Es1为古近系沙河街组一段；Es2为古近系沙河街组二段；为古近系沙河街组三段上亚段；E为古近系沙河街组三段中亚段；E为古近系沙河街组三段下亚段(以下简称沙三下亚段)；Es4为古近系沙河街组四段；Mz为中生界；C+P为石炭系+二叠系；∈+O为寒武系+奥陶系。

车镇凹陷陡坡带目的层段主要发育杂基支撑砾岩、颗粒支撑砾岩、含砾砂岩、块状砂岩等岩石相。砾岩以细-中砾岩为主，单个颗粒最大粒径达10 cm，多数颗粒直径约为5～6 mm。砾岩的杂基类型有砂质杂基(见图2(a)、(a′))和泥质杂基(见图2(b)、(b′))两种。由于搬运距离较长，洼陷带发育的砾岩储层杂基含量减少，颗粒磨圆度较好，主要为颗粒支撑砾岩岩石相(见图2(c)、(d))，颗粒支撑砾岩的粒径较大，平均粒径约为2 cm。含砾砂岩中可见滑塌变形构造(见图2(e)、(e′))，洼陷带和缓坡带还发育块状砂岩储层，可见灰绿色细砂岩(见图2(f))、灰色中砂岩(见图2(g))、灰色细砂岩岩石相(见图2(h))。砂岩中常见平行层理(见图2(g′))和交错层理(见图2(h′))。

注1：(a)车57井，沙三段，2 184.9 m，砂质杂基砾岩；(b)车57井，沙三段，3 811.6 m，泥质杂基砾岩；(c)车古201井，沙三段，2 919.0 m，颗粒支撑砾岩；(d)车660井，沙三段，4 241.20 m，颗粒支撑砾岩；(e)车57井，沙三段，3 895.9 m，含砾砂岩中见滑塌变形构造；(f)车252井，沙四段，3 586.14 m，灰绿色细砂岩；(g)车252井，沙四段，3 627.07 m，灰色中砂岩见平行层理；(h)车253井，沙四段，4 116.35 m，灰色细砂岩见交错层理。 注2：(a′)、(b′)、(c′)、(d′)、(e′)、(f′)、(g′)、(h′)为对应岩心的刻画图。

2 样品与方法

为了更加全面地解释车镇凹陷不同物源区和不同次级构造带砂砾岩储层的孔隙演化模式，本次研究在取样位置上实行全面覆盖原则。取样井位在南北方向上覆盖各个次级构造带，在东西方向上覆盖各个物源区，实现不同次级构造带以及不同物源区储层性质、成岩作用以及孔隙演化的对比研究，从而准确判断储层质量的控制因素和孔隙演化模式。在样品类型(岩石类型)上实行兼容并包的原则。陆相断陷盆地储层具有岩石类型多样的特征，因此为了明确不同岩性储层的孔隙结构，取样时根据岩性差异分别选取同层位砂岩和砾岩进行对比研究，从而定量分析车镇凹陷砂岩和砾岩储层孔隙结构差异。为了明确车镇凹陷沙三段、沙河街组四段(以下简称沙四段)储层在纵向上的孔隙度和渗透率分布情况，从胜利油田勘探开发研究院收集储层孔隙度数据2133份，渗透率数据543份。

1)岩心孔渗测试。首先采用岩心钻样机钻取形状规则的岩心样品圆柱体(需要根据岩心样品的岩性特征合理选取钻样直径)。将规则的已知体积的岩心样品置于检漏完成的氦孔隙仪中测定岩心孔隙度。同一样品要多次测量，保证误差在0.5%以下。类似地，将规则的已知体积的岩心样品置于检漏完成的渗透率仪中测定岩心渗透率。研究涉及部分样品的孔渗测试在中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院分析测试中心完成。

