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碎屑岩储层物性的主要控制因素2008年第13期内蒙古石油化工61碎屑岩储层物性的主要控制因素宋守德,(胜利油田有限公司现河采油厂)摘要:碎屑岩储层作为中国油气勘探的主要储层之一,其物性受到多种因素的控制作用.沉积作用的岩性,岩石组构,沉积相等控制了储层物性的原始条件和抵抗后期改造的能力,成岩作用和构造活动对储层的原始条件进行改造,成岩作用中溶蚀或溶解不稳定组分产生次生孔隙,胶结和某些自生矿物的充填堵塞孔隙并降低渗透率,二者谁优谁弱将会大大决定储层物性,构造条件中不整合面和断裂的发育有利于改善储层的物性,对形成有利储层起着一定的促进作用.关键词:碎屑岩储层;物理性质;控制因素碎屑岩储层的发育程度,物性条件及其时空展布受沉积作用,成岩作用,构造活动等诸多因素的控制.沉积作用在宏观上控制了储层砂体的类型,形态,规模,原始物性条件及空间分布,成岩作用与构造活动结合对储层进行改造,在微观上影响了储层孔隙的演化与储层物性的变化.但在具体的一个地区,往往是多种因素中的几个因素或是一个因素的几个方面起主要作用.1沉积作用对储层物性的影响沉积作用对储层物性的影响主要表现在岩性,岩石组构,沉积相和沉积方式等几个方面.1.1岩性对储层物性的影响不同类型的岩石具有不同的碎屑成分及杂基含量,直接影响储层原始孔隙的大小及保存及后期的成岩作用.1.2岩石的组构对储层物性的影响岩石组分主要有颗粒,杂基和胶结物,各组分对储层的物性均有影响.长石,碳酸盐岩屑等不稳定组分含量较高的砂砾岩储集层,物性好,而泥岩岩屑含量越高,物性越差13.总体上,储层物性(孔隙度和渗透率)与粘土杂基含量,成分成熟度和胶结物的含量呈反比关系,其中孔隙度与岩石组分的相关性好于渗透率与岩石组分的相关性,原因是渗透率受孔隙结构影响较大.粘土杂基含量高,占据了大量的原生孔隙,并且阻碍孔隙流体流动,抑制溶解成岩作用的进行;胶结物既可以充填原生孔隙,也可以充填溶解孔隙,同样大大较少储层的储集空间;成分成熟度越低,长石和岩屑的含量越多,可为后期的酸性溶解作用奠定物质基础L2.1.3沉积相对储层物性影响沉积环境不同是影响储层性质的重要因素.由于沉积条件不同,如水流的强度和方向,沉积区的古地形,水盆的深浅,离物源区的远近,碎屑物质供应的差异,形成沉积碎屑物的成分,粒度,分选程度,胶结类型,孔隙充填,砂体形态;侧向连续性,纵向连通性,厚度等都不相同,造成了储层的岩性,物性和内部结构,层理构造在纵向上和横向上都有程度不同的差异.不同觏积相碎屑岩储层的孔隙度和渗透率(据张琴等,2004)孔/潮抛黜(拙.:13-2012O3000滨浅胡1015030006-15I-53000近岩扇根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)前缘分流河道303510028001900:10-181-1003OOO孤东Ng胜索Es2现河庄Es3牛庄Es3林樊家Es3滨南利律地区南斜坡Es3(草112)南斜坡2(金31)永安镇Es3(永116)胜索Es3(坨713)舟5-18I-203000林樊家Es3(樊104)剥前缘河口坝28352007.12.