张凯逊, 白国平, 王权, 牛新杰, 李秋伟, 卢小新. (2016)致密砂岩储集层成岩相的测井识别与评价:以冀中坳陷饶阳凹陷古近系沙河街组三段为例* [J]. 古地理学报, 18(6): 921-938
Zhang Kaixun, Bai Guoping, Wang Quan, Niu Xinjie, Li Qiuwei, Lu Xiaoxin. (2016)Wireline log response-based recognition and evaluation of diagenetic facies in tight sandstone reservoirs: A case study of the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression[J]. Journal Of Palaeogeography, 18(6): 921-938. DOI:10.7605/gdlxb.2016.06.070  
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致密砂岩储集层成岩相的测井识别与评价:以冀中坳陷饶阳凹陷古近系沙河街组三段为例*
张凯逊1, 白国平1,2, 王权3, 牛新杰3, 李秋伟1, 卢小新4
1 中国石油大学(北京)地球科学学院,北京 102249
2 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249
3 中国石油华北油田公司,河北任丘062552
4 中化石油勘探开发有限公司,北京 100031

第一作者简介 张凯逊,男,1985年生,博士研究生,主要从事石油地质综合研究。E-mail:zhangkaixun@126.com。

通讯作者简介 白国平,男,1963年生,教授,主要从事全球油气分布、国外含油气盆地分析和储集层地质学等方面的研究工作。E-mail:baigp@cup.edu.cn。

收稿日期:2016-03-11
基金:*国家科技重大专项(编号:2011ZX05006-005)和国土资源部油气中心科技项目(编号:2015YQKYQ0401)联合资助
摘要

充分利用岩心、薄片和钻测井等资料,对冀中坳陷饶阳凹陷沙河街组三段致密砂岩储集层的成岩作用、成岩相特征进行了研究。结果表明,沙三段砂岩储集层经历了压实、胶结、溶蚀和破裂等成岩作用,现今正处于中成岩 A期。根据成岩作用类型和强度、成岩矿物等将储集层成岩相划分为压实致密、黏土矿物充填、碳酸盐胶结、不稳定组分溶蚀和中等压实弱胶结 5种成岩相类型。选取声波时差、自然伽马和电阻率等测井曲线,通过岩心、薄片资料刻度测井曲线,归纳了不同成岩相的测井响应特征,由此建立了各成岩相的测井识别标准,实现了单井纵向上成岩相的识别与划分,探讨了单井纵向上成岩相分布规律。成岩相识别结果与试油结论以及物性分析匹配良好。成岩相的深入分析是致密砂岩储集层甜点预测的重要方法。

关键词: 致密砂岩; 成岩作用; 成岩相; 储集层评价和预测; 饶阳凹陷
中图分类号:P618.130.2+1 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2016)06-0921-18
Wireline log response-based recognition and evaluation of diagenetic facies in tight sandstone reservoirs: A case study of the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression
Zhang Kaixun1, Bai Guoping1,2, Wang Quan3, Niu Xinjie3, Li Qiuwei1, Lu Xiaoxin4
1 College of Geosciences,China University of Petroleum(Beijing),Beijing 102249
2 State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting,China University of Petroleum(Beijing),Beijing 102249
3 PetroChina Huabei Company,Renqiu 062552,Hebei
4 SINOCHEM Petroluem Exploration and Production Co.,Ltd., Beijing 100031;

About the first author Zhang Kaixun,born in 1985,is a Ph.D. candidate of China University of Petroleum(Beijing). He is mainly engaged in the comprehensive research on petroleum geology. E-mail:zhangkaixun@126.com.

About the corresponding author Bai Guoping,born in 1963, is a professor of China University of Petroleum(Beijing). He is mainly engaged in the research on hydrocarbon distribution in the global,foreign hydrocarbon basin analysis and reservoir geology.E-mail:baigp@cup.edu.cn.

Fund:[Co-funded by National Science and Technology Major Project (No. 2011ZX05006-005) and Science Project of Strategic Research Center of Oil and Gas Resources(No. 2015YQKYQ0401)]
Abstract

Based on the observation of bore cores and thin sections, combined with well logging and drilling data,this study documents the characteristics of diagenesis and diagenetic facies of the tight sandstones in the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression. The sandstones have undergone compaction,cementation,dissolution and fracturing,and they are at the phase A of the intermediate diagenetic stage. Five types of diagenetic facies are recognized on the basis of the type and intensity of diagenesis and diagenetic minerals. They are tightly compacted,clay mineral pore-filling,carbonate cemented,unstable components dissolved and moderately compacted-weakly cemented diagenetic facies. The sonic,gamma ray logs and resistivity,which are sensitive to diagenetic facies,were selected to establish the logging criteria by calibrating cores with logging curves. With the criteria,subdivision and recognition of diagenetic facies were carried out for individual wells,and then the distribution pattern of diagenetic facies in individual wells was figured out. The identified diagenetic facies match with the results of oil testing and petro-physical analysis. A sophisticated approach of diagenetic facies is an important method for predicting sweat spots of tight sand reservoirs.

Key words: tight sandstone; diagenesis; diagenetic facies; reservoir evaluation and prediction; Raoyang sag
1 概述

成岩相分析以储集层评价和预测为直接目的, 并以现今可观测到的各类成岩特征为基础, 是现今储集层特征的直接反映, 它高度概况了沉积物经历的成岩作用, 并综合考虑了成岩矿物和成岩演化序列等对储集层储集物性的影响(赖锦等, 2013a)。因此, 通过成岩相的研究能更进一步确定与储集性能直接相关的有利成岩储集体, 从而更有效地指导油气勘探(张响响等, 2010, 2011)。对于在地质历史时期经历复杂成岩作用和成岩演化序列, 受强烈的压实、胶结和黏土矿物转化的影响而显得孔喉细小、结构复杂、连通性差的低孔低渗储集层而言, 成岩相的研究显得尤为重要(姚泾利等, 2013)。致密背景下的成岩作用研究和成岩相预测, 已成为该类致密砂岩油气勘探中面临的一个科学问题(孟元林等, 2015)。近年来, 成岩相研究在储集层预测领域的应用成效显著, 但同时也显现了成岩相由于起步较晚而显得基础薄弱这一现状。总体而言在成岩相的分类命名体系、定量评价、地球物理表征方法等方面尚未形成完整的方法理论体系(师调调等, 2012; 赖锦等, 2013a)。同时只有在归纳不同成岩相测井响应特征的基础上, 建立完善的成岩相地球物理表征方法才能最终实现优质储集体的预测等目标(赖锦等, 2013b)。

