刘之的，张伟杰，孙家兴，张 鹏，常雪彤

0 引言

随着油田勘探工作的逐步深入，中高渗油藏已经基本被探明和投入开发，然而，特低渗透油藏当前正成为勘探开发的热点［1］。多数地质学家认为，特低渗透储层能否形成具有工业开采价值的油气藏，储层物性特征是关键的地质因素［2］。据此，诸多地质科技工作者针对各个油田相继探讨过储层物性的主控因素，梳理后发现各个油田储层物性的主控因素差异较大。

岩性是影响储层储集性能的重要条件之一。当成岩环境处于酸性条件下时，会对岩石中的碳酸盐矿物进行溶解，形成溶蚀孔，从而改善储层的物性［3］。当处于碱性条件下时，碳酸盐胶结物不断的沉淀胶结，从而堵塞了前期形成的孔隙［4］。此外，钙质胶结物发生交代长石或岩屑的作用，这种作用造成物质成分的带入和带出，有利于孔隙的增加［5］。

成岩作用对于低渗储层而言，成岩作用是决定储层优劣的关键因素［6］。砂岩中的绿泥石胶结物，一方面它的生长会占据储层孔隙空间［7］;另一方面，呈衬垫式的绿泥石胶结物能增加岩石的抗压实能力，同时减少了超质的附着点从而起到抑制石英加大边生长的效果，能有效地保护原生孔隙［8］。

系统梳理国内外特低渗透储层物性主控因素的研究进展发现，现有研究成果多集中在岩性、溶蚀和胶结作用方面，且达成的共识是特低渗透储层物性受成岩作用的影响较大。然而，特低渗透储层物性的主控因素，也与沉积作用、构造、储层埋深等因素息息相关。现有研究成果多针对的是单因素对储层物性的影响，尚且缺乏针对岩性、沉积、溶蚀、胶结、构造及埋深这6个因素对特低渗透储层物性的影响分析，具体哪种因素占主导暂无定论。据此，文中从岩心描述、系统采样到室内显微镜、扫描电镜观察分析，从部分资料收集到样品孔渗分析，从数据统计整理到归纳总结，重点对研究区青一段沉积相、成岩作用、构造作用等进行深入剖析，利用岩心分析化验资料量化分析探讨特低渗透储层物性的主控因素，以期揭示大情字井油田青一段地层优质储层的分布规律，进而对该油田的勘探开发提供地质依据。

1 地质特征

大情字井油田位于松辽盆地南部中央坳陷区长岭凹陷中部(图1)，南部为黑帝庙次凹陷，北部为乾安次凹陷，处于2个次凹陷之间的鞍部［1］。大情字井地区青一段断层较为发育，平缓的向斜核部发育平行向斜轴部排列的一系列近南北向小型断层。向斜西翼发育近南北向的正断层，向斜东翼断层发育较少，局部地区发育近东南方向的断层。

大情字井地区青一段沉积特征主要为三角洲前缘沉积环境。青一段砂岩全区大面积连片分布，厚度由西南向东北逐渐减薄，呈条带状分布。其中Ⅱ，Ⅲ砂组砂岩发育连通性好，各区块均有分布。单井砂岩厚度一般为20～35 m，厚值区可达50 m以上，一般发育6～9个单砂层，单层砂岩厚度一般为2～6 m．

2 储层物性特征

基于大情字井油田青一段储层岩心物性分析化验资料，对研究区内储层的孔隙度、渗透率分布特征进行分析。根据609块样品孔隙度统计分析可知(图2)，青一段孔隙度在1．2% ～23．7%之间波动，平均为11．75%，频率分布呈现三峰型，峰值分别位于6% ～8%，10% ～12%，14% ～16%之间，孔隙度大于10%的样品占总样品的50%以上;根据607块样品的渗透率统计分析可知(图3)，渗透率分布在 0．01 ～85．88 mD，平均 0．561 mD，呈四峰型，峰值分别位于 0．02 ～0．08 mD，0．16 ～0.32 mD，0．64 ～1．28 mD 和 5．12 ～10．24 mD，渗透率大于0．3 mD的样品占总样品的50%以上。根据《油气储层评价方法》(SY/T 6285－2011)中对碎屑岩物性的分类标准，研究区青山口组的碎屑岩储层以低孔－特低孔、特低渗－超低渗为主要物性特征。