南斜坡Es3(112)2O一322OO一10002OOO利律Es2(和911)前缘席状砂18-2510-1002300永安镇Es3(永116)7201-402900牛庄永Es3(牛35)浊积扇15-251303000现河庄Es3(河l55)5-131-103300利律Es4(利911)所谓沉积环境对储集层的控制,其实质上为沉积环境对砂体类型及其孔渗物性特征的控制,因为不同沉积环境中水动力条件不同,演化特征也各有差异,因而所发育的砂砾岩体在成分,粒度,分选性,杂基含量及砂砾岩体的组合类型上各具有特色,时空展布规律也大不相同,导致不同沉积微相的砂砾岩体具有不同的物性特征和分布规律1,原始储集条件愈优越,愈有利于保持和形成深层高孔隙发育区带3.一般说来,三角洲相和河流相都具有较好的储集砂体,扇三角洲,冲积扇的扇中亚相及湖泊相的滨浅湖亚相也具有一定的储集性能,这需要根据具收稿日期:20o8一o215作者简介:宋守德(1978一),工程师,2001年毕业于石油大学(华东)石油与天然气地质勘查专业,现从事石油开发地质工作.62内蒙古石油4L5-2oo8年第13期体的情况进行分析.对东营凹陷古近系碎屑岩储层研究表明,不同的沉积相的物性是不同的,河流相与三角洲前缘水下分流河道和河口坝物性最好,滨浅湖与浊积扇物性略差,似乎可以认为沉积条件对储层物性的影响足最重要的.但仔细分析便会发现,这种差异并非完全由沉积条件所引起,在很大程度上是受压实作用和成岩演化程度控制的.从表1可以看出如下几点:河流相物性好是因为其埋藏深度基本上都只有1000多米,压实和碳酸盐胶结作用均较弱;三角洲前缘水下分流河道物性并非完全好,埋藏深度浅于2500m的水下分流河道物性确实好,但埋深在3000m以上的水下分流河道储层因埋深大,碳酸盐胶结作用强,成岩演化程度高,物性就很差.如果把不同的沉积微相放在大致相近的埋深条件下来讨论,它们的物性实际上差异是不大的.这一现象说明沉积条件只是在一定程度上对储层物性有影响,储层物性更大程度上受岩石的压实和胶结作用控制.1.4沉积方式对储层物性的影响1.4.1倾4积侧积指沉积物堆积于一个斜坡地貌上,整个沉积过程不改变斜坡的地形特征,只引起向下坡7J”向的侧向移动.曲流河点坝砂体就是侧积7J”式的典型代表,其层内非均质性是粒度向上变细,渗透率向上变低的典型正韵律.即底部最粗的滞流段向上渐变为最细的泛滥沉积.侧积体之间保留的泥质层则成为砂体上半部的隔夹层,此类沉积方式形成的砂体,其非均质性最突出.14.2垂积垂向加积是指在整个沉d程中沉积表面的地形只是直接向上延展而不发生任何侧向移动.辫状河心滩即是垂积的一种结果.多次洪泛密向加积而形成的辫状河心滩坝,由于各次洪泛能撼的强弱不同,所携带的加积物质的粒度也随之变化,而且无一定规律,因此层内渗透率变化也高低交错.这种垂向加积的一种特殊类型为填积.填积是指一些河道内充填式的沉积方式.既由于碎屑物的供给超过河道的携带能力,而在”超载”条件下的沉积方式.限制性河流和三角洲平原上的顺直性分流河道即以这种方式沉积.碎屑物在充填时受重力作用的粗略分异呈粗糙的下粗上细的正韵律粒序.渗透率向上变小,但差异程度比侧积形成的正韵律要小得多.河道多次填积时,很可能在内部保存河道短暂废弃时充填的泥质薄层,成为砂体内连续性较好的隔夹层.1.4.3前积碎屑物于一定环境下,在多次沉积事件中不断从上游向下游方向向前加积,称为前积.下一次沉积事件的上游相带的较粗碎屑物,上覆于上一次沉积事件的下游相带较细碎屑物质之上,因此沉积体出现向上变粗的反韵律,如三角洲前缘河口砂坝.层内薄泥质夹层总分布于这类砂体下部.1.4.4选积选积是指在较高能水动力环境中,碎屑物在波浪往复筛选作用下的沉积.三角洲间沿岸环境的滩,坝沉积物是受这一沉积方式影响的常见产物.选积作用总是从坝顶把细粒碎屑物质筛选到坝缘,使坝顶砂变得较粗而又洁净.加剧了沿岸坝粒序的反韵律性,层内渗透率向上变大,最高渗透率段处于顶部.