Question

储层物性的影响因素分析

Answer 1

经研究表明，研究区浊积扇砂体的储集物性主要受沉积作用、成岩作用、埋藏深度和构造活动等因素影响。特别是成岩作用，它直接控制着储集性能的变化。

（一）沉积作用对储层物性的影响

沉积作用决定了盆地沉积物的原始性质，包括沉积物的原始孔隙率和渗透率状况。沉积物进入沉积盆地以后，盆地的水动力状况控制了碎屑颗粒的形状、粒度、分选状况、圆度等，从而控制了岩石的原始孔隙率。砂岩储集物性和岩性有密切关系。一般来说粉砂岩中泥质含量较高者物性较差。而粒径较粗分选好的砂岩，泥质含量较少，储层物性相对较好。这里沉积条件和成因类别直接控制岩性变化。东营凹陷在沙三段及沙四上亚段沉积时期，整个湖盆处于快速的沉陷和扩张时期，在这个时期盆地迅速下沉，同时气候湿润，大量淡水携带碎屑物质进入湖盆（张海峰等，2005）。研究区处于东营凹陷东部斜坡边缘地带其东部靠近物源区，大量碎屑物质在较强水流的作用下直接进入半深湖－深湖环境，以及东营三角洲的快速沉积决定了研究区的浊积砂体的发育，同时也是该类砂体原始孔隙率较低的根本原因。沉积作用对本区浊积砂体储集性能具体影响主要表现在成岩的物质组分以及沉积相带对储层物性的影响，其中岩石的组分与结构是影响储层物性的最基本因素。

1.岩石组分

影响岩石储集性能的主要组分有粘土杂基的含量、胶结物的含量和颗粒组分的物理化学性质等。组分对物性的影响表现在一方面岩石中填隙物的多少可直接影响储集物性，另一方面岩石组分通过成岩作用可间接影响储层物性。

研究表明：研究区目的层段的砂体储层的物性与粘土杂基含量相关性较小（图5-27，图5-28），泥质含量对孔隙度和渗透性的影响较小。

2.沉积微相对物性的影响

沉积相对储层物性的影响是最基本的，因为不同的相带发育不同的岩相，不同的岩相具有不同的岩矿组成、不同的岩石结构，岩石结构控制储层孔隙度的大小，岩矿组分影响储层的渗透性，而且不同的相带成岩作用的类型和程度也不一样，这就必然造成不同相带的储层物性的差异，一般地，粒级相对较粗且岩石中填隙物较少，分选好的储层，其物性较好。

图5-27 泥质含量与孔隙度的关系

图5-28 泥质含量与渗透率的关系

研究区主要发育了三角洲－滑塌浊积扇沉积体系、带补给通道的湖底扇沉积体系。这些浊积扇体中对分布面积较大、微相带发育齐全的滑塌浊积扇来说，位于中扇位置的辫状水道的物性最好，岩性以细砂岩和粉砂岩为主，孔隙度平均＞20%，一般渗透率＞30×10^-3μm²；主水道虽然岩性较粗，但是由于泥质含量高，因而物性比辫状水道微相要差一些；水道间和水道前缘物性一般；外扇泥岩微相物性最差，一般地孔隙度＜10%，渗透率＜1×10^-3μm²。对于分布面积小、微相带欠发育的透镜状浊积砂体来说，只有中间部位物性要好一些，而对于更小一些的浊积岩来说可能整个砂体的物性都很差，以致不能成为油气的储集体。但也不排除有的体积不大的“透镜状”浊积砂体的分选和磨圆都比较好，储层物性也相对较好的，这些“透镜状”浊积砂体往往是由于三角洲前缘席状砂直接滑塌而成的。储层物性的变化直接控制着含油性的好坏，是控制油气成藏和油层富集高产的主要因素。这就是为什么研究区有些砂体含油而有些砂体不含油的一个重要原因。

（二）成岩作用对储层物性的影响

从岩石薄片、扫描电镜观察可知，成岩作用是影响浊积砂体储层物性的主要原因之一。它包括机械压实作用、硅质胶结和碳酸盐胶结作用、溶解作用、高岭石等自生粘土矿物的形成等（表5-8）。

