地质力学学报  2009, Vol. 15 Issue (3): 305-314
引用本文
孟玮, 钟建华, 王嘉玮. 东营凹陷永北地区砂砾岩体储集层特征及影响因素[J]. 地质力学学报, 2009, 15(3): 305-314.
MENG Wei, ZHONG Jian-hua, WANG Jia-wei. THE CHARACTERISTICS AND AFFECTING FACTORS OF GLUTENITE RESERVOIRS IN NORTHERN YONGXIN AREA OF DONGYING SAG[J]. Journal of Geomechanics, 2009, 15(3): 305-314.
东营凹陷永北地区砂砾岩体储集层特征及影响因素
孟玮1 , 钟建华1,2 , 王嘉玮1     
1. 中国石油大学(华东)地球资源与信息学院, 山东 东营 257061;
2. 中国科学院广州地球化学研究所, 广东 广州 510640
摘要:东营凹陷位于济阳坳陷的东南部。通过岩心观察、薄片鉴定、物性分析、扫描电镜观察等技术手段, 研究了东营凹陷永北地区砂砾岩体储集层的主要岩石类型、储集空间类型、物性特征和影响因素。研究结果表明, 砂砾岩体岩石学特征具有成分成熟度和结构成熟度低的特点; 主要储集空间类型为粒间溶孔和粒内溶孔, 铸膜孔和胶结物溶蚀孔也具有一定的储集意义。影响本区储集物性的因素主要有埋藏深度、成岩作用以及沉积相带, 其中埋藏深度是控制储集层物性的主要因素。
关键词砂砾岩体    储集层物性    影响因素    
文章编号:1006-6616(2009)03-0305-10
THE CHARACTERISTICS AND AFFECTING FACTORS OF GLUTENITE RESERVOIRS IN NORTHERN YONGXIN AREA OF DONGYING SAG
MENG Wei1 , ZHONG Jian-hua1,2 , WANG Jia-wei1     
1. Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China;
2. College of Geo-Resources and Information, China University of Petroleum, Dongying 257061, China
Abstract: The Dongying sag is located in southeastern part of the Jiyang Depression. A study has been made on main rock types, type of reservoir space, physical characteristics and affecting factors of the glutenite reservoirs in northern Yongxin area in the Dongying sag based on core observation, thin section analysis, physical property analysis, scanning electron microscopy. The results show that the glutenites are of a low compositional maturity and textural maturity, and the reservoir spaces are intergranular corroded hollow, moldic pore and cementing corroded hollow. The dominant factors affecting physical characteristics of the reservoirs include burying depth, diagenism and sedimentary facies, of which the burying depth serves as a fundamental factor affecting physical properties of the reservoirs.
Key words: glutenite    physical characteristics    affecting factor    
1 研究区地质概况

东营凹陷是济阳坳陷东南部的一个次级构造单元, 济阳坳陷所在的华北断陷盆地, 特别是环渤海湾周缘, 近十年来石油地质研究取得了许多新的成果[1~14]。东营凹陷南部为鲁西隆起, 北为陈家庄凸起, 东为青坨子凸起, 西为滨县凸起和青城凸起。古近纪, 在基底断陷体制控制作用下, 构造上呈现断裂发育而褶皱少见的特点, 断层多具同生盆倾正断层的性质[15]。总体而言北部断裂活动强烈大, 南部相对较弱, 从而构成北陡南缓的箕状断陷盆地(见图 1)。

图 1 东营凹陷现今构造面貌图 Figure 1 Map showing present structural features of Dongying sag
2 储集特征研究 2.1 岩石学特征

永北地区砂砾岩属于复成分砂砾岩, 以砾岩、砂质砾岩、含砾砂岩和砾状砂岩、砂岩为主, 成分成熟度低, 岩屑成分以碳酸盐岩、中酸性喷出岩为主, 包括石英砂岩、微晶灰岩、鲕粒灰岩、竹叶状灰岩和火山岩等。结构成熟度也较低, 常表现为杂基支撑、颗粒大小悬殊、分选差、磨圆差等特点。砾石形态多样, 大小不一, 呈棱角状—次棱角状。在粒度分布频率曲线上表现出双峰特征[16]。砾岩的碎屑填隙物主要为泥级细杂基(包括钙泥基、灰泥基、黏土泥基)和砂级、粉砂级粗杂基; 胶结物以碳酸盐为主, 包括方解石、铁方解石、白云石、铁白云石, 少量为绿泥石和黄铁矿[17]

