高邮凹陷古近系阜宁组一段沉积特征对储层成岩作用及物性的影响_纪友亮

第８　８卷　第７期２　０　１　４年７月 地　质　学　报 ＡＣＴＡ　ＧＥＯＬＯＧＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ Ｖｏｌ．８８　Ｎｏ．７Ｊｕｌｙ　２　０　１　４注：本文为国家自然科学基金项目（编号４１２７２１５７）和国家重大科技专项（编号２０１１ＺＸ０５００３－０３－００２，２０１１ＺＸ０５００９－００３）资助的成果。

收稿日期：２０１３－０４－０６；改回日期：２０１３－１２－０３；责任编辑：周健。

作者简介：纪友亮，男，１９６２年生。

教授，博士，博士生导师，目前在中国石油大学（北京）从事沉积学储层地质学和层序地层学研究。

Ｅｍａｉｌ：ｊｉｙｏｕｌｉａｎｇ＠ｃｕｐ．ｅｄｕ．ｃｎ。

通讯作者：周勇，男，１９８４年生。

博士研究生，讲师。

主要从事层序地层学与储层地质学方面的教学与科研工作。

Ｅｍａｉｌ：ｚｈｏｕｙｏｎｇ＠ｃｕｐ．ｅｄｕ．ｃｎ。

高邮凹陷古近系阜宁组一段沉积特征对储层成岩作用及物性的影响纪友亮１），周勇１），刘玉瑞２），卢欢１），刘启东２），王艳艳１）１）中国石油大学（北京）地球科学学院，北京，１０２２４９；２）中国石化江苏油田地质研究院，江苏扬州，２２５０００内容提要：本次通过对高邮凹陷阜宁组一段３８口井的岩芯描述和４００余块样品的普通薄片、铸体薄片和扫描电镜的镜下观察以及物性分析和含油性分析等，对储层的岩性、粒度、杂基含量、层理结构、生物扰动构造等因素与储层的成岩现象、物性特征和含油性的关系进行了详细研究，总结了沉积微相对成岩作用、储层物性的影响和与储层含油气性的关系。

储层的岩石成分对储层的成岩作用及物性有重要影响，岩屑较软，易被压实和溶解，浅埋藏时，孔隙度和渗透率随着岩屑含量的增大而增大；当埋藏较深时，孔隙度和渗透率随岩屑含量增加而快速下降。

储层的粒度对储层的成岩作用及物性也有重要影响，一般随着粒度的增大，孔隙度、渗透率都相应增大。

储层的层理类型对成岩作用及物性也有重要影响，块状层理、交错层理或平行层理砂岩的分选性好，杂基含量较低，属于颗粒支撑结构，从而有利于原生孔隙的保存，为后期地下酸性流体对储层的溶蚀改造提供了渗流条件；波状交错层理等砂岩除不具备这一条件外，砂层内部弯曲的纹层给地下流体的流动增加了困难，不利于次生孔隙的发育和油气的进入。

沉积微相对储层物性的控制，主要表现在其对原始物性的控制，分选好、原始物性好的储层在埋藏成岩演化过程中，由于对地层流体的流动的阻力小，其储集空间可以由于致密胶结作用完全消失，也可以得到溶蚀改善和保存；但泥质含量高的储层，其原始物性不好，对地层流体的流动阻力大，尤其是油气难于进入，储层主要遭受破坏，而难以得到改善和保存。

关键词：高邮凹陷；阜宁组一段；沉积特征；成岩作用；储层物性碎屑岩储层沉积后的物性往往受到成岩作用改造，但成岩作用是外部动力环境作用于沉积物上发生的，外因通过内因而起作用，因此，成岩作用的演化结果必然受到原始沉积物沉积特征的影响（纪友亮，２００９）。

对储层而言，其岩性、粒度、杂基含量、层理结构、生物扰动构造等因素是影响其成岩作用的内因，而这些因素又受储层沉积时的沉积微相的控制。

即使在外因相同的情况情况下，不同微相的储层会发生不同的成岩作用，储层的物性特征也会发生不同的变化，进而影响着其含油气性。

本文试图通过详细研究储层的岩性、粒度、杂基含量、层理结构、生物扰动构造等因素与储层的成岩现象、物性特征和含油性的关系，总结沉积微相对成岩作用、储层物性和含油气的影响，阐明在该研究区有利孔隙发育带的分布特征。

１　岩石成分成熟度对储层成岩作用和物性的影响 砂岩的成分成熟度对储层成岩作用和物性有重要的影响，随着砂岩成分成熟度的降低，岩石的化学和机械性质的不稳定性增加，其抗压性降低，砂岩的孔隙不容易保存。

