储层孔隙类型与演化 成岩作用对储层孔隙演化和储集性的影响
库车坳陷东部地区下侏罗统储层物性相差很大，尤其是东、西部的差异。如处于库车坳陷东北部的吐格尔明构造由于晚期的抬升，现今下侏罗统埋藏浅，受大气淡水的淋滤溶蚀作用强，使得整个地区储层物性都很好，主要以粒间溶孔为主，孔径大、孔隙连通性好。处于该构造上的明南1井(图6-1a)在库车坳陷东部地区储集性能最好，明南1井阳霞组68个样品的平均孔隙度为16.43%，最大孔隙度达21.4%，平均渗透率为84.93×10-3μm2，最大渗透率可达837.4×10-3μm2，压力系数为0.97;吐格尔明露头剖面阳霞组711个样品的平均孔隙度为17.59%，最大孔隙度可达30.3%，平均渗透率为86.7%，最大渗透率达4485.9×10-3μm2。明南1井阿合组230个样品的平均孔隙度为17%，最大孔隙度可达22.5%，平均渗透率为278.66×10-3μm2，最大渗透率可达6519×10-3μm2;吐格尔明露头剖面阿合组369个样品的平均孔隙度为15.71%，最大孔隙度达26.6%，平均渗透率为182.27×10-3μm2，最大渗透率达3780×10-3μm2。
而处于依奇克里克构造带的储层物性明显变差。从依奇克里克构造带上3口井的3类孔隙分布三角图(图6-1b，c，d)可以看出，主要孔隙类型为粒内孔和微孔隙，因此其物性比较差。如依南2C井阳霞组61个样品的平均孔隙度为4.11%，最大孔隙度为7.15%，平均渗透率为4.64×10-3μm2，最大渗透率为254×10-3μm2;阿合组283个样品的平均孔隙度为6.44%，最大孔隙度可达12.23%，平均渗透率为17.15×10-3μm2，最大渗透率可达2520×10-3μm2。依南5井阳霞组101个样品的平均孔隙度为4.3%，最大孔隙度可达10.16%，平均渗透率为1.44×10-3μm2，最大渗透率为19.6×10-3μm2;阿合组391个样品的平均孔隙度为6.2%，最大孔隙度可达11.2%，平均渗透率为24.59×10-3μm2，最大渗透率可达2667.2×10-3μm2。依南4井阳霞组232个样品的平均孔隙度为5.7%，最大孔隙度可达9.7%，平均渗透率为0.44×10-3μm2，最大渗透率为4.43×10-3μm2;阿合组780个样品的平均孔隙度为7.91%，最大孔隙度可达21.3%，平均渗透率为12.4×10-3μm2，最大渗透率可达3297×10-3μm2。
处于克-依构造带西部的储层成岩作用增强，物性明显更差，仅见少量残余的不可压缩粒间孔(表6-1)。如克孜1井阳霞组9个样品的平均孔隙度为2.14%，最大孔隙度2.9%，平均渗透率为0.032×10-3μm2，最大渗透率为0.119×10-3μm2;阿合组41个样品的平均孔隙度为2.59%，最大孔隙度为4.6%，平均渗透率为0.09×10-3μm2，最大渗透率为0.767×10-3μm2。尤其克孜1井阿合组处于中成岩B期，压实作用与胶结作用均很强，基本属于非储集层段。
图6-1 依奇克里克-吐格尔明构造带孔隙类型分布图
表6-1 部分井铸体薄片孔隙结构统计
储层孔隙类型与演化~
1.孔隙类型
塔里木北部地区常见的孔隙类型为粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、颗粒溶孔、粘土矿物晶间微孔隙和裂缝(构造缝、成岩缝)。储层中孔隙往往以组合的形式出现，孔隙类型组合不同，可以造成储层物性具有很大的差异，因而认为孔隙类型组合是决定储层物性好与差的主要因素之一。区内主要有3种孔隙组合类型，其分布特征如下。
(1)粒间孔-粒间溶孔型组合