2)薄片鉴定。薄片鉴定包括普通薄片和铸体薄片两种类型。普通薄片鉴定主要用于粒度分析，铸体薄片鉴定主要包括识别矿物、确定砂岩类型、孔隙类型和计算面孔率等内容。岩心铸体薄片的制作经历洗油、磨片和染色等流程。薄片鉴定使用的是偏光显微镜，通过镜下矿物颗粒的晶型和消光特征判断矿物类型，镜下孔隙呈蓝色，其中溶蚀孔隙的溶蚀程度越高，其颜色越深。薄片鉴定用以明确储层样品的粒度、分选性、磨圆程度、颗粒接触关系、支撑类型和胶结类型，为确定储层基本性质提供最原始的统计资料。本次研究的薄片鉴定工作在北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室的沉积学实验室完成，所用设备为ZEISS SCOPE A1偏光显微镜。

为了明确成岩作用、超压等因素对储层孔隙度的影响，利用Adobe photoshop 软件完成面孔率的统计。首先选择同一样品的显微照片，读取其照片总像素值；然后利用Adobe photoshop软件的魔棒工具读取孔隙(粒内孔和粒间孔分别读取)的像素值，容差设置为20～50；孔隙像素值与照片总像素值的比值即为面孔率。为了保证计算精度，同一个样品统计3次，取平均值。

3)场发射扫描电镜分析(SEM)。扫描电镜分析可明确储层黏土矿物类型和产状，确定孔后特征。其操作流程如下：首先处理样品，将储层样品沿着垂直其层理面的方向用地质锤敲出边长2 cm左右，厚度0.5 cm的规则形状，保证底面平滑；选取3～8块样品，使用导电胶粘在样品盘上，记录样品相对位置；然后将样品盘置于喷金设备中，抽真空喷金300 s，喷金完成后，将样品置于扫描电镜下进行观察。电压设置为10 kV或20 kV，工作距离为20 mm，使用EDS分析矿物元素组成时，工作距离调至15 mm。本次研究的扫描电镜分析在北京师范大学的分析测试中心完成，扫描电镜设备型号为S-4800，配EMAX-350能谱仪。

3 物源体系划分与分布

通过岩心观察以及偏光显微镜下铸体薄片鉴定，重点分析了车镇凹陷沙河街组四段上亚段(以下简称沙四上亚段)南部缓坡带以及沙三下亚段北部陡坡带到南部缓坡带的物源体系类型与分布。

车西洼陷的沙四上亚段南部缓坡带以石英、长石等刚性碎屑颗粒为主，母岩成分以片麻岩等变质岩为主(见图3(a))。位于郭局子洼陷带的南部缓坡带则以盆内碎屑夹杂盆外石英、长石等碎屑颗粒为主，显示了不稳定物源的特征(见图3(b))。车西洼陷沙三下亚段北部陡坡带以碳酸盐岩碎屑为主(见图3(c))，车西洼陷东部以及大王北洼陷西部的陡坡带储层岩屑具有变质岩和碳酸盐岩碎屑含量相当且占主导地位(含量高于50%)的特征(见图3(d))，据此将其划分为碳酸盐岩-变质岩混合型物源分布区。大王北洼陷东部碎屑颗粒以石英、长石为主，显示变质岩母岩特征(见图3(e))。郭局子洼陷沙三下亚段的缓坡带与沙四上亚段具有相同的镜下特征，即以盆内碎屑夹杂盆外石英、长石等碎屑颗粒为主(见图3(f))。由于该区碎屑颗粒既有来自于盆地本身的盆内碎屑(如生物有机碎片等)，也有来自盆地之外的碳酸盐岩和变质岩岩屑颗粒，表明其母岩来源较为复杂，物源不恒定，故将具有上述母岩来源特征的储层分布区划分为不稳定物源区。

从车镇凹陷的构造演化历史来看，在沙四段沉积时其断陷盆地的雏形已经具备，到沙三下亚段沉积期，凹陷北部的埕子口凸起是北部陡坡带的主要物源供给区［27］。埕子口凸起在地质演化过程中经历了多期构造应力变化，造成了向北东方向逐渐抬升的构造格局。从南西向到北东向地层的剥蚀程度逐渐增强，剥蚀程度的差异导致了母岩类型的不同。根据偏光显微镜下铸体薄片照片特征，分析了车镇凹陷沙四上亚段南部缓坡带不同类型碎屑颗粒组成情况，结果显示，车镇凹陷沙四上亚段南部缓坡带分布有变质岩物源区以及不稳定物源区(见图4(a))。

