碎屑巖儲層物性的主要控制因素2008年第13期內(nèi)蒙古石油化工61碎屑巖儲層物性的主要控制因素宋守德,(勝利油田有限公司現(xiàn)河采油廠)摘要:碎屑巖儲層作為中國油氣勘探的主要儲層之一,其物性受到多種因素的控制作用.沉積作用的巖性,巖石組構,沉積相等控制了儲層物性的原始條件和抵抗后期改造的能力,成巖作用和構造活動對儲層的原始條件進行改造,成巖作用中溶蝕或溶解不穩(wěn)定組分產(chǎn)生次生孔隙,膠結和某些自生礦物的充填堵塞孔隙并降低滲透率,二者誰優(yōu)誰弱將會大大決定儲層物性,構造條件中不整合面和斷裂的發(fā)育有利于改善儲層的物性,對形成有利儲層起著一定的促進作用.關鍵詞:碎屑巖儲層;物理性質(zhì);控制因素碎屑巖儲層的發(fā)育程度,物性條件及其時空展布受沉積作用,成巖作用,構造活動等諸多因素的控制.沉積作用在宏觀上控制了儲層砂體的類型,形態(tài),規(guī)模,原始物性條件及空間分布,成巖作用與構造活動結合對儲層進行改造,在微觀上影響了儲層孔隙的演化與儲層物性的變化.但在具體的一個地區(qū),往往是多種因素中的幾個因素或是一個因素的幾個方面起主要作用.1沉積作用對儲層物性的影響沉積作用對儲層物性的影響主要表現(xiàn)在巖性,巖石組構,沉積相和沉積方式等幾個方面.1.1巖性對儲層物性的影響不同類型的巖石具有不同的碎屑成分及雜基含量,直接影響儲層原始孔隙的大小及保存及后期的成巖作用.1.2巖石的組構對儲層物性的影響巖石組分主要有顆粒,雜基和膠結物,各組分對儲層的物性均有影響.長石,碳酸鹽巖屑等不穩(wěn)定組分含量較高的砂礫巖儲集層,物性好,而泥巖巖屑含量越高,物性越差13.總體上,儲層物性(孔隙度和滲透率)與粘土雜基含量,成分成熟度和膠結物的含量呈反比關系,其中孔隙度與巖石組分的相關性好于滲透率與巖石組分的相關性,原因是滲透率受孔隙結構影響較大.粘土雜基含量高,占據(jù)了大量的原生孔隙,并且阻礙孔隙流體流動,抑制溶解成巖作用的進行;膠結物既可以充填原生孔隙,也可以充填溶解孔隙,同樣大大較少儲層的儲集空間;成分成熟度越低,長石和巖屑的含量越多,可為后期的酸性溶解作用奠定物質(zhì)基礎L2.1.3沉積相對儲層物性影響沉積環(huán)境不同是影響儲層性質(zhì)的重要因素.由于沉積條件不同,如水流的強度和方向,沉積區(qū)的古地形,水盆的深淺,離物源區(qū)的遠近,碎屑物質(zhì)供應的差異,形成沉積碎屑物的成分,粒度,分選程度,膠結類型,孔隙充填,砂體形態(tài);側向連續(xù)性,縱向連通性,厚度等都不相同,造成了儲層的巖性,物性和內(nèi)部結構,層理構造在縱向上和橫向上都有程度不同的差異.不同覯積相碎屑巖儲層的孔隙度和滲透率(據(jù)張琴等,2004)孔/潮拋黜(拙.:13-2012O3000濱淺胡1015030006-15I-53000近巖扇根13?315?7oI384?72o0o一3o0o水下肩肩中9-2OI.4-650平原分支河道2836700120015-3550-7001300(扇)前緣分流河道303510028001900:10-181-1003OOO孤東Ng勝索Es2現(xiàn)河莊Es3牛莊Es3林樊家Es3濱南利律地區(qū)南斜坡Es3(草112)南斜坡2(金31)永安鎮(zhèn)Es3(永116)勝索Es3(坨713)舟5-18I-203000林樊家Es3(樊104)剝前緣河口壩28352007.12.