台2井吉迪克组砂砾岩段具有此类孔隙组合类型，其中粒间溶孔占29%，粒间孔占66%，微孔隙占4.6%。此类储层孔隙类型单一，粒间溶孔、粒间孔占总孔隙类型的95%以上;此段孔隙度为13.85%～21.96%，平均16.03%;渗透率为1.37×10-3～64.8×10-3μm2，平均26.02×10-3μm2。牙哈4井吉迪克组砂泥岩段、砂砾岩段和提2井吉迪克组砂砾岩段也具有此类孔隙组合类型。牙哈4井砂砾岩段孔隙度为3.62%～23.85%，平均16.78%;渗透率为0.06×10-3～312.91×10-3μm2，平均29.78×10-3μm2。提2井吉迪克组砂砾岩段孔隙度为4.76%～22%，平均14.9%;渗透率为0.656×10-3～194×10-3μm2，平均49.08×10-3μm2。具有此种孔隙类型组合的储层为Ⅰ类储层(图6-20)。
图6-20 粒间孔-粒间溶孔型组合
(2)粒间孔-粒间溶孔-微孔-粒内溶孔型组合
该孔隙组合类型保留有原生粒间孔，有一定的溶解作用，并伴有原地沉淀的自生粘土矿物形成晶间微孔，孔隙间连通性变差。迪那201井苏维依组一段具有此类组合，其中粒间孔占32%，粒间溶孔占26%，粒内溶孔占16%，微孔占21%，裂缝占5.2%;储层实测孔隙度为0.96%～16.16%，平均8.51%;渗透率为0.007×10-3～32.7×10-3μm2，平均1.298×10-3μm2。迪那201井库姆格列木群粒间溶孔占33%，粒内溶孔占11%，裂缝占11.7%，粘土矿物微孔隙占45%;储层孔隙度为0.75%～11.15%，平均4.40%;渗透率为0.02×10-3～18.7×10-3μm2，平均0.93×10-3μm2。此类储层非均质性较强，局部孔隙度较高，但渗透率普遍较低，属Ⅲ-Ⅳ类储层(图6-21)。
图6-21 粒间孔-粒间溶孔-微孔-粒内溶孔型组合
图6-22 粒间溶孔-粒间孔-颗粒溶孔-微孔隙-裂缝型组合
(3)粒间溶孔-粒间孔-颗粒溶孔-微孔隙-裂缝型组合
此类孔隙组合类型一般分布在溶解作用强的井段(图6-22)，为次生孔发育带，孔隙连通性较好，如台2井苏维依组一段、二段具有此类孔隙组合类型。其中苏维依组一段粒间溶孔占75.5%，粒间孔占10.3%，颗粒溶孔占6.7%，微孔隙占5.9%，裂缝占1.5%;储层孔隙度为3.8%～8.06%，平均5.45%;渗透率为0.26×10-3～16.3×10-3μm2，平均3.44×10-3μm2。苏维依组二段粒间孔占19.5%，粒间溶孔占57.1%，颗粒溶孔占4%，粒内溶孔占1.4%，微孔隙占16.7%;储层孔隙度为5.01%～16.1%，平均11.4%;渗透率为1.4×10-3～60×10-3μm2，平均14.45×10-3μm2。此类储层也具有非均质性，但总体处于次生孔隙发育段，属于较好储层，为Ⅱ-Ⅲ级储层。
2.孔隙演化
根据岩石结构特征、胶结物含量、包裹体均一温度、成岩演化阶段、孔隙组合类型及实测的岩石孔隙度，推测了库车东部南、北两个区块古近系和新近系砂岩孔隙演化模式(图6-23)。库车东部地区古近系和新近系砂岩储层在早成岩A期推测埋深小于1000m，为快速压实期，大量的原始孔隙损失;早成岩B期推测埋深1000～2000m;中成岩A1亚期推测埋深2000～3000m，为强胶结作用期，并伴有弱溶解作用;中成岩A2亚期推测埋深3000～5000m;中成岩B期推测埋深大于5000m，系以溶解作用为主阶段，并有裂缝出现。
北部以迪那井区为主，假设原始孔隙度按40%计算，在早成岩阶段A和B期推测损失的孔隙度为15.5%，占原始孔隙度的38.75%;中成岩阶段A1-A2亚期推测胶结作用损失的孔隙度为21.8%，占原始孔隙度的54.5%。经过压实与胶结剩余原始孔隙度为2.7%，目前实测平均孔隙度为5.5%，因此认为由于溶解作用及裂缝作用增加的孔隙度为2.8%。
