Natural Gas Geoscience >

2020 , Vol. 31 >Issue 1: 13 - 25

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.08.004

The reservoir characteristics and main controlling factors of the Mesozoic clastic reservoirs in buried hill, Beidagang, Bohai Bay Basin

  • Zu-bing LI , 1 ,
  • Jian LI 2 ,
  • Jun-feng CUI 2 ,
  • Li-ping XING 3 ,
  • Xue-song WU 3
Expand
  • 1. Chongqing Key Laboratory of Complex Oil and Gas Field Exploration and Development, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China
  • 2. Langfang Branch of PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Langfang 065007, China
  • 3. Exploration & Development Research Institute of PetroChina Dagang Oilfield Company, Tianjin 300280, China

Received date: 2019-05-31

  Revised date: 2019-08-18

  Online published: 2020-01-09

Supported by

Innovation Foundation of China National Petroleum Corporation(2013D-5006-0104)

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Highlights

The shallow clastic reservoir in the buried hills of Beidagang has become an important oil and gas resource potential interval. It is necessary to further explore the characteristics of clastic reservoirs and their main controlling factors. In this paper, the experimental data of the core, cuttings, flakes, X-ray diffraction, mercury intrusion, scanning electron microscopy, etc. of the Mesozoic in the study area are used. Based on the petrological characteristics, main diagenesis and reservoir space characteristics of the clastic reservoirs in the target interval, the characteristics and developmental controlling factors of the Mesozoic clastic reservoirs in the study area were analyzed. The results show that the Mesozoic clastic reservoir in the study area is dominated by lithic feldspathic sandstone and feldspathic lithic sandstone, and a small amount of lithic sandstone and feldspar sandstone are developed. In the process of reservoir formation, compaction, cementation, dissolution and metasomatism happened; the storage lamination rate is 21.49%-56.63%, with an average of 34.35%, which belongs to medium compaction-strong compaction stage. The reservoir is dominated by secondary dissolved pores, and the primary pores and fractures are less developed. The overall performance of the reservoir is characterized by low porosity and low permeability, but some wells have high-porosity and high-permeability intervals. Reservoir development is mainly controlled by sedimentation, diagenesis and tectonic action. The dominant phase (band) of the sand-rich segment of the Mesozoic clastic reservoir in the study area is not obvious, and the influence of the separation coefficient on the pore size of the reservoir is greater than that of the rock. The abnormal high pressure formed by differential compaction is an important factor in the formation of high quality reservoirs, secondary pores formed by dissolution are the key to the development of clastic reservoirs in the study interval. The tectonic action caused the rapid burial depth and the formed slope of the Mesozoic strata in the study area, providing conditions and sites for the development of various high-quality reservoirs.

Cite this article

Zu-bing LI , Jian LI , Jun-feng CUI , Li-ping XING , Xue-song WU . The reservoir characteristics and main controlling factors of the Mesozoic clastic reservoirs in buried hill, Beidagang, Bohai Bay Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2020 , 31(1) : 13 -25 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2019.08.004

0 引言

大港探区经过多年的勘探与开发，已在中生界、古生界中发现了规模较大的地质储量。截至目前，大港探区累计探明石油储量4 116 ×104 t，天然气266×108 m3。其中，27%的见油气显示井在中生界，19.4%在上古生界，52%在下古生界。但由于受埋深及含硫化氢等因素的制约，下古生界的拓展勘探、效益增储建产难度大。随着对潜山勘探开发的不断深入，认为高位潜山（中深层）碎屑岩储层是大港探区油气资源潜力的重要目标。2016年大港探区新增控制储量为2 671×104 t，3 500 m以浅的层段控制储量为2 330×104 t，占87.2%。
近年来，大港探区在北大港潜山构造带高位潜山中生界砂岩地层中获得了重大突破，港古1503井在2 279~2 298.7 m井段中生界砂岩储层中获日产油10.8 t，日产气3 250 m3的工业油气流。以此突破为契机，首次在北大港潜山实现了规模增储，形成了三千万吨级的增储区域。前人对北大港潜山中生界的构造演化、潜山储层评价及油气成藏[1,2]等方面做了大量的研究工作，已获得了较为丰硕的研究成果和重要认识。但对北大港潜山构造带中生界碎屑岩储层特征及储层发育主控因素的研究鲜有涉及。为此，本文利用研究区中生界碎屑岩的岩性特征、物性特征、储集空间特征等资料分析中生界碎屑岩储层的成因与演化，探究储层发育的主控因素，研究成果将有助于寻找有利的勘探目标区域。
研究区构造复杂，中生界埋深变化较大，从1 500~4 500 m均有分布。复杂的成岩作用导致研究区中生界碎屑岩储层孔隙度并不随着埋深的增加而减小，而在深层的井段中存在相对较高的孔隙段（图1）。从图1中可以看出，港古1607井在埋深1 600 m左右井段的储层孔隙度可达20%以上，最大值为28%；歧古6井在埋深2 700 m左右的储层段的最大孔隙度达29%；港古1601井在3 200 m左右埋深的储层孔隙度与港古1501井在1 700~1 800 m左右埋深的储层孔隙大小相近。因此，探讨研究区中生界碎屑岩的储层特征及成因主控因素，对寻找优质储层的空间分布具有重要的实践意义。
图1 北大港潜山部分井中生界储层孔隙度分布特征