在沙三下亚段沉积时期，车镇凹陷埕子口凸起的中生界被严重剥蚀，导致其西部下古生界出露地表，东部则出露了太古界［28］。车西洼陷紧邻埕子口凸起的西部，其母岩主要来源于埕子口凸起出露的海相碳酸盐岩，碎屑颗粒以碳酸盐岩为主［28］。随着搬运距离的增加，从北向南，车西洼陷沙三下亚段储层的碳酸盐岩母岩成分有所减少。由西向东来看，埕子口凸起出露的地层发生变化，太古界的片麻岩开始遭受风化剥蚀，母岩供给的变化导致车西洼陷东部的碳酸盐岩碎屑颗粒含量减少，变质岩母岩含量逐渐增多。到大王北洼陷的西部，上述两类碎屑颗粒含量趋于相同，故将此类母岩分布区划分为碳酸盐岩-变质岩混合型物源区。再往东到大王北洼陷东部和郭局子洼陷，物源区变为埕子口凸起东部的太古界花岗片麻岩，母岩以变质岩碎屑颗粒为主。综上所述，沙三下亚段储层母岩成分复杂，其物源体系从西向东依次划分为碳酸盐岩物源区、碳酸盐岩-变质岩混合型物源区、变质岩物源区、不稳定物源区(见图4(b))。

4 砂砾岩储层差异性孔隙演化模式

4.1 储层孔渗分布特征

统计车镇凹陷59口井的2 591个孔隙度数据表明，车镇凹陷沙三段、沙四段储层的孔隙度分布区间为0.1%～29.2%，平均值为8.34%。依据13口井的803个渗透率数据分析，车镇凹陷沙三段、沙四段储层的渗透率分布区间为0.01～983 mD，平均值为11.49 mD。从孔隙度和渗透率的分布随埋深的变化趋势来看，随着埋藏深度的增加，储层孔隙度和渗透率都在降低，储层物性逐渐变差。需要注意的是，埋藏深度在3 300～3 600 m以及4 050～4 200 m范围内存在两个孔隙度高于正常压实条件下最高孔隙度的异常高孔带(见图5(a)黄色区带)；在4 200～4 650 m埋藏深度范围内存在一个具有相对较低孔隙度(<8%)，较高渗透率(>10 mD)的低孔高渗带(见图5粉色区带)。

图5 车镇凹陷沙三段、沙四段储层孔隙度和渗透率纵向分布图

分析车镇凹陷沙三段、沙四段储层不同次级构造带孔渗数据(见表1)表明，车镇凹陷陡坡带储层物性较差，洼陷带和缓坡带储层物性相差不大，缓坡带储层物性略高于洼陷带储层物性，且远高于陡坡带的储层物性。其中，洼陷带和缓坡带的沙三段储层孔隙度略高于沙四段储层，渗透率则远高于沙四段储层，表明随着埋深增大，压实作用对渗透率的影响较大。需要指出的是，陡坡带储层的最大孔隙度和渗透率值与其平均值差别很大，可能是陡坡带裂缝发育导致局部优质储层分布。

表1 车镇凹陷沙三段、沙四段各次级构造带储层物性统计表

为了进一步分析车镇凹陷不同次级构造带储层物性分布特征，对各次级构造带储层不同级别孔隙度和渗透率进行了统计分析。由于车镇凹陷洼陷带和缓坡带物性相似，因此将洼陷带和缓坡带合并统计。结果表明，车镇凹陷沙三段陡坡带81%的储层孔隙度低于5%，70%的储层渗透率低于1 mD(见图6(a)、(b))。沙三段缓坡带+洼陷带储层孔隙度主要分布在10%～20%，占比63%，渗透率高于1 mD的频率显著提高，达53%(见图6(c)、(d))。车镇凹陷陡坡带沙四段储层物性与沙三段储层具有相似的分布特征，沙四段陡坡带相对高孔隙度(>10%)频率略低于沙三段储层(见图6(e)、(f))，可见压实作用对陡坡带物性的影响较大。沙四段缓坡带+洼陷带储层孔隙度峰值集中在5%～10%，72%的储层渗透率低于1 mD(见图6(g)、(h))。