图1 青一段顶面构造、断层和井位分布Fig．1 Top surface structure，fault and location distribution of Qing 1 member

图2 青一段储层孔隙度直方图Fig．2 Reservoir porosity histogram of Qing 1 member

统计分析表明，不同区块不同砂层段具有不同的孔渗分布特点。纵向上，青一段Ⅰ，Ⅱ砂组较Ⅲ，Ⅳ砂组物性好;平面上，西部物性较好，东部物性相对较差;断层附近形成的微裂缝大大增加了储层的渗透性能，而且地层水易于沿着微裂缝渗流并溶蚀储层矿物，进而形成大量的溶蚀孔。

图3 青一段储层渗透率直方图Fig．3 Reservoir permeability histogram of Qing 1 member

此外，油藏类型与储层物性的相关性较为明显。根据大情字井油田609个样品的室内物性测试结果统计分析(表1):构造为主油藏青一段渗透率一般分布在 1．27 ～42．3 ×10－3μm2，孔隙度分布在9．01% ～13．67%之间。构造岩性油藏青一段渗透率一般分布在0．246～9．96 mD，孔隙度分布在10．18% ～15．41%之间。岩性为主油藏青一段渗透率一般分布在0．017～16．7 mD，孔隙度分布在3．84% ～16．69%之间。

表1 大情字井油田各类油藏各层组物性统计Tab．1 Statistics of physical properties of different layers in different types of reservoirs in Daqingzijing Oilfield

3 储层物性影响因素剖析

已有研究表明［5－8］，储层物性受制于诸多地质条件的影响，譬如沉积作用、溶蚀和胶结等成岩作用，以及构造应力形成的裂缝等。实际生产经验表明［9－10］，沉积相对储层物性的控制非常明显。不同的沉积微相带中发育不同规模、不等厚度的砂体，对应发育不同物性的储层。成岩与构造耦合作用过程中，都会对储层的物性产生较大的影响［11－13］。据此，文中从岩性、沉积作用、溶蚀作用、胶结作用、构造作用及储层埋深6个方面对储层物性的影响进行详细探讨。

3.1 岩性对物性的影响

储层四性关系研究方法表明［14－16］，分析储层物性特征应从岩性入手。尤其对碎屑岩剖面，储层一般发育在中细砂岩中，中细砂岩的物性比粉砂岩、泥质砂岩好。因此，将储层岩性作为重要影响因素来探讨物性特征。

通过对研究区内及周边5口探井、评价井综合录井数据的统计分析得知，青一段水进型三角洲沉积岩岩性大致分为以下5种:粉砂岩、泥质粉砂岩、碳质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩。青一段砂岩岩性整体较细，表现为三角洲前缘细粒沉积物特征。

利用研究区的岩心描述和孔隙度、渗透率分析化验数据，构建图4所示的物性与岩性关系图。由该图可知，细砂岩的物性明显最好，粉砂岩次之，而泥质砂岩和钙质砂岩的物性明显较差。分析认为，砂岩含泥质和钙质后，由于泥质和钙质堵塞了孔隙喉道，致使孔隙度、渗透率降低。

图4 物性与岩性关系Fig．4 Relationship between physical property and lithology

研究区90余块岩心样品岩石薄片的分析统计得知，青一段储层砂岩岩性主要为岩屑长石砂岩，含有少量的长石岩屑砂岩，石英含量为31% ～34%，平均31．92%;长石介于31% ～40%之间，平均35．42%;岩屑含量28% ～36%，平均31．67%，主要是火成岩岩屑。研究区长石和岩屑含量相对较高，为溶解作用的产生提供有利条件。同时，储集层中还存在大量的碳酸盐胶结物，特别是早期胶结的泥晶碳酸盐，不仅减弱了压实作用的影响，也为后期溶解作用的发生提供了有利的物质基础。

3.2 沉积作用对物性的影响

储层的分布和规模受制于沉积相，换言之，沉积相是影响储层品质的一大要素［17－18］。沉积环境和沉积相不同，则形成的储层类型各不相同，对应不同类型储层的矿物成分、粒度大小及填隙物种类均存在较大差异，进而致使不同沉积相带中的储层物性变化较大［19］。因此，沉积作用是影响储层物性的关键因素。

