次生加大的石英颗粒增多。石英次生加大对岩石孔隙度有可观的影响,有时可以占满全部孔隙。 胶结作用
胶结作用是砂岩中碎屑颗粒相互联接的过程。松散的碎屑沉积物通过胶结作用变成固结的岩石。胶结作用是使储层物性变差的重要因素。碎屑岩胶结物的成分是多种多样的,有泥质、钙质、硅质、铁质、石膏质等。一般说来,泥质、钙-泥质胶结的岩石较疏松,储油物性较好,纯钙质、硅质、硅-铁质或铁质胶结的岩石致密,储油物性较差。据松辽盆地储集层钙质含量的统计资料,一般当钙质含量大于5%时,其储油物性明显下降。不同的粘土矿物对岩石孔隙度和渗透率的影响也是不同的。在埋藏初期,从富含粘土质的孔隙水中可以沉淀出高岭石、绿泥石或伊利石形成碎屑颗粒周围的粘土膜,或充填孔隙。高岭石除了直接从孔隙水中沉淀外,还可以通过长石和云母的风化,形成自生高岭石,这种作用在颗粒边缘或顺着解理缝首先发生。在酸性孔隙水中长石更易高岭石化。这种自生的粘土矿物填塞孔隙,降低了岩石的孔隙度。由扫描电镜揭示,围绕颗粒边缘生长的伊利石是从孔隙的喉道部位向孔隙中央发展的,而高岭石往往充填在孔隙中,因此伊利石的生成对孔隙度的影响虽小,但对渗透率的影响很大,高岭石在降低岩石渗透率方面的作用比伊利石小得多。 碎屑岩 溶解作用
在地下深处由于孔隙水成分的改变,导致长石、火山岩屑、碳酸盐岩屑和方解石、硫酸盐等胶结物的大量
碎屑岩
溶解,形成次生溶蚀孔隙,使储层孔隙度增大。这种次生溶蚀孔隙对改善储层物性的重要性近来受到愈来愈多的重视。影响溶解作用的因素很多,如沉积时具有较粗的粒度,孔隙-渗透性好的碎屑岩;砂岩中含可溶性物质较多;地下水呈酸性而且具有一定流动速度等都有利于次生孔隙形成。其中尤以酸性水的形成最为重要。对地下酸性水的形成条件,近来提出许多
新见解。Schmidt(1979)认为:干酷根热演化早期释放出大量CO2,是形成酸性水的重要原因,这种成油期前形成的酸性水溶蚀作用所造成的次生孔隙带特别有利于油气聚集。Curtis(1983)则认为:有机酸和无机质反应是形成次生孔隙的理想机理。据研究,在80-120℃时,地下水富含短链有机酸,能大大提高对高岭石的溶解度,其中二元酸(如草酸)含量达到一定浓度时,使铝的溶解度提高3个数量级。而Ⅲ型干酪根热演化过程中释放出的羧基约有40%是以草酸形式出现的。先于油、气(热成因)形成的羧基释放出有利于在相邻砂岩孔喉中清除碳酸盐、硫酸盐和硅铝酸盐的CO2,从而提高砂岩储集性。此外,在较高温度下,碳酸盐矿物之间的无机反应,亦能生成CO2;硫酸盐在脱硫菌和有机质参与下能生成H2S也有利于提高硫酸盐的溶解能力。但是必须指出,酸性水溶解的物质只有在不断被带走的条件下,才能使溶蚀作用朝有利于形成次生孔隙方向发展。否则,随着溶质增加,溶蚀作用就会减弱,在达到过饱和时还可以再沉淀,堵塞孔隙。
勘探现状
中国油田在巩固和扩大碳酸盐岩油气藏勘探成果的同时,不断加大碎屑岩勘探力度,特别是在塔北隆起志留系获得突破后,碎屑岩勘探已成为油田的重点勘探目标。
从1992年早期深层碎屑岩开发至今,16年来,油田对碎屑岩的认识和圈闭落实已经形成从无到精的发展,建立了从当初的零起点到现在海相碎屑岩勘探的丰硕成果,形成了东河塘、塔中4、塔中16、哈得逊、吉拉克、英买34-35井区等主力油田。2007年,在油田30%的探明石油地质储量中,碎屑岩储层原油产量就占到了60%。
