汪 跃 吴浩君 刘洪洲 李 浩 黄 磊

(中海油天津分公司， 天津 300459)

湖相碳酸盐岩是湖盆水体咸化过程中的必然产物，半深湖和深湖相碳酸盐岩均可成为良好的生油岩[1]。近年来，有许多研究文献提到了渤海湾盆地古近系沙河街组的湖相生屑云岩优质储层发育情况。对沙河街组生屑云岩储层的沉积特征、控制因素等的研究大多是着眼于凹陷级别，而对油田开发区块内生屑云岩储层的差异及控制因素的研究较少。

渤海海域的沙河街组埋藏较深(大于3 000 m)[2]，因此储层研究对于深层与超深层的油气勘探和开发都具有重要意义。我们以渤中凹陷渤中13-1油田沙一段储层为研究对象，依据有关录井、岩心、薄片、常规物性资料，分析该区储层的岩石学特征和物性，探讨优质储层的控制因素，希望可以为类似构造带的优质储层预测提供帮助。

1 研究区的地质特征

渤中13-1油田位于渤海中部海域，在渤中凹陷向沙南凹陷过渡的沙东南构造带上，其西北为沙垒田凸起(见图1)。它的主力开发层位为沙一段底部地层，主要岩性为湖相生屑云岩，储层厚度在3 m左右，埋深在海拔-4 000 m左右，与下伏中生界潜山基底呈不整合接触。

图1 研究区的区域构造位置

渤中13-1油田于2009年投入开发，主力产层为沙一段底部的薄层生屑云岩储层。随着油田开发精度的不断提高，各井区能量呈现出较大差异(见图2)。

A4井投产至今，其地层压力基本不变，保持在43.13 MPa左右，而A1井的实测地层压力则已经降至22.88 MPa，这表明各井区生屑云岩储层平面不连通。这种分布特征与对该类储层的传统认识明显不符，过去一般认为这类储层的连通性好[3-4]。

图2 渤中13-1油田的地层压力变化曲线

2 研究区的储层特征

2.1 岩石学特征

取芯段岩心和薄片观察发现，研究区沙一段主要发育生屑白云岩(见图3)。岩心中可见大量螺化石、介形类化石及少量陆源碎屑。其中，陆源碎屑主要为酸性火山岩和长石、石英；螺类保存较完整，大多数体腔内部无充填，体腔壁及格架主要为白云石胶结物和骨架。

从铸体薄片中发现，生屑云岩的主要矿物组分为白云石，含量在87.1%～97.2%，平均为92.4%。生物碎屑含量在65.0%以上，主要为介形类、螺类，大多呈破碎状，杂乱分布。陆源碎屑中主要为石英，其次为长石和中酸性火山岩岩屑。陆源碎屑表面包裹着薄层的白云石包壳，粒间胶结物多为亮晶白云石，其次为泥晶白云石；粒径在0.05～0.15 mm。

图3 研究区沙一段的岩石学特征

从岩心、薄片常规物性等资料来看，沙一段生屑云岩储层次生孔隙比较发育，储集空间主要为粒间溶孔、螺体腔孔和铸模孔，具有良好的储渗条件。岩心分析结果，孔隙度在27.32%～32.52%，平均29.9%；渗透率分布在(102～359)×10-3μm2，平均为230.9×10-3μm2，属于中高孔、中渗储层(见图4)。

2.3 储集空间类型

研究区沙一段的储集空间以原生孔隙为主，其原生孔隙又以生物体腔孔为主，粒间孔次之；溶蚀孔以粒间胶结物溶孔、铸模孔、粒内溶孔为主。通过薄片统计，原生孔隙占78%，溶蚀孔隙占22%。其中，生物体腔孔占58%，粒间原生孔占20%，粒间胶结物溶孔占11%，铸模孔占7%，粒内溶孔占4%。整体上，面孔率分布在16%～32%，平均为28.4%。

图4 研究区沙一段储层的物性特征

3 储层分布及物性控制因素

3.1 古沉积环境为生屑云岩的发育提供物质基础

渤海海域古近系沙一段生屑云岩储层的形成，与底栖腹足类生物螺类的大量繁殖密切相关，而螺类生物的繁盛又受到了气候、底质、水深、盐度、构造背景及陆源碎屑供给等因素的影响[2，5-9]。研究区沙一段的沉积期处于断坳转换期，区域构造活动相对稳定，气候干热潮湿，为咸化湖盆水体环境，适合碳酸盐岩的发育[10]。同时，该区中生界凝灰岩“硬底质”可以使得水体在湖浪的作用下保持一个清澈的水体环境，有利于螺类生物的生存。在古地貌斜坡带水体较浅的部位，阳光充足，水体循环通畅，含氧量充分，也适合螺类生物在此大量繁殖。这些都为研究区生屑云岩储层的发育奠定了物质基础。