我国巾新生代湖盆中,选积沉积一般见于滩坝沉积和三角洲前缘席状砂中.这些砂体的开发效果都很好.1.4.5浊积浊积岩以正递变粒序为特征,但反映在层内渗透率的非均质性上,与河流砂体的正韵律粒序并不相同.由于浊积物分选差,且砂体底部最差,向上变好,粒序的下粗上细与分选的下差上好相结合,使最高渗透率段不是位于底部而是位于中下部.我国中,新生代盆地中已发现的浊积岩储集层,以浊流水道粗相带部分为多,由多次浊流沉积叠加成一个厚砂体,但内部常保留一些稳定的泥质薄层.2成岩作用对储层物性的影响成岩作用对储层物性的影响主要表现在两个方面:溶蚀或溶解不稳定组分产生次生孑L隙,胶结和某些自生矿物的充填堵塞孑L隙并降低渗透率.因此,在成岩过程中,这两大因素谁优谁弱将会大大决定储层物性.大量资料表明,成岩作用既可以破坏原生孔隙,也可以形成次生孔隙.从成岩作用类型的角度分析,压实压溶作用和胶结作用是破坏储层的主要因素,可以不同程度地降低碎屑岩的孔隙度.早,中期的碳酸盐岩胶结作用在堵塞粒间孑L的同时,也强烈抑制了机械压实作用的进行,为以后溶解作用形成次生孑L隙提供物质基础晚期的铁白云石和铁方解石胶结则可以重新堵塞次生孑L隙,使储层变得更为致密,形成低孑L低渗,特低孔特低渗储层6.粘土矿物的成分,含量,其产状特征以及在成岩过程中的演化也是影响碎屑岩孔隙结构和储集物性的重要因素.溶解作用有助于碎屑岩储集性能的改善.碎屑岩中各种碎屑组分,胶结物及杂基,在地下埋藏期特定的成岩环境下,都可以经孑L隙水溶解形成次生孑L隙,构成良好的次生孔隙砂体7.2.1溶解作用溶解作用主要是有机质在成熟过程中生成的有机酸和二氧化碳酸性水溶液对砂岩的可溶性组分的溶解,是使储集物性得到改善的建设性作用.一般可溶性组分包括长石颗粒和碳酸盐胶结物两种类型,在某些情况下,粘土杂基也可被溶解.可溶组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浓度增加,硅质增生也很普遍,形成了溶解作用与胶结作用的共生组合.尽管硅质增生会降低原生孔隙,但由于硅质增生的丰度同时也反映了较强的溶解作用和次生孑L隙的发育程度,因而往往会表现为硅质增生丰度越大,储集性能反而越好的现象3.如果溶解下来的物质能被环流的地下水带到远处,那么溶解作用对改善储层的物性无疑是十分有利的.溶蚀作用在宏观上主要受区域构造背景控制,在微观上主要受岩性控制.2.2压实作用压实作用对储层物性具重要的影响,随着上覆地层不断增厚,压实作用逐渐增强,碎屑颗粒问由点接触一线接触,最后为凹凸接触,甚至为缝合接触,使储层储集空间变小,孔隙度,渗透率降低.异常高压有利于储层高孑L隙发育带的形成,异,g-高压带与次生孑L隙发育带具有较好的对应关系,位于高压封盖层之下的砂岩储层孔隙度比具正常压实趋势的砂岩高出58.储层异常高压的作用主要表现在:异常高压可以减缓压实,有效地保护已形成的孑L隙;异常高压可以促进溶解作用的进行.由于异常2008年第13期高守德碎屑岩储层物性的主要控制因素63高压带为封闭或准封闭的温压和流体体系,随着烃类的生成和粘土矿物的大量脱水,使得地层流体在温度和压力增加的同时,酸性组分释放出来并溶于孔隙水中形成酸性水介质,导致各种可溶组分的溶解作用增强,从而产生大量的次生孔隙.2.3胶结作用胶结作用以碳酸盐为主,其次是石英次生加大和自生粘土矿物胶结.从对储层性质的影响来看,碳酸盐胶结作用最重要,它使储层的孔隙度和渗透率大大降低.碳酸盐胶结作用对储层物性有很大的影响.碳酸盐胶结作用越强,物性越差.