南斜坡Es3(112)2O一322OO一10002OOO利律Es2(和911)前緣席狀砂18-2510-1002300永安鎮(zhèn)Es3(永116)7201-402900牛莊永Es3(牛35)濁積扇15-251303000現(xiàn)河莊Es3(河l55)5-131-103300利律Es4(利911)所謂沉積環(huán)境對儲集層的控制,其實質(zhì)上為沉積環(huán)境對砂體類型及其孔滲物性特征的控制,因為不同沉積環(huán)境中水動力條件不同,演化特征也各有差異,因而所發(fā)育的砂礫巖體在成分,粒度,分選性,雜基含量及砂礫巖體的組合類型上各具有特色,時空展布規(guī)律也大不相同,導致不同沉積微相的砂礫巖體具有不同的物性特征和分布規(guī)律1,原始儲集條件愈優(yōu)越,愈有利于保持和形成深層高孔隙發(fā)育區(qū)帶3.一般說來,三角洲相和河流相都具有較好的儲集砂體,扇三角洲,沖積扇的扇中亞相及湖泊相的濱淺湖亞相也具有一定的儲集性能,這需要根據(jù)具收稿日期:20o8一o215作者簡介:宋守德(1978一),工程師,2001年畢業(yè)于石油大學(華東)石油與天然氣地質(zhì)勘查專業(yè),現(xiàn)從事石油開發(fā)地質(zhì)工作.62內(nèi)蒙古石油4L5-2oo8年第13期體的情況進行分析.對東營凹陷古近系碎屑巖儲層研究表明,不同的沉積相的物性是不同的,河流相與三角洲前緣水下分流河道和河口壩物性最好,濱淺湖與濁積扇物性略差,似乎可以認為沉積條件對儲層物性的影響足最重要的.但仔細分析便會發(fā)現(xiàn),這種差異并非完全由沉積條件所引起,在很大程度上是受壓實作用和成巖演化程度控制的.從表1可以看出如下幾點:河流相物性好是因為其埋藏深度基本上都只有1000多米,壓實和碳酸鹽膠結作用均較弱;三角洲前緣水下分流河道物性并非完全好,埋藏深度淺于2500m的水下分流河道物性確實好,但埋深在3000m以上的水下分流河道儲層因埋深大,碳酸鹽膠結作用強,成巖演化程度高,物性就很差.如果把不同的沉積微相放在大致相近的埋深條件下來討論,它們的物性實際上差異是不大的.這一現(xiàn)象說明沉積條件只是在一定程度上對儲層物性有影響,儲層物性更大程度上受巖石的壓實和膠結作用控制.1.4沉積方式對儲層物性的影響1.4.1傾4積側積指沉積物堆積于一個斜坡地貌上,整個沉積過程不改變斜坡的地形特征,只引起向下坡7J”向的側向移動.曲流河點壩砂體就是側積7J”式的典型代表,其層內(nèi)非均質(zhì)性是粒度向上變細,滲透率向上變低的典型正韻律.即底部最粗的滯流段向上漸變?yōu)樽罴毜姆簽E沉積.側積體之間保留的泥質(zhì)層則成為砂體上半部的隔夾層,此類沉積方式形成的砂體,其非均質(zhì)性最突出.14.2垂積垂向加積是指在整個沉d程中沉積表面的地形只是直接向上延展而不發(fā)生任何側向移動.辮狀河心灘即是垂積的一種結果.多次洪泛密向加積而形成的辮狀河心灘壩,由于各次洪泛能撼的強弱不同,所攜帶的加積物質(zhì)的粒度也隨之變化,而且無一定規(guī)律,因此層內(nèi)滲透率變化也高低交錯.這種垂向加積的一種特殊類型為填積.填積是指一些河道內(nèi)充填式的沉積方式.既由于碎屑物的供給超過河道的攜帶能力,而在”超載”條件下的沉積方式.限制性河流和三角洲平原上的順直性分流河道即以這種方式沉積.碎屑物在充填時受重力作用的粗略分異呈粗糙的下粗上細的正韻律粒序.滲透率向上變小,但差異程度比側積形成的正韻律要小得多.