3.2 古地貌控制生屑云岩的垂向演化和平面分布

3.2.1 古地貌控制生屑云岩储层的垂向沉积演化

研究区内，在古地貌较高部位与较低部位的井均钻遇了一定厚度的生屑云岩，最大高程差达85 m左右(见图5)；目的层古地貌高程差在60 m左右的生屑云岩具有连通性，如A2S和A9井。研究表明，适合底栖腹足螺类生物生存的水深在15 m左右[10]。研究区沙一段底部沉积期，水体环境对螺类生物的繁殖有利。这个时期，区域构造稳定，古隆起未完全淹没于水下。因此，湖盆水体在持续稳定扩张的过程中，生屑滩沿古隆起带呈退积-超覆模式(见图6)，从而造成研究区在古地貌缓坡带高程差较大范围内，均有生屑云岩发育且存在叠合连通。另外据统计，钻遇的生屑云岩中部与潜山顶的距离为9～25 m，平均值约17 m。由此推测，沙一段底部螺类生物发育时的古水深约为17 m。

图5 研究区沙一段的地层对比

图6 研究区生屑滩沿缓坡带沉积模式

3.2.2 古地貌控制生屑云岩储层的平面展布

按古地貌的起伏特征，将其划分为缓坡、构造脊、陡坡、凸起与深凹槽等微构造类型(见图7)。古地貌形态决定着生屑滩在平面上的分布特征(见表1)。

图7 研究区沙一段早期古地貌

区域井区古地貌微构造水动力水体环境生物坡度∕(°)暴露水面情况岩性微相发育区次发育区A4A1、A9、A2S、A5、A6缓坡强∕高能开阔较开阔发育螺类、介形虫7～125～4偶尔生屑云岩生屑滩不发育区—凸起—陡坡BZ13-1-3深凹槽—构造脊弱∕低能弱∕低能弱∕低能强∕高能开阔不发育18～22经常——局限少量螺类18～20偶尔浅湖泥泥晶滩局限不发育15～22—泥岩、泥灰岩滩间洼地—少量螺类16～18偶尔——

生屑滩主要发育区，位于开阔湖盆的古地貌缓坡带。该区域沙一段地层厚度100～240 m，坡度 7°～12°。在湖盆水体持续扩张的过程中，该区域始终保持宽缓斜坡地形，湖盆水体开阔，水体循环通畅，水动力强，适合螺类生物的生存和长期繁盛。比如A4井区东北方向的缓坡带(见图7)。据A4井的动态资料，此区域压力下降幅度最小。

生屑滩次发育区，包括古地貌局限湖湾区和在局限湖盆背景下的缓坡带2种情况(见图6)。该区域沙一段地层厚度60～100 m，坡度5°～14°。第一种情况如A5井区，古地貌四面皆高，螺类死亡后，螺壳被湖流搬运，更易在湖湾区堆积，这也造成了平面上不易与其他缓坡带生屑滩体之间的连通。第二种情况在局限湖盆背景下的缓坡带，如A1和A6井区，湖盆水体能量相对较弱，循环较差，所以螺类生物相对欠发育。生产井的动态资料也显示，该区地层压力下降较大(见图2)。此外，缓坡带内构造脊的存在影响着螺壳的最终分布。早期螺类生物沿湖岸线呈带状分布，死亡之后由于受到湖浪及沿岸流的改造，沿着构造脊两边凹型地带堆积，但在构造脊上受湖浪改造影响，难以保存生物碎屑，从而导致构造脊两边堆积的生屑不连通。如研究区A1和A9井区储层古地貌同在一个缓坡带上，中间存在构造脊的影响而造成不连通(见图7)。

生屑滩不发育区，位于古地貌坡陡、凸起及深凹槽区。在这些区域，沙一段底部地层坡度18°～22°。凸起陡坡带由于易暴露于地表，局部可以提供物源，导致水体不清澈，影响到生物繁殖，从而造成这些区域都不利于螺类生物的生存聚集。凹槽区由于坡陡，随着湖盆水体逐渐加深，底栖生物赖以附着的基底容易被快速淹没。如位于深凹槽陡坡的3井区，沙一段地层厚度160～220 m，在水体扩张过程中，该区域水体循环较差，水动力较弱，以沉积滩间泥质灰岩、泥岩为主(见图8)。