2.2 储集空间类型

砂砾岩体储集层储集空间主要为孔隙, 裂缝较少见。孔隙按成因可分为原生孔隙和次生孔隙[18, 19]。原生孔隙主要指碎屑颗粒的粒间孔隙, 由于永北地区砂砾岩体储集层经历的成岩作用强度不一, 埋深1300~3500 m(见图 2), 因此, 原生孔隙十分发育, 构成该区储集层的主要储集空间。次生孔隙是指沉积岩形成后, 因淋滤、溶蚀、交代、溶解及重结晶等作用在岩石中形成的孔隙。本区主要指次生溶蚀孔隙, 主要包括粒间溶孔、粒内溶孔、铸膜孔及胶结物溶蚀形成的溶孔等[20]

图 2 永北不同地区孔隙垂向演化与分布 Figure 2 Vertical evolution and distribution of the pores in different areas in northern Yongxin
2.3 储集层物性特征

据永925井取心资料分析, 其沙四段储集层主要由含砾砂岩、细砾岩、粗砾岩夹泥岩组成, 由下而上粒度变小, 砾石成分主要为石英、长石夹少量灰岩、片麻岩岩屑, 粒径一般为2~5 mm, 最大9 cm, 岩心孔隙度一般在5.0%~15.0%之间, 平均为11%, 渗透率一般在10×10-3~35×10-3 μm2, 平均为22×10-3 μm2(见表 1表 2), 泥质含量平均为18.7%, 粒度中值0.13~1.00 mm, 平均为0.48 mm, 分选系数为1.22~2.14, 平均为1.72, 碳酸盐岩含量在2.9%~23.7%, 平均为9.2%。压实及胶结作用较强。

表 1921-18井物性参数表 Table 1 Physical properties of the Well Yong 921-18

表 2921井物性参数表 Table 2 Physical properties of the Well Yong 921

沙三段据盐18井取心资料分析主要以细砾岩、含砾砂岩及部分粗砂岩为主, 岩性主要为岩屑、长石砂岩, 粒径多为2~5 mm, 最大3 cm, 岩心孔隙度一般在16%~27%, 平均为22%, 渗透率一般在200×10-3~1000×10-3 μm2, 平均为708.7×10-3 μm2, 泥质含量平均为3.3%, 粒度中值平均为0.45 mm, 分选系数平均为1.69, 碳酸盐岩含量平均为2.5%(见表 3表 4)。压实及胶结作用较沙四段弱。

表 3182井物性参数表 Table 3 Physical properties of the Well Yan 182

表 418井物性参数表 Table 4 Physical properties of the Well Yan 18
3 储集层物性影响因素分析

永北砂砾岩储集层由于其沉积相不同, 埋藏深度有差异, 物性差别较大, 归纳起来, 受以下几方面的影响。

3.1 埋藏深度

几种砂砾岩体储集层比较起来, 埋藏深度是影响储集性能的主要因素, 埋藏浅、经历的压实作用小, 原生孔隙大量保存, 物性好, 如永北地区永921井区块沙四段储集层埋藏深度2800~2900 m, 颗粒之间点—线接触, 铸体薄片观察面孔率6%~8%, 孔隙度6%~16%, 渗透率20×10-3~100×10-3 μm2(见图 3图 4)。

图 3 永921-25井沙四段深度与孔隙度关系 Figure 3 Relationship between depth and porosity of No.4 Member of Shahejie Formation in Well Yong 921-25

图 4 永921-30井沙四段渗透率与深度关系 Figure 4 Relationship between permeability and depth of No.4 Member of Shahejie Formation in Well Yong 921-30
3.2 成岩作用

