束鹿凹陷沙三下亚段致密泥灰岩储层特征与含油性①

刘哲，鱼占文，吕延防，李佳静

(1.广东石油化工学院 石油工程学院，广东 茂名525000；2.中国石油华北油田公司勘探开发研究院，河北 任丘 062552；3.东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆163318)

近年来，致密油气已经成为非常规油气的重要勘探开发目标之一，其勘探开发所需的理论、工程技术条件也取得了长足的发展[1-4]，国内学者研究重点主要集中在致密砂岩和泥页岩储层，而对于细粒碳酸盐岩致密油储层的关注并不多。位于渤海湾盆地冀中坳陷南部的束鹿凹陷在沙三下亚段沉积了最大厚度近1000 m的富有机质致密细粒泥灰岩，凹陷内远景资源量约为1.2×108t，继2012年束探1H井获得原油243.6 t/d、天然气7.41×104m3/d高产油气流之后，该凹陷5口井获得工业油流，展现了良好的致密油勘探前景[5]。前人研究多关注束鹿凹陷沙三下亚段致密油储层的岩石类型、沉积特征和烃源岩评价等方面[6-9]，但是随着勘探的深入，储层非均质性强、产量递减速度快等一系列地质问题日益凸显。究其原因，主要是由于致密泥灰岩微观储层特征与含油“甜点”储层不明确，制约了油气钻探的成功率和开发效果。本文在岩心观察、薄片分析、扫描电镜、物性分析测试的基础上，明确了束鹿凹陷沙三下亚段致密油储层的微观组构特征及含油性特征，可为束鹿凹陷致密油勘探开发提供一定的帮助。

1 区域地质概况

束鹿凹陷位于渤海湾盆地冀中坳陷南部，是一个东断西超的狭长箕状断陷，北由衡水断裂与深县凹陷相接，南临雷家庄断裂，西连宁晋凸起，东由新河断裂与新河凸起相接，面积约700 km2。沙河街组三段下亚段是在前古近系基底上沉积的，是一套由湖相碳酸盐岩灰泥与陆源碳酸盐碎屑混合形成的巨厚混积岩，凹陷沉积中心最大厚度近1000 m[10]，该套混积岩不仅是束鹿凹陷良好的烃源岩，其有机碳的质量分数(TOC)平均值为2.24%(见表1)；也是致密油勘探的主要目的层，其具有“自生自储”的成藏特征[11]。

2 储层基本特征

2.1 储层岩石学特征

岩心观察表明，研究区泥灰岩致密油储层主要为纹层状泥灰岩，在岩心上呈灰、深灰色，纹层发育，可见页理构造，主要发育4种形态的纹层：纹层近水平状，纹层波浪状，纹层透镜状，纹层呈破碎状，显示沉积环境和水动力条件有一定差异。矿物组成：以方解石为主，其次为白云石，黏土矿物和石英，少量长石和黄铁矿(见表1)。

表1 束鹿凹陷沙三下亚段纹层状泥灰岩矿物的质量分数 %

2.2 储层物性特征

岩心覆压孔渗分析表明纹层状泥灰岩总体表现为特低孔-特低渗的物性特征(见表2)：孔隙度主要分布在0.75%～2.03%，平均值为1.47%，渗透率主要分布在0.05×10-3～9.2×10-3μm2，平均为1.03×10-3μm2。洗油后岩心孔隙度、渗透率值增加明显。

表2 束鹿凹陷沙三下亚段纹层状泥灰岩孔隙度与渗透率

2.3 储集空间类型及特征

根据岩石薄片与扫描电镜等分析表明(见图1)，束鹿凹陷沙三下亚段纹层状泥灰岩致密油储层孔隙类型孔隙相对发育，孔隙类型主要有溶蚀孔，矿物晶间微孔和纹层缝。孔隙多以纳米级孔隙为主，发育一定量的微米级孔隙。溶蚀孔等多呈椭圆状，长轴顺层理方向，受压实作用影响强。CT扫描显示纹层缝孔隙主要沿暗色纹层似层状分布，连通性较好。

a.纹层缝、溶蚀孔，纹层状泥灰岩，束探3井，埋深3670.89 m，氩离子抛光-场发射电镜照片；b.黄铁矿晶间孔，纹层状泥灰岩，束探3井，埋深3670.89 m，扫描电镜照片；c.纹层缝孔隙，纹层状泥灰岩，束探3井，埋深3977.93 m，CT扫描

