（中国石化胜利油田分公司地质录井公司，山东东营257000）
摘要：从描述储集层基本特征、分析储集层性质的主控因素、建立储集层成因模式和评价、预测储集层性质这4个层次,研究准噶尔盆地重点勘探目标区的侏罗系储集层。系统总结侏罗系储集层岩石学特征,认为成岩压实作用强弱是控制储集层性质的关键因素;指出相对优质储集层均为剩余原生粒间孔隙型储集层,溶蚀作用对渗透率贡献小;非煤系储集层的孔隙保存条件明显比煤系储集层好,这是三工河组、头屯河组和吐谷鲁群的物性普遍优于八道湾组和西山窑组的原因。在确定储集层性质的控制因素和控制机理基础上,建立了煤系和非煤系两大类储集层的成因演化模型。在上述研究的基础上,分地区、分层位评价了储集层,并预测了不同渗透率储集层的深度界线及相对优质储集层的平面分布。
关键词：准噶尔盆地；侏罗系；岩石学特征；成岩压实作用；煤系；非煤系；储集层性质；成因；演化模式；评价
1、储集层的基本特征
1.1、岩石学基本特征
准噶尔盆地侏罗系储集层的岩石学基本特征是低胶结物含量、低成分成熟度、高结构成熟度和普遍含有塑性岩屑。
1.1.1储集层以成分成熟度低的岩屑砂岩为主
北三台、陆西地区J1S(三工河组)和J1b(八道湾组)的砂岩碎屑组分中石英含量稍高(超过40%),其余地区均低(一般23.5%~37.5%);车排子和陆西地区J1b砂岩长石含量偏低,其余层系和地区长石含量差异较小(一般约20%);各地区、各层系岩屑含量差异不大(一般38%~55%),岩屑组成主要为火山岩岩屑(且以凝灰岩岩屑为主),其次为浅变质岩岩屑(千枚岩和少量板岩、石英岩)。
1.1.2砂岩胶结物总量低,结构成熟度高
J2x(西山窑组)、J1s、J1b砂岩中的陆源泥杂基含量普遍较少(平均含量一般约1.0%),分选普遍中等到好,反映结构成熟度较高。自生胶结物总量整体较低(一般3%~6%),除陆源泥杂基外,高岭石和硅质是最普遍的自生胶结物,方解石含量普遍较低,只有个别高钙质夹层方解石含量较高。J2t(头屯河组)J3q(齐古组)砂岩黏土矿物组成与K1tg(吐谷鲁群)砂岩类似,以伊/蒙混层为主,蒙皂石含量较高(平均70%~87.5%),伊利石和伊/蒙混层矿物主要呈充填式、衬壁式(K1tg砂岩中基本呈衬壁式),在碎屑颗粒周围形成一层黏土膜,其微孔和表面富含地层水,极大地扩大了储集层导电网络的截面积。这是K1tg形成低电阻油层的最主要原因。
1.1.3砂岩碎屑组成中普遍含塑性岩屑
塑性岩屑的存在对砂岩成岩过程中储集性质影响较大。准噶尔盆地侏罗系砂岩中的塑性岩屑主要是低变质的千枚岩及少量板岩、泥岩和云母,富集于J2x和J1b3砂岩中,J2+3sh及J1s砂岩中较少,而且各层系细粒级砂岩富集塑性岩屑,粗粒级砂岩明显偏少。K1tg砂岩的塑性岩屑含量总体较低,莫索湾地区平均仅2.9%。阜东斜坡西南部J1s砂岩除上类岩屑外,还有大量水化和泥化的凝灰岩岩屑(以往把此类岩屑鉴定为变泥岩和泥岩)。此类岩屑抗压实强度极低,在较浅埋深(一般约2000m)时即强变形而成为假杂基。
1.2成岩作用基本特征
由于本区砂岩胶结物很少,因此溶蚀作用非常弱,影响储集层性能的最主要成岩作用是压实。但在达到一定埋深(2000~2500m)后,煤系砂岩的压实与压溶强度明显强于非煤系砂岩,随埋深继续增加,这种差异缩小。其原因是在准同生期和早成岩期,煤系地层形成的腐殖酸对砂岩有溶蚀作用(特别是选择性溶蚀火山岩岩屑),既阻止了钙质胶结,导致砂岩骨架颗粒之间的空间缺乏支撑,也使骨架支撑力降低,因此煤系砂岩抗压实能力相对较低。非煤系的J1s与K1tg砂岩压实作用相对较弱,以线点状或点线状接触为主,且主要为孔隙型胶结或薄膜孔隙型胶结;煤系的J1b与J2x砂岩则以线状接触和压嵌型胶结为主,压实作用相对较强。煤系砂岩与非煤系砂岩中高岭石的发育程度、形成期次和分布产状也有差异。J1b与J2x的高岭石多为散乱状分布,且易随孔隙流体流动而迁移,对砂岩的渗透性能影响较大;J1s高岭石主要呈斑块状集合体分布,不易迁移,对砂岩的渗透性能影响相对较小。