胶结作用对储集层影响较大, 特别是晚期胶结作用, 可使储集层物性变差[21]。如永北沙三下至沙四段水下扇, 其北部碳酸盐胶结物含量平均为7.2%, 孔隙度为15%左右, 中南部胶结物含量平均为12%, 孔隙度为10%左右, 明显降低, 后期溶蚀作用可使物性变好, 镜下观察, 溶蚀作用发育的储集层, 物性有明显改善。据定量计算表明, 溶蚀作用可使孔隙度扩大4.89%。

砂砾岩体成岩现象丰富, 既有机械压实、压溶作用, 也有自生矿物的沉淀作用(包括胶结、交代及重结晶作用), 还有溶解(溶蚀)作用, 包括碎屑颗粒、基质、自生矿物的溶蚀。需强调指出的是, 烃源岩的热演化对次生孔隙的形成及保存也起了重要的作用(见图 5)。

图 5 东营凹陷北部地区砂砾岩成岩作用与孔隙演化 Figure 5 Diagenesis and pore evolution of glutenite in northern area of Dongying sag

成岩作用是指沉积物沉积后直到变质或风化以前, 其内部发生的所有变化, 砂砾岩体储集层沉积相带不同, 埋藏深度范围变化较大, 因而, 经历的成岩作用也各不相同[22]。研究区沙三段砂质岩的固结作用较弱部分为疏松至半固结岩; 沙四段砂质岩相对于沙三段固结作用较强, 大部分表现为致密性含砾砂岩。研究区成岩作用包括压实、胶结、溶解、交代充填及黏土矿物的转化等。综合分析各种成岩作用现象和标志可知, 研究区沙三段处于早成岩期的A—B亚期, 沙四段处于晚成岩A亚期(见表 5)。

表 5 永北地区砂砾岩储集层成岩阶段划分 Table 5 Classification of diagentic stages of glutenite reservoir in northern Yongxin area
3.3 沉积相带

同一砂砾岩体, 由于沉积相带不同, 其沉积时碎屑颗粒的大小、分选、磨圆及泥质含量不同, 因此, 其物性有差异。相比而言, 辫状河三角洲前缘亚相最好, 近岸水下扇、陡坡深水浊积扇、近岸砂体前缘滑塌浊积扇等扇中亚相次之, 洪积扇最差。如永北地区沙三上扇三角洲储集层孔隙度一般为26%~29%, 最高达43%, 渗透率一般500×10-3~2000×10-3 μm2, 最高达22674×10-3 μm2; 盐家地区盐16陡坡深水浊积扇孔隙度20%~25%, 渗透率200×10-3~2000×10-3 μm2; 而盐家地区沙四段洪积扇则由于碎屑颗粒大小混杂, 分选差, 物性普遍较差。

根据以上的认识, 总结出储集层物性的最主要控制因素是埋藏深度的变化, 压实成岩作用随深度的加大而加强, 直接导致储集层储集空间的减小(见表 6)。如盐182沙三上扇三角洲扇中亚相, 以砾状砂岩为主, 埋深1300~2800 m, 孔隙度大于30%, 渗透率在500×10-3~2000×10-3 μm2之间, 为高孔高渗储集层; 同样是扇三角洲的扇中亚相, 盐18沙四上扇中亚相储集层埋深2700~3100 m之间, 其孔隙度在8%~16%, 渗透率在5×10-3~30×10-3 μm2, 属于中孔低渗储集层(见表 7)。

表 6 永北地区物性参数统计表 Table 6 Physical properties in northern Yongxin area

表 7 不同地区扇三角洲沉积不同微相物性特征对比 Table 7 Comparison of physical properties of different microfacies in fan delta in different areas
4 结论

东营凹陷永北地区储集层是由扇三角洲、近岸水下扇沉积为主的砂砾岩体, 其岩石学特征具有成分成熟度和结构成熟度低的特点, 其储集空间类型主要为粒间溶孔和粒内溶孔, 铸膜孔和胶结物溶孔也占有一定的储集意义。根据取心资料可以明显看出, 研究区沙三段储集层比沙四段储集层物性好。影响该区砂砾岩体储层储集物性的因素主要有埋藏深度、成岩作用以及沉积相带的分布, 其中, 埋藏深度是影响储集物性的主要因素。

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