Fig.1 Porosity distribution characteristics of Mesozoic reservoirs in some wells in buried hill of Beidagang

1 地质概况

北大港潜山位于渤海湾盆地大港探区的北部，歧口的西北方向，歧口主凹的西边、歧北次凹的北边及板桥次凹的东边[图2(a)]。北大港潜山的构造面积为108 km2，中生界顶面最高埋深为1 500 m[图2(c)]。研究区内正断层发育，断层走向近于北东—南西向，断层面的倾向主要为北西和南东向。
图2 北大港潜山中生界构造特征

Fig.2 Structural features of Mesozoic in buried hill of Beidagang

北大港潜山中生界从下往上依次发育有中下侏罗统、上侏罗统和下白垩统[图2(b)]。由于研究区构造活动频繁，导致研究区中生界在全区范围内发育并不完整，使得部分井区的中生界直接覆盖在二叠系之上。有的井区中生界与二叠系为整合接触，有的井区为不整合接触。中生界残余地层厚度为100~600 m，但不同井区变化较大[图2（c）]。
研究区中生界主要为火山岩与碎屑岩互层，以内陆湖泊沉积为主，发育有碎屑岩、火山岩及煤层。中下侏罗统上部为泥岩与砂砾岩互层，中部为含砾砂岩、粉砂质泥岩及杂色砂砾岩互层；上侏罗统发育有火山碎屑岩，中酸性的安山岩、流纹岩、紫红色泥岩及不等粒砂岩；下白垩统为一套湖泊相沉积的泥岩、细砂岩、粗砂岩，夹杂有火山凝灰岩及玄武岩，底部为氧化环境的紫红色泥岩及河道沉积的灰白色砂岩组成。

2 储层基本特征

2.1　岩石学特征

通过对研究区中生界碎屑岩的岩心、岩屑、铸体薄片及扫描电镜资料的分析，研究区中生界岩石总类较多，有碎屑岩、火山岩、碳酸盐岩及沉火山岩，但以碎屑岩和火山岩为主。碎屑岩主要有中砂岩、细砂岩、不等粒砂岩及部分沉火山岩（图3）。研究区中生界碎屑岩储层的结构成熟度及成分成熟度偏低，砂岩以岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩为主。
图3 北大港潜山中生界碎屑岩岩性特征

(a)官142井，中生界，井深2 589.75 m，棕褐色油浸中砂岩，含棕色泥砾; (b)官142井，中生界，井深2 580.4 m，灰白色油浸含砾不等粒砂岩，砾径2~8 mm; (c)扣23井，中生界，井深1 903.85 m，灰白色凝灰质含砾中砂岩; (d)港古1507，中生界，井深2 042.98 m，中—细砂质沉凝灰岩，正交偏光;(e)官142井,中生界,井深2 578.9 m，中砂岩，石颗粒以点、线接触，单偏光;(f)官142井,中生界,井深2 585.8 m，凝灰质含砾砂岩，凝灰岩屑溶孔，单偏光

Fig.3 Lithologic characteristics of Mesozoic clastic rocks in buried hills of Beidagang

由于受围岩及母岩性质的影响，研究区中生界碎屑岩的石英、长石、填隙物的含量在平面上分布具有极强的非均质性（表1）。石英的相对体积百分含量为2.9%~76.86%，平均值为38.09%；长石的相对体积百分含量为7.9%~51.0%，平均值为29.92%；填隙物的平均体积百分含量为31.44%。女86井区的石英含量较高，介于39.58%~76.86%之间，平均值为53.98%；长石以钾长石为主，其含量为6.22%~28.91%，平均值为16.61%。港古1507井区的石英含量介于2.9%~17.49%之间，平均值为12.06%；钾长石的含量介于11.65%~27.94%之间，平均值为19.2%。在官142井区的石英含量介于4.35~57.79之间，平均值为37.12%。
表1 研究区中生界部分井X⁃射线衍射全岩分析特征