1.3填隙物性质和孔隙结构对孔、渗关系的影响
填隙物性质和孔隙结构的不同会导致孔、渗关系变化趋势的一定差异。在相同孔隙度下的渗透率,J1s1+2相对最高,其次为J1s3和J1b1,再次为J2x、J2+3sh与K1tg相对最低。这主要是因为J1s1+2砂岩孔隙结构类型较好,而K1tg砂岩颗粒均较细,孔喉较小,泥杂基含量较高且大多呈薄膜式。
2、侏罗系储集层性质的主控因素
2.1孔隙损失的主控因素是成岩压实
成岩压实是准噶尔盆地储集层孔隙损失的主控因素,压实减孔量基本上大于15%(平均20%),而胶结作用损失孔隙是次要的,胶结减孔量一般小于10%(平均5%)。压实减孔趋势在2500m左右深度开始明显减缓,尤其是非煤系储集层,在相同埋深时非煤系储集层的压实减孔量低于煤系,表明前者的抗压实性能一定程度上强于后者。
2.2普遍存在的塑性岩屑加速了砂岩压实
准噶尔盆地侏罗系储集层中普遍存在可压缩性较强的塑性岩屑,加速了砂岩压实,这种影响在储集层埋深较小时尤其明显。随塑性岩屑含量增加,孔隙度呈线性减小,而渗透率呈指数减小,反映塑性岩屑对渗透率影响更显著。
2.3砂岩粒径是影响储集层性质的重要因素
细粒级砂岩中的塑性岩屑含量明显高于粗粒级砂岩,J2+3sh与陆西地区K1tg的粉细砂岩因塑性岩屑含量不同造成的孔隙度损失为1.5%~2.5%,占总压实减孔量的10%~30%。由于细粒级储集层的抗压实敏感性强于粗粒级储集层,在塑性岩屑含量低于8%条件
下,在2000~4500m深度,粒径粗、细不同导致的非煤系储集层孔隙保存量的差异为3.9%~4.5%,由粒径和塑性岩屑含量不同共同导致的孔隙保存量差异最大可达5.5%~7%,因此,粒径大小对储集层的评价、预测很重要。
2.4煤系储集层物性普遍差于非煤系储集层
准噶尔盆地煤系的J1b与J2x早期生成丰富的有机酸,在埋藏早期颗粒之间尚未紧密接触时,砂岩中的岩屑、长石被较普遍溶蚀,导致抗压实能力降低,这是煤系储集层物性普遍差于非煤系储集层的主要原因之一。在2000~3000m深度,煤系与非煤系的中细?细砂岩孔
隙度差异为0.8%~3.1%;深度大于3000m时,两者差异小于1.0%,这与在一定程度上较强的压实作用掩盖了细粒砂岩是否属煤系有关。在3000~4500m深度,煤系与非煤系粗砂岩孔隙度的差异为4.0%~5.0%,表明是否属煤系,对较粗粒级储集层的影响更大。
3、储集层性质成因模式
准噶尔盆地侏罗系储集层成因类型可划分为煤系和非煤系两大类。
3.1非煤系-粒径(塑性岩屑)控制型储集层成因模式
非煤系储集层主要分布于J1s和J2t,由于没有早期溶塌作用,孔隙保存条件比煤系储集层有利。控制其孔隙演化?保存程度的因素主要是热成熟度,其次为粒径和塑性岩屑含量,早期(距今210~140Ma)孔隙损失较缓慢,之后(距今140~100Ma)为孔隙主要损失期,压实减孔量为14.2%~21.5%,胶结减孔量约5%,二者共占总减孔量的23%~35%。a为在不同粒径和不同塑性岩屑含量条件下,非煤系储集层孔隙度随深度变化关系的预测曲线,b为J1s砂岩孔隙演化史。上述曲线均含预测部分,利用这些相关曲线即可预测一定岩性的孔隙度。
3.2煤系-塑性岩屑(粒径)控制型储集层成因模式
煤系储集层主要分布于J1b和J2x,其孔隙演化和保存也与热成熟度、粒径和塑性岩屑含量有关,同时溶塌作用对粗粒级储集层孔隙保存程度的影响较大,致使粒径和塑性岩屑含量不同的储集层孔隙发育特征差异减小。
煤系储集层的成岩?成孔特点是成岩阶段早期溶蚀作用较普遍,使硅酸盐颗粒呈支离破碎状,从而加快其压实。因此,在一定深度条件下,其孔隙度是深度、粒径、塑性岩屑含量和早期溶塌作用等的综合反映,这使同地区、同层位、同岩性的煤系有效储集层埋深小于非煤系储集层,用此定量关系可以预测煤系分布区一定深度和岩性的孔隙度。