饶阳凹陷以1975年碳酸盐岩古潜山大油田— — 任丘油田的发现而闻名, 近年来随着地质资料的积累以及勘探开发的进一步深入, 古近系沙河街组逐渐成为规模储量接替区(王权等, 2008)。沙河街组发育沙三段和沙一段2套优质烃源岩层, 同时发育扇三角洲、辫状河三角洲等多种类型大规模分布的砂体, 易于形成规模较大的岩性地层等隐蔽油气藏(倪超和纪友亮, 2006; 张大智等, 2008; 金涛等, 2010)。对于饶阳凹陷沙河街组这种断陷湖盆构造背景、沉积体系以扇三角洲和辫状河三角洲为主的储集体(纪友亮等, 2007; 张大智等, 2009)而言, 从“ 构造控盆, 盆控相, 相控油气基本地质条件” (王启宇等, 2014)的思路出发, 其油气的分布与富集受有利储集相带的控制, 主要是各种有利的沉积相和成岩相等, 这是决定有效储集体形成和分布的基础和关键(邹才能等, 2005)。通过成岩相的深入分析从而在相对致密背景下寻找甜点的分布, 是进行该类致密储集层综合评价和有利发育区带预测的重要方法。

前人对饶阳凹陷沙河街组构造演化、层序地层、沉积体系以及成藏特征等展开了深入研究, 并认为饶阳凹陷发育有利的沉积体系, 成藏条件优越, 具有充足的油气来源和良好的储盖条件(张大智等, 2008; 杨帆等, 2010)。只是在漫长的地质历史时期经历复杂成岩作用改造, 其成藏条件虽好但储集物性较差, 油气的富集与分布主要受“ 甜点” 控制, 而目前对于控制研究区沙河街组“ 甜点” 发育的关键因素— — 成岩相的研究相对较少。寻找受成岩相控制的优质储集层是沙河街组当前油气勘探开发工作的重中之重。本研究在对饶阳凹陷沙河街组致密储集层的岩石学、物性、成岩作用、成岩矿物、所处成岩阶段和成岩演化序列等特征深入探讨和研究的基础上, 根据成岩作用类型和强度、成岩矿物及其对储集层物性的影响将储集层划分为不同的成岩相类型。然后选取了对成岩相响应较灵敏的测井曲线, 通过岩心、薄片资料刻度测井曲线, 归纳统计了不同成岩相的测井响应特征, 由此建立了各成岩相的测井识别标准, 并对各井的实际测井资料进行了处理, 识别结果与试油气结论和物性分析匹配良好, 验证了该方法的有效性。最后对单井纵向上的成岩相分布规律进行归纳总结, 阐明了成岩相分布的控制因素及成岩相对储集层甜点形成与分布的控制作用。研究成果一方面可为饶阳凹陷沙河街组致密储集层综合评价和甜点预测提供指导, 同时也有利于完善成岩相研究方法理论体系, 对其他地区类似的致密砂岩储集层的研究也能起到借鉴作用。

2 区域地质概况及研究材料
2.1 区域地质概况

饶阳凹陷处于渤海湾盆地西部的冀中坳陷(图 1), 是一个富油气凹陷, 古近系沙河街组蕴藏了丰富的油气资源(蒋有录等, 2011)。该凹陷是一个受复杂断裂系统控制的、北北东走向的大型东断西超式单断凹陷。古近系沙河街组自下而上分为沙四段、沙三下亚段、沙三中亚段、沙三上亚段、沙二段和沙一段(图 2)。在沙三段下亚段和中亚段沉积期, 凹陷快速下沉, 湖盆水域广, 湖水较深, 在东部陡坡以扇三角洲沉积为主, 而在西部缓坡广泛发育辫状河三角洲沉积; 沙三上亚段沉积期, 拉张断陷活动逐渐减弱, 平面上发育辫状河三角洲、扇三角洲及湖湘沉积(张大智等, 2009)。沙一下亚段优质烃源层主要由页岩与泥质碳酸盐岩组成, 分布面积广, 遍及整个凹陷。而沙三段烃源岩由富有机质页岩与泥岩组成, 埋藏深度较大, 是饶阳凹陷原油的主力烃源层(王建等, 2009)。深层油气源充足, 大规模分布的三角洲、扇三角洲等多种类型砂体构成了主要的储集层, 且供油保存时空配置关系良好, 有利于大规模岩性地层油气藏的形成(金涛等, 2010)。

图1 冀中坳陷饶阳凹陷位置和井位分布Fig.1 Map showing location of Raoyang sag of Jizhong Depression and studied wells

图2 冀中坳陷饶阳凹陷地层综合柱状图Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Raoyang sag of Jizhong Depression

2.2 研究材料

本次研究系统采集了研究区内楚22、留466等14口井(图 1)的沙三段砂岩储集层的83块岩心样品, 开展了配套的分析测试化验, 其中包括70块岩心常规物性分析、83块普通薄片和29块铸体薄片定量分析, 18块扫描电镜和31块样品的X射线衍射分析等。并且从华北油田勘探开发研究院收集了相关岩石学、物性以及测井资料等。其中普通薄片、铸体薄片、扫描电镜以及X射线衍射分析均在中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点试验室中测试完成。热史图由Petromodel软件绘制, 相关参数来自华北油田勘探开发研究院报告。并将地表温度定为14, ℃, 地温梯度为3, ℃/100, m。

3 岩石学特征及储集层成岩作用
3.1 岩石学特征

岩心观察和实验室测试分析表明, 饶阳凹陷沙河街组储集层岩性以灰白色、灰色中— 细粒岩屑长石砂岩和长石砂岩为主(图 3)。基于薄片的定量计量, 石英碎屑颗粒含量主要分布在22.73%~63.64%(薄片镜下鉴定所获得的岩石面积百分比)之间, 平均56.63%, 以单晶石英为主; 长石颗粒含量分布在19.16%~68.47%之间, 平均43.34%, 以斜长石为主; 岩屑颗粒含量较低, 介于15.10%~47.33%之间, 平均18.63%, 以岩浆岩岩屑和变质岩岩屑为主, 沉积岩岩屑含量较少。综合分析表明碳酸盐胶结物以方解石、白云石和铁白云岩为主, 黏土矿物(包括自生和原始杂基)含量均较高。碎屑颗粒粒度为细砂— 中砂级别, 分选中等— 好, 磨圆以次圆状为主, 主要为点— 线和线接触, 多呈孔隙式胶结。

