济阳坳陷陡坡带砂砾岩体成岩差异研究.doc

1、1济阳坳陷陡坡带砂砾岩体成岩差异研究摘 要：中深层砂砾岩体储层发育主要受控于成岩作用对储集层的改造作用。本文主要分析了济阳坳陷深部砂砾岩体不同成岩作用类型的发育特征。并指出深层砂砾岩体成岩差异性主要受沉积相、物源、流体活动、断层活动的影响，从而导致不同砂砾岩体存在以微裂缝或次生溶孔为主导的储集空间类型的差异。因此，精细研究砂砾岩体的成岩差异可以为深层砂砾岩体勘探提供借鉴意义。 关键词：陡坡带砂砾岩体 成岩作用 溶蚀作用 济阳坳陷 中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）03-0283-01 前 言 近年来许多学者对济阳坳陷砂砾岩从沉积相、层序地层、测井、地

2、震、成藏、油藏开发等多方面做过研究1。但对于砂砾岩成岩作用及储集空间演化规律方面的研究较少，深层（3500 米以下）由于其成岩作用复杂更是很少涉及。 作为一种特殊类型储层与一般砂岩储层相比，陡坡带砂砾岩体具有至湖盆中心距离短，断裂构造发育，圈闭丰富，油源充足且与油源沟通较好等优越条件，但也存在低结构成熟度和成分成熟度的组构特征、岩性变化大非均质性强及相变迅速等特点2。近年来的勘探实践表明，深层砂砾岩体的储层产能差异主要受控于储集层次生孔隙和裂缝的发育状2况即储层的成岩改造状况，因此研究济阳坳陷的砂砾岩体的成岩作用对指导油气勘探具有重要意义。 一、地质概况 济阳坳陷是以前寒武系和古生界为基底的中

3、、新生代盆地。中生代后期至早第三纪是济阳坳陷的主要发展时期。这一时期，坳陷内的东营凹陷、车镇凹陷、沾化凹陷等凹陷北部的大断裂通常处于强活动期，断层落差大；而南部断层活动则较弱，落差小，因此，在每个凹陷内均形成北陡南缓的箕状断陷湖盆沉积。陡坡带是指以上各次级凹陷的北部陡坡带部分，具有坡度陡、近物源、古地形起伏较大和构造活动强烈等特点，沉积地层中各种成因的砂砾岩体极为发育。 二、砂砾岩成岩作用差异分析 济阳坳陷砂砾岩成岩现象丰富，主要包括机械压实作用、压溶作用、自生矿物的沉淀作用（包括胶结、交代和重结晶作用） 、溶蚀作用及粘土矿物的成岩作用等。 1. 机械压实和压溶作用。砂砾岩体分选差，杂基含量高

4、。机械压实作用和压溶作用常共同作用，是储层孔渗极速衰减的主要原因之一，对于深部砂砾岩体原生孔隙基本消失殆尽。一般情况下，杂基支撑砾岩多的表现为机械压实作用，而碎屑支撑砾岩则更多表现为压溶作用。 压实作用也可形成微裂缝改善储层物性，这是对车西北带砂砾岩体研究中的新发现。车 66 块为湖底扇沉积，构造稳定。砂砾岩体呈透镜体状处于厚层泥岩的包裹中，砾石成份主要为碳酸盐岩。这种微裂缝与构造裂缝不同，主要存在于砾石中，其次为碎屑颗粒中，胶结物内裂缝最3少。通过薄片观察可以发现，这种微裂缝的发育程度与砂砾岩中碎屑颗粒和杂基的含量呈较好的负相关性，与砾石的粒级呈较好的相关性。这是因为当细粒碎屑颗粒和杂基含量

5、较高时，其较易通过颗粒间杂基的变形和位移抵消上覆地层的压力，从而减弱了砾石所承受的压力。反之，砾石需承受更大的压力。加上碳酸盐岩砾石胶结致密、性脆等特点以及砂砾岩体处于异常高压带（压力系数最高可达 2.02）中，在这种条件下砾石更易出现破裂3，从而形成裂缝。 压实作用除产生裂缝改善储层以外，在东营北带砂砾岩体发现也可能由于砂泥岩间的不均衡压实作用，使砂砾岩内部出现“欠压实”状态，从而保留了部分原生粒间孔或先期形成的次生孔隙。 2.2 胶结作用。胶结作用强烈是深层砂砾岩体成岩作用的最大特点，各凹陷主要表现为碳酸盐、硫酸盐等的胶结作用。 碳酸盐的胶结作用是深层砂砾岩物性损失最重要的因素之一。碳酸盐