河道多次填積時,很可能在內(nèi)部保存河道短暫廢棄時充填的泥質(zhì)薄層,成為砂體內(nèi)連續(xù)性較好的隔夾層.1.4.3前積碎屑物于一定環(huán)境下,在多次沉積事件中不斷從上游向下游方向向前加積,稱為前積.下一次沉積事件的上游相帶的較粗碎屑物,上覆于上一次沉積事件的下游相帶較細碎屑物質(zhì)之上,因此沉積體出現(xiàn)向上變粗的反韻律,如三角洲前緣河口砂壩.層內(nèi)薄泥質(zhì)夾層總分布于這類砂體下部.1.4.4選積選積是指在較高能水動力環(huán)境中,碎屑物在波浪往復篩選作用下的沉積.三角洲間沿岸環(huán)境的灘,壩沉積物是受這一沉積方式影響的常見產(chǎn)物.選積作用總是從壩頂把細粒碎屑物質(zhì)篩選到壩緣,使壩頂砂變得較粗而又潔凈.加劇了沿岸壩粒序的反韻律性,層內(nèi)滲透率向上變大,最高滲透率段處于頂部.我國巾新生代湖盆中,選積沉積一般見于灘壩沉積和三角洲前緣席狀砂中.這些砂體的開發(fā)效果都很好.1.4.5濁積濁積巖以正遞變粒序為特征,但反映在層內(nèi)滲透率的非均質(zhì)性上,與河流砂體的正韻律粒序并不相同.由于濁積物分選差,且砂體底部最差,向上變好,粒序的下粗上細與分選的下差上好相結合,使最高滲透率段不是位于底部而是位于中下部.我國中,新生代盆地中已發(fā)現(xiàn)的濁積巖儲集層,以濁流水道粗相帶部分為多,由多次濁流沉積疊加成一個厚砂體,但內(nèi)部常保留一些穩(wěn)定的泥質(zhì)薄層.2成巖作用對儲層物性的影響成巖作用對儲層物性的影響主要表現(xiàn)在兩個方面:溶蝕或溶解不穩(wěn)定組分產(chǎn)生次生孑L隙,膠結和某些自生礦物的充填堵塞孑L隙并降低滲透率.因此,在成巖過程中,這兩大因素誰優(yōu)誰弱將會大大決定儲層物性.大量資料表明,成巖作用既可以破壞原生孔隙,也可以形成次生孔隙.從成巖作用類型的角度分析,壓實壓溶作用和膠結作用是破壞儲層的主要因素,可以不同程度地降低碎屑巖的孔隙度.早,中期的碳酸鹽巖膠結作用在堵塞粒間孑L的同時,也強烈抑制了機械壓實作用的進行,為以后溶解作用形成次生孑L隙提供物質(zhì)基礎晚期的鐵白云石和鐵方解石膠結則可以重新堵塞次生孑L隙,使儲層變得更為致密,形成低孑L低滲,特低孔特低滲儲層6.粘土礦物的成分,含量,其產(chǎn)狀特征以及在成巖過程中的演化也是影響碎屑巖孔隙結構和儲集物性的重要因素.溶解作用有助于碎屑巖儲集性能的改善.碎屑巖中各種碎屑組分,膠結物及雜基,在地下埋藏期特定的成巖環(huán)境下,都可以經(jīng)孑L隙水溶解形成次生孑L隙,構成良好的次生孔隙砂體7.2.1溶解作用溶解作用主要是有機質(zhì)在成熟過程中生成的有機酸和二氧化碳酸性水溶液對砂巖的可溶性組分的溶解,是使儲集物性得到改善的建設性作用.一般可溶性組分包括長石顆粒和碳酸鹽膠結物兩種類型,在某些情況下,粘土雜基也可被溶解.可溶組分的溶解作用一方面使得次生孑L隙形成,另一方面孑L隙水中的sioz濃度增加,硅質(zhì)增生也很普遍,形成了溶解作用與膠結作用的共生組合.盡管硅質(zhì)增生會降低原生孔隙,但由于硅質(zhì)增生的豐度同時也反映了較強的溶解作用和次生孑L隙的發(fā)育程度,因而往往會表現(xiàn)為硅質(zhì)增生豐度越大,儲集性能反而越好的現(xiàn)象3.如果溶解下來的物質(zhì)能被環(huán)流的地下水帶到遠處,那么溶解作用對改善儲層的物性無疑是十分有利的.