Table 1 Characteristics of whole rock analysis by X-ray diffraction about some Mesozoic wells in the study area

序

号

 井区 层位 矿物含量/% 备注
硬石膏 石英 钾长石 斜长石 方解石 白云石 菱铁矿 黏土总量 样品数/个
1 官142 中生界 0 ~ 3.17 1.355 4.35 ~ 57.79 37.12 0 ~ 50.21 21.78 0 ~ 43.51 13.05 0 ~ 43.70 9.39 0 ~ 5.07 0.36 0 ~ 1.7 0.45 5.78 ~ 42.95 17.5 152
2 港古1507 中生界 0 ~ 0 0 2.9 ~ 17.49 12.06 11.65 ~ 27.94 19.2 0 ~ 0 0 4.20 ~ 21.69 12.9 0 ~ 0 0 0 ~ 13.2 5.98 32.87 ~ 72.76 49.55 181
3 女86 中生界 0 ~ 3.22 0.64 39.58 ~ 76.86 53.98 6.22 ~ 28.91 16.61 0 ~ 25.58 10.42 0 ~ 12.75 4.75 0 ~ 0 0 0 ~ 0 0 5.11 ~ 29.51 13.59 89

注： 0 ~ 3.17 1.355= 最 小 值 — 最 大 值 平 均 值

2.2　主要成岩作用

成岩作用是指沉积物沉积以后至抬升遭受剥蚀或发生变质之前所发生的一切物理化学作用。通过对镜下薄片观察及分析化验资料的整理发现，研究区中生界碎屑岩储层发生的成岩作用主要有压实、胶结、溶蚀和交代作用等。

2.2.1　压实作用

根据对研究区薄片鉴定资料的观察可知，研究区中生界储层以机械压实作用为主，颗粒表现为棱角—次圆状，颗粒支撑，多呈现线接触和点—线接触，少量呈现点接触[图4(a)]。镜下可清晰地看到石英、长石等刚性颗粒发生破裂或沿岩石边缘有裂缝分布[图4(b)]，泥岩岩屑、云母等塑性颗粒发生变形和重新排列[图4(c)]。这种接触关系并非岩石颗粒边缘被溶蚀造成的假象，而在镜下可清楚地看出岩石颗粒的轮廓。
图4 研究区中生界碎屑岩储层成岩作用特征

(a)女86井,中生界,2 435.08 m,颗粒点—线接触，单偏光; (b)扣23井，中生界，1 901.8 m，压裂缝，单偏光;(c)官142井, 中生界,2 595.92 m,长石绢云母化,正偏光; (d)官142井, 中生界，2 593.55 m, 石英加大，单偏光;(e)女86井,中生界,2 435.08 m，长石溶孔，单偏光;(f)官142井，中生界，2 500.55 m，粒表微晶石英、高岭石黏土及粒间残余孔隙;(g)港古1501井,中生界，2 291.3 m,方解石胶结,正交偏光;(h)扣23井,中生界，1 900.2 m,白云石、方解石交代长石，正交光;(i)扣23井,中生界,1 902.48 m,白云石交代岩屑

Fig.4 Diagenesis characteristics of Mesozoic clastic reservoirs in the study area