如石英砂岩的抗压性和抗热性较强，长石砂岩次之，而岩屑砂岩最弱。

这是由于在构造应力的作用下，刚性组分如石英、长石比较富集的粗粒砂岩容易产生破裂，形成构造裂缝，而塑性岩屑富集的细粒砂岩在构造应力的作用下往往发生的是变形（寿建峰等，１９９８；李忠等，２００６）。

高邮凹陷阜宁组一段储层的岩石类型主要为长石岩屑砂岩，且岩屑的成分以火山岩岩屑和泥岩岩屑为主，这两者均属于塑性岩屑，对储层的影响大。

地　质　学　报ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｎ／ｄｚｘｂ／ｃｈ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐｘ２０１４年平面上，中部深凹带的岩屑含量最低，北斜坡次之，南断阶的岩屑含量最高。

北斜坡西部韦庄地区的岩性主要为岩屑质石英砂岩和长石质石英砂岩，沙埝地区的岩性主要为长石石英砂岩；南断阶陈堡地区的岩性主要为岩屑石英砂岩（宋秋花等，２００９）。

图１　陈堡、小纪、花瓦地区阜宁组一段岩屑含量与孔隙度交会图Ｆｉｇ．１　Ｐｌｏｔｓ　ｓｈｏｗｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｌｉｔｈｉｃ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｅｎｔｉｎ　ｔｈｅ　１ｓｔ　Ｍｅｍｂｅｒ　ｏｆ　Ｆｕｎｉｎｇ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｅｎｂａｏ，Ｘｉａｏｊｉ　ａｎｄ　Ｈｕａｗａ　ａｒｅａｓ（ａ）—陈堡地区岩屑含量与孔隙度关系（样品深度：１６９０～２１９０ｍ）；（ｂ）—陈堡地区岩屑含量与孔隙度关系（样品深度：２２４０～２７４０ｍ）；（ｃ）—小纪地区岩屑含量与孔隙度关系（样品深度：１５００～２４００ｍ）；（ｄ）—花瓦地区岩屑含量与孔隙度关系（样品深度：２７００～３２００ｍ）（ａ）—Ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｌｉｔｈｉｃ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　Ｃｈｅｎｂａｏ　ａｒｅａ（ｓａｍｐｌｅ　ｄｅｐｔｈ　ｆｒｏｍ　１６９０ｍｔｏ　２１９０ｍ）；（ｂ）—ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｌｉｔｈｉｃ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　Ｃｈｅｎｂａｏ　ａｒｅａ（ｓａｍｐｌｅ　ｄｅｐｔｈ　ｆｒｏｍ　２２４０ｍｔｏ　２７４０ｍ）；（ｃ）—ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｌｉｔｈｉｃ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　Ｘｉａｏｊｉ　ａｒｅａ（ｓａｍｐｌｅ　ｄｅｐｔｈ　ｆｒｏｍ　１５００ｍｔｏ　２４００ｍ）；（ｄ）—ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ａｎｄｌｉｔｈｉｃ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　Ｈｕａｗａ　ａｒｅａ（ｓａｍｐｌｅ　ｄｅｐｔｈ　ｆｒｏｍ　２７００ｍｔｏ　３２００ｍ）成分的差异影响着储层的成岩演化和物性的演化。

由于长石和岩屑易发生溶蚀作用，所以长石和岩屑含量高的砂岩次生孔隙往往比较发育（张永旺等，２００９）。

岩屑相对较软，抗压实能力弱，因此当岩屑含量高的砂岩埋藏到一定深度，由于岩屑易发生压实变形，导致其孔隙度和渗透率快速降低（钟大康，１９９３；钟大康等，２００６；闫建萍等，２０１０；吴小斌等，２０１１）。

通过对高邮凹陷阜宁组一段统计资料进行分析可见，岩屑含量、长石含量与储层孔隙度具有良好的相关性。

在陈堡地区埋藏较浅环境下（１６９０～２１９０ｍ），储层孔隙度随岩屑含量增大而增大（图１ａ），埋藏较深环境下（２２４０～２７４０ｍ）则表现为负相关性（图１ｂ）。

分析可见浅埋藏时岩屑的溶解作用对储层孔隙度影响较大，并随着岩屑含量增大、岩屑溶解作用的进行，储层次生孔隙增加，虽然压实作用仍在进行，但储层总体孔隙度增大。

当深度增加，埋藏较深时，压实作用的进行使孔隙度降低，由于岩屑较软易于压实，此时岩屑的压实作用对储层的孔隙度影响较大，为主要因素（王瑞飞等，２００７；周勇等，２０１１）。

