Question

沉积相对储层质量的影响

Answer 1

1.沉积相带与储集性的关系

沉积环境控制了储层的原始孔隙度，原始孔隙度发育与否与沉积环境密切相关。碎屑岩储层物性决定于其结构、组分、单层厚度及成岩作用，而结构、组分、单层厚度直接受沉积环境控制。同时，一些成岩作用的强度也受沉积环境的影响。首先，沉积物的物源供应决定了其矿物质组成，不同的沉积环境决定了不同的岩相组合及内部构成。其次，古水流条件决定了沉积物的粒度、分选性、磨圆度、颗粒排列组合、基质含量以及沉积构造、界面层次等，一般与孔隙度、渗透率正值有关。沉积相带反映当时的沉积环境和水动力条件:水动力条件的强弱，对沉积物的淘洗程度不同，直接决定着储集层的性能;沉积环境控制了碎屑岩和碎屑岩储层的发育程度，是影响储集性能的宏观因素。

对塔里木北部地区内中、新生界储层与沉积相的对比研究显示，原始孔隙度发育的沉积亚相带有滨岸海滩、分选好的河道砂;原始孔隙发育中等的沉积亚相带有三角洲前缘、河口坝、砂坝、三角洲前缘席状砂;三角洲平原河道的原始孔隙比较差;冲积扇原始孔隙度最差。

后期的成岩作用对原始孔隙进行了改造，往往原始孔隙发育，后期改造也多向有利储层方向改造。如果原始孔隙中发育早期碳酸盐胶结物，保存了粒间体积，后期的酸性成岩流体对早期碳酸盐进行溶蚀，易形成较发育的次生孔隙。若储集层原始的岩石结构与成分成熟度低，即岩石分选差、杂基含量高以及抗压实能力弱，导致低的原始孔隙度，会大大地阻碍成岩流体的流通，加之岩石中易溶物质少，非常不利于后期成岩改造，难以形成次生孔隙。

因此，储层物性与沉积作用关系非常密切，不同相带储集性差异明显(表6-10)。

表6-10 不同沉积相带物性分布一览

注:表中数据表示

1)扇三角洲平原(冲积扇):扇三角洲平原相沉积物近物源快速堆积，颗粒分选、磨圆差，填隙物含量高，成分成熟度和结构成熟度都较低，主要岩性为中-细砾岩和含砾不等粒砂岩，砾石骨架间砂、泥质填隙物含量可达30%以上。处于此相带上的储层原始孔隙度差，且直接影响了储层的后期成岩改造，致使处于此相带上的储层物性都很差。扇三角洲平原相在库车坳陷主要分布在最北部的造山带，如处于库车坳陷北部扇三角洲平原相的吐孜1井的库姆格列木群24个样品的平均孔隙度为4.05%，平均渗透率为0.583×10^-3μm²;同样为扇三角洲平原相的吐孜3井的库姆格列木群17个样品的平均孔隙度为3.31%，平均渗透率为0.215×10^-3μm²。

2)扇三角洲前缘:扇三角洲前缘相物性好于扇三角洲平原，与扇三角洲平原或冲积扇相比，离物源相对较远，成熟度处于中等，砾石骨架间砂、泥质填隙物含量一般小于20%。扇三角洲前缘河道砂主要岩性为细砾岩、含砾砂岩和不等粒砂岩、粗砂岩。克拉2井、克拉3井以及西北部的吐北1井，大北1井、大北2井的巴西盖组处于扇三角洲前缘相，平均孔隙度为2.24%～15.27%，渗透率为0.093×10^-3～15.17×10^-3μm²。其中以吐北2井物性最好，45个样品的平均孔隙度为12.02%，平均渗透率为15.17×10^-3μm²，一般为中孔隙度-中渗透率的Ⅱ类储层。而扇三角洲前缘席状砂岩石粒级较细，岩性主要为粉砂岩、泥质粉砂岩。如迪那201井苏维依组一段为扇三角洲前缘席状砂沉积，其岩石孔隙度为1.93%～16.03%，平均8.51%;渗透率为0.09×10^-3～19.9×10^-3μm²，平均1.289×10^-3μm²(图6-30)。扇三角洲前缘席状砂一般为低孔隙度-低渗透率的Ⅲ类储层。