2.2.2　胶结作用

通过镜下观察及对X-射线衍射全岩分析资料的整理可知，研究区中生界碎屑岩颗粒的胶结类型有高岭石、伊利石和绿泥石等黏土胶结，颗粒之间有方解石、白云石及菱铁矿等碳酸盐岩胶结、石英次生加大的硅质胶结（表1）。
(1) 硅质胶结。硅质胶结在研究区中生界碎屑岩储层中比较普遍，主要表现为石英次生加大边[图4(d)]。一般认为硅质胶结中的SiO2主要来源于碎屑石英颗粒的压溶作用、其他岩石的溶蚀或蚀变。在研究区目的层段的岩石薄片中很少见到石英颗粒的压溶现象，但在薄片中可见各类长石、火山凝灰岩屑以及其他火山岩蚀变形成的高岭石[图4(e),图4(f)]。钾长石和钠长石在酸性环境中溶蚀不仅会产生高岭石，同时也会形成SiO2，特别是钾长石溶蚀更容易形成SiO2。据估算，1个单位的钾长石溶蚀可形成0.43个单位SiO2胶结物[5]，从而为硅质胶结作用的发生提供了物质基础[5,6,7]。
(2)碳酸盐胶结。碳酸盐胶结作用在中生界碎屑岩储层中非常常见，发育有方解石和白云石胶结，但以方解石胶结为主。胶结物主要分布于碎屑颗粒间的空隙，有部分胶结物以嵌晶的形式胶结颗粒，也有部分胶结物分布于长石和岩屑溶蚀孔隙内[图4(f)]。方解石的体积百分含量变化较大，分布在0~43.70%之间，平均值为8.85%；白云石胶结物分布有限。早期胶结的方解石结晶程度不好，晶粒较细[图4(g)]；晚期胶结的方解石结晶程度好，晶粒较大。碳酸盐胶结物的形成与分布不仅受成岩阶段的影响，也受井区构造位置的控制[8]。从表1中可以看出，官142井区的方解石体积含量为0~43.70%，平均值为9.39%；港古1507井区方解石的体积含量为4.20%~21.69%，平均值为12.90%；女86井区方解石的体积含量为0.0~12.75%，平均值为4.75%；白云石及菱铁矿仅在个别井区有分布，含量特别低。
（3） 黏土胶结。研究区中生界碎屑岩储层的黏土胶结物主要为高岭石和绿泥石，蒙脱石和伊利石的含量较少（表2）。由X⁃射线衍射全岩分析的结果表明，黏土矿物的绝对含量普遍较低，介于2.01%~13.73%之间，平均为6.12%。高岭石的相对含量较高，其含量为27.0%~84.9%，平均为57.3%。绿泥石的含量为3.4%~33.2%，平均为12.9%。伊利石的含量为2.1%~30.6%，平均为10.5%。
表2 研究区部分井中生界碎屑岩黏土矿物特征

Table 2 Clay mineral characteristics of Mesozoic clastic rocks about some wells in the study area

序号 井号 井深/m 层位 黏土矿物绝对含量/% 黏土矿物相对含量/% 间层比/%(S)
高岭石 绿泥石 伊利石 伊/蒙混层 蒙脱石
平均值 6.12 57.3 12.9 10.5 7.4 12.0 8.9
1 官142 2 500.6 中生界 3.72 69.0 11.7 16.3 3.0 0.0 5.0
2 官142 2 575.6 中生界 7.78 49.1 33.2 17.2 0.5 0.0 /
3 官142 2 578.9 中生界 8.46 67.3 24.1 5.9 2.7 0.0 10.0
4 官142 2 584.3 中生界 2.3 84.9 3.5 4.0 7.6 0.0 10.0
5 官142 2 585.8 中生界 4.93 61.7 14.7 5.8 7.3 10.5 10.0
6 官142 2 588.1 中生界 2.01 75.0 3.8 4.1 2.3 14.8 5.0
7 官142 2 593.6 中生界 9.14 46.7 19.6 2.1 31.6 0.0 20.0
8 官142 2 594.4 中生界 13.73 67.1 3.8 13.6 0.2 15.3 /
9 官142 2 595.9 中生界 6.1 33.0 14.8 30.6 21.6 0.0 10.0
10 官142 2 598.6 中生界 5.26 70.5 18.1 6.5 1.9 3.0 5.0
11 港古1507 2 042.4 中生界 3.55 35.9 3.4 5.3 0.0 55.4 /
12 港古1507 2 043 中生界 6.43 27.0 4.0 14.7 9.9 44.4 5.0
长石在酸性环境下发生溶蚀作用不仅可以形成SiO2，还可以形成大量的高岭石[式(1)和式(2)]，这也是研究区中生界碎屑岩中高岭石含量较高的原因之一。
2KAlSi3O8（钾长石）+2H++H2O=Al2Si3O5(OH)4（高岭石）+4SiO2（石英）+H2O+2K+
2NaAlSi3O8（钠长石）+2H++H2O=Al2Si3O5(OH)4（高岭石）+4SiO2（石英）+H2O+2Na+

2.2.3　溶蚀作用

从镜下薄片中可以看到，研究区中生界碎屑岩中的长石、石英、岩屑及其他胶结物均发生了不同程度的溶蚀作用。胶结物或岩石颗粒被不完全溶蚀后其边缘呈港湾状[图5(a)]，仅少部分被溶蚀后的颗粒则保留有原生粒间孔的特征[图5(b)]。部分碎屑岩颗粒被溶蚀后保留原貌形成了铸模孔隙[图5(c)]，部分岩石颗粒中的自生矿物大部分被溶解，仅有部分残余[图5（f）]；也有先期形成的裂隙在地下流体的作用下发生溶蚀作用，形成扩溶缝[图5(i)]。
图5 研究区中生界碎屑岩成岩作用特征