随着岩屑含量的增加，岩石变得越易压实，因此孔隙度和渗透率随岩屑含量增加而快速下降，从而降低储层物性。

其余地区岩屑含量与孔隙度关系同样表现为上述规律：在较浅埋藏环境下，岩屑的溶解作用对储层物性为主要影响因素，岩屑含量与孔隙度呈正相关关系（图１ｃ）；较深埋藏环境下，岩屑的压实作用为储层物性的主要因素，岩屑含量与００３１第７期纪友亮等：高邮凹陷古近系阜宁组一段沉积特征对储层成岩作用及物性的影响孔隙度呈负相关关系（图１ｄ）。

另外，储层物性在一定程度上也受控于填隙物含量的多少，如图２所示，在小纪、花瓦地区，填隙物含量高的砂岩其孔隙度、渗透率要明显低于那些填隙物含量低的砂岩。

尤其在伊利石、高岭石、硅质、碳酸盐等胶结物所占比重较大的砂岩中，储层物性往往更差。

这是因为杂基一方面充填孔隙，降低孔隙度，另一方面，杂基的抗压实能力弱，在相同的埋深条件下，压实作用强，储层物性差。

图２　小纪、花瓦地区阜宁组一段孔隙度和填隙物含量交会图Ｆｉｇ．２　Ｐｌｏｔｓ　ｓｈｏｗｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｏｒｏｓｉｔｙａｎｄ　ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　１ｓｔ　Ｍｅｍｂｅｒｏｆ　Ｆｕｎｉｎｇ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｘｉａｏｊｉ　ａｎｄ　Ｈｕａｗａ　ａｒｅａｓ２　岩石结构成熟度对储层成岩作用和物性的影响２．１　粒度对储层成岩作用和物性的影响２．１．１　粒度对储层压实作用和物性的影响通过大量的岩芯观察发现，阜一段不含油层段粒度较细，如粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，含油层段粒度较粗，如中细砂岩等（图３，表１）。

理论上讲，粒度对储层的孔隙度没有影响，但高邮凹陷阜一段的实际情况是粗砂、中细砂岩的储层物性比粉砂岩要好。

这主要是由于粗、中、细砂岩的分选好、杂基含量低。

另外，粒度对渗透率影响也很大，粒度越粗，渗透率越高，这一规律在阜一段中浅层储层中较为明显。

根据阜一段物性资料统计发现，随着粒度的增大，孔隙度（图４、５）、渗透率都相应增大。

这是由于粗粒级砂岩的表面积较小，颗粒之间的支撑力较大，孔喉的连通性好，油气沿着孔隙喉道粗的地方流动，易于聚集油气，因此粒度粗的砂岩中常见较大的孔隙。

而粒度小的砂岩中孔隙小，细粒级砂岩在上覆载荷作用下，其颗粒易滑动和重新排列，从而使颗粒之间的支撑力减小，加快了砂岩的压实进程，导致孔隙喉道缩小，孔隙结构以细孔微喉型为主，孔喉连通性差，多是孤立不连通的死孔喉，对油气的运移阻力大，是很差的渗滤通道（周勇等，２０１１）。

从阜一段孔隙度－粒度交会图（图４）可以看出，在粗、中砂岩中，也有很低的孔隙度值，这是由胶结作用所致；另外在粉细砂岩中，部分岩样的孔隙度很高，这是由于胶结少或溶蚀作用等造成，但岩样数据的总体趋势仍告诉我们在本区寻找有利储层时，还是应该着眼于粗相带。

表１　高邮凹陷阜宁组一段不同粒级砂岩的平均孔隙度、平均渗透率及含油性特征统计表Ｔａｂｌｅ　１　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｄａｔａ　ｓｈｏｗｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｏｉｌ－ｂｅａｒｉｎｇ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｉｎ　ｓｉｚｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　１ｓｔ　Ｍｅｍｂｅｒ　ｏｆ　Ｆｕｎｉｎｇ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ岩性孔隙度（％）渗透率（×１０－３μｍ２）含油性细砾岩９．７　５．３油迹、荧光粗砂岩７．８　１６．２油迹、荧光中砂岩１５．２　２１．７油浸、油斑细砂岩１８．３　４０．３饱含油、油浸、油斑粉砂岩１０．２　２０．３油浸、油斑泥质粉砂岩８．９　５．９油浸、油斑粉砂质泥岩５．６　３．５油迹、荧光泥岩４．２　１不含油２．１．２　粒度对储层胶结作用和物性的影响当分选好的不同粒度的砂岩相邻时，粒度较粗的砂岩喉道粗，对油气进入的阻力小，油气优先进入，油气进入以后，阻碍了胶结物的沉淀，其物性保存较好，而粒度相对较细的砂岩，其喉道也细，对油气进入的阻力大，油气很难进入或无法进入，导致该层一直作为水层，水层中碱性流体的不断流动，继续带来胶结物胶结，最终成为致密储层，物性很低（图６中模式１、模式２）。