近几年,在有序推进塔中、塔北区域碎屑岩的勘探中虽未取得突破,但地质认识得到提升,勘探主攻领和目标更加明确。随着油田“三大阵地战”的展开,油田在塔北地区石炭系、志留系及中新生界碎屑岩有了新发现。英买34、35井区新增探明石油地质储量1104万吨,哈6新增预测石油地质储量2256.97万吨。同时,通过对中古31井区的塔中6、塔中103、塔中101、中古31、塔中243等井在石炭系含砾砂岩段精细对比图研究分析,拓展不同期次东河砂岩的分布与叠置关系研究,细化海相碎屑盐岩研究,勾画出石炭系、志留系、奥陶系几个不同类型圈闭寻找方向。 找到与断裂相关的“凹中隆”是台盆区碎屑岩勘探最有利的突破点后,坚定了油田科研人员加大勘探力度,寻找战略接替区的信心。科研人员从加强层序地层学的研究与应用、加强高分辨率地震采集处理解释攻关、加强储层预测与圈闭描述技术的应用三个方面对台盆区碎屑岩展开主攻。在对东河砂岩古地貌进行分析后认为,构造演化研究和古地貌形态的精细刻画,为沉积相的研究和有利砂体分布范围的预测提供了指导。确定草湖凹陷周缘为相对独立沉积区,与满加尔凹陷有古梁分割,推测古梁区存在东河砂岩,向南进入海盆,相变为下泥岩段。同时,围绕富油气凹陷确定
了3个前陆区碎屑盐岩有利区带:焉耆盆地侏罗系、塔西南山前中新统、古近系、白垩系和塔东南若羌构造带侏罗系。
中国油田在今年勘探部署中,确定积极发展塔北,并针对碎屑岩勘探专门进行了安排,主要是通过开展精细勘探研究,加强评价,积极探索,力争获得油气勘探持续突破。油田力争在三至五年内,台盆区碎屑岩和新区新领域油气勘探目标要发现1至2个战略性接替领域,为实现2020年油气产量当量突破5000万吨奠定坚实的资源基础。
储集层的孔隙类型 原生孔隙
原生孔隙------碎屑岩
是指在沉积时期或在成岩过程中形成的孔隙。原生孔隙主要是粒间孔隙。所谓粒间孔隙是指碎屑颗粒支撑的碎屑岩,在碎屑颗粒之间未被杂基充填,胶结物含量少而留下的原始孔隙。粒间孔隙在砂岩储层中最普遍,分布比较稳定。具粒间孔隙的砂岩储集层其孔隙度为5%-40%,后者几乎是未固结的松散砂层。 次生孔隙
尽管早在1934年,Natting就已发现砂岩中的次生孔隙,但是在相当长时间内,大多数油气地质学家仍将原生粒间孔隙作为砂岩的主要储集空间类型。直到1977年Schmidt等对砂岩的成岩过程和次生孔隙作了较全面的讨论后,情况才发生了根本的变化。Schmidt等参照研究程度较高的碳酸盐岩孔隙类型,结合碎屑岩的具体特点,将碎屑岩中孔隙类型分为5种,即粒间孔隙、特大孔隙、铸模孔隙、组分内孔隙和裂缝。
80年代中期,中国对砂岩次生孔隙的研究也有较大发展。如吕正谋等(1985)对东营凹陷下第三系砂岩次生孔隙作了较深入的研究,提出了12种识别次生孔隙的标志。类似的研究在我国其它油气区也已广泛开展。 砂岩的次生孔隙主要是其非硅酸盐组分(以碳酸盐矿物为主)溶解的产物。形成这种溶解孔隙的可溶物质可呈三种结构形式:沉积的物质、自
生胶结物以及自生交代产物。岩石组分的破裂和收缩也可使砂岩产生重要的次生孔隙,不过,通常在数量上都是居于次要地位。按次生孔隙的成因,可将其划分为五种基本类型。 混合孔隙