(a)官142井, 中生界, 2 500.55 m, 粒间孔，单偏光; (b)女86井, 中生界, 2 435.08 m, 粒间孔，单偏光; (c)女86井, 中生界, 2 435.08 m, 粒间孔+铸模孔，单偏光; (d)官142井, 中生界, 2 578.9 m, 铸模孔,单偏光; (e) 扣23井, 中生界, 1 900.2 m，溶缝及杂基溶孔，单偏光; (f)扣23井，中生界，1 901.7 m，凝灰岩屑溶孔，单偏光; (g)扣23井，中生界，1 886.87 m。粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔，单偏光; (h)扣23井,中生界,1 902.48 m,凝灰岩岩屑中的长石斑晶溶孔，单偏光; (i)歧古2井,中生界,2 980.51 m,砾边缘缝，单偏光

Fig.5 Diagenesis characteristics of Mesozoic clastic reservoirs in the study area

长石溶孔在研究区中生界碎屑岩储层中最为发育，在26.0%的薄片中均可见到长石被溶蚀的现象[图5(g)]。长石的溶蚀程度主要受温度、pH值以及有机酸的影响，但钾长石、钠长石和钙长石的溶蚀程度所受的影响不一样[9,10,11]。温度升高，钠长石和钙长石的溶解度变化不大或略微下降，钾长石的溶解度明显的增高。长石在酸性条件下都会发生溶蚀作用，pH值越低其溶蚀作用就越强；长石在中性或碱性条件下的溶解度较低。研究区中生界火山岩发育，火山活动会导致地温升高，促进了钾长石发生溶蚀作用，加快了有机质演化产生更多的有机酸，加剧了各类长石的溶蚀。
一般情况下，石英是比较稳定的，其溶解度比较低。在pH值小于9的条件下基本不发生溶蚀作用，这与长石的溶蚀条件恰好相反。只有当温度超过25oC，pH值超过9.8时才会出现石英的溶解和方解石的沉淀[6,9,10,11]。通过对研究区6口取心井的铸体薄片及X⁃衍射全岩分析资料的统计可知，研究区中生界碎屑岩中的方解石胶结物含量较大（表1），这反映出研究区中生界碎屑岩储层成因过程中有碱性环境的存在。另外，当岩石中Al3+浓度达到100×10-6时，其疏导条件较好时，砂岩中的长石溶解会产生的Al2SiO2(OH)4可形成络合物被孔隙水带出；当疏导条件较差时，Al2SiO2(OH)4则形成高岭石充填孔隙，SiO2可在原处或经孔隙水带到异地形成自生石英或发生石英次生加大现象。研究区中生界碎屑岩储层中的石英次生加大现象比较明显，非常可能是由异地的孔隙水将SiO2带到此处而成。
研究区中生界碎屑岩储层中的岩屑溶蚀孔（包括砂岩岩屑溶孔和凝灰岩岩屑溶孔）所占比例较大，高达30.59%。这种溶蚀作用多见于粒间溶孔，而粒内溶孔较少（仅占1.08%）。如此高比例的溶蚀孔发育不仅要有酸性流体的存在，还应有溶蚀作用发生的岩石流体畅通流动的通道。否则，溶蚀作用发生的程度非常有限，不会大范围的形成溶蚀孔隙。研究区多数井区中生界为火山岩与砂岩互层，火山喷发后因温度和压力的降低，导致在火山岩顶底出现收缩裂缝或节理缝。裂缝为溶蚀流体的流动提供了通道，也为各类溶蚀作用的发生提供了场所。这也正是研究区中生界各类碎屑岩溶孔所占比例较长石溶孔还要高的原因所在。

2.2.4　交代作用

研究区中生界碎屑岩常见的交代作用有白云石和方解石交代长石、白云石交代岩屑[图4(h),图4(i)]、以及长石和火山岩屑蚀变形成的高岭石、伊利石交代硅质等。交代作用不仅发生在埋深较浅（1 500 m）的层段，在埋深较大（超过3 000 m）的层段也非常普遍。

2.3　储集空间特征

大量的铸体薄片、扫描电镜资料显示，研究区中生界碎屑岩储层的孔隙发育，连通性较好，以溶蚀作用形成的次生孔隙为主（占74.56%），原生孔隙及裂缝不发育（15.79%）。原生孔隙主要有粒间孔和砾间孔，次生孔隙主要有各类溶蚀孔隙、溶蚀裂缝和未被完全溶蚀和充填的裂缝。根据储集空间特征，按其成因可将其分为两大类5亚类（表3）。
表3 北大港潜山中生界碎屑岩储层储集空间特征