南部以提2井、台2井、牙哈4井区为主推测了其孔隙演化模式。同样假设原始孔隙度为40%，在早成岩阶段A和B期推测损失的孔隙度为20%，占原始孔隙度的50%;中成岩阶段A1-A2亚期推测胶结作用损失的孔隙度为12.93%，占原始孔隙度的32.3%。经过压实与胶结剩余原始孔隙度为7.7%，目前实测平均孔隙度为11.77%，故由于溶解作用及裂缝作用增加的孔隙度为4.07%。
因此，根据孔隙演化模式，认为北部胶结作用是减少孔隙的主要因素，但较高含量的碳酸盐胶结保存了一定的粒间体积，为后期的溶解作用奠定了物质基础，北部寻找次生孔隙发育层段是找好储层的目标;而南部由于胶结物含量低，抗压实能力较北部弱，因此由于压实作用损失的孔隙度比北部大，但胶结物少，保留的原生孔隙较多。据此认为北部成岩作用控制储层的发育，南部沉积砂体控制储层的分布。
在埋藏成岩过程中，成岩作用对沉积岩石的物性、结构乃至成分都产生了深刻的影响，其中最突出的表现之一，就是使岩石的孔、渗性及孔隙结构发生了显著的变化。
（一）成岩作用对储层的影响
1.较强的压实作用是导致本区延长组储层物性变差的主要地质因素
晚三叠世延长期沉积时，富县地区处于均匀补偿或欠补偿缓慢沉积期，沉积速率仅为0.078 mm/y（吴崇筠等，1992）。延长组沉积后又历经较长的埋藏过程，加之岩石中抗压实能力较弱的长石、岩屑等塑性碎屑颗粒含量较高（一般大于 50%）。这些因素共同作用，导致岩石经历了充分的、较强的压实作用，因此常见塑性颗粒定向排列、弯曲变形、线接触-凹凸接触等明显的压实成岩现象。同时，延长组压实作用强度与其埋深关系明显，导致岩石的孔渗性和孔隙结构随着埋深的增加而急剧变差（图6-12），浅部长2、长3油层组物性条件明显优于埋深大的深部长4+5、长6、长8油层组，也表明随埋深加大、日益增强的压实作用对岩石物性产生的负面影响越大。
2.较强的胶结作用严重影响了储层的储集性能
一般都把胶结作用归类于破坏性成岩作用。其实，胶结作用对储层的影响不能一概而论，不同时期的胶结作用对物性的影响有别。
1）早期胶结作用对孔隙演化的影响。早成岩期胶结作用对储层的影响，既有破坏性又有一定的建设性。胶结物一方面由于占据了一部分粒间孔隙空间而导致原始孔隙、喉道遭受到不同程度的损害；另一方面，正是早期胶结物的形成，加强了岩石内部的支撑性，而一定程度上抑制、减缓、削弱因随埋藏加深而引起的强烈压实作用对储层的进一步破坏，使部分原始孔隙得以保存并更有利于晚期被溶蚀形成与发育各种次生孔隙。
图6-12 延长组储层砂岩孔隙度和渗透率与埋深关系图
2）晚期胶结作用对孔隙演化的影响。真正严重破坏储层物性的当属晚期胶结作用，因为晚期胶结物被溶蚀形成次生孔隙的机会大大减少，反而对原生孔隙、次生孔隙造成伤害的机率极大地增加，可使小孔以上的孔隙消失殆尽而残留微孔，同时又可能因其堵塞喉道而使渗透率急剧下降，形成低孔低渗致密储层甚至隔层。
同时，不同类型的胶结作用对储层的破坏程度不等。
1）自生粘土矿物对储层物性的影响。本区延长组砂岩中广泛发育的绿泥石胶结物，以孔隙衬边或孔隙充填物的形式极大地影响了储层的物性，造成的孔隙损失量估计为 1%～4%（图6-13），同时还因其缩小或堵塞喉道而极大地降低了岩石渗透率。区内含量较少的毛发状伊利石附于碎屑颗粒之上，对孔隙的损失量仅为 1%～2%或更小。其他粘土矿物较少，对物性的影响不突出。总之，自生粘土矿物对区内延长组岩石孔隙度、渗透率及孔隙结构造成了明显的破坏性效应。