图6 车镇凹陷沙三段、沙四段不同次级构造带储层孔隙度和渗透率分布直方图

4.2 孔隙类型

与常规碎屑岩储层相同，车镇凹陷沙三段、沙四段储层孔隙类型按成因类型可划分为原生孔隙和次生孔隙。按孔隙与颗粒的接触关系以及孔隙在岩石中的分布位置可分为粒间孔隙、粒内孔隙和填隙物内孔隙(见图7)。其中粒间孔隙多为原生孔隙，存在少量次生溶蚀粒间孔，粒内孔则主要为次生溶蚀作用的产物。由于车镇凹陷物源类型和沉积体系复杂，不同次级构造带发育的孔隙类型存在较大差异。

注：(a)车古20井，车西洼陷东部陡坡带，沙三段，2 551.20 m，砾岩，单偏光；(b)大72井，大王北洼陷西部陡坡带，沙三段，3 098.71 m，砾岩，单偏光；(c)大358井，大王北洼东次洼陡坡带，沙三段，2 372 m，砂岩，单偏光；(d)车古201井，车西洼陷东部陡坡带，沙三段，2 564.50 m，砂岩，单偏光；(e)车276井，车西洼陷西部缓坡带，沙四段，2 447.30 m，砂岩，单偏光；(f)大602井，郭局子洼陷东部缓坡带，沙三段，2 486.30 m，单偏光。

车镇凹陷陡坡带距离物源区较近，以砾岩储层为主，碎屑颗粒粒度较大，受压实作用影响，粒间孔含量较低。受溶蚀作用影响，碳酸盐岩物源区主要发育残余粒间孔、粒内溶蚀孔(见图7(a))。位于碳酸盐岩-变质岩混合物源区的储层主要发育原生粒间孔(见图7(b))。变质岩物源区抗压实能力较强，原生粒间孔广泛发育(见图7(c))。随着搬运距离的增加，陡坡带南部储层碎屑颗粒粒度变小，成分成熟度升高，主要发育原生粒间孔，存在少量次生溶蚀孔(见图7(d))。缓坡带溶蚀作用较强，以次生溶蚀孔为主，溶蚀作用剧烈的区域，可见碎屑颗粒完全溶蚀形成的铸模孔(见图7(e))。位于不稳定物源区的储层，灰质成分含量高，以次生溶蚀孔为主，具备较高的面孔率(见图7(f))。场发射扫描电镜下最常见的是高岭石充填的残余粒间孔(见图8(a))，亦可见窄长型微孔隙(见图8(b))，其沿孔隙长轴直径可达40 μm(见图8(c))，形状不规则的溶蚀微孔隙亦有分布(见图8(d))。

注：(a)车271井，沙三段，2 729.10 m，高岭石充填粒间孔，K代表高岭石；(b)车274井，沙四段，2 567.25 m，窄长型微孔隙；(c)车408井，沙四段，3 339.5 m，窄长型孔隙；(d)车272井，沙四段，2 604.50 m，不规则溶蚀微孔隙。

4.3 定量计算不同物源区孔隙演化历史

本次研究将车镇凹陷沙三段、沙四段储层孔隙演化大致分为初始孔隙度、机械压实后孔隙度、早期胶结后孔隙度、溶蚀后孔隙度和晚期压实胶结后孔隙度(现今孔隙度)5个阶段。针对车镇凹陷不同物源区各个阶段的孔隙度进行了定量计算，进而恢复出储层孔隙演化历史，并结合镜下铸体薄片照片特征确定了储层的孔隙演化模式。