溶蝕作用在宏觀上主要受區(qū)域構造背景控制,在微觀上主要受巖性控制.2.2壓實作用壓實作用對儲層物性具重要的影響,隨著上覆地層不斷增厚,壓實作用逐漸增強,碎屑顆粒問由點接觸一線接觸,最后為凹凸接觸,甚至為縫合接觸,使儲層儲集空間變小,孔隙度,滲透率降低.異常高壓有利于儲層高孑L隙發(fā)育帶的形成,異,g-高壓帶與次生孑L隙發(fā)育帶具有較好的對應關系,位于高壓封蓋層之下的砂巖儲層孔隙度比具正常壓實趨勢的砂巖高出58.儲層異常高壓的作用主要表現(xiàn)在:異常高壓可以減緩壓實,有效地保護已形成的孑L隙;異常高壓可以促進溶解作用的進行.由于異常2008年第13期高守德碎屑巖儲層物性的主要控制因素63高壓帶為封閉或準封閉的溫壓和流體體系,隨著烴類的生成和粘土礦物的大量脫水,使得地層流體在溫度和壓力增加的同時,酸性組分釋放出來并溶于孔隙水中形成酸性水介質(zhì),導致各種可溶組分的溶解作用增強,從而產(chǎn)生大量的次生孔隙.2.3膠結作用膠結作用以碳酸鹽為主,其次是石英次生加大和自生粘土礦物膠結.從對儲層性質(zhì)的影響來看,碳酸鹽膠結作用最重要,它使儲層的孔隙度和滲透率大大降低.碳酸鹽膠結作用對儲層物性有很大的影響.碳酸鹽膠結作用越強,物性越差.碳酸鹽膠結強弱與成巖演化程度有密切關系:早期主要為方解石膠結,形成于早成巖B階段,隨埋藏深度的增加,砂巖成巖演化程度增高,碳酸鹽膠結作用進一步加強,出現(xiàn)鐵方解石和鐵白云石,晚期碳酸鹽膠結物疊加在早期碳酸鹽之上,使巖石變得更加致密.通過對碳酸鹽含量與埋深之間的關系研究證實了這一點:埋藏深度每增加1000m,碳酸鹽含量大約增加3.早期碳酸鹽膠結物一方面減少孔隙空間,使孔隙度,滲透率降低,同時,早期膠結作用可有效地抑制壓實作用的進行,保存大量的儲集空間,為形成更深層的次生孔隙提供了可溶物質(zhì)若其在后期發(fā)生溶蝕作用,可形成晶間溶孔或晶內(nèi)孔及溶孔,有效地改善儲層的孔,滲性,形成次生孔隙發(fā)育帶.石英次生加大對減小孔隙空間有明顯的影響.局部強烈的硅質(zhì)膠結,可使次生加大的石英呈嵌晶式膠結,使儲層變得更加致密,物性變差.次生加大的石英含量與孔隙度呈明顯的負相關性.石英次生加大作用不僅減少了儲層的孔隙空間,也改變著儲層的孔隙結構,多次石英加大可使儲層的粒間管狀喉道變?yōu)椤逼瑺睢被颉笨p狀”喉道,嚴重地影響了流體的滲流,從而大大地降低了儲層的滲透率_8.3構造作用對儲層物性的影n向3.1不整合對儲層影響不整合的間斷時間越長,地層遭受剝蝕的時間就越長,大氣淡水的滲流作用對儲層的影響就越明顯,不整合面作為有機酸運移通道的運移能力就越強.不整合的存在對其下伏地層中儲層發(fā)育有著非常重要的控制作用,這主要表現(xiàn)在:地層抬升地表遭受剝蝕時,地表酸性水向下滲流,進入儲層使地層水呈酸性,導致不整合面附近地層中的酸不穩(wěn)定礦物溶解形成次生孔隙;不整合面可作為地下流體運移通道,當有機酸運移通過時使地層水呈酸性,導致酸不穩(wěn)定礦物溶解形成次生孔隙.3.2斷裂作用對儲層物性影響斷裂作用也是影響儲層物性的重要因素之一.斷層對儲層物性的影響主要表現(xiàn)在兩方面:斷層活動形成裂縫,有利于次生孔隙的形成,提高儲層孔隙度和滲透率;斷層活動時或處于開啟狀態(tài)的斷層可以作為流體運移通道,為儲層巖石發(fā)生溶解作用提供酸性介質(zhì).因此,構造斷裂對埋藏期的溶蝕作用及表生作用帶的再溶蝕有著非常積極的影響.