图3 冀中坳陷饶阳凹陷古近系沙河街组砂岩成分三角图Fig.3 Ternary plot showing composition of the Paleogene Shahejie Formation sandstones in Raoyang sag of Jizhong Depression

3.2 储集层成岩作用与成岩演化特征

3.2.1 压实作用

饶阳凹陷沙三段砂岩储集层现今埋深3000~4000, m左右, 储集层总体上经历了较强压实作用, 镜下可观察到的主要的标志有:

颗粒之间接触较为紧密, 以线接触为主, 有时甚至可呈凹凸接触, 云母和塑性岩屑颗粒的弯曲变形(图 4-A), 部分颗粒呈定向排列, 部分石英颗粒表面有时可见压裂纹(图 4-B), 说明已达到中等— 强压实强度, 也存在部分颗粒粒度较粗、分选较好的样品颗粒之间以点— 线接触关系为主, 机械压实强度相对较弱(图 4-C)。沙河街组以近源辫状河三角洲沉积体系为主, 较低的成分成熟度(抗压实能力较强的石英含量较低)是导致压实作用较强的内因, 而地质历史时期的相对深埋则是沉积物被压实而致密的主要外因。

图4 冀中坳陷饶阳凹陷古近系沙河街组三段砂岩储集层成岩作用特征
A— 颗粒之间呈线接触、凹凸接触, 云母弯曲变形, 单偏光, 留107井, 3855.74, m; B— 部分石英颗粒表面可见压裂纹, 单偏光, 留101井, 3811.54, m; C— 分选性较好, 颗粒之间以点— 线接触关系为主, 机械压实强度相对较弱, 单偏光, 留101井, 3719.84, m; D— 溶蚀孔隙中发育的晶型较好的自生石英(Q), SEM, 楚22井, 3759.43, m; E— 方解石胶结物, 单偏光, 宁古7井, 4078, m; F— 铁方解石(FC)胶结物, 单偏光, 宁63井, 3548.71, mFig.4 Diagenetic features of sandstone reservoirs in the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression

3.2.2 胶结作用

沙三段砂岩储集层胶结物类型主要是硅质、钙质以及黏土矿物, 硅质主要是石英次生加大边以及自生石英(图 4-D), 钙质包括方解石、铁方解石(图 4-E, 4-F)和铁白云石(图 5-A), 黏土矿物则以伊利石(图 5-B)及伊/蒙混层(图 5-C)和绿泥石(图 5-D)为主, 另外可见少量高岭石(图 5-E)。其他如黄铁矿和硬石膏等胶结物因其含量较小, 对储集层物性的影响可忽略不计。一般压溶作用可为硅质胶结提供物质来源, 同时后期长石及岩屑的溶蚀作用也能产生一定的硅质, 因此常在溶蚀孔隙中观察到晶型较好的自生石英(图 4-D)。

图5 冀中坳陷饶阳凹陷古近系沙河街组三段砂岩储集层成岩矿物组合特征
A— 铁白云石(FD)胶结物, 单偏光, 留107井, 3855.74; B— 自生伊利石(I), SEM, 楚22井, 4117.46, m; C— 伊/蒙混层(I/S)包壳, SEM, 留101井, 3644.04, m; D— 自生绿泥石与伊蒙混层, SEM, 楚22井, 4117.46, m; E— 自生高岭石(K), SEM, 留古2井, 4010.88, m; F— 亮橙色的早期方解石, 阴极发光, 留466井, 3599.1, m; G— 暗红色或暗橙色的铁方解石(FC), 阴极发光, 楚深1井, 4293.68, m; H— 孔隙衬里绿泥石(C)和自生石英(Q), SEM, 楚22井, 4117.46, m; I— 伊蒙混层, SEM, 楚22井, 4117.46, mFig.5 Diagenetic mineral assemblage of sandstone reservoirs in the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression

碳酸盐胶结物在沙三段砂岩储集层中普遍发育, 可充填原生粒间孔隙与次生溶蚀孔隙或者交代长石等碎屑颗粒。成分上以方解石(红色)、铁方解石(紫色)及铁白云石(蓝色)为主, 具有多期次成因特征。早期方解石以基底式胶结为主, 形成于沉积物未充分压实前的偏碱性的水体环境中, 在阴极发光下一般呈现亮橙色(图 5-F), 铁方解石和铁白云石则一般充填于颗粒之间的细小孔隙中, 一般形成于油气充注之后的还原环境下, 是中成岩阶段的产物, 在阴极发光下一般呈现暗红色或暗橙色(图 5-G)。

伊利石扫描电镜下大多呈杂乱分散不规则弯曲片状— 丝状(图 5-B), 也可见少量蜂窝状伊利石, 沙三段砂岩储集层中普遍发育伊利石或伊蒙混层。一般根据自生绿泥石晶体的排列方式及其与颗粒的接触关系, 可以将绿泥石分为3种: 颗粒包膜绿泥石、孔隙衬里绿泥石和玫瑰花状绿泥石(Nguyen et al., 2013)。沙三段砂岩储集层中绿泥石主要以2种形式而存在, 孔隙衬里绿泥石和玫瑰花状绿泥石(图 5-H, 5-I), 未观测到以薄膜或环边的形式生长在碎屑颗粒的表面的、能对储集层物性起建设性作用的绿泥石。少部分高岭石通常为书页状、手风琴状的集合体, 充填于次生溶蚀孔隙内, 伴随长石、岩屑等溶蚀而形成。部分样品见成岩裂缝。