表5-8 成岩作用对物性的影响

1.机械压实作用

随着埋藏深度的增加，机械压实作用越来越强烈，使骨架颗粒排列更加紧密（有些颗粒与颗粒的接触面上产生压溶现象），从而降低了砂岩的原始孔隙度。压实作用贯穿于整个埋藏成岩期。压实程度随上覆压力的增加而增加，但随着胶结作用影响（抑制压实作用），压实作用对储层影响趋于减少。

2.胶结作用

研究区的浊积砂体中胶结成岩作用普遍存在，其胶结物主要为碳酸盐矿物、硅质胶结物以及自生粘土矿物等，这些胶结物对储层物性起到了破坏作用，成为影响该区储层物性的主要因素之一。

由于本区处于晚成岩A期阶段，早期的泥晶碳酸盐的溶解和晚期碳酸盐胶结物的沉淀可同时发生。所以碳酸盐胶结物主要可见到方解石、白云石、铁白云石、含铁方解石等。碳酸盐含量对孔隙度和渗透率有比较明显的影响（图5-29，图5-30）。由图5-29和图5-30可以清楚看出研究区目的层段的孔隙度和渗透率随着碳酸盐含量的增加是减小的。从碳酸盐含量分布上看，随深度的增加大致上是增加，但是增加的趋势不是很明显。薄层砂岩较厚层的砂岩含量较高，厚层砂体的顶底及边缘较中部的含量高。这说明埋藏较深的浊积砂体成岩圈闭是普遍现象。碳酸盐含量对渗透率的影响总体上也是表现为碳酸盐含量越高渗透率越低，但是，在渗透率很低时，碳酸盐含量和渗透率没有什么太大的相关性。

图5-29 莱110井沙四上亚段孔隙度与碳酸盐含量的关系图

硅质胶结作用主要表现为石英碎屑颗粒的次生加大现象，石英碎屑颗粒环带状加大边发育，严重破坏了原生孔隙。同时研究还发现石英加大现象广泛存在的同时常伴有长石的强烈溶蚀现象，从另一个方面也说明了硅质增生的丰度同时也反映了较强的溶解作用和次生孔隙的发育程度。

自生粘土矿物主要为伊/蒙混层矿物、自生高岭石、绿泥石等。伊/蒙混层属有序混层，混层比一般为20%左右，蒙脱石已大量转化为伊利石，其矿物晶形较差，多以不规则片状存在于粒间孔隙之中；自生高岭石含量占粘土矿物的25%～40%，局部可达60%左右，其自形程度较高，晶粒大小不一，多呈星点—鳞片状或蠕虫状充填孔隙，同时，由于高岭石固着力较弱，在流体作用下易发生迁移，从而易堵塞孔喉；自生绿泥石一般小于10%，其晶体为细小的花瓣状，多生长于碎屑颗粒表面而使孔隙度减小；另外还有自生伊利石，扫描镜下观察呈丝发状、纤维状桥式结构，虽然含量较少，但容易堵塞孔喉。

图5-30 莱59井沙四上亚段渗透率与碳酸盐含量的关系图

3.溶解作用

成岩作用中如果说机械压实作用和胶结作用对储层的物性起到破坏作用的话，那么溶解作用则对储层物性起到建设性的作用，在一定程度上改善了储层物性。由于碎屑颗粒间的杂基和胶结物被溶解，使得研究区碎屑物质间孔喉结构得到大大的改善（图5-31、图5-32）。由于本次研究仅限于浊积扇，而研究区部分浊积岩体储层的渗流条件差，随着物化条件发生变化，水介质中过量的SiO₂、高岭石等的再次结晶，使得次生孔隙大部分再被充填而使储层的物性变差。总的来说，溶解作用对研究区储层起到很大的改善作用，增加了储层的孔隙度和渗透率。