2）碳酸盐胶结物对储层物性的影响。碳酸盐胶结物是本区延长组砂岩中一种主要胶结物，它对区内延长组储层岩石物性和孔隙结构的影响明显表现为孔隙度、渗透率、退汞率、最大压汞饱和度及中值喉道半径均随碳酸盐含量的增加而降低或减小（图 6-13，6-14），排驱压力随碳酸盐含量的增加而升高。
区内延长组砂岩碳酸盐胶结物含量为0.16%～35.7%，平均值为2.48%～8.04%（表6-13），且随层位变老（即长8、长6、长2油层组）而增加，表明碳酸盐胶结作用随年代变老而增强。尽管碳酸盐胶结物具易于溶蚀的属性，但区内碳酸盐胶结物主要形成于晚成岩期，没能发生强烈的溶蚀作用，它造成的原始孔隙度损失量平均可达8%以上，最大可达30%。
表6-13 重点油层组砂岩碳酸盐胶结物含量与孔隙度、渗透率统计表
图6-13 长2、6、8油层组砂岩碳酸盐胶结物含量与孔隙度、渗透率关系
3）石英、长石次生加大对储层物性的影响。石英和长石的次生加大边因填塞孔隙和喉道而使孔隙结构变差。区内延长组砂岩中石英和长石的次生加大胶结作用不强烈，一般多见Ⅰ—Ⅱ级，含量一般仅为1%～4%，因此对孔隙度的损失低于4%（图6-13）。
总之，富县地区延长组砂岩从早成岩期至今，持续经历了多期次、多类型的胶结作用，所形成的广泛分布的粘土矿物（以绿泥石为主）、碳酸盐矿物（以方解石为主）、自生石英、长石及少量沸石等胶结物，对岩石的孔隙度、渗透率均造成了极大的伤害。
3.较弱的溶蚀作用未能明显地改善储层的储集条件
溶蚀作用是次生孔隙形成的最主要成岩作用，其作用机理是通过溶蚀流体部分或全部溶蚀岩石中易溶组分而形成一定数量的次生孔隙。
富县地区延长组砂岩溶蚀现象较为普遍，溶蚀流体主要为下渗大气水和晚期有机质热成熟过程中衍生的酸性有机热液，尤其是晚期酸性流体对次生孔隙的形成极为重要；被溶蚀的易溶组分主要是碎屑长石、方解石及少量浊沸石等胶结物，有强弱不等的早晚两期溶蚀作用。
图6-14 富县地区延长组砂岩储层成岩-孔隙演化示意简图
早期溶蚀作用形成的孔隙因后期胶结物的充填而基本上失去意义，仅据溶蚀的残余结构可以判断它曾经发生过。
然而据显微镜下的观察，区内延长组砂岩中的晚期溶蚀作用并非很强烈。其原因可能在于：鄂尔多斯克拉通沉积盆地内部缺乏深大断裂及火山活动，盆地古地温梯度较低（仅2.9℃/100 m），导致生油岩有机质成熟产生酸性水的时间延迟到早白垩世末期，而此时延长组砂岩因长期（约100 Ma）的压实-胶结作用已经变得非常致密，影响了酸性水的渗透扩散，错过了溶解作用的最佳时机；早白垩世后，由于盆地抬升，导致延长组晚期溶蚀作用进行得不彻底，持续时间较短，因而延长组砂岩所经历的晚期溶蚀作用较弱。尽管本区延长组储层晚期溶蚀作用相对较弱，但它对区储层的改善仍是功不可没。晚期溶蚀作用所形成的各类溶孔和溶缝，不仅扩宽了砂岩的喉道，大大改善储层的渗流条件，而且扩大了砂岩孔隙。根据邻区前人研究资料和本次的观察、测试分析得出，晚期溶蚀作用所增加的次生孔隙度在2%～10%、平均5%以上（图6-13）。但是，与许多学者对其他盆地和其他地层碎屑岩储层次生孔隙的研究得出的数据相比，本区延长组储层次生溶蚀孔隙度相对偏低，表明晚期溶蚀作用不强。
综上所述，富县地区延长组砂岩富含陆源碳酸盐岩碎屑、长石、岩屑等不稳定组分，早成岩期较强、较长时间的压实-胶结作用使物性变差，而在晚成岩期，溶解作用的广泛进行而形成了一定数量的次生溶蚀孔隙，但较晚、较弱的有机酸溶蚀作用对储层没能起到极为显著的改善作用；同时岩石中的陆源碳酸盐岩碎屑及其成岩演化又成为晚期碳酸盐胶结物形成的主要物质来源，形成强烈的晚期碳酸盐胶结作用，因而导致了其较差的储层物性，形成压实-胶结型低孔渗储集砂体。