通常情況下靠近斷層的儲層物性較好.4結論碎屑巖儲層的發(fā)育程度,物性條件及其時空展布受沉積作用,成巖作用,構造活動等諸多因素的控制;沉積作用對儲層物性的影響主要表現(xiàn)在巖性,巖石組構,沉積相和沉積方式等幾個方面;成巖作用對儲層物性的影響主要表現(xiàn)在溶蝕或溶解作用和膠結作用兩個方面,誰優(yōu)誰弱將會大大決定儲層物性;構造作用中不整合面和斷裂的發(fā)育有利于改善儲層物性.參考文獻1張善文.濟陽坳陷深層稠油成因機理,儲層評價與成藏規(guī)律.中國科學院廣州地球化學研究所博士學位論文,2002.Ez-I陳世悅,操應長,徐振中等.濟陽坳陷中生界沉積特征與儲層研究.內(nèi)部研究報告,2005.3陳純芳,趙澄林,李會軍.板橋和歧北凹陷沙河街組深層碎屑巖儲層物性特征及其影響因素.石油大學(自然科學版),2002,26(1):47.4-1張琴,朱筱敏,鐘大康,宋剛.山東東營凹陷古近系碎屑巖儲層特征及控制因素.古地理學報,2004,6(4):493502.E53陳孟晉,劉銳娥,孫粉錦,拜文華.鄂爾多斯盆地北部伊盟地區(qū)山西組碎屑巖儲層特征分析.沉積,1999,17(增刊):723727.6鞠俊成,張鳳蓮,喻國凡等.遼河盆地西部凹陷南部沙三段儲層沉積特征及含油氣性分析.古地理,2001,3(1):6370.7-1王秉海,錢凱.勝利油區(qū)地質(zhì)研究與勘探實踐.東營:石油大學出版社,1992.E83許建華,張世奇,紀友亮.藏北羌塘盆地中上侏羅統(tǒng)碎屑巖儲層成巖演化特征.石油大學(自然科學版),2001,25(1):48.MainControllingFactorsonPropertyofCiasoliteReservoirsoNGShoude(XianheOilProductionPlant,ShengliOilfieldCo.Ltd.,SINOPEC,Dongying,257068China)Abstract:ClasoliteReservoirisoneofthemainreservoirinoilandgasexplorationinchina,whichpropertyiscontrolledbymanyfactors.Lithologiccharacter,depositionalfabricandfaciesinsedimentationcontroltheoriginalpropertyandabilitythatresiststhelaterreconstruction,andactivestructurerecon-structtheoriginalproperty.Corrosionordissolutionofunstablecomponentinlithogenesisformssec-ondarypore.Cementationandsomeauthigenicmineralscanfillandblockuptheporeandmakethepermeabilitylower.PredominancebetweenthecorrosionordissolutionandC:ementationandauthigenicmineralswilldeterminethepropertyofreservoir.Unconformitysurfaceandfaultsinactivestructurearefavourofthepropertyofreservoir,andcanaffecttoformtheprofitablereservoir.