大情字井油田青一段沉积时期发育了水进型三角洲沉积，砂体微相主要包括三角洲前缘水下分流河道、河口沙坝主体、河口沙坝侧缘、滨外沙坝主体、滨外沙坝侧缘、前缘沙席、滨外沙席、浅湖－半深湖泥及前三角洲等，不同沉积微相的孔渗关系可以直观地反映出分流河道、河口沙坝砂体的物性最好，前缘沙坝和滨外沙坝次之，部分前缘沙席和滨外沙席也出现了物性较好的砂体。

从图5情4－4井纵向上沉积微相及物性综合图上看，总体而言，研究区砂体相对较发育，沉积微相为河口坝沉积或者河道沉积，主力砂体上下由于沉积变化较大，组合方式多样，因此层间非均质性也相对复杂。从整个油层看，砂体相对发育的青一段6小层、7小层、12小层物性好，且非均质性中等。青一段的5小层、11小层砂体发育范围小，孔渗值相对较低，储层物性差;其余各小层砂体孔隙度、渗透率值中等，储层物性一般。

不同沉积相类型与物性关系图得知(图6)，河口坝主体、水下分流河道、前缘沙坝主体物性明显较好，河口坝侧缘、前缘沙坝侧缘物性次之，滨外沙坝、前缘沙席物性相对较差。青一段10多口井物性数据与沉积相相关性分析表明，河口坝主体、水下分流河道沉积相带物性较好，反映出水动力条件与物性具有良好的正相关关系。整体上表现出，从邻近沉积物源的井区向远离沉积物源的井区过渡，物性逐渐变差的趋势。

值得注意的是沉积相优的储层物性也可能很差，这表明原生孔隙的存在是发生溶蚀作用的必要条件。同时，原生孔隙的发育和渗透性的强弱对次生孔隙的影响还表现在:若流体流动性差，溶解的物质很难运移，只能就近以另外物质形式沉淀下来，这样虽然可能改变了孔喉的结构，但并没有增加总的孔隙度。

表2为不同沉积微相的物性情况表，从该表可以看出，沙坝主体和分流河道物性是最好的，砂体发育较好，沙坝主体平均渗透率3．72 mD，平均孔隙度14．08%，分流河道平均渗透率2．83 mD，平均孔隙度13．82%，是研究区主要产油带;沙坝侧缘和河道漫溢物性比沙坝主体差，沙坝侧缘平均渗透率2．31 mD，平均孔隙度13．0%，分流河道平均渗透率2．14 mD，平均孔隙度12．45%，在研究区主力层该微相控制的储量是最大的，接近研究区总储量的一半(约46%)，因此该微相控制的地区也是主要的产油带。

大情字井地区青一段沉积体系经历了湖盆水体“退－进－退”的旋回变化，随着湖盆水体的进退，沉积物分布也相应变化。储层物性整体上是对沉积相宏观分布的微观表现。根据储层孔隙度解释成果，其平面分布特征表现为:随着沉积物向湖推进，有效储集体的展布也由物源区向湖中心推进。平面上储层孔隙度在工区西北部为一大片高孔隙度发育带，孔隙度为14% ～18%;工区东南部发育近椭圆形高孔隙带，孔隙度12% ～16%;其它地区孔隙度9%～13%，局部发育面积较小且不规则的高孔隙度储集体。

储层物性好坏受岩性、砂体类型及沉积环境影响，而物性差异又决定了油层的丰度。一般主河道砂体储层物性较好，而靠近物源区和边缘侧翼储层物性变差。可见，沉积微相控制着砂体的空间展布，进而也有效控制着砂体的物性特征。

图5 情4－4井青一段部分小层沉积微相及物性综合分析Fig．5 Comprehensive analysis of sedimentary microfacies and physical properties of some small layers in Qing 1 Member Qing 4－4 well

图6 不同沉积类型与物性关系Fig．6 Relationship between different sedimentary types and physical properties

3.3 溶蚀作用对物性的影响

作为建设性影响的溶蚀作用，是影响储层物性的一个重要因素。研究区内断裂系统发育，地层水易于沿着断裂过程中形成的微裂缝或成岩过程中形成的成岩缝流动，经过漫长的酸性地层水与岩石矿物作用，形成了大量的溶蚀孔。