指部分原生孔隙和部分次生孔隙组成的孔隙。例如,砂岩颗粒的边缘遭受溶蚀形成的次生孔隙与原生孔的组合;砂岩发生不完全的胶结作用,胶结物溶解形成的次生孔隙与原生孔隙的组合;在砂岩颗粒边缘的交代物溶解形成的次生孔隙与原生孔隙的组合;在砂岩颗粒边缘被交代时,经常与其相邻的粒内空间同时被同一种矿物所胶结,当这些自生矿物全部被溶解以后,就会形成混合孔隙。以上这些孔隙都是混合孔隙。大部分孔隙都是混合成因的,它们可以具有次生孔隙的所有结构方式。但混合孔隙中原生孔隙和次生孔隙的相对含量往往难于估计。
成因类型及分布
冲积扇砂砾岩体
碎屑岩
冲积扇是指在干旱、半干旱气候地区,山间河流携带大量碎屑物质进入平原,在出山口处因流速变小,能量降低,而使碎屑物沉积下来形成的扇形锥积体。冲积扇中的砂砾岩体称为冲积扇砂砾岩体。冲积扇在平面上的形态为扇形或圆锥形,多个扇体在平面上组合形成裙边状碎屑堆积体。冲积扇主要由砾、砂和泥质组成的混杂堆积,粒度粗,分选差,成分复杂,圆度不好。但在冲积扇的中部有储集物性较好的辫状河道砂砾岩体,邻近若有油源,油气一般可以在此聚集。如我国新疆准噶尔盆地西北缘的克拉玛依油田三叠系储油层就是冲积扇砂砾岩体。 河流砂岩体
在长期沉降的气候潮湿区。河流发育。由河流成因的砂岩体称为河流砂岩体。河流的主要类型有辫状河和曲流河,其沉积模式如图 所示。河流
砂岩体包括砾、砂、粉砂和粘土等各类碎屑沉积物,但以砂质为主,成分复杂,分选差至中等。河流砂岩体的形态极不规则,多呈带状,树枝状或网状,边缘呈锯齿状。古河道砂岩体以河床中的边滩和心滩砂岩的储油物性最好。目前世界范围内已发现了不少以古河道砂岩体为储集层的油气藏,如美国堪萨斯州的布什城油田 、加拿大阿尔伯达省的贝尔希油田、利比亚苏尔特盆地的Sarir油田和中国的长庆油田等。 三角洲砂岩体
随着油气勘探工作的深入,日益证明世界上许多大油气田与三角洲砂岩体有着密切的联系。如科威特的布尔甘油田,西非尼日利亚尼日尔河三角洲发现许多大油田,中国的大庆长垣三角洲、东营凹陷的东辛、胜坨三角洲等。
碎屑岩
三角洲是河流入海(湖)处,由于坡度减缓,流速突然降低,水流分散,河流所携带的砂泥在河口附近堆积下来,形成平面上略似尖顶朝向陆地的三角形沉积体。根据河流、波浪和潮汐能量的强弱,三角洲可分为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲等类型。大的河流三角洲规模可以很大,面积可达几十至几万平方公里。三角洲可进一步划分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲等亚环境。各个亚环境的沉积物特征是不同的。三角洲平原中的分流河道砂岩体,三角洲前缘的水下分流河道砂岩体、河口坝砂岩体、远砂坝砂岩体以及前缘席状砂体都是常见的良好的储集层。 扇三角洲砂岩体:扇三角洲是指冲积扇或辫状河直接进入水体形成的一类砂体(据Galloway,1983)。盖洛韦等人(1983)按水体能量条件将扇三角洲分为湖泊扇三角洲、波浪改造的扇三角洲和潮汐改造的扇三角洲。其中湖泊扇三角洲受波浪和潮汐改造较弱,呈扇形。
中国陆相沉积,特别是东部的断陷湖盆常常是长条状的箕状凹陷。在湖盆的短轴方向上,坡度陡,物源近,很难形成源远流长的曲流河。辫状