3.2.3 溶蚀作用

沙河街组沙三段是一套富含有机质的泥页岩与中、细砂岩交互沉积的自生自储成藏组合, 段内的富含有机质的泥页岩构成了有效的烃源岩, 地质历史过程中随着沉积物埋深持续加大, 有机质逐渐热成熟生烃, 生烃过程中伴随的有机质脱羧基作用可生成一定的有机酸(如羧酸和酚类)并释放出CO2和氮等组分, 这些酸性组分优先地充注到了与泥页岩毗邻的砂体中, 导致其中的不稳定组分发生溶蚀, 形成粒内、粒间溶孔(图 5-H)。溶蚀作用扩大了孔隙、连通了喉道, 使储集层孔隙度增大, 渗流能力增强。且由于长石在蚀变和溶蚀过程中, 一般都有自生石英和高岭石等黏土矿物的生成(Ehrenberg and Jakobsen, 2001; Higgs et al., 2007; 张福顺等, 2008; 杜红权等, 2010; 魏文文等, 2011), 因此长石溶孔内也常发育一定含量的次生黏土矿物和自生石英, 这里应该将其看作是长石溶蚀作用的组成部分(杜红权等, 2010)。沙三段砂岩储集层中可供溶蚀的不稳定组分长石和岩屑组分较丰富, 是溶蚀作用发生的主要内因, 而早成岩晚期和晚成岩早期源自泥页岩的大量有机酸溶液的侵入导致了骨架颗粒的广泛溶蚀。

3.2.4 破裂作用

破裂作用不属于一般意义上的沉积成岩作用, 但破裂作用导致岩石产生大量的裂缝和微裂缝, 是沉积物沉积之后的一项重要改造作用, 故在此将其作为广义上的成岩作用加以讨论。岩心观察表明, 沙三段储集层中宏观裂缝不甚发育, 但在少数薄片中可见一些成岩微裂缝(裂缝宽度小于0.1, mm, 肉眼无法识别)。沉积物自埋藏之后的成岩演化期将发生一系列矿物组分上的变化和调整, 压实作用、矿物的重结晶作用将导致沉积物收缩和膨胀以及矿物间的重新组合与排列, 从而产生微裂缝。微裂缝虽然不能显著改善储集层的储集性能, 却能极大地改善储集层的渗流通道和结构。一方面, 它能够改善孔隙的连通性, 沟通孤立的孔隙和微孔, 另一方面, 为酸性水的流动提供了渗流通道, 改善了溶蚀环境, 有利于溶孔的形成(高辉等, 2008)。

3.3 成岩演化序列及孔隙演化史

根据上述的成岩作用类型及其强度, 结合镜下鉴定获得的自生矿物分布和形成顺序、黏土矿物等, 参照石油天然气行业碎屑岩成岩阶段的划分标准(SY/T5477-2003), 本研究认为沙河街组三段砂岩储集层经历了同生成岩阶段以及早成岩A期和B期, 现今已处于中成岩阶段A期。主要标志包括平均最大热解峰温度Tmax> 435, ℃, 伊蒙混层蒙脱石比例基本小于15%, 且大多为有序混层。大部分石英颗粒具次生加大, 自形晶面发育, 有的见六方双锥石英小晶体。此外, 常见晚期含铁碳酸盐胶结物(铁方解石和铁白云石), 岩石致密。

基于自生矿物之间交代切割关系及溶解充填关系, 饶阳凹陷沙三段砂岩储集层的成岩作用演化序列为: 早期压实作用→ 早期方解石胶结→ 早期长石溶蚀、黏土胶结→ 油气充注→ 长石溶解、石英次生加大、自生高岭石→ 蒙脱石伊利石化→ 晚期含铁碳酸盐胶结。其中, 压实作用贯穿于成岩作用全过程中。由于各自生矿物的形成需要一定时间, 因此各成岩作用序列有相互重叠的现象。多类型、不同强度成岩作用的叠加对储集岩原生孔隙的保持及破坏和次生孔隙的形成、保持及破坏都有极为重要的影响。在整个成岩演化过程中, 储集层孔隙得到不同程度的改造, 孔隙演化主要可分为3个阶段, 即原生孔隙的破坏、次生溶蚀孔隙的形成和次生孔隙的破坏, 同样3个阶段孔隙演化也具有相互叠加的现象(图 6)。

图6 冀中坳陷饶阳凹陷古近系沙河街组三段储集层成岩作用演化序列以及孔隙演化史Fig.6 Paragenetic sequence of diagenesis and porosity evolution history of reservoirs in the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression

准同生成岩阶段: 沉积物尚未完全脱离上覆水体环境, 成岩环境为大气淡水, 部分长石岩屑在大气淡水淋滤下发生溶蚀形成次生孔隙, 此外也伴随着高岭石等黏土矿物形成。

早成岩A期: 沉积物逐渐深埋至1000~1500, m, 压实作用持续发生, 温度处于25~65, ℃之间, 该阶段最典型的特征是早期碳酸盐胶结物的形成, 此外也有部分黏土矿物如绿泥石和蒙脱石的形成。

早成岩B期: 沉积物持续深埋至2500, m, 压实作用仍持续减孔, 温度处于65~85, ℃之间, 由于此时早期油气已经开始充注, 因此伴随的有机酸将导致一部分长石和岩屑发生溶蚀形成次生孔隙, 随着温度的增加, 石英次生加大等也开始形成。

中成岩A期, 沉积物逐渐深埋至现今深度, 沙三段中的烃源岩逐渐热演化成熟进入生油窗, 是生排烃的主要时期, 在该阶段由于沙三段泥岩中的有机质的脱羧生烃过程中产生的大量有机酸、无机酸和CO2进入孔隙水中, 使长石及富长石的岩屑等硅铝酸盐发生强烈溶蚀, 形成大量粒间、粒内溶孔。有机酸酸性水溶蚀是中成岩A阶段最主要的特征之一, 此外溶蚀作用形成的石英和自生伊利石又在原生或次生孔隙中沉淀下来, 减小了部分孔隙。中成岩A阶段后期, 随着有机酸的消耗, 成岩环境逐渐转化为碱性, 有利于铁白云石和铁方解石形成。并且随着温度的升高(> 130, ℃), 早期形成的高岭石等黏土矿物变得不稳定并逐渐向伊利石转化, 而蒙脱石等也将向伊蒙混层和伊利石转化。该阶段黏土矿物组合类型以较稳定的伊利石和伊蒙混层为主, 最接近现今可观测到的黏土矿物组合特征。