图6-30 迪那2气田扇三角洲前缘物性

3)辫状三角洲:辫状三角洲相主要分布在东部古近系的苏维依组和白垩系的巴什奇基克组。辫状三角洲储层物性总体好于扇三角洲储层，且辫状三角洲平原储层物性好于辫状三角洲前缘储层。辫状三角洲沉积物搬运距离较远，水动力能量也较高，颗粒分选好，杂基含量少，岩性主要为含砾中砂岩、中砂岩。辫状三角洲平原主要发育于白垩系巴什基奇克组和塔北隆起轮台、牙哈、提尔根、英买力等地区的古近系。辫状三角洲平原沉积物性好，其孔隙度为2.79%～20.48%，平均13.74%;渗透率为0～118×10^-3μm²，平均26.92×10^-3μm²(图6-31)。分布在辫状三角洲平原中的提2井巴什奇基克组112个样品的平均孔隙度为12.8%，平均渗透率为71.8×10^-3μm²;东河12井巴什奇基克组167个样品的平均孔隙度为19.91%，平均渗透率为604.13×10^-3μm²;可以达高孔隙度-高渗透率和中孔隙度-中渗透率的Ⅰ-Ⅱ类储层。辫状三角洲前缘储层物性比较好，孔隙度一般为4.86%～14.15%，渗透率为0.067×10^-3～9.48×10^-3μm²。牙哈6井372个样品的平均孔隙度为10.34%，平均渗透率为16.24×10^-3μm²。辫状三角洲前缘储层一般为Ⅱ类储层。

图6-31 辫状三角洲平原、前缘相带孔隙度分布

4)滨浅湖砂坝:滨浅湖砂坝相岩性主要为细、粉砂岩及泥质粉砂岩。如东河12井的巴西盖组为滨浅湖的席状砂沉积，19个样品的平均孔隙度为15.12%，平均渗透率为82.51×10^-3μm²;英买8井的巴西盖组15个样品的平均孔隙度为15.47%，平均渗透率为129.52×10^-3μm²。滨浅湖砂坝相也可以作为Ⅰ-Ⅱ类储层，但储层非均质性比较强。如同处于滨浅湖砂坝的羊塔1井15个样品的平均孔隙度仅7.41%，平均渗透率为1.99×10^-3μm²。

5)滨岸浅滩:在古近系沉积时，英买力地区发育一套滨岸浅滩沉积体，具有最好的物性条件。岩性以细砂岩为主，并且碎屑组分中石英含量高，具有一定的抗压实性，孔隙中泥质杂基含量低，一般小于5%。处于此相带的储层原始孔隙度高(图6-32)。如英买力地区英买19井古近系库姆格列木群234个样品的平均孔隙度为19.75%，平均渗透率为339.63×10^-3μm²;英买6井库姆格列木群71个样品的平均孔隙度为20.26%，平均渗透率为905.6×10^-3μm²。处于此相带的储层属于原生孔隙发育的特高孔隙度-特高渗透率的最好储层。

库车坳陷东部地区下侏罗统以三角洲-湖泊沉积体系为特征，辫状三角洲平原河道滞留沉积、心滩、前缘水下分流河道、河口坝、滨浅湖席状砂是主要的储集体类型。

辫状河道、辫状三角洲平原河道滞留沉积由于离物源区近，岩石粒径较粗，以粗砂岩、砂砾岩、含砾粗砂岩为主，物性较好;而前缘水下分流河道及河口坝岩石粒级偏细，以中砂岩及细砂岩为主，物性较差。

据寿建峰等人(1999，2000)对库车北部4条露头剖面的详细研究，发现辫状河道、水下分流河道、心滩、河口坝等微相在粒度中值、平均粒径、分选性及储层微观特征方面均有明显的差异(表6-11)。

图6-32 英买21井古近系滨岸浅滩储层物性特征

表6-11 库车东部、北部露头剖面不同砂体特征参数

注:表内数据为

(据寿建峰等，2000)