Table 3 Table of spatial characteristics of Mesozoic clastic reservoirs in buried hills of Beidagang

孔隙类型 对应岩类 成因推断 充填及含油气情况 组合特征
原生 粒间孔 细砂岩、中砂岩 岩石颗粒间未被胶结或仅部分被胶结充填 部分或大部分被充填，有油气显示 多与次生的溶蚀孔隙及裂缝相连
砾间孔 砾岩、含砾砂岩 砾石间、砾石与岩石颗粒间未被完全胶结或充填 边缘多被充填，中间留有孔缝，含油气性好 多与裂缝相连
次生 溶蚀孔 长石砂岩、岩屑砂岩、火山岩屑、碳酸盐岩胶结物、硅质胶结物 岩石或胶结物在酸性及碱性环境中发生溶解作用 部分或大部分孔隙被充填，油气显示好 多与裂缝相连
溶蚀缝 含砾砂岩、不等粒砂岩和含砾砂岩 在原有的裂缝中发生扩溶蚀作用，形成不规则的裂缝 未充填至完全充填，含气性好 构造—溶蚀缝与孔隙相连
裂缝 各类岩石均有，但以含砾砂岩为主 构造应力作用 开启—半充填，含油气性好 与孔隙、溶缝相连

2.3.1　孔隙

研究层段碎屑岩储层孔隙以次生的溶蚀孔隙为主，原生孔隙在研究层段有分布，但数量不多。原生孔隙主要分布于粒径较大的岩石颗粒之间或砾石颗粒周缘[图5(a),图5(b)],没有固定的形态特征，常常与其他类型的储集空间共生[图5(c)]。次生孔隙以长石溶孔、岩屑溶孔、杂基溶孔和凝灰岩岩屑溶孔为主，铸模孔和高岭石溶孔次之，砂岩的粒内溶孔、火山岩屑溶孔及长石斑晶含量很少。各类孔隙中均可见到不同程度的胶结充填现象及胶结物被溶蚀的现象。

2.3.2　裂缝

研究层段碎屑岩储层中的裂缝不太发育，在岩心段中几乎见不到裂缝。但在镜下可见构造缝和成岩缝。构造缝通常沿砾石颗粒边缘分布，或切割岩石颗粒[图4(b),图5(i)]；成岩缝多数表现为溶蚀缝，是在先期裂缝发育的基础上经溶蚀作用形成的缝壁极不规则，且宽度不一。另外，从岩石样品分析的孔隙度与渗透率关系图中可见有多个样品点的渗透率值偏离程度较大（其渗透率超过了100×10-3 μm2），这说明储层中存在微裂缝（图6）。
图6 部分碎屑岩实验测定的孔隙度与渗透率关系特征

Fig.6 The relationship between porosity and permeability in some clastic rocks

2.4　物性特征

通过对研究区及邻区潜山扣12、扣36、塘20-2和张20等井中生界碎屑岩物性测试资料的统计可知，研究区中生界碎屑岩岩样的孔隙度分布在7.59%~27.24%之间，平均为17.53%（图6）。渗透率分布在（0.04~120）×10-3 μm2之间，平均为12.47×10-3 μm2。从岩性与物性关系看，不同岩性的孔隙度和渗透率变化较大，孔隙度可相差4倍以上，渗透率可相差3~4个数量级。孔隙度发育最好的为中砂岩，分布在12.54%~23.15%，平均为21.18%；渗透率分布在（66.0~120.0）×10-3 μm2,平均为86.96×10-3 μm2。孔隙度发育较好的为细砂岩，分布在6.87%~16.32%，平均为12.32%；渗透率分布在（1.25~88.31）×10-3 μm2,平均为24.76×10-3 μm2。
通过对研究层段碎屑岩储层测井物性解释统计发现，研究区中生界碎屑岩储层的孔隙度主要分布在2.54%~25.65%之间，平均为8.78%，占比为84.5%。少数井段储层孔隙度大于30%，其占比不到10%。

3 储层发育控制因素

从镜下薄片观察发现，研究区中生界碎屑岩储层岩石种类较多，岩石颗粒以线、点—线接触为主；以溶蚀作用形成的次生孔隙发育，仅有部分原生孔隙和裂缝。综合储层分布的岩性、成因及分布特征，认为研究区中生界碎屑岩储层的发育与展布受沉积作用、成岩作用和构造作用的综合控制。