（二）成岩-孔隙演化模式
前人曾根据鄂尔多斯盆地延长组砂岩碎屑粒度累计曲线上求得分选系数（Trusk分选系数），按照比尔德和韦尔（1973）提出的原始孔隙度计算式[Φ=20.91+（22.9/Trusk分选系数）]，计算出延长组原始孔隙度平均值约为35%（朱国华，1982）。而本次研究得出，现今富县地区延长组砂岩平均孔隙度仅为9.4%。由此可见，本区延长组砂岩从早成岩期到晚成岩A—B期的成岩演化过程中，经历的复杂的成岩作用与多阶段的成岩演化极大地影响了岩石的孔渗性（图6-13）。大体上可分为3个成岩-孔隙演化阶段。
1.机械压实和化学压溶孔隙缩小期
主要发生于早成岩阶段，机械压实和化学压溶作用使原生孔隙大量减少。
早期机械压实作用是砂岩在成岩期孔隙度降低的主要地质营力（朱国华，1982），其次是压溶作用随埋深变大而发生发展并导致早期石英次生加大、早期碳酸盐胶结作用，它们在该阶段造成的大量孔隙遭受损失。据估算，孔隙度损失量为 15%～25%，平均 20%左右（图6-13），其中以机械压实作用损失最大（减少的孔隙度最大可达16%）（朱国华，1985）。
2.溶蚀作用孔隙扩大期
主要发生于晚成岩A亚期，此时有机质热演化成熟开始生烃，产生大量CO2和脱羧基的有机酸酸性水，使储层中不稳定组分如长石、岩屑、沸石及早期碳酸盐胶结物、浊沸石等不同程度溶解，形成一定数量次生孔隙，增大了砂岩孔隙度。当储层内酸性水体大量减少，地层水渐趋碱性时，可为石英溶蚀创造条件而形成粒内溶孔、晶间溶孔。但是，延长组砂岩中溶蚀作用较弱，且伴随溶蚀作用而发生的交代充填作用又部分地抵消了溶蚀作用对孔渗性改造的积极意义。据估算，延长组储层最终因溶蚀作用而增加的次生孔隙度约为2%～10%。
3.胶结充填孔隙缩小期
主要发生于晚成岩A亚期，因铁方解石、硅质、铁白云石、沸石胶结物及自生粘土矿物的大量形成并充填残余粒间孔隙，且交代其他碎屑矿物。尤其是pH值升高，最后形成晚期方解石胶结物，从而进一步降低岩石孔隙度，使岩石孔隙度达到孔隙演化史上的最低值。据估算，本区延长组中胶结作用使原始孔隙度的损失量可高达10%以上，其中硅质胶结作用损失孔隙度小于3%；方解石胶结失去孔隙度2%～10%，最高可达30%以上；白云石胶结造成的孔隙损失量约1%～5%；而自生粘土矿物引起的孔隙损失量可能为2%～8%。
北部陡坡带成岩演化阶段划分依据
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深部高孔高深储层发育机理
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火山岩储层研究中存在的一些问题
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西昌盆地上三叠统白果湾组砂岩储层次生孔隙成因探讨
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致密砂岩气地质特征
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成岩演化史及储层评价
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生物礁储集空间类型及特征
答：按照成因，礁相碳酸盐岩储层储集空间类型包括原生孔隙和次生孔隙两大类。特征和类型如下。7.1.1.1 原生孔隙 这类孔隙是礁相碳酸盐岩形成过程（沉积作用）中产生的，包括各类粒间孔、生物体腔孔和藻架孔。粒（砾）间孔是指粒（砾）屑碳酸盐岩中，粒（砾）屑之间的孔隙空间（图7.1a、b），是礁...