同一口井不同相带的储层物性也有明显差异。牙哈4井吉迪克组砂砾岩段为辫状三角洲前缘沉积，其孔隙度为3.57%～23.74%，平均16.78%，渗透率为0.06×10^-3～312.91×10^-3μm²，平均29.78×10^-3μm²;苏维依组一段为滨浅湖的席状砂沉积，其岩石孔隙度为4.98%～13.36%，平均10.16%，渗透率为0.4×10^-3～7.37×10^-3μm²，平均2.42×10^-3μm²。提2井的吉迪克组砂砾岩段为辫状三角洲前缘沉积，其孔隙度为4.76%～22.03%，平均14.91%，渗透率为0.3×10^-3～192×10^-3μm²，平均49.08×10^-3μm²;苏维依组二段为辫状三角洲平原沉积，其孔隙度为2.79%～20.48%，平均13.74%，渗透率为0～118×10^-3μm²，平均26.92×10^-3μm²。迪那201井吉迪克组砂砾岩段为近岸水下扇中端沉积，岩石成熟度低、分选差，其物性也差，岩石孔隙度为1.07%～7.66%，平均3.07%，渗透率为0.01×10^-3～1.7×10^-3μm²，平均0.108×10^-3μm²;苏维依组一段为扇三角洲前缘相沉积，其岩石孔隙度为1.93%～16.03%，平均8.51%，渗透率为0.09×10^-3～19.9×10^-3μm²，平均1.289×10^-3μm²。迪那11井吉迪克组砂砾岩段为近岸水下扇中端沉积，岩石成熟度低、分选差，其物性也差，岩石孔隙度为1.37%～5.8%，平均3.7%，渗透率为0.036×10^-3～0.08×10^-3μm²，平均0.056×10^-3μm²;吉迪克组砂泥岩段为滨浅湖的席状砂沉积，其岩石孔隙度为0.52%～10.39%，平均5.08%，渗透率为0.03×10^-3～1.18×10^-3μm²，平均0.29×10^-3μm²。

2.岩石成熟度对储集性有影响

岩石成分成熟度不同，储集性能有差异。刚性颗粒(石英及石英岩岩屑)不易受压发生形变，对储层保存有利;塑性岩屑(千枚岩、片岩类及中、酸性火山岩类等)抗压能力弱，易发生压实变形而损失孔隙，对储层保存不利。刚性颗粒组分含量与储层物性呈正相关关系，而塑性岩屑组分与储层物性呈负相关关系。一般来说，石英、长石含量高，岩屑含量低的井段储集性能较好;而石英、长石含量低，岩屑含量高的井段储集性能差。

碎屑岩成分成熟度低，石英、长石含量低，而岩屑含量较高，且岩屑组分主要是板岩、千枚岩等。这些塑性岩屑随埋深的增加、压实作用的增强而发生变形或形成假杂基，使原生孔隙大大减少，并抑制了地下酸性流体的活动，使长石等易溶组分亦难以发生溶解。据依深4井的统计，这种规律非常明显。

3.岩石体积密度与储层物性有一定相关性

有资料表明，岩石体积密度与岩石孔隙度呈线性正相关性;而若显示出相关性差，则表明此储层受到了一定程度胶结与溶蚀作用的改造。在库车坳陷东部，古近系和新近系储层同样也存在此类现象，台2井和提2井岩石体积密度与孔隙度间线性正相关性好，而迪那201井二者间线性关系差。线性关系好，表明岩石孔隙度的减少是受正常的地层压实作用所控制;线性关系差，表明胶结与溶解作用对储层的原始孔隙度改造很强烈。原始孔隙保存好的储层一般都为优质储层，孔隙连通性好;受后期成岩作用改造强烈的储层局部可以存在好的储层，但储层的非均质性强。由此进一步证明，提2井、牙哈4井、台2井区的古近系和新近系储层明显要优于北部的依南2井、迪那201井、迪那11井区。

4.砂岩粒径与分选性对储集性能影响明显

储集岩的分选好坏、粒度大小与储层物性关系密切。一般在相同的沉积环境中，孔隙度与渗透率随粒径增大而增大。粒度对储层性质起着重要的控制作用。在一定的分选条件下，较粗粒的岩石更能抵抗机械压实作用，且由于颗粒之间具有较少的接触点而更能阻止增生作用的发育。砂岩粒度对孔隙结构的影响特别明显，分选系数、平均粒度与孔隙度和渗透率具较好相关性，相关系数R²＞0.45(图6-33)。