3.1　沉积作用对储层发育的控制

沉积作用在宏观上控制着碎屑岩砂体的成因、砂体的纵向叠置关系及平面展布形态；在微观上控制着碎屑岩颗粒的分选、磨圆、接触方式、填隙物类型及含量等[10,11,12,13]。研究区中生界碎屑岩的优势相（带）不明显，各富砂体的沉积相（带）内的储层孔隙度变化不大[图7(a)]。各沉积砂体的孔隙度与粒度中值及分选系数有关，但与分选系数的关系更为密切[图7(b)]。
图7 北大港潜山碎屑岩储层岩性特征与孔隙度关系

Fig.7 The relationship between lithologic characteristics and porosity of buried hill clastic reservoirs in Beidagang

从图7中可以看出，中砂岩、细砂岩和粗砂岩的平均孔隙度均在12%以上，不等粒砂岩和粉砂岩的平均孔隙度介于10%~12%之间[图7(a)]。而孔隙度在3个不同分选系数分布区间内表现出不同特征[图7(b)]: 分选系数小于2.4时，其孔隙度分布在9%以内；分选系数介于2.4~2.8之间时，其孔隙度分布在9%~15%之间；分选系数大于2.8之间时，其孔隙度大于15%。由此可以看出，研究区中生界碎屑岩颗粒的分选性对储层孔隙度的影响大于岩石粒度的影响。

3.2　成岩作用对储层发育的控制

研究区中生界碎屑岩储层主要的成岩作用有压实、胶结、交代及溶蚀作用等，但压实作用和溶蚀作用是储层发育的主要控制因素。

3.2.1　压实率

压实作用控制着储层的发育与展布，受埋藏深度、沉积物组分、粒度、分选、早期胶结作用、地温梯度及异常压力带等因素的影响。可通过对砂体原始孔隙体积与压实后的体积进行对比探究储层的压实程度，即计算压实率。
压 实 率 = 原 始 孔 隙 体 积 - 粒 间 体 积 原 始 孔 隙 体 积 × 100 %
计算原始孔隙体积时可用原始孔隙度取代，原始孔隙度可依据Trask 分选系数法求取，即原始孔隙度= 20.91+(22.9/So)[14]。其中，粒间体积为胶结物体积与粒间孔体积之和。So为Trask 分选系数（So=P25/P75，P25和P75分别是粒度概率累积曲线上25%和75%所对应的颗粒直径）。
计算表明，研究区中生界碎屑岩储层的压实程度变化较大，压实率为21.49%~56.63%，平均为34.35%。属于中等压实—强压实阶段。

3.2.2　异常高压对储层发育的影响

异常高压的存在是研究区中生界部分井段存在高孔储层段的重要原因之一。通过整理研究区中生界部分井的泥岩段与其声波时差的对应关系，可发现研究区中生界砂岩层之间的泥岩存在欠压实层段（图8）。异常压力段出现的位置不固定，可分布在中生界的顶部、中部或底部；异常压力段之间可仅有一段砂岩或泥岩分隔，也可由多段砂岩和泥岩分隔。
图8 歧古6井和港古1601井中生界的泥岩与其声波时差关系

Fig.8 Diagram of the relationship between mudstone and acoustic time difference of Mesozoic inWells Qigu 6 and Ganggu 1601

研究区中生界现今的地层压力为40~80 MPa，压力系数在1.2~1.6之间，也证实了部分井区存在异常压力。由于异常高压的存在，异常压力带内的流体处于欠压实状态[15]。在镜下可见颗粒接触较为疏松，压实现象不明显，测井显示泥岩的声波时差值偏大。异常高压带的顶底区域因处于正常压实状态其声波时差值相对高压带偏小。
异常压力带的形成肯定是成岩过程中地层流体的流通不畅所致。研究区中生界辫状河砂体发育，这种“泥包砂”的沉积体在压实过程中也有可能造成砂体内部流体的流动不畅形成高压。从断层的平面展布特征看，研究区断层发育，断层不仅控制砂体的空间展布，也控制着断层两侧砂体内部流体的流动方向。断层面若被胶结致密或被不渗透岩体封堵，断层两侧砂体内的流体不会顺断层面流动。上覆岩石载荷持续增加，导致断层两侧砂体内部的压力增高，这种封堵可以出现在断层附近的任何砂体内部。由于目前还没有找到研究区中生界有关断层封堵性的研究成果，这种成因只能推定。