溶蚀作用是大情字井地区青一段最重要的物性改善作用。溶蚀作用具有较强的选择性，长石、岩屑是最主要的被溶蚀物质。碳酸盐矿物也有部分被溶蚀，但与碳酸盐矿物的胶结作用相比，其对 储层物性的改善较为有限。

表2 不同沉积微相类型控制的砂体的物性统计Tab．2 Physical properties of sand bodies controlled by different sedimentary microfacies

研究区青一段储层岩心扫描电镜、铸体薄片化验资料均表明，研究区溶蚀作用非常普遍，主要有长石溶蚀和碳酸盐溶蚀及碎屑溶蚀。如黑102井在青一段7小层发育了三角洲前缘的水下分流河道砂体，孔隙度平均为16．06%，渗透率平均为8．49 mD，根据铸体薄片的观察，孔隙类型以溶蚀型粒间孔为主(图7)，甚至在溶蚀强烈的储层中发育一定规模的铸模孔;花9井在青一段7小层发育了河口沙坝沉积砂体，物性较好，孔隙度平均为17．9%，渗透率平均为46．55 mD，溶蚀孔隙发育，常见长石与碎屑的溶蚀。溶蚀作用与次生孔隙发育带的产生有密切的关系，由于溶蚀作用，研究区青一段储层中主要存在2个次生孔隙发育带，分别位于2 200～2 300 m，2 400～2 500 m，每一次大规模溶蚀作用的发生都使得孔隙度得到一定的恢复。

图7 黑102井2 408．9 m层段铸体薄片Fig．7 Cast thin-section in 2 408．9 m section of Hei 102 well

3.4 胶结作用对物性的影响

胶结作用指的是沉积物在成岩过程中新矿物结晶析出的反应总称，指从孔隙溶液中沉淀出的矿物质，将松散的沉积物颗粒固结起来的过程。研究区砂岩的胶结作用，主要有碳酸盐胶结、石英次生加大及自生黏土矿物的胶结，而碳酸盐和黏土矿物胶结作用是影响储层物性的一个重要因素。

碳酸盐胶结物在大情字地区广泛分布，主要为方解石、白云石、铁方解石和铁白云石矿物。由研究区碳酸盐含量与渗透率关系可知(图8)，碳酸盐含量对渗透性的影响较为明显，当碳酸盐含量增大时，渗透率急剧降低，尤其是碳酸盐含量大于10%时，渗透率降低非常显著。碳酸盐胶结物对储层物性的影响体现在:一方面它减少孔隙空间，降低孔隙度、渗透率;另一方面可以有效地抑制压实作用的进行，从而保存大量储集空间。

图8 碳酸盐含量－渗透率关系Fig．8 Relationship between carbonate content and permeability

粘土矿物胶结在大情字井地区青一段普遍发育，混层矿物减少，伊利石含量增加。粘土矿物的转化对储集层物性的影响主要是降低渗透率，对孔隙度的影响相对较小。

与碳酸盐胶结相似，泥质含量对渗透率的影响也非常明显(图9)，当泥质含量小于10%的时候，渗透率的变化较小，但当泥质含量大于10%的时候，渗透率则明显降低。全岩分析和物性分析资料表明，研究区泥质含量较高，高泥质含量是导致储层孔隙度、渗透性变差的主要原因之一。因此，在储层物性参数测井解释时，对其泥质含量进行校正是十分必要的。

图9 泥质含量－渗透率关系Fig．9 Relationship between mud content and permeability

大情字井地区青一段主体位于三角洲前缘，沉积物粒度细、泥质含量高是其储集层的主要特点。大量的泥质充填是造成低孔隙度、低渗透率的主要原因之一。图9所示的泥质含量与渗透率交会图揭示，随着泥质含量增高，渗透率降低较为明显。当泥质含量高于15%时，储层几乎全部为低渗－特低渗。

3.5 构造作用对物性的影响

研究区青一段储层物性的影响除受沉积相带、溶蚀和胶结等成岩作用外，还受控于构造作用。构造作用下形成级别不同断层的同时，往往在断层附近发育构造裂缝。构造裂缝对储层孔隙度影响较小，但能够改善储层的渗透性能。研究区内，构造断裂系统非常发育。形成断裂系统的同时，断层附近往往产生大量的裂缝和微裂缝，促成溶蚀孔等次生孔隙形成，并增大储层的渗流通道。因此，构造断裂对改善储层的物性起到了积极作用。