图8 研究区沙一段生屑云岩储层平面沉积相

综上，研究区的生屑滩受古地貌影响，主要发育于水进过程中的古地貌缓坡带；储层平面展布受到古地貌凸起带、构造脊的分割，而呈片状且不连通分布模式。

3.3 成岩作用控制了优质储层的发育程度

沉积环境、古地貌等宏观因素，控制了优质储层的规模、平面分布及原始物性。例如上述特定沉积环境下形成的以螺类、生屑为主要骨架颗粒的生屑云岩，本身具有较好的原生孔隙。除此之外，储层在不断埋深的过程中还受到压实作用、溶解作用和胶结作用的影响。通过观察研究区的薄片发现，对沙一段优质储层贡献较大的成岩作用主要为溶解作用和白云岩化作用。

3.3.1 溶解作用是该区形成优质储层的主要成岩因素

渤海海域近4 000 m深埋条件下，高孔、中渗特征的储层比较少见。薄片、扫描电镜资料表明，溶解作用是该区优质储层发育的主要控制因素之一(见图3)，主要表现为：准同生期受大气淡水淋滤导致的组构选择性溶解作用和成岩期有机酸对胶结物等碳酸盐矿物的溶解作用。准同生期组构选择性溶解作用，主要表现为文石质螺壳及粒间基质被溶解，从而形成铸模孔、螺壳体腔孔和粒间溶孔，构成生屑云岩主要的储集空间类型。成岩期的溶解作用，主要表现为有机酸对碳酸盐矿物(包括胶结物、骨架颗粒、长石、酸性火山岩岩屑)的溶蚀，形成铸模孔、颗粒溶蚀孔。

3.3.2 白云岩化作用对优质储层的物性具有改善作用

通过分析全岩、铸体薄片与常规储层物性，发现研究区沙一段储层中的矿物成分主要为白云石，其次为石英和斜长石，含少量的黏土矿物。白云石含量分布在82%～94%，平均值为91%。白云石含量高，储层物性好，二者呈正相关性(见图9)。

图9 研究区沙一段储层白云石含量与物性的关系

4 关于有利储层的分布

根据研究区沙一段生屑云岩储层的成因，对储层发育有利区进行预测，认为A4井区为储层发育的有利部位(见图8)。

首先，A4井区具备适合底栖螺类生物大范围聚集的古地貌背景。沙一段沉积期，A4井区处于渤中凹陷开阔湖盆边缘西南端，具有大范围宽缓斜坡带的古地貌背景，为底栖螺类生物的生存繁盛提供了有利条件。随着湖盆水体的持续扩张，该区域水体循环通畅，氧气充分，适合生物的生存繁殖。

其次，有利的成岩环境为储集空间的发育提供了保障。A4井区具备开阔湖盆宽缓斜坡的古地貌背景(见图7)。该区域在开阔湖盆，沉积物更易受准同生 — 同生期的大气淡水的淋滤溶解及白云岩化作用的共同影响。大气淡水的淋滤溶解使得粒间溶蚀孔隙发育，也促使生物软组织腐烂而形成体腔孔，有利于白云岩化作用的进行，对早期沉积物起到了一定的固结作用，使得生物体腔孔和粒间溶蚀孔得以保存。

5 结 论

(1) 研究区沙一段发育生屑白云岩储层。该储层的厚度薄，储层物性好，具有中高孔、中渗透的特点。其储集空间主要为生物体腔孔等原生孔隙，其次为粒间溶蚀孔和颗粒溶蚀孔。

(2) 宏观上，古地貌和湖平面变化(古水深)控制了生屑白云岩储层的空间分布。沉积作用对研究区沙一段生屑云岩储层的影响，主要体现在古地貌控制生屑颗粒的宏观分布。在湖盆水体扩张过程中，垂向上生屑滩沿古地貌缓坡带呈退积-超覆沉积模式分布；平面上受古凸起、古构造脊分割，生屑云岩呈片状且不连续分布，这也是导致研究区的不同井区地层压力变化趋势不一致的原因。

(3) 微观上，螺类的含量及碳酸盐胶结物、长石、酸性火山岩岩屑的溶解作用和方解石等胶结物的白云石化作用，是形成优质储层的主要原因。研究区沙一段生屑云岩沉积后，准同生 — 同生期的溶解作用和白云岩化作用，为储集空间的形成起到了建设性作用，导致在埋深4 000 m条件下，储层具有高孔中渗特点。