3.2.3　溶蚀作用对储层发育的影响

溶蚀作用是研究区中生界碎屑岩储层发育过程中一种较为普遍的成岩作用类型，是研究区中生界碎屑岩储层次生储集空间发育的主控因素。长石、杂基、岩屑所发生的溶蚀作用形成的次生孔隙占比超过了60%（图9）。其中，长石溶孔最为发育，杂基溶孔次之。铸模孔和高岭石溶孔在研究区中生界有发育，但不多。在镜下可见到长石粒内溶孔、花岗岩粒内溶孔以及凝灰岩岩屑中的长石斑晶溶孔，但数量较少，对储层发育的贡献非常有限；不仅岩石颗粒发生了溶蚀作用，胶结物也发生了溶蚀作用。个别薄片中还可见到初期胶结物被溶蚀、再胶结及后期胶结物再被溶蚀的现象。这也反映出研究区中生界碎屑岩储层发生了多期的胶结作用和溶蚀作用。
图9 研究区中生界碎屑岩储层孔隙分布特征

Fig.9 Pore distribution characteristics of Mesozoic clastic reservoirs in the study area

3.3　构造作用对储层发育的控制

构造作用对研究区中生界碎屑岩储层发育的控制作用主要表现为地层的快速埋深及构造作用形成的构造斜坡对储层发育的控制。

3.3.1　快速埋深对储层发育的影响

通过对研究区部分井的埋藏史资料分析不难看出（图10），研究区构造频繁，中生界经历了多次的埋深与抬升过程，有接近120 Ma的时间处于浅埋藏阶段（都处于埋深1 500 m以内），后期发生了短暂的抬升和快速的埋深作用。在浅埋藏阶段，主要发生了胶结和压实作用，早期发生的黏土及碳酸盐胶结使得岩石具有一定的抗压结构，使得后期的压实作用相对有限。浅埋藏阶段的构造较为稳定，没有发生大规模的构造升降，地层流体流通不畅，溶蚀作用发生的范围及溶蚀作用发生的规模非常有限。但后期的快速埋深，温度及压力相对升高，使得流体流动顺畅，溶蚀作用变强，从而形成了各类溶蚀孔隙。
图10 孔古4井埋藏特征

Fig.10 Burial feature map of Well Konggu 4

3.3.2　构造斜坡带对储层发育的影响

从前面的分析可知，北大港潜山中生界在构造运动的作用下形成了断陷湖盆的斜坡带（图2）。斜坡是从隆起的高点向凹陷地点过渡的构造单元,具有正向构造的特征[16,17,18]。依据斜坡所处的埋藏深度和位置，研究区中生界斜坡可以划分为高斜坡、中斜坡和低斜坡3种类型。
高斜坡的埋藏深度一般在2 600 m以浅的范围，最深不超过2 800 m，处于早成岩阶段。高斜坡紧邻隆起（凸起），压实作用及胶结作用较弱，物性较好，储层孔隙度一般超过18%,该阶段主要发生胶结和压实作用，溶蚀作用较弱。
中斜坡埋深在2 600~4 300 m，处于中成岩阶段，随着埋深的增加，有机质开始转化形成有机酸，从而发生较大范围的溶蚀作用，储层孔隙度一般介于8%~18%之间。
低斜坡埋深超过4 300 m，处于晚成岩阶段，处于晚成岩阶段，岩石较为致密，但局部可形成裂缝及异常压力带，从而形成相对优质储层。

4 结论

（1）研究区中生界碎屑岩储层主要发育有中砂岩、细砂岩、不等粒砂岩及部分沉火山岩，碎屑岩以岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩为主。储层成岩过程中主要发生压实、胶结、溶蚀和交代等作用。
（2）研究区中生界碎屑岩储层的储集空间类型多样，有原生粒间孔、溶蚀孔、溶蚀缝及构造缝，但以溶蚀作用形成的各类溶蚀孔隙为主。储层总体上属于低孔、低渗储层，但在个别井区存在高孔高渗的储层段。
（3）研究区中生界储层发育状况及空间展布主要受沉积、成岩及构造作用的综合影响。各富砂体沉积相带内的孔隙度变化不大，优势相带不明显，但分选系数对储层孔隙大小的影响较大。成岩作用过程中发生的压实作用具有极强的非均质性，视压实率变化较大，平均为34.35%。差异压实形成的异常高压是优质储层形成重要因素，溶蚀作用是研究层段碎屑岩储层发育的关键。构造作用造成中生界地层快速埋深和形成的各类斜坡为各类储层发生溶蚀作用提供了场所和流体流动的通道。

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