通常情况下，靠近断层的储层物性较好，以距离较近的黑88井和较远的黑68井为例(图10)，黑88井和黑68井均位于断层同一盘，在青一段12小层均沉积了河口沙坝砂体，其中黑88井紧靠断层，孔隙度为17．03%，渗透率为8．11 mD，而黑68井较黑88井远离断层，孔隙度为9．91%，渗透率仅有0．06 mD．显然，断层形成过程中产生的微裂缝，使其储层的渗透性明显变好，而远离断层的储层，渗透性相对较差。

3.6 储层埋深对物性的影响

一般情况下随着矿物碎屑埋藏越深，在上覆地层压力作用下，加之岩浆热液向上扩散作用，使地层温度升高，地层压力也升高;在这高温、高压的环境下，成岩作用就会加强，从而大大降低储层的孔隙［24－25］。

图10 研究区黑88－黑86井区构造Fig．10 Structural diagram of study area Hei 88～Hei 86 well area

如图11，图12所示，研究区内单井相孔隙度、渗透率与深度的交会图，根据深度判断压实强度的变化规律，图中显示随着埋藏加深，压实作用较弱，二者的函数关系不好。研究区青一段地层的埋藏深度介于2 250～2 400 m之间，孔隙度介于1．2% ～23．7%之间，渗透率介于 0．01 ～85．8 mD之间，岩心物性分析化验数据与深度间的相关系数较差，即随深度增加孔隙度减小不明显，甚至多数样品点出现增大的态势。

图11 青一段储层埋深与孔隙度关系Fig．11 Relationship between reservoir depth and porosity in Qing 1 member

图12 青一段储层埋深与渗透率关系Fig．12 Relationship between reservoir depth and permeability in Qing 1 member

由于研究区青一段储层埋深较大，且储层中石英含量低，岩屑含量高(大于40%)，储层骨架颗粒之间的接触关系为点－线、线－点和线接触，机械压实作用使原生孔隙含量大幅度减少。然而，相对应埋深对储层物性的消极影响而言，溶蚀和构造对储层物性的积极改善作用较强，后期改造形成的次生孔隙较大，局部储层次生孔隙比原生孔隙的减小量还大。在多种地质条件的作用下，呈现出现今的青一段储层物性较好、物性变化区间较大的特点。宏观上来看，储层埋深对物性影响不甚明显。

通过上述6个方面物性影响因素的系统分析和综合研究，认为邻近沉积物源的井区河口坝主体、水下分流河道、前缘沙坝沉积相带，且靠近断裂带的井区储层物性最好;远离沉积物源的井区河口坝主体、水下分流河道、前缘沙坝沉积相带中粒度变细，物性相对较差，但在断裂带附近，储层物性则相对较好;河口坝侧缘、前缘沙坝侧缘沉积相带中储层的物性相对较差，在评价储层物性时，仍然要参考断裂带形成时裂缝发育情况。

4 结论

1)岩性、沉积相是影响储层物性的最重要的主控因素，其次为溶蚀作用和胶结作用，构造作用仅在断层附近能够改善储层的渗透性能，而埋深对储层物性影响则相对较小;

2)研究区细砂岩的物性明显最好，粉砂岩次之。由于泥质和钙质堵塞了孔隙喉道，致使泥质砂岩和钙质砂岩的孔隙度、渗透率明显较差。从邻近沉积物源的井区向远离沉积物源的井区过渡，物性逐渐变差，河口坝主体、水下分流河道、前缘沙坝主体物性明显较好，河口坝侧缘、前缘沙坝侧缘物性次之，滨外沙坝、前缘沙席物性相对较差;

3)青一段储层成岩过程中，溶蚀作用对储层物性起着建设性改善作用，而碳酸盐、泥质胶结是导致储层孔隙度、渗透性变差的重要影响因素;

4)构造作用也是影响储层物性的一个重要因素，尤其是在断层附近，断层形成过程中产生的微裂缝，增强了储层的渗透性能，而远离断层附近的储层，渗透性相对较差。

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