图5-31 溶蚀裂缝，永105井2334.35m（正交偏光）×200

图5-32 胶结物被溶解，永105井2150.6m（正交偏光）×100

（三）埋深对储层物性的影响

由于本次研究的浊积扇大部分发育在沙河街组的沙三中亚段、沙三下亚段和沙四上亚段，埋藏深度都比较深，一般在2500m 以下。埋藏深度的加深使得该区的目的层段的地层的成岩作用加强，从而也改变了目的层段地层的储层物性。从研究区的永97井孔隙度和渗透率随深度的变化（图5-33，图5-34）可以看出，孔隙度是随深度的增加是呈先增加而后减小的趋势。与孔隙度对应，渗透率随深度的增加亦呈现出先增加而后减小的趋势。究其原因，我们发现在碎屑物质被埋藏的前期阶段，由于机械压实作用还不是那么强烈，该阶段的成岩作用以溶解为主，加之构造活动的发育使得一些裂隙逐渐发育，所以在这个阶段内储层的物性得到了改善，孔隙度和渗透率有所增加。但是随着埋藏深度的加大，机械压实作用进一步增强，粒间的空隙水被排出，使得溶解作用进一步减弱，而取而代之的是胶结和交代作用的进一步加强。原生矿物（石英等）的次生加大、再结晶使得粒间孔隙减少，储层的物性遭到破坏，孔隙度和渗透率随之而减小。

图5-33 永97井孔隙度随深度的变化关系

图5-34 永97井渗透率随深度的变化的关系

由图5-33，图5-34我们也可以看出空隙度和渗透率存在很好的相关性。这意味着孔隙的缩小和喉道的压缩基本上是同步的，但是仍然存在着差异，一方面可能是由于存在微裂缝的影响，另一方面，渗透率除受孔隙度影响外，还受到孔道截面积大小、形状、连通性以及流体的性能等方面的影响。对孔隙度和渗透率关系进一步研究发现，孔隙度大于10%左右时，其孔隙度和渗透率呈半对数正相关；当孔隙度小于10%时，孔隙度和渗透率之间没有一定的变化规律。比如砂体边缘的细相带，孔隙图基本上不到10%，渗透率也小于10×10^-3μm²，孔隙度和渗透率的关系就很难体现。

（四）构造对储层物性的影响

1.构造变动剧烈地区易产生裂隙，有利于储集性能的改善

在构造变动剧烈部位的储层中，裂隙发育带主要位于背斜的高点、长轴、断层上盘及鼻状凸出部位，因为这些部位地层的弯曲度大，容易发育张开裂隙。由于裂隙常常成为流体运移的通道，在有酸性水流通的情况下，可引起裂隙附近溶蚀孔、洞的形成，从而改善储层的性质。

研究区在目的层段沉积时期以强烈的基底沉陷为特征，伴随济阳运动I幕发生，构造运动加剧，整个东营凹陷迅速扩张，沉降加剧。强烈的构造运动不但促使研究区浊积扇体的大量发育，而且对这些浊积扇储层的储集性能有了大大的改善。

2.断裂作用对储层储集性能的影响

从整个东辛油田多年的勘探结果看，断裂发育对储层孔隙影响较大，断层的两盘，因微裂缝发育有利于次生孔隙的发育和油气的聚集，含油性明显见好。

东营凹陷在沙四上亚段—沙三中亚段沉积时期，主断层均处于发育的高峰期，新生断层大都发育在北部陡坡和凹陷的中央带及南斜坡。中央背斜带在沙四上沉积时期开始拱起，造成东营凹陷东半部分化，使民丰洼陷和牛庄洼陷逐渐分异出来；在沙三下亚段—沙三中亚段沉积时期，由于陈南大断层的活动及古近纪早期塑性地层上拱的共同作用，中央背斜带进一步向上拱张、断裂。东营凹陷这些大的控盆断裂的发育导致研究区（东营凹陷的东部地区）次一级断裂的大量发育，这些次级小断裂的发育导致研究区目的层的地层次生孔隙、裂缝的大量发育，从而使得研究区目的层段地层的物性得到很好的改善。