在大量铸体薄片照片分析基础上，运用Adobe Photoshop软件的选取功能，定量计算出压实作用、胶结作用、溶蚀作用对孔隙度的影响［29］。车镇凹陷目的层段储层孔隙演化历史定量计算过程如下：

1)初始孔隙度(φ1)恢复。未固结砂岩原始孔隙度的恢复采用的是BEARD等于1973年提出的湿砂在地表条件下的分选系数与孔隙度的关系式［30］：

(1)

(2)

式中：S0为特拉斯克分选系数；Q1和Q3分别为粒度累计曲线上颗粒累积含量25%和75%处对应的颗粒直径。

运用大量粒度数据计算可得碳酸盐岩物源区储层的φ1均值为36.52%，碳酸盐岩-变质岩混合物源区储层的φ1均值为38.23%，变质岩物源区储层的φ1均值为39.25%，不稳定物源区储层的φ1均值为38.78%。

2)机械压实后孔隙度(φ2)：

(3)

式中：P1为粒间孔面孔率；P2为胶结物溶孔面孔率；P3为总面孔率；φ3为物性分析孔隙度；C为胶结物总量。

3)胶结、交代后储层孔隙度(φ4)：

(4)

4)溶蚀作用净增孔隙度(φ5)：

(5)

式中：P4为次生孔面孔率；σ为孔隙度变化率，在开放体系下，取值为100%。

图9 研究区目的层段不同物源区储层孔隙演化历史

通过铸体薄片照片的统计以及粒度分析，运用上述定量计算方法，确定了车镇凹陷不同物源区储层孔隙演化历史。由于碳酸盐物源区颗粒分选较差，故其φ1略低于其他物源区，同时早期的压实作用对其孔隙度的破坏程度也最高。整体来看，溶蚀后孔隙度与早期胶结后孔隙度差别不大，表明溶蚀作用明显减缓了储层孔隙度的降低(见图9)。受溶蚀作用的影响，不稳定物源区储层具备最高的现今孔隙度。由于成分成熟度和分选性的差异，变质岩物源区现今孔隙度最高，碳酸盐岩-变质岩混合物源区次之，碳酸盐岩物源区现今孔隙度最低(见图9)。

4.4 差异性成岩作用对孔隙演化的控制作用

在成岩演化过程中，压实作用和胶结作用往往是储层物性变差的主要成岩作用，这两种成岩作用降低储层物性的方式存在差异并相互制约。当压实作用强烈时，储层孔隙度和渗透率迅速下降，储层迅速致密和封闭。在流体运移严重受限的情况下，胶结物便无法形成并沉淀。反之，胶结作用较强时，胶结物充填粒间孔，其自身具有一定的抗压能力，能够承担部分储层压力，致使压实作用受阻。HOUSKNECHET创新性地提出一种评价这两种成岩作用相对重要性的图版并得到了广泛应用［31］，但其并未考虑压实作用之后储层总体积的变化；EHRENBERG指出了该问题并提供了改进图版［32］。上述两种图版都在不同程度上被学者们接受并使用，本次研究采用后者的图版研究了车镇凹陷沙三段、沙四段储层不同次级构造带压实作用与胶结作用对储层孔隙度演化的相对重要性。结果(见图10)表明，整个凹陷内储层孔隙度的减少主要受压实作用控制，碳酸盐岩物源区陡坡带压实减孔率普遍在90%以上，碳酸盐岩-变质岩混合物源区陡坡带+洼陷带少部分储层的胶结作用主控了孔隙度减少。变质岩物源区缓坡带储层粒间孔体积明显高于碳酸盐岩-变质岩混合物源区陡坡带+洼陷带，表明其压实作用和胶结作用均弱于碳酸盐岩-变质岩混合物源区陡坡带+洼陷带储层。