4 成岩相划分及测井响应特征
4.1 成岩相划分

成岩相为成岩环境的物质表现, 是沉积物在特定的物理化学环境中, 经历一定成岩作用和成岩演化序列的产物, 强调的是沉积岩目前可观测的成岩面貌特征, 包括岩石颗粒、胶结物、组构、孔洞缝等综合特征(邹才能等, 2008)。不同成岩相经历了不同的成岩演化序列和孔隙度演化史, 形成了沉积岩的现今碎屑组分、结构以及物性上的差异, 控制了储集层宏观物性特征和微观孔隙结构特征(师调调等, 2012)。由成岩相的定义可知, 其内涵主要包括2方面, 即成岩作用和一定成岩环境下沉积物经历一定成岩演化序列之后形成的成岩矿物特征(赖锦等, 2013a), 其中成岩作用是成岩相研究的理论基础(兰叶芳等, 2014), 而能对成岩环境起指示作用的成岩矿物研究则是成岩相分类命名的重要依据。因此, 成岩相的分类命名应首先确定沉积物经历的成岩作用类型、强度和成岩演化序列, 在此基础上通过镜下观察到的成岩过程中具有指示意义的成岩矿物标志来确定(赖锦等, 2013a)。

沙三段砂岩储集层整体进入中成岩A期, 经历了中等— 强程度的压实作用, 若压实后以溶蚀作用占优势, 则对储集层物性有利; 反之若以胶结作用占优势, 则对储集层物性起破坏作用。目前尚未形成成岩相统一的分类命名方案, 国内外学者划分储集层成岩相时主要依据的是成岩作用, 成岩矿物和成岩演化序列等(邹才能等, 2008; 赖锦等, 2013a)。本论文在前人成岩相研究的基础上, 结合饶阳坳陷沙河街组沙三段致密砂岩储集层的具体成岩作用类型和强度, 指示性成岩矿物类型, 所处的成岩阶段和所经历的演化序列, 根据优势相(即薄片下鉴定获得的对储集层物性起主要作用的成岩作用以及成岩矿物组合特征)的原则将沙三段砂岩储集层的成岩相划分为压实致密、碳酸盐胶结、黏土矿物充填3种破坏性成岩相(致密相)以及不稳定组分溶蚀、中等压实弱胶结2种建设性成岩相(储集相), 各成岩相具有不同的成岩作用组合和储集层孔隙发育特征。此外, 需要说明的是, 由于发育成岩微裂缝的样品很少, 故未将成岩微裂缝相单独划分出来。

4.1.1 黏土矿物充填相

该成岩相发育的岩性仍以中、细砂岩为主, 部分可发育于粉砂岩中, 一般其发育有原生的碎屑杂基, 即片状的黏土矿物, 但最主要的鉴别特征是丝发状的伊利石和伊蒙混层等充填孔隙, 表明为成岩作用过程中产生。黏土矿物(包括伊利石、伊蒙混层和高岭石)对孔隙的充填易于导致孔隙喉道堵塞, 减少孔隙空间的同时也对砂岩的渗透性有较大的破坏作用, 使得储集层物性变差, 孔隙结构变得更为复杂。无论是片状的陆源杂基伊利石, 还是成岩中晚期形成的丝缕状伊利石等黏土矿物, 它们充填于孔隙中或附着于颗粒表面, 将大的粒间孔隙分割形成大量的黏土矿物晶间束缚孔隙, 导致孔隙细而且连通性差, 严重影响了储集层的渗流能力(图 7-A)。

4.1.2 压实致密相

饶阳凹陷沙河街组沉积体系以辫状河三角洲和扇三角洲为主, 其矿物成熟度和结构成熟度均较低, 沉积物抗压实能力弱。经过成岩演化时期的深埋, 储集层普遍经历相对较高强度的压实作用。对于颗粒粒度细、云母和泥页岩岩屑等塑性颗粒含量高的层段, 压实作用更加明显。此外, 对于扇三角洲沉积体系形成的砂、砾和泥混杂、分选较差的层段, 也体现出较高强度的压实作用(压实过程中相对细小的颗粒容易挤入到大颗粒之间的孔隙当中, 从而被压实致密)。因此, 压实致密相主要发育于颗粒粒度较细的泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩以及分选差的砾岩中。压实致密相镜下表现为颗粒粒度细、颗粒间主要为线接触、基本无可视孔隙, 该成岩相发育层段一般物性很差或者不具备储集性能, 主要发育于沉积物抗压实能力弱的层段, 即颗粒粒度细、砂泥混杂、塑性组分含量较高的层段(图 7-B)。

4.1.3 中等压实弱胶结相

该成岩相以压实作用强度中等且胶结作用强度较弱为特征。岩性主要是中、细砂岩, 与不稳定组分溶蚀相有类似的地方, 但区别在于该成岩相发育层段长石和岩屑含量较低, 而相应的石英含量较高。由于刚性颗粒的抗压实作用强, 因此颗粒之间接触关系以点接触为主, 代表较弱的压实作用, 且薄片中很少或基本观察不到方解石、石英和黏土矿物等对储集层物性起较强破坏作用的胶结物, 这一点与不稳定组分溶蚀相相似, 但其与不稳定组分溶蚀相的差异在于其溶蚀强度也较低, 因此, 发育该成岩相的砂体储集空间以原生孔隙为主, 次生溶蚀孔隙不发育, 属于“ 孔隙保护” 类成岩相(图 8-A)。

图7 冀中坳陷饶阳凹陷古近系沙河街组三段典型压实致密和黏土矿物胶结相测井响应特征(楚22井)
A— 黏土矿物充填相, 丝缕状伊利石和伊蒙混层充填粒间孔, 4119.18, m; B— 压实致密相, 由于较强压实作用, 原生粒间孔基本损失殆尽, 云母发生弯曲变形, 4183.5, mFig.7 Typical logging response characteristics of tightly compacted and clay mineral filling diagenetic facies in the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression(Well Chu 22)

图8 冀中坳陷饶阳凹陷沙河街组三段典型碳酸盐胶结和中等压实弱胶结测井响应特征(留446井)
A— 中等压实弱胶结相, 刚性颗粒含量较多, 原生孔隙得到保留, 3594.8, m; B— 碳酸盐胶结相, 粒间充填大量方解石胶结物, 部分碎屑颗粒也被方解石交代, 3597.2, mFig.8 Typical logging response characteristics of carbonate cemented and moderately compacted-weakly-cemented diagenetic facies in the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression(Well Liu 446)

原生孔隙的保存机制主要有3种, 一是黏土膜的发育, 如颗粒环边的绿泥石膜的发育可以有效阻止石英的次生加大, 因而有利于保护原生孔隙; 二是早期的油气充注, 同理早期油气占据孔隙空间将导致抑制一些胶结物的形成从而保留原生孔隙; 三是早期地层超压的发育也有利于原生孔隙保留(Bloch et al., 2002; Ehrenberg et al., 2009; Dutton and Loucks, 2010; Taylor et al., 2010)。实际的薄片观察与扫描电镜观察表明, 沙三段砂岩中绿泥石膜发育较少, 对储集层孔隙保护所起的作用有限, 但受地层超压、油气充注等因素影响, 储集体中的原生孔隙得到了不同程度的保留, 具体表现为部分样品颗粒之间以点接触为主, 原生孔隙大量发育, 且胶结物含量较少。