图6-33 克拉2井巴什基奇克组分选系数、平均粒度与孔隙度、渗透率的关系

总体上，储层物性具有随粒度的增大而增加的特点;但在冲积扇相带中，虽然粒度增大可形成砂砾岩，但由于岩石分选差、杂基泥质含量多，物性是很差的。如位于西北部的乌参1井巴什奇基克组为冲积扇沉积，其平均孔隙度为5.17%，平均渗透率为1.45×10^-3μm²。即使处于迪那井区的巴什奇基克组，也是中-细砂岩、粉砂岩物性最好，孔隙度一般为8%～15%，渗透率一般在1×10^-3～10×10^-3μm²之间;含砾砂岩物性中等，孔隙度一般为6%～8%，渗透率一般小于0.1×10^-3μm²;砾岩、砂砾岩物性最差，孔隙度一般小于4%，渗透率多小于0.05×10^-3μm²。

在库车坳陷东部、北部露头区和吐孜井下，储集岩主要以细砂质粉砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩为主。物性分析表明，细砂质粉砂岩物性最好，孔隙度一般大于15%，渗透率大于10×10^-3μm²;粉砂岩次之，孔隙度一般为8%～15%，渗透率多在1×10^-3～10×10^-3μm²之间;泥质粉砂岩物性最差，孔隙度为5%～8%，渗透率多小于1×10^-3μm²。地表苏维依组砂岩粒度中值与物性正相关较明显;吉迪克组砂岩线性关系不明显，与吉迪克组储层遭受成岩作用改造较强有关。

地面露头储层粉砂岩、极细砂岩物性最好，其孔隙度平均分别为17.70%和17.39%，渗透率平均分别为27.89×10^-3μm²和54.43×10^-3μm²，为中孔隙度-中渗透率型储层;细砂岩、中砂岩次之，为低孔隙度-中渗透率储层，孔隙度平均分别为13.29%和10.33%，渗透率平均分别为77.64×10^-3μm²和8.35×10^-3μm²;泥质粉砂岩、不等粒砂岩最差，为特低孔隙度-中渗透率储层。井下细砂岩(含极细砂岩)、粉砂岩物性略好于泥质粉砂岩、中砂岩，前者为低孔隙度-中渗透率储层，后者为特低孔隙度-中渗透率储层。

各类岩性中，泥质粉砂岩、中砂岩及细砂岩地面露头与井下孔隙度差别不大，地面略好于井下，但渗透率地面明显高于井下。但吉迪克组主要储集岩类---粉砂岩露头与井下则区别较明显，地面孔隙度平均为17.70%，渗透率平均为27.89×10^-3μm²，井下孔隙度平均值降低，为11.22%，渗透率平均值仅为1.559×10^-3μm²。

地面各类储层孔隙度变化较明显，以粉砂岩、极细砂岩最高，粒径向粗、细方向均降低;井下则以细砂岩最高，也向粗、细方向降低，但其差别明显小于地面。地面储层渗透率差异较显著，以细砂岩最高，平均达77.64×10^-3μm²;随粒径减小，按极细砂岩-粉砂岩-泥质粉砂岩顺序渗透率依次降低，泥质粉砂岩渗透率平均仅2.36×10^-3μm²;而随粒径增大，其值也显著增高。井下各岩类渗透率均较低，其平均值分布范围为1.165×10^-3～1.959×10^-3μm²，差别很小;但其随粒径变化的规律与地面较为一致，以细砂岩最高，向粗、细方向降低。

在迪那井区，中-细砂岩、粉砂岩物性最好，孔隙度一般为8%～15%，渗透率一般在1×10^-3～10×10^-3μm²之间;含砾砂岩物性中等，孔隙度一般为6%～8%，渗透率一般小于0.1×10^-3μm²;砾岩、砂砾岩物性最差，孔隙度一般小于4%，渗透率多小于0.05×10^-3μm²。

一般认为，孔隙度的变化与砂粒颗粒大小分布(分选程度)、颗粒形状、排列方式、胶结类型及粘土含量有关，而与颗粒粒径无关，但与分选性关系明显。分选系数越大，颗粒大小越不均匀。分选度对孔隙度的影响远远大于粒径的影响。但同一口井不同粒级储层与物性的相关性分析表明，储层粒级大小与物性之间存在良好的相关性，粒级越粗，孔隙度、渗透率越高(图6-34);储层粒级大小与分选性(标准偏差)也呈正相关关系(图6-35)，但相关性不明显。