图10 研究区目的层段不同物源区及次级构造带储层压实作用 和胶结作用相对重要性评价图

近年来，针对溶蚀作用增孔能力的讨论存在较大争议，争议的焦点在于溶蚀产物的再分配问题。溶蚀产物如何运移？是否排出？是否发生就近沉淀重新占据储层储集空间的情况？上述问题影响着溶蚀作用的净增孔隙度值［33-35］。在开放性和封闭性储层环境中，储层中的流体性质、流动速度存在很大差异，影响了储层成岩过程中物质传输的规模和距离，从而影响了溶蚀作用的净增孔量［36-41］。GILES等［19］定量模拟了液态SiO2达到α-石英饱和的运移距离受温度和流速的影响。结果表明，在25℃条件下，流体流速较高时，液态SiO2达到α-石英饱和的运移距离为几十米到几千米不等，流速越慢，液态SiO2达到α-石英饱和的速度越快；温度上升至75℃时，液态SiO2达到α-石英饱和所需的运移距离直接下降了一个数量级，较低流速时其达到α-石英饱和的速度甚至更快。综上所述，发生溶蚀作用时的反应温度越大，流体流速越慢，液态SiO2重新沉淀所需的运移距离越短且越快。因此，在相对封闭的储层流体环境下，溶蚀产物发生就近沉淀，重新占据孔隙空间，即溶蚀作用常常导致的是储集空间的重新分配。

考虑到不同矿物在各成岩阶段发生溶蚀作用的产物存在差异，LI等［42］、李汶国等［43］、张善文［44］通过矿物的摩尔质量、密度等数据，结合矿物发生溶蚀作用的化学反应方程，定量计算了酸性条件下碎屑岩储层中常见溶蚀作用下的固体物质体积变化及孔隙度变化率。结果显示，当考虑溶蚀产物再次沉淀重新占据储层储集空间时，钾长石溶蚀形成高岭石和石英时对应的孔隙度增加率为13.04%，溶蚀形成伊利石和石英时对应的孔隙度增加率为14.04%；钠长石溶蚀形成高岭石和石英时对应的孔隙度增加率为5.75%，溶蚀形成伊利石和石英时对应的孔隙度增加率为6.83%；钙长石溶蚀形成高岭石和石英时对应的孔隙度增加率为4.17%，溶蚀形成伊利石和石英时对应的孔隙度增加率为6.81%；中长石溶蚀形成绢云母和石英时对应的孔隙度增加率为9.62%；浊沸石溶蚀孔隙度增加率最高，为22.95%。当储层处于封闭条件下时，溶蚀作用产生的净增孔量应为次生孔隙度再乘以上述比例。由此可见，封闭成岩环境下溶蚀作用产生的净增孔量是有限的。

从研究区铸体薄片观察结果来看，陡坡带和洼陷带储层存在明显的由于溶蚀产物运移距离短发生的就近重新沉淀的现象。如洼陷带储层紧邻溶蚀孔隙发育的石英加大边(见图11(a)、(b))，陡坡带储层孔隙表面附着高岭石矿物(见图11(c)、(d))等。上述现象表明储层处于封闭体系下，此时计算溶蚀作用净增孔隙度时应考虑溶蚀产物重新沉淀所占据的储集空间。而对于浅层的缓坡带储层，未见明显的溶蚀产物就近沉淀现象，表明其处于开放的成岩环境中，溶蚀产物可被有效带离储层，溶蚀作用产生的孔隙度即为净增加的孔隙度。

注：(a)车142-41井，沙四段，2 915.10 m，单偏光，石英加大边(红色箭头)紧邻长石溶蚀区；(b)车142-41井，沙四段，2 915.10 m，单偏光，石英加大边(红色箭头)紧邻岩屑溶蚀区；(c)车古20井，沙三段，2 551.20 m，单偏光，大颗粒岩屑溶蚀，仅见残余矿物；(d)车古20井，沙三段，2 551.20 m，正交光，溶蚀区域表面附着高岭石。

4.5 不同物源区的差异性成岩-孔隙演化模式

在分析储层样品的铸体薄片照片特征基础上，结合储层孔隙演化历史，明确了研究区碳酸盐岩物源区、碳酸盐岩-变质岩混合物源区、变质岩物源区以及不稳定物源区的储层孔隙演化模式。