一方面, 饶阳凹陷古近系中深层储集层在距今27~22, Ma期间经历了第1期油气充注(王权等, 2008)。薄片观察发现部分长石溶蚀孔隙中可见沥青充填, 因此可以判定该区溶蚀孔隙形成时间稍早于油气大量充注发生的时间, 油气可以在长石溶蚀孔隙中聚集。因此, 早期油气充注抑制了碳酸盐和石英胶结作用, 有效地保护了储集层原生孔隙, 这是饶阳凹陷中深层有效储集层形成的重要机制之一。另一方面, 饶阳凹陷沙河街组埋藏史属于快速深埋类型, 在40, Ma时间段内快速深埋至4000, m深度, 成岩过程中泥岩在上覆地层压力下快速释放出大量饱和碳酸盐的压实流体, 有利于超压形成, 后经过有机质生烃作用过程, 压力进一步升高, 从而抑制压实作用和胶结物的沉淀, 保护储集层原生孔隙, 是形成优质储集层的另一主要机制。因此在地层超压和早期油气充注的双重保护下, 形成现今的中等压实弱胶结相, 与不稳定组分溶蚀相一起构成了沙三段砂岩储集层中有利孔渗性成岩相类型, 同时也是主要的优质储集体发育段。

4.1.4 碳酸盐胶结相

早期碱性水体环境导致部分早期方解石的沉淀, 此外沙三段烃源岩的有机质含量较高, 因此其吸附的金属阳离子(Mg2+, Ca2+等)含量亦相对较高, 有机质热成熟过程中除释放有机酸、CO2和烃类外, 同时也要释放出金属阳离子, 同时, 泥页岩中的黏土矿物转化(蒙脱石的伊利石化)也要释放出一定的Mg2+、Ca2+离子等(孙海涛等, 2010), 这些富含Mg2+、Ca2+的流体与沙三段内的与泥页岩毗邻的砂岩表面沉淀形成碳酸盐胶结物。碳酸盐胶结相主要发育于较纯的中、细砂岩中, 其中对应的泥质组分较少, 当然部分砾岩中也可出现一定的碳酸盐胶结物。碳酸盐胶结作用使得孔隙明显减少, 是储集层致密化的重要因素。碳酸盐胶结相是主要的破坏性成岩相, 碳酸盐胶结物占据了大量的孔隙体积, 使得喉道进一步缩小, 储集层更加致密, 物性变差(图 8-B)。

4.1.5 不稳定组分溶蚀相

该成岩相在压实背景下以不稳定组分的溶蚀作用占优势, 且溶蚀孔隙未被伊蒙混层、铁方解石等次生矿物充填。对于研究区沙三段储集层而言, 原生孔隙基本丧失, 但大多数砂体仍具有储集性能, 这主要归因于溶蚀孔隙的贡献, 溶蚀增加、扩大了孔隙喉道, 使孔隙的连通性变好。由于沙三段辫状河三角洲砂体大多与泥页岩烃源岩直接接触, 一方面, 源储压差大有利于油气向砂体的充注, 另一方面也有利于次生溶蚀孔隙的产生, 从而储集更多油气。在颗粒粒度较细、分选较差或泥质含量较高的层段, 主要形成压实致密相, 与此同时, 溶蚀作用较发育的样品, 均具有颗粒粒度相对较粗(中、细砂)、分选较好的特征。因此, 不稳定组分溶蚀相一般发育于厚层的辫状河三角洲水下分流河道或河口坝砂体中, 其对应的岩性为颗粒粒度较粗, 分选较好的中、细砂岩中, 且易于溶蚀的长石和岩屑含量相对较高。受沉积物原始组分和结构的影响, 这些砂体在埋藏压实过程中原生孔隙能够得到一定保存。原生孔隙的保存同时有利于次生孔隙的产生, 在后期油气充注过程中, 伴随的有机酸性水容易在砂体内部流动, 促进水— 岩作用, 有利于溶蚀孔隙的大量形成(图 9)。

图9 冀中坳陷饶阳凹陷沙河街组三段典型不稳定组分溶蚀相测井响应特征(留425井)
A, B— 不稳定组分溶蚀相, 薄片中可见大量由长石、岩屑溶蚀形成的次生孔隙, 3675.22 mFig.9 Typical logging response characteristics of unstable components dissolved diagenetic facies in the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression(Well Liu 425)

4.2 不同成岩相测井响应特征

目前成岩相的识别与划分主要是根据能够反映岩心样品微观特征的扫描电镜、铸体薄片以及阴极发光资料的分析来完成, 限于取心的成本考虑, 一个地区的岩心薄片资料总是有限的, 因此不能连续地反映储集层的成岩相。测井技术获取的地层信息主要是地层的各种(宏观)岩石物理性质, 具有连续记录钻遇地层各种岩石物理信息的技术特点, 因此可在薄片分析确定成岩相的基础上分析不同成岩相的测井曲线特征, 确定成岩相测井识别标准, 从而有效地评价成岩相(石玉江等, 2011; 丁圣等, 2012; 赖锦等, 2014)。不同成岩相在岩石学、矿物学特征、胶结物和物性上的差异导致了它们在测井曲线上具有不同的响应特征, 这是利用测井资料识别与探测不同成岩相的物理基础(石玉江等, 2011; 付晶等, 2013; Ozkan et al., 2011; Lai et al., 2016)。本次研究首先根据铸体薄片、扫描电镜、阴极发光等分析测试资料确定岩心取样点的成岩相类型, 在岩心归位和测井曲线标准化的基础上, 通过岩心薄片刻度常规测井资料, 归纳统计了5种不同成岩相的测井响应特征(图 10, 表1)。

图10 冀中坳陷饶阳凹陷沙河街组三段储集层不同成岩相测井曲线交会图Fig.10 Cross plots of various parameters derived from logging curves for different diagenetic facies of reservoirs in the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression

