梨树断陷沙河子组致密砂岩孔隙结构演化模式

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摘要：综合利用岩石薄片、扫面电镜、铸体薄片、压汞等资料分析对梨树断陷沙河子组致密砂岩的储层特征、成岩作用、成岩演化以及孔隙度演化进行研究。沙河子组经历的成岩作用包括压实作用、胶结作用、溶蚀作用等。其中破坏性成岩作用主要有压实作用、胶结作用；建设性成岩作用主要是溶蚀作用。压实作用使储层孔隙度减小21.1%，方解石胶结使原生孔隙减少12%左右，溶蚀作用使岩石孔隙增加5%左右。本区钙质胶结物有效地保护原生孔隙免遭后期机械压实和构造作用的破坏。

关键词：梨树断陷；沙河子组；致密沙岩；孔隙结构；演化模式

引言

梨树断陷沙河子组为致密砂岩地渗透储层，长期以来测井专家利用测井资料提出众多计算渗透率和孔隙度的方法和模型，但是对于孔隙度影响渗透率的时空演化研究较少，本文通过对梨树断陷沙河子组致密砂岩储层特征、成岩作用及其对物性的影响研究，恢复其孔隙演化过程，通过岩心数据、薄片鉴定、扫描电镜分析等手段建立梨树断陷沙河子组的致密砂巖孔隙结构的演化模式。

1.储层岩性特征

沙河子组碎屑岩储层岩性以细砂岩、中砂岩、粗砂岩、含砾砂岩、砂砾岩为主（图1）。填隙物主要是杂基和胶结物，胶结物主要为钙质胶结物，含量在1%～30%之间，主要在10%左右，硅质胶结物含量少，以石英次生加大边形式存在，还可见自生黏土矿物胶结物，颗粒较细，杂基含量为2%～13%之间，主要为8%左右，为细小的粉砂岩和黏土矿物。从沙河子组碎屑岩储层总的岩石类型三角形图（图2）和薄片的观察可以看出，储层岩石类型以岩屑长石砂岩和长石砂岩为主。碎屑颗粒分选中等，颗粒形状多为次棱一次圆状，粒间以线接触为主，可见有凹凸接触，中等风化程度。碎屑成分以石英为主，含量在25%～54%之间，以45%为主；长石有斜长石和钾长石，类型较多，含量在28%～51%之间；岩屑类型多，以中酸性火山岩屑为主，其次为变质岩屑和粉砂岩岩屑；岩屑总含量在9%～31%之间，主要为20%左右。

2.储层物性特征

沙河子组砂岩孔隙度分布于1.2%～12.6%之间，平均6.9%，渗透率分布范围在0.021mD～31.4mD之间，平均0.5289mD（图3），按碎屑岩储层划分标准，储层属超低孔一特低孔一超低渗一特低渗型储层。

沙河子组砂岩孔隙类型主要有：原生粒间孔、扩大粒间孔、长石粒内溶孔、溶蚀裂隙（图4），其中原生粒间孔、长石粒内溶孔和溶蚀裂隙所占的比重比较大，特别是在样品L602-14中，溶蚀裂隙所占的比重达70.77%，反映了颗粒发生了明显的溶蚀作用，导致裂隙的增大。面孔率分布在4.02%～6.97%之间，均小于10%（表1、图5）。在4口取样井中的样品中，梨6井和梨602井表现较好，而梨601井的样品在铸体薄片中基本不发育孔隙。从表1中可以看出，图像分析中得到的喉道分析数据，喉道宽度分布范围在34.94μm～1.2μm，平均宽度值在3.43μm～4.79μm，按着石油行业标准《油气储层评价方法》中关于平均喉道半径分级标准，属于细喉范围，由此可见，沙河子组沙岩的连通性较差（图6）。

3.成岩作用及储层物性的影响

进行普通和铸体薄片鉴定、扫描电镜分析，结果表明沙河子组储层的成岩作用包括了压实、胶结、交代、溶蚀等。成岩作用对储层具有建设和破坏双重性，建设性成岩作用主要包括溶蚀作用，但是本区发育程度不高；破坏性作用主要包括压实、胶结作用。

沙河子组广泛发育钙质砂岩，砂岩中方解石胶结物发育良好，而且胶结作用发生迅速形成固结的致密层（图7），该致密层可以对砂岩储层中的碎屑颗粒在机械压实的过程中起到一定的保护作用，有效保留了原生孔隙。这使沙河子组中上部的孔隙度和渗透率在一定深度保持不变。

4.孔隙度演化模式

沙河子组砂岩距今约145Ma，由松辽盆地第一次湖侵开始形成，受沉积环境和水动力条件的影响，砂岩原始孔隙度利用Beard和weyl经验公式：

沙河子组岩石颗粒分选中等，通过公式（1）可以得出初始孔隙度为36.9%。岩心数据显示沙河子组砂岩孔隙度分布于1.2%～12.6%之间，平均6.9%，面孔率分布在4.02%～6.97%之间，钙质胶结物，主要在10%左右，硅质胶结物含量少，还可见自生黏土矿物胶结物，颗粒较细，杂基含量主要为8%左右，为细小的粉砂岩和黏土矿物。根据公式可计算早期压实后孔隙度为15.8%，早期压实平均损失孔隙度21.1%。随着成岩作用演化，岩石中钙质胶结物发生胶结使孔隙度有一定程度损失，胶结作用发生迅速，固结形成致密保护层，极大程度保护砂岩免遭后期机械压实作用以及构造作用影响而保留原生孔隙。石英次生加大边发育较少，对孔隙度破坏微弱，同时硅铝酸盐溶蚀产生溶孔，孔隙度增加。根据公式（2）～（4）可以得出经过早期成岩深埋之后石英次生加大，方解石胶结使原生孔隙减少12%左右，溶蚀作用使岩石孔隙增加5%左右，最终储层孔隙度为7.8%左右。

结论

（1）沙河子组储层为致密砂岩储层属超低孔-特低孔-超低渗-特低渗型储层，成岩作用主要为机械压实，胶结和溶蚀作用。

（2）通过成岩作用建立沙河子组孔隙度演化模型，通过定量计算沙河子组砂岩形成初期孔隙度为36.9%，早期机械压实孔隙度损失21%左右，经过胶结作用孔隙度损失12%左右，溶蚀作用孔隙度增加5%左右。同时钙质胶结物的胶结作用有一定程度的保护原生孔隙免遭后期机械压实和构造作用的破坏。

（3）石河子组致密砂岩的成因主要是压实作用和胶结作用，溶蚀作用对孔隙度的影响不大。