碳酸盐胶结强弱与成岩演化程度有密切关系:早期主要为方解石胶结,形成于早成岩B阶段,随埋藏深度的增加,砂岩成岩演化程度增高,碳酸盐胶结作用进一步加强,出现铁方解石和铁白云石,晚期碳酸盐胶结物叠加在早期碳酸盐之上,使岩石变得更加致密.通过对碳酸盐含量与埋深之间的关系研究证实了这一点:埋藏深度每增加1000m,碳酸盐含量大约增加3.早期碳酸盐胶结物一方面减少孔隙空间,使孔隙度,渗透率降低,同时,早期胶结作用可有效地抑制压实作用的进行,保存大量的储集空间,为形成更深层的次生孔隙提供了可溶物质若其在后期发生溶蚀作用,可形成晶间溶孔或晶内孔及溶孔,有效地改善储层的孔,渗性,形成次生孔隙发育带.石英次生加大对减小孔隙空间有明显的影响.局部强烈的硅质胶结,可使次生加大的石英呈嵌晶式胶结,使储层变得更加致密,物性变差.次生加大的石英含量与孔隙度呈明显的负相关性.石英次生加大作用不仅减少了储层的孔隙空间,也改变着储层的孔隙结构,多次石英加大可使储层的粒间管状喉道变为”片状”或”缝状”喉道,严重地影响了流体的渗流,从而大大地降低了储层的渗透率_8.3构造作用对储层物性的影n向3.1不整合对储层影响不整合的间断时间越长,地层遭受剥蚀的时间就越长,大气淡水的渗流作用对储层的影响就越明显,不整合面作为有机酸运移通道的运移能力就越强.不整合的存在对其下伏地层中储层发育有着非常重要的控制作用,这主要表现在:地层抬升地表遭受剥蚀时,地表酸性水向下渗流,进入储层使地层水呈酸性,导致不整合面附近地层中的酸不稳定矿物溶解形成次生孔隙;不整合面可作为地下流体运移通道,当有机酸运移通过时使地层水呈酸性,导致酸不稳定矿物溶解形成次生孔隙.3.2断裂作用对储层物性影响断裂作用也是影响储层物性的重要因素之一.断层对储层物性的影响主要表现在两方面:断层活动形成裂缝,有利于次生孔隙的形成,提高储层孔隙度和渗透率;断层活动时或处于开启状态的断层可以作为流体运移通道,为储层岩石发生溶解作用提供酸性介质.因此,构造断裂对埋藏期的溶蚀作用及表生作用带的再溶蚀有着非常积极的影响.通常情况下靠近断层的储层物性较好.4结论碎屑岩储层的发育程度,物性条件及其时空展布受沉积作用,成岩作用,构造活动等诸多因素的控制;沉积作用对储层物性的影响主要表现在岩性,岩石组构,沉积相和沉积方式等几个方面;成岩作用对储层物性的影响主要表现在溶蚀或溶解作用和胶结作用两个方面,谁优谁弱将会大大决定储层物性;构造作用中不整合面和断裂的发育有利于改善储层物性.参考文献1张善文.济阳坳陷深层稠油成因机理,储层评价与成藏规律.中国科学院广州地球化学研究所博士学位论文,2002.Ez-I陈世悦,操应长,徐振中等.济阳坳陷中生界沉积特征与储层研究.内部研究报告,2005.3陈纯芳,赵澄林,李会军.板桥和歧北凹陷沙河街组深层碎屑岩储层物性特征及其影响因素.石油大学(自然科学版),2002,26(1):47.4-1张琴,朱筱敏,钟大康,宋刚.山东东营凹陷古近系碎屑岩储层特征及控制因素.古地理学报,2004,6(4):493502.E53陈孟晋,刘锐娥,孙粉锦,拜文华.鄂尔多斯盆地北部伊盟地区山西组碎屑岩储层特征分析.沉积,1999,17(增刊):723727.6鞠俊成,张凤莲,喻国凡等.辽河盆地西部凹陷南部沙三段储层沉积特征及含油气性分析.古地理,2001,3(1):6370.7-1王秉海,钱凯.胜利油区地质研究与勘探实践.东营:石油大学出版社,1992.E83许建华,张世奇,纪友亮.藏北羌塘盆地中上侏罗统碎屑岩储层成岩演化特征.石油大学(自然科学版),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.