在对研究区所有薄片资料统计的基础上, 进一步做散点图分析, 由图10可见, 利用GR(伽马)、AC(声波)和R4(4, m梯度电阻率)这3条测井曲线, 可将不同的成岩相以交会图的形式区分开来(图 10)。在上述综合统计分析的基础上, 即可建立研究区不同成岩相判别标准, 并可利用该标准对研究区的储集层进行成岩相的识别, 进行单井成岩相分析(表 1)。

表1 冀中坳陷饶阳凹陷古近系沙河街组三段储集层成岩相测井响应特征(括号内为平均值) Table1 Well logging response characteristics of reservoirs in the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression

从图7和图10中可以看出, 黏土矿物充填相主要表现出高伽马的特征, 这与黏土矿物富集层段放射性强度有关。此外, 由于黏土矿物导电性强, 黏土矿物充填相一般表现为较低电阻, 该成岩相发育层段的砂体以声波时差中等、物性一般中等为特征(表 1)。

压实致密相主要对应于泥质组分多或者塑性岩屑含量较高的层段, 一般也表现为高GR的特征, 由于被压实而致密, 物性较差, 声波时差一般相对较低。有些由于泥质组分含量高导致的被压实而致密, 则体现出较高声波时差特征(泥岩声波时差大), 因此压实致密相的声波时差值变化范围较大, 同时泥质组分的存在导致其导电性较好, 一般电阻率相对较低(表 1, 图7)。

从图8和图10中可以看出, 碳酸盐胶结相最典型的测井响应特征是低GR、低声波时差和高电阻率值(钙尖峰)。由于碳酸盐矿物放射性比砂岩弱, 因此碳酸盐胶结层段的GR值一般偏低, 并且较致密, 声波速度大, 因此声波时差值亦偏低。此外, 由于碳酸盐电阻率比砂岩高, 因此若不考虑含油性影响, 电阻率上的尖峰一般也能指示碳酸盐胶结相的存在(图 8)。

中等压实弱胶结相发育层段, 一般表现为低GR、中— 高声波时差的特征, 电阻率变化范围较大(图 8, 图10)。由于原生孔隙易于在颗粒粒度较粗、分选较好的层段中得到保存, 因此该类成岩相的发育层段多沉积于高能的水动力环境、一般砂体较纯、泥质组分含量低、 GR值一般较低, 仅比碳酸盐胶结相略高。同时由于原生孔隙的保存导致其物性较好, 反映储集层物性的声波时差值较大。该类成岩相发育层段一般对应于物性较好层段, 故也是含油有利层段, 但受储集层含油性的影响, 该类成岩相电阻率值变化范围较大。含油时, 该类成岩相电阻率值较高, 不含油时, 电阻率值则又相对较低。

不稳定组分溶蚀相与中等压实弱胶结相的GR和电阻率测井响应特征基本相似, 即表现为低GR和电阻率变化范围大的特征, 所不同的是前者发育层段对应的声波时差值要比后者低。这主要归因于不稳定组分溶蚀相发育的层段储集空间主要是次生溶蚀孔隙, 而根据测井原理, 次生溶蚀孔隙在声波时差上得不到充分的响应, 故不稳定组分溶蚀相发育层段除具低GR和电阻率高低变化特征外, 其声波时差值一般表现为中等(图 9, 图10)。

5 不同成岩相的成因机理分析

为了验证以上识别标准的有效性, 本研究以留498井为例, 通过对该井实际测井资料进行处理, 实现了单井纵向上的成岩相识别与划分。物性测试结果表明留498井沙河街组三段砂岩储集物性较好, 在3500~3512, m深度段, 砂岩岩心实测孔隙度大于10%, 相应的渗透率值也比较高, 可达10× 10-3 μ m2以上。相应地, 该井沙河街组砂岩储集层的含油性也较好, 发育油层和油水同层, 但同时也发育一些致密层。总体上沙河街组三段单井纵向上的成岩相划分结果与物性分析以及油气层解释结果匹配关系良好, 即致密相多对应干层, 而建设性成岩相则多对应油层或油水层(图 11)。基于测井曲线的成岩相判识结果与物性分析和油气层解释结果总体吻合。这些实例分析表明本研究建立的成岩相测井识别方法与准则是可行的, 可以实现单井纵向上储集层成岩相的识别。

图11 冀中坳陷饶阳凹陷古近系沙河街组三段留498井单井成岩相划分Fig.11 Vertical sub-division of diagenetic facies in Well Liu 498 in the Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Raoyang sag of Jizhong Depression

沉积微相与成岩相的耦合控制了致密背景下的甜点分布(赖锦等, 2013c)。通常沉积相是形成优质储集层的前提条件, 而成岩相是影响储集层物性的关键。在沉积微相尺度内, 不同微相水动力的差异导致沉积物具有不同的结构、构造和成分等特征, 这种不同尺度的非均质性不仅造成砂岩储集层具有不同的原始孔隙度, 也使沉积物在后期埋藏演化过程中发生不同成岩作用和孔隙变化, 进一步控制了有效储集层的形成与分布(李易隆等, 2013)。沙河街组三段储集层在漫长的地质历史时期经历的破坏性成岩作用类型有压实压溶和胶结作用, 建设性成岩作用则以溶蚀作用为主。从图11中可以看出, 单井纵向上的成岩相分布较为复杂, 即成岩相相变较快, 反应了沙三段砂岩所经历的复杂成岩作用改造。

有利孔渗性成岩相总是与有利的沉积微相相关联的, 即不稳定组分溶蚀相带总是对应于低幅的箱型GR测井曲线层段(图 11), 指示较强的水动力环境, 一般为辫状河三角洲前缘亚相水下分流河道微相带, 代表该成岩相发育层段砂体较纯, 由于沉积水动力能量较高, 成分成熟度和结构成熟度均较高(张凯逊等, 2016)。由于颗粒粒度较粗且分选较好, 因此沉积物本身具有良好的储集物性条件, 在后期的埋藏成岩演化过程中由于较高含量刚性颗粒(石英、长石)的存在, 沉积物抗压实能力较强, 因此在埋藏压实作用过程中容易保留较多的原生孔隙。原生孔隙的保留同时也有利于中成岩演化阶段有机酸酸性水的注入, 因此也有利于次生孔隙的产生, 在AC测井曲线上则表现为较高的声波时差值, 不过次生溶蚀孔隙一般难以在纵波时差曲线上得到完全反应(Lai et al., 2016)。