图6-34 依奇克里克构造带铸体岩性与物性关系

图6-35 依奇克里克构造带粒度参数与孔隙度相关性

5.泥质杂基与储层物性的关系

泥质仅是一个粒级概念名词，它包含了两种成因的细小物质:一是由原始沉积环境所决定的细小杂基，主要成分是细小的长英质和物源的粘土矿物;二是在成岩过程中形成的自生粘土矿物。两种成因的泥质都可以对储层起到破坏作用。

原始沉积环境形成的泥质直接堵塞粒间孔隙，并且在压实作用下更易于变形再次充填于原生孔隙中，使原生孔隙快速减少，直接阻滞了成岩流体的迁移。孔隙水流通不畅，溶蚀作用减弱，溶解的物质不被带走而在原地沉淀又加强了胶结作用，使储层物性变得很差。薄片统计结果及铸体薄片观察表明，泥质含量低、杂基呈分散状产于粒间的(粉)砂岩储层物性明显好于泥质杂基含量高的储层。图6-36和图6-37为迪那井区杂基含量、填隙物含量与物性相关图，显示出了负相关性的特征。

图6-37 迪那2气田古近系储层物性与填隙物含量关系

自生的粘土矿物对储层物性的影响也是一个很重要的因素，但自生粘土矿物的含量似乎对储层渗透率的影响更为明显，对孔隙度的影响要小一些。图6-38为迪那201井绿泥石与孔隙度和渗透率关系图，绿泥石与孔隙度有一定相关性，如绿泥石含量低的部位孔隙度高;而绿泥石与渗透率的关系不明显，整体岩石渗透率都低，局部个别样品渗透率高可能与裂缝存在有关。图6-39为迪那201井伊利石与孔隙度、渗透率关系图，图中伊利石含量与孔隙度、渗透率关系不明显，可能是由于陆源伊利石与自生伊利石混合在一起含量较高，因而对储层影响不十分明显。

图6-38 迪那201井孔隙度、渗透率与绿泥石含量关系

图6-39 迪那201井伊利石含量与孔隙度、渗透率相关性

6.岩石相与储层物性的关系

岩相(岩石相)是特定的沉积物集合体，这些沉积物可以根据其岩石物理性质、沉积构造和生物成因构造来加以识别和区别。从本质上来看，岩石相基本上是一种结构参数的度量，也是储层质量属性的基本度量。岩石相还是垂向相序列研究的基本成分，从这些基本成分可以解释并且预测沉积体系，从而解释并预测砂体构架的储层特征。在塔里木北部地区下白垩统和古近系内共识别出8种岩石相类型。

1)中粒砂岩相(S₁):是一套含泥质内碎屑的非层状或交错层状、分选中-差的中粒砂岩，为硅质胶结的赤铁矿质长石岩屑砂屑岩;

2)细粒砂岩相(S₂):是一套含泥质内碎屑的非层状或平行纹层状、分选中-好的细粒砂岩，为硅质胶结的赤铁矿质长石岩屑砂屑岩;

3)极细粒和粉砂岩相(S₃):是一套沙波交错纹层状、分选好的很细粒砂岩，为硅质胶结的赤铁矿-泥质长石岩屑砂屑岩;

4)碳酸盐或硬石膏胶结的中粒砂岩相(S_1c和S_1a):是一套非层状或交错层状、分选中-差的中粒砂岩，为碳酸盐或硬石膏胶结的长石岩屑砂屑岩;

5)碳酸盐或硬石膏胶结的细粒砂岩相(S_2c和S_2a):是一套非层状、分选中-好的细粒砂岩，为碳酸盐或硬石膏胶结的长石岩屑砂屑岩;

6)碳酸盐或硬石膏胶结的极细粒或粉砂岩相(S_3c和S_3a):是一套沙波交错纹层状、分选好的很细粒砂岩和粉砂岩，为碳酸盐或硬石膏胶结的长石岩屑砂屑岩;

7)砂砾岩相(G_1c):是一套非层状、粗粒砂岩、小砾岩、细砾岩、砂砾岩，大部分为碳酸盐胶结;