碳酸盐岩物源区的储层具有近物源、分选较差、杂基含量高以及抗压实能力较弱的特点。其在早成岩阶段的机械压实作用和碳酸盐胶结作用的影响下迅速压实致密，对应的孔隙演化曲线明显低于正常压实曲线。在中成岩阶段A期的早期阶段，储层孔隙度已经下降至20%以下。在中成岩阶段A期的后期阶段，早期压实作用产生的微裂缝为流体运移提供了运移通道，使得烃源岩生成的有机酸进入储层。早期的碳酸盐胶结物以及长石、岩屑等易溶颗粒发生溶蚀作用，但由于储层过早的压实致密使得储层封闭性较强，溶蚀作用较弱，且溶蚀作用产生的高岭石等黏土矿物就近沉淀，导致增孔能力不强。到中成岩阶段B期，成岩流体环境转变成弱碱性，少量铁质碳酸盐矿物的胶结进一步占据储集空间，使得储层致密化加重，此时储层只有少量的残余粒间孔和少量次生溶蚀粒内孔，颗粒呈线-凹凸接触(见图12)。

注：Ro为镜质体反射率。下同。

碳酸盐岩-变质岩混合物源区的母岩类型是碳酸盐岩和变质岩的混合，其抗压实能力较碳酸盐岩物源区储层强。在早成岩阶段，储层受压实作用和早期碳酸盐胶结作用影响，孔隙度下降，其孔隙演化曲线与正常压实曲线相近。由于抗压实能力较强，储层并未迅速致密，为大气淡水进入储层提供了条件。大气淡水淋滤作用具有一定的增孔能力，使得储层孔隙度下降速率减缓。进入中成岩阶段A期，随着有机酸的进入，易溶颗粒及胶结物发生溶蚀，储层内加大边和高岭石等溶蚀产物有所增加。随着埋深的增大及储层成岩流体环境从酸性到碱性的转变，到中成岩阶段B期，铁质碳酸盐胶结物增多使得储层孔隙度迅速下降。由于早期的大气淡水淋滤以及储层抗压实能力较强，碳酸盐岩-变质岩混合物源区储层到中成岩B期仍可保存8%左右的孔隙度(见图13)。

图13 碳酸盐岩-变质岩混合物源区储层孔隙演化模式图

变质岩物源区碎屑颗粒主要为石英、长石质刚性颗粒，因此其具有最强的抗压实能力。早成岩阶段的压实减孔作用较弱，其孔隙演化曲线高于正常压实曲线。尽管早期胶结作用充填了部分粒间孔隙，但在具有较强抗压实能力的骨架颗粒的支撑下，储层的原生孔隙仍可大量保存。在大气淡水淋滤作用以及有机酸的影响下，长石、岩屑以及胶结物进一步溶蚀又减缓了孔隙度下降的趋势。到中成岩阶段B期，早期溶蚀产物高岭石发生伊利石化，伊利石含量增多，加上铁质碳酸盐胶结物充填粒间孔，孔隙度具有较大的减小量，但仍保持了10%左右的现今孔隙度(见图14)。

图14 变质岩物源区储层孔隙演化模式图

不稳定物源区具有埋深浅、易溶颗粒含量高、储层开放等特征。在早成岩阶段，由于埋深较浅，压实作用弱，其孔隙演化曲线与正常压实曲线保持一致。早期胶结作用充填了部分粒间孔隙，但在大气淡水淋滤以及有机酸的影响下，胶结物大量溶蚀。同时长石、岩屑等易溶矿物发生较大范围的溶蚀，尽管溶蚀作用较强区域的石英次生加大边和高岭石含量有所增加，但由于储层埋深浅，孔隙连通性好，溶蚀产物多数可以有效带离储层，使得溶蚀作用发挥了较强的增孔能力。到中成岩阶段，在较强的压实作用和铁质碳酸盐胶结物的影响下，孔隙度有所减小，最终保持了约12%的现今孔隙度(见图15)。