纹层状泥灰岩总体具有裂缝(纹层缝)-孔隙型双重孔隙介质特征，压汞曲线总体表现为进汞饱和度低、退汞率低；较低的驱替压力，较高的中值压力，细歪度，总体为微细孔喉，对渗透率的贡献主要是微米级孔喉，压汞曲线具有双台阶特征，孔喉结构较复杂(见图2)。纹层状泥灰岩岩样的核磁共振T2谱图具有明显的双峰特征(见图3)，表明纹层缝和孔隙均发育。

图2 束探3井沙三下亚段纹层状泥灰岩压汞曲线特征 图3 束探1井纹层状泥灰岩核磁共振T2谱图(埋深4257 m)

3 储层含油特征

3.1 原油赋存特征

束鹿凹陷沙三下亚段纹层状泥灰岩具有明显的“自生自储”特征。岩心观察显示纹层状泥灰岩发育层段普遍含油，油迹、油斑等现象普遍(见图4a)，敲开裂缝可见明显的裂缝渗油现象(见图4b)。荧光薄片显示纹层状泥灰岩储层中各种成因孔隙均可见原油富集，不同纹层孔隙发育程度和类型的差异性导致原油呈非均一分布的特征：机械沉积为主的泥质纹层、粉砂质纹层含油明显，主要呈条带状非均一分布，包括各种基质微孔含油，纹层缝含油，有机质条带吸附(见图4c)；化学沉积为主泥晶灰岩纹层含油较少，主要呈分散状随机性分布(见图4d)。

注：a.纹层状泥灰岩，油迹、油斑现象，束探3井，埋深3675 m；b.纹层状泥灰岩，敲开裂隙渗油，束探3井，埋深3677 m；c.纹层状泥灰岩，暗层及富黏土层发育层间缝，含油明显(箭头处)，束探3井，埋深3681.49 m，荧光单偏光薄片；d.纹层状泥灰岩，泥晶灰岩纹层含油较少，随机分布(箭头处)，束探3井，埋深3672.4 m，荧光单偏光薄片。

3.2 含油储层孔吼下限

利用微纳米CT的三维扫描技术，对束鹿凹陷沙三下亚段纹层状泥灰岩岩心进行三维图像扫描，提取孔喉特征，获得样品孔喉结构在三维空间的分布状态，获取孔喉半径、孔隙连通性等定量参数，结果显示：纳米级孔喉是研究区致密油储层的主要孔喉体系(见表3)。

表3 束鹿凹陷沙三下亚段纹层状泥灰岩孔隙直径

国内外致密油有效储层孔吼下限研究表明[13]：源储界面附近油气充注孔吼下限为15～30 nm，“自生自储”式源储组合中，储层内部原油充注孔吼下限为40～55 nm。综合分析认为，束鹿凹陷沙三下亚段纹层状泥灰岩中直径大于55 nm的孔隙是有效储层。

4 结论

(1)束鹿凹陷沙三下亚段发育一套暗色纹层状泥灰岩致密油储层，储层岩石矿物成分以方解石为主，其次为白云石、黏土矿物和石英；储层孔隙类型以粒间溶蚀孔、矿物晶间微孔和纹层缝为主。

(2)致密泥灰岩储层物性为特低孔-特低渗，具有裂缝(纹层缝)-孔隙型双重孔隙介质特征，孔隙连通性好，加之“自生自储”致密泥灰岩具有分布面积广，沉积厚度大，烃源岩条件好的特点，致密油藏具有广阔的勘探前景。

(3)纹层状泥灰岩中富黏土暗层及纹层缝是主要富油部位，且呈连续性条带分布。纳米级孔隙是束鹿凹陷致密油储层的主要孔吼体系，大于55 nm的孔隙及裂缝(纹层缝)发育区是束鹿凹陷致密油“甜点”储层，能为研究区勘探部署提供方向。