6、的胶结作用主要受沉积和成岩两方面的控制。一方面，随着埋藏深度的增加，深部地层水矿化度升高，有利于碳酸盐的沉淀。从现有的分析测试资料来看，济阳坳陷白云石胶结物主要出现在 2800m3500m 的中深埋藏区。另一方面，其受母岩性质和相邻碳酸盐岩的控制。东营凹陷西部沙三上的白云岩发育区增强了相邻砂质沉积物的白云质胶结作用。受碳酸盐母岩影响的车西北带砂砾岩岩体碳酸盐的胶结作用也非常强烈。 硬石膏是沙河街组尤其是沙四段盐膏层中最重要的一种成岩矿物，它的分布受到盐膏段发育区的控制并具有向周边地层扩散的趋势。济阳坳陷的硬石膏在深埋藏区（3500m5000m）主要分布在东营凹陷北部，4沾化凹陷北部和惠民凹陷的

7、西部地区。硬石膏含量纵向上由浅至深逐渐增加，砂质沉积物中硬石膏含量在深层可接近 50%，至浅层平均含量降低为不足 1%。东营凹陷沙四段的硬石膏由于沉积厚度大，并且埋藏较深，对该区储层物性具有重要的影响，硬石膏和石盐是该层段砂体孔隙的主要充填物，它在砂层中含量高低是决定储层物性的关键因素；同时，由于硬石膏和石盐在深埋藏区表现出很强的塑性变形特征，它们向相邻地层的扩散和充填，对相邻储层的储集物性也造成了一定的影响，如民丰洼陷中丰深 1 井和丰 8 井中，就存在硬石膏含量变化造成的储集物性的差异。 2.3 溶蚀作用。溶蚀作用是深部致密储层改善物性最为重要的成岩作用。其现象常为酸性流体对碳酸盐、长石等

8、的溶蚀。 2.3.1 长石矿物溶解。长石的溶解主要是在酸性条件下发生，酸性条件的获得有：1）有机质成熟排除大量的有机酸；2）有机质脱羧作用形成 CO2，使流体呈酸性；3）深部来源的 CO2 使流体呈酸性；4）硫酸盐热分解等。 2.3.2 碳酸盐矿物的溶解。砂岩中碳酸盐矿物的溶解和沉淀是成岩作用的重要特征。碳酸盐矿物溶解是形成砂岩次生孔隙的重要途径。以往碳酸盐的溶解机制的研究往往简单认为温压条件增大有利于碳酸盐的溶解，但在深部储层的勘探实践中发现碳酸盐的溶蚀作用并没有因为深部储层的温压条件的增大而加强。 这点也在车西车 66 块勘探实践中得到了证实。车 66 块虽然存在酸性孔隙水介质条件，但碳酸

9、盐溶蚀可见孔并不发育。这是由于处于异常5高压的压力封存箱内，流体与外界交换能力减弱，碳酸盐矿物的溶解速率大大降低。酸性流体沿储层砾缘缝及砾石内部的裂缝进行溶蚀，仅在砾石表面或裂缝周围形成微孔隙，在对样品铸体薄片、扫描电镜、荧光薄片的观察也证明了这一点。 与此相对的是处在东营北带砂砾岩体常压区的丰深 1 井，碳酸盐的溶蚀速率明显增大，碳酸盐溶蚀对储层的改善起到了重要作用。 值得注意的是酸盐各矿物之间溶蚀性也存在差异。肖林萍4（2003）的模拟实验也证明不同温度、压力条件下白云石的溶解速率明显比方解石大。 2.4 粘土矿物的成岩作用。砂砾岩中的粘土矿物主要有高岭石、伊利石、伊/蒙混层、绿泥石、蒙脱

10、石等。 砂砾岩中的自生高岭石主要为长石与酸性空隙水反应的产物，其高含量带常与次生空隙发育带相对应。伊/蒙混层为蒙脱石随深度加深向伊利石转化的中间产物。深部储层发育的绿泥石膜抑制了碳酸盐胶结等降低储层孔隙度的成岩活动，为孔隙保存创造了良好的条件。 在深部低孔低渗储层钻进和储层改造中更应当重视粘土矿物的敏感性分析，以便最大程度地保护储层。 三、结论 砂砾岩体，特别是深层的砂砾岩体，成岩作用强烈，原生孔隙基本消失殆尽，储层的改善依靠后期的成岩改造作用。正是由于各砂砾岩体在成岩作用类型上的差异，导致不同砂砾岩体的成岩特征不同，进而形成不同的储集空间类型。 6参考文献 1宋宁，林春明，于正军等.东营凹陷坨 71 块近源浊积扇沉积特征J.西安石油大学学报，2005，20（4）：39-42. 2赵澄林，刘孟慧等.特殊油气储层M. 1997.北京：石油工业出版社. 3朱志澄主编.构造地质学M.武汉：中国地质大学出版社，1999. 4肖林萍，黄思静. 方解石和白云石溶蚀实验热力学模型及地质意义J. 矿物岩石，2003，23（1）：113-116. 作者简介：李博（1981- ） ，男，现供职于中石化胜利油田分公司地质科学研究院，从事储层综合研究工作。