图15 不稳定物源区储层孔隙演化模式图

4.6 异常孔渗带成因

前文提到埋藏深度在3 300～3 600 m以及4 050～4 200 m范围内存在两个异常高孔带。笔者利用对应井位和深度的储层样品镜下特征，结合薄片统计分析结果，明确了异常高孔带的成因机制。

研究区浅层的异常高孔带主要分布于变质岩物源区的缓坡带和陡坡带，其薄片照片特征显示原生粒间孔占比具有绝对优势，其刚性颗粒含量高，储层成分成熟度高，分选较好(见图16(a)、(b))。因此可以将该异常高孔带划分为原生型异常高孔带，其成因主要是由于储层抗压实能力、保存孔隙能力较强。深层的异常高孔带埋深较大，主要位于碳酸盐岩-变质岩混合物源区。薄片照片特征显示，即使溶蚀作用不强，但其储层粒内孔相对发育(见图16(c))。由于埋深较大，压实作用减孔能力相对较强，粒间孔占比明显降低。推测在局部刚性颗粒含量高的地区，溶蚀作用增孔能力较强，导致深层次生孔隙型异常高孔带的局部发育。

注：(a)车251井，沙四段，3 529.85 m，单偏光，原生粒间孔为主；(b)车251井，沙四段，3 529.85 m，正交光，刚性颗粒含量多，分选较好，抗压实作用强；(c)大斜722井，沙三段，4 106.54 m，单偏光，残余粒间孔，弱溶蚀作用产生溶蚀粒内孔；(d)车古25井，沙三段，4 408.25 m，单偏光，成岩微裂缝发育(红色箭头)，弱溶蚀产物就近沉淀。

低孔高渗带主要分布于北部陡坡带的深部储层中。镜下观察显示，受超压影响，储层成岩缝广泛发育，随着储层渗流能力的改善，溶蚀作用略有增强。但由于埋深较大，储层封闭性强，可见高岭石等溶蚀产物发生原地沉淀现象(见图16(d))。因此，虽然储层渗透率有所升高，但储层孔隙度并无明显改善，从而导致深层低孔高渗带的分布。

5 结束语

依据母岩类型的差异，车镇凹

陷沙三段、沙四段物源区可划分为碳酸盐岩物源区、碳酸盐岩-变质岩混合物源区、变质岩物源区和不稳定物源区4种类型。整个凹陷内储层孔隙度的减少均受压实作用控制，碳酸盐物源区的陡坡带压实减孔率普遍在90%以上，碳酸盐岩-变质岩混合物源区的陡坡带和洼陷带少部分储层的胶结作用主控了孔隙度的减少。刚性颗粒含量较高的变质岩物源区的储层抗压实能力强，在相对较浅的深度可发育原生型异常高孔带，埋深较大时，受溶蚀作用影响，可局部发育次生孔隙型异常高孔带。受超压影响，深层封闭体系内的储层裂缝和成岩缝发育使渗透率提升，但溶蚀增孔能力差，形成低孔高渗带。

碳酸盐岩物源区颗粒分选较差，其初始孔隙度略低于其他物源区。由于抗压实能力弱，早期的压实作用对其孔隙度的破坏程度也最高。变质岩物源区的洼陷带和缓坡带的溶蚀作用明显减缓了储层孔隙度的降低。受溶蚀作用的影响，不稳定物源区的储层具备最高的现今孔隙度。由于成分成熟度和分选性的差异，变质岩物源区现今孔隙度较高，碳酸盐岩-变质岩混合物源区次之，碳酸盐岩物源区现今孔隙度最低。不同物源区的溶蚀作用对储层的影响存在差异，碳酸盐岩物源区溶蚀作用主要导致了储集空间的调整和再分配，碳酸盐岩-变质岩混合物源区及变质岩物源区的溶蚀作用主要减缓了储层孔隙度的降低，不稳定物源区的溶蚀作用则有效增加了储层孔隙度。