8)泥岩相(M₁):是一套非层状或纹层状的粉砂质、云母质和含赤铁矿质的褐色、棕色、杂色泥岩，局部碳酸盐胶结。

根据对克拉地区和英买力-羊塔克-玉东地区钻井岩心的观察和统计，上述各岩相类型在不同井区所占比例有明显差异。如在克拉井区，主要的砂岩相为S₁(30%)和S₂(31%)，少见-常见的岩石相为S₃(5%)，S_1c(6%)，S_2c(21%)，S_3c(4%)和G_1c(3%)。在羊塔克-英买力-玉东地区的探井中，主要的砂岩相仍然是S₁(61%)和S₂(22%)，具有少量的S₃岩相(11%)，胶结岩石相S_1c(4%)，S_2c(2%)，S_3c(0)和G_1c(0)少见或缺失(图6-40)。

图6-40 不同地区岩石相分布频率(图中代号见文中)

从不同井区储层物性分析看，各地区储层质量变化很大，特别是渗透率值有大约3个数量级的变化范围。孔隙度和渗透率反映了砂岩的粒度和分选特征，也即与岩石相可进行对比。

在克拉井区，储层质量和岩石相之间表现出明显的差别(图6-41)。S₁砂岩为中粒，分选相对较差且不含骨架成分，平均孔隙度中等(16.7%)，孔喉相对较小，孔隙之间存在通道但不发育。S₂砂岩为细粒，分选中等，平均孔隙度较低(13.7%)，部分是由于颗粒圆度很差造成，由于孔喉更小并且只有较少的连通孔隙，因此渗透率很低。S₃砂岩为极细粒和粉砂级，虽然分选好，但是这类砂岩具有一些骨架粘土、赤铁矿包裹颗粒和充填粒间孔，因此孔隙度很低(10.3%)，极细的粒度和骨架成分大大地降低了渗透率(1.3×10^-3μm²)。S_1c，S_1a，S_2a，S_2c，和S_3c砂岩及G_1c砾岩都被严重胶结，与其相对应的未胶结岩石相比，显示出特别差的储层质量，大多数为非储层。

在羊塔克-英买力-玉东地区，S₁砂岩为中粒，分选相对较差且不含骨架成分，平均孔隙度中等(21.8%)，孔喉较小，但孔隙之间通道很发育。S₂砂岩为细粒，分选中等，平均孔隙度较低(17.9%)，部分是由于颗粒圆度很差，由于孔喉较小并且渗流通道较不发育，因此对流体渗透率中等。S₃砂岩为极细粒，虽然分选好，但是这类砂岩具有一些骨架粘土、赤铁矿包裹颗粒和充填粒间孔，因此孔隙度很低(12.1%)，极细的粒度和骨架成分大大地降低了渗透率。S_1c，S_2c，和S_3c砂岩都是被严重胶结的，与其相对应的未胶结岩石相相比，显示出特别差的储层质量。但是根据孔隙度下限标准来判断，至少S_1c砂岩仍然可以被认为是潜在的储层(图6-42)。

图6-41 克拉井区岩石相与储层物性分布频率(1706个数据)

图6-42 羊塔克-英买力-玉东地区岩石相与储层物性分布频率(712个数据)

沉积相带对储层的控制是基础，决定了储层的储集体类型及构成。但随之发生的成岩作用、构造挤压作用及由于构造挤压作用而导致的裂缝的形成、孔隙连通性的改善和异常高压等，均对储层有积极的或消极的改造作用。对于同一口井来说，相对于同一粒级的碎屑岩储层，其物性也有很大的差异，如依南4井、依深4井等孔隙度相差达10%。

7.孔隙类型与储集性的关系

库车坳陷东北部下侏罗统储层孔隙类型主要有粒间溶孔、粒内溶孔、颗粒溶孔、微孔隙、微裂缝。粒间溶孔、粒内孔和微孔隙的含量可以直接控制岩石的孔隙度，为此分别统计了4口井3类孔隙的分布三角图(图略)。可以看出，明南1井粒间溶孔含量最高，反映其物性最好。其中依南2C井最差，主要孔隙类型为粒内孔和微孔隙，因此其物性也表现为很差。