中等压实弱溶蚀胶结相也以低幅箱型GR曲线为特征, 较为平直的GR测井曲线指示纯净砂岩的发育, 表明其沉积时经历了较强水动力的淘洗与分选, 砂体纯, 泥质含量低, 与辫状河三角洲前缘水下分流河道及河口坝砂体的沉积特征是相吻合的, 该成岩相薄片下的分选、磨圆好的鉴定特征也说明其形成于较强的水动力环境。埋藏成岩过程中, 由于早成岩阶段原生孔隙的大量保存, 因此对应相对较高的AC值, 而电阻率曲线的特征取决于储集层含油性, 油层一般较高, 如果对应水层则电阻率降低。该成岩相之所以对应于中等压实作用特征, 主要就是由于砂体的刚性(石英)颗粒含量较高, 抗压实能力较强, 原生的粒间孔隙不易被挤压充填(张凯逊等, 2016)。因此经历早成岩阶段的改造后, 该成岩相仍能保留较高含量的粒间孔隙, 在中成岩演化阶段酸性水也易于进入, 但该成岩相由于缺乏溶蚀的物质基础(长石和岩屑), 因此表现为弱溶蚀的特征。该成岩相与不稳定组分溶蚀相一起构成了饶阳凹陷沙河街组三段致密砂岩普遍致密背景下的甜点形成的基础(图 11)。

压实致密相则总是对应高幅指状GR层段, 代表较低的沉积水动力能量。一般对应于水下分流河道末端或者水下分流河道之间相对低洼的水下分流间湾微相(赖锦等, 2013c)。由于沉积水动力能量不足, 所形成的沉积物一般颗粒粒度细, 岩性以砂泥岩的互层为主。由于砂岩粒度细, 且富含黏土杂基, 在埋藏成岩演化过程中原生孔隙的减小速度很快, 一般经历早成岩作用之后其原生孔隙就遭到严重破坏。Bjø rlykke(2013)研究表明, 即便是少量的陆源黏土杂基的存在也可以大为加大埋藏过程中的孔隙减小速率。经历早成岩阶段成岩改造后, 压实致密成岩相层段, 再经历中成岩演化阶段的深埋压实作用, 导致原生孔隙基本损失殆尽, 且由于粒度细且缺少长石等易溶组分, 因而也难以产生溶蚀孔隙, 压实致密相一般对应物性最差层段, 甚至为非储集层(图 7至图11)。

碳酸盐胶结相一般表现为低GR、低声波时差而高电阻, 说明碳酸盐胶结相也是多出现于水动力能量较强的沉积微相带中的。事实上, 与泥岩毗邻的水下分流河道砂体底部确实易于出现碳酸盐胶结物(赖锦等, 2014), 主要就是泥岩中富含的黏土矿物容易吸收一些Ca和Mg离子, 在后期的成岩演化过程中, 随着CO2分压的降低, 这些离子容易在砂泥岩接触的地带发生沉淀(Dill et al., 2005; 孙海涛等, 2010), 形成碳酸盐胶结相, 破坏储集层物性。一般碳酸盐胶结物可出现于早成岩阶段, 以泥晶方解石为主, 早成岩阶段的碳酸盐胶结物一般充填于大的粒间孔隙之中, 甚至交代石英和长石等碎屑颗粒, 这些早期胶结物对原生孔隙的破坏性较强, 但同时也增强了砂岩抗压实骨架, 抵御了中成岩演化阶段深埋过程中的部分压实作用(Alramadan et al., 2005)。中成岩期, 油气充注之后的还原环境中, 也容易出现碳酸盐胶结物, 以充填细小粒间孔隙以及粒内孔隙的铁方解石和铁白云石为主(图 11)。

黏土矿物充填相一般对应于陆源杂基含量相对较高层段, 因此在测井上表现为中— 高GR的响应特征, 储集层物性较差, 因此声波时差中等, 同时由于黏土矿物的导电性而表现为较低的电阻率特征。黏土矿物充填相发育层段, 其早成岩阶段以压实作用为主, 粒度较细的杂基被压实进入原生孔隙中, 而中成岩阶段, 沉积物本身存在较多的陆源杂基, 随着埋深和地温的增大, 以黏土矿物的转换为主(Hazen et al., 2013; 赖锦等, 2014; 张凯逊等, 2016)。原生沉积的陆源杂基, 在早成岩演化过程中可转变为自生黏土胶结物, 成岩演化后期的溶蚀作用也可伴生有一定的黏土矿物的产生, 总体上早期一般形成绿泥石和高岭石, 也有一部分蒙脱石形成。随着埋深的增加, 地层温度的增高(> 130, ℃), 不稳定的高岭石将向伊利石转换, 而蒙脱石等也将向更稳定的伊蒙混层和伊利石转化, 最终形成现今可观测到的黏土矿物组合特征, 形成黏土矿物充填相, 一般对应干层等(图 11)。

6 结论

1)饶阳凹陷沙河街组三段砂岩储集层经历了压实、胶结等破坏性成岩作用以及溶蚀、破裂等建设性成岩作用, 现今正处于中成岩阶段A期。

2)根据成岩作用类型和强度、成岩矿物及其对储集物性的影响, 将研究区砂岩储集层划分为压实致密、碳酸盐胶结、黏土矿物充填、不稳定组分溶蚀和中等压实弱胶结5种不同成岩相类型, 后2种为建设性成岩相。

3)结合相关物性分析资料, 通过岩心、薄片资料刻度测井曲线, 归纳统计了不同成岩相的声波时差、自然伽马和电阻率等测井响应特征, 建立了成岩相测井识别标准。中等压实弱胶结相发育层段, 一般表现为低GR、中— 高声波时差的特征, 电阻率变化范围较大。而不稳定组分溶蚀相表现为低GR和电阻率变化范围大的特征, 其声波时差值一般为中等。

4)成岩相识别结果与物性分析和试油资料匹配良好, 说明系统的成岩相分析是开展深部砂岩储集层综合评价及有利储集岩发育区带预测的重要方法。

5)沉积相与成岩相的耦合控制了储集层甜点分布, 有利孔渗性成岩相(中等压实弱胶结相和不稳定组分溶蚀相)通常形成于先天条件较好的水下分流河道微相中。而压实致密相和黏土矿物充填相通常对应于不利的沉积微相, 碳酸盐胶结相通常形成于有利沉积微相中, 但因经历了后期强烈碳酸盐胶结破坏, 一般难以形成有效储集层。

作者声明没有竞争性利益冲突.

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