硕士学位研究生
开题报告与文献总结
课题名称：渤南-罗家地区沙四段低渗储层成岩演化研究
学号： Z11010027
学科专业： 地质工程
年级： 研11级
姓名： 解超
指导教师： 邱隆伟
报告时间：2013年 1 月 17 日
中 国 石 油 大 学
目录
开题报告 1
一． 选题来源和研究意义... 1
二． 研究现状及存在问题... 1
1. 低渗储层特征及研究区低渗储层发育层位. 1
2. 研究区构造位置. 3
3. 研究区沉积背景. 4
4. 成岩相研究现状. 5
5. 研究区孔隙-成岩演化历史研究现状. 6
6. 存在的问题. 7
三． 主要研究内容... 7
四． 研究方法、技术路线及可行性分析... 10
1. 主要研究方法. 10
2. 技术路线. 11
3. 可行性分析. 11
五．创新点和预期成果... 12
1. 可能的创新点. 12
2. 预期成果. 12
六．论文的预期进度安排... 12
文献总结 14
一．低渗储层分类标准及特征... 14
二．研究区构造位置及沉积背景... 18
三．成岩相研究现状... 19
四．研究区孔隙-成岩演化历史研究现状... 23
参考文献 27
开题报告
一．选题来源和研究意义
本课题来源于中石化胜利油田有限公司河口采油厂与中国石油大学（华东）协作的科技外协项目“渤南－罗家地区沙四段低孔低渗砂岩储层特征”。此次研究的目的是要通过该课题的研究，实现研究区沙四段低渗砂岩储层孔隙演化的定量表征与成岩作用对储层影响的精细解剖，探讨不同成岩相控制下的储层孔隙-成岩综合演化历史。
经岩样分析工区储层初定为低孔低渗储层。低孔低渗储层一直是研究的难点，随着石油勘探形势的日臻严峻，对其的研究也提上议程。之前的勘探开发工作一直围绕非低孔低渗砂岩储层展开，对于低孔低渗砂岩储层的研究和开发虽有所涉及，但因缺乏系统的理论指导而未能形成有效地勘探思路和方法。因此此次研究的意义在于深化渤南-罗家地区低孔低渗储层孔隙-成岩演化历史方面认识，一定程度上指导生产，提高社会和经济效益。
二．研究现状及存在问题
1. 低渗储层特征及研究区低渗储层发育层位
低渗透储层是指渗透率很低的一类储层。由于低渗是一个相对的概念，它随各国资源情况、经济发展需求及科技水平而变化，因而，世界各国划分低渗的标准和界限不尽相同，甚至同一国家、同一时期不同区块因地质条件的差异而采用不同的低渗划分标准。国外曾把渗透率小于100×10-3μm2的油田划为低渗透油田。随着科学技术的发展，低渗透的上限不断降低，国外石油天然气文摘库中一般将平均渗透率低于20×10-3μm2的定义为低渗透储层。
关于低渗透储层的概念和分类评价标准,目前认识还不完全统一。
李道品等则将低渗透层的渗透率上限定为50×10-3μm2,并提出了“超低渗透”的概念。他们根据油田的实际生产特征,按照油层的平均渗透率将低渗透油田分为3类: 1一般低渗透油田,油层平均渗透率为(50~10.1)×10-3μm2; 这类油层接近正常油层，油井能够达到工业油流标准，但产量太低，需采取压裂措施，提高生产能力，才能取得较好的开发效果和经济效益。
2特低渗透油田,油层平均渗透率为(10.0~1.1)×10-3μm2; 这类油层与正常油层差别比较明显，一般束缚水饱和度增高，测井电阻率降低，正常测试达石到工业油流标准，必须采取较大型的压裂改造和其它相应措施，才能有效地投入工业开发。
3超低渗透油田,油层平均渗透率为(1.0~0.1)×10-3μm2。这类油层非常致密，束缚水饱和度很高。基本没有自然产能；一放不具备工业开发价值。但如果其它方面条件有利，如油层较厚、埋藏较浅、原油性质比较好等，同时采取既能提高油井产量，又能减少投资、降低成本的有力措施，也可以进行工业开发，并取得一定的经济效益。
1998年开始实施的中华人民共和国石油天然气行业标准《油气储层评价方法》(SY/T6285-1997)同样将低渗透层的渗透率上限定为50×10-3μm2,并分别确定了含油储层与含气储层的孔隙度、渗透率评价分类标准。该标准将低渗透含油砂岩储层分为低渗透(渗透率(50~10)×10-3μm2)、特低渗透(渗透率(10~1)×10-3μm2)、超低渗透(渗透率(1~0.1)×10-3μm2)、非渗透(渗透率<0.1×10-3μm2)储层。
低渗储层的主要地质特征有以下几个方面：1. 油藏类型比较单一。我国低渗透油田属于常规油藏类型，以岩性油藏和构造岩性油藏为主，有60％以上储量存在于上述两种油藏类型中，主要为弹性驱动油藏。2. 储层物性差，孔隙度和渗透率低。据统计，低渗透油田储层平均孔隙度为18.55％，最大孔隙度30.2％，最小孔隙度1.2％，储层渗透率一般1×10-3 m2-50×10-3 m2。我国低渗透油田50％以上的储量存在于渗透率小于10×10-3 m2的油藏中。3. 孔喉细小、溶蚀孔发育。低渗透储层以中孔、小孔为主，喉道以管状和片状的细喉道为主。4. 储层非均质性严重。层平面非均质性主要表现为储层沉积微相和成岩作用的差异而引起物性平面的变化。5. 裂缝发育。6. 油层多表现为低阻油层。7. 储层敏感性强。低渗透砂岩油藏储层碎屑颗粒分选差，粘土和基质含量高，成岩作用强，油层孔喉细小，容易造成各种损害。8. 原油性质好。我国低渗透油田原油具有原油密度小、粘度小、含胶质和沥青少的特点，另外原油凝固点比较高、含蜡量比较高。
研究区低渗储层主要发育在沙河街组沙四上亚段3、4砂组，通过分别统计3、4砂组物性数据，绘制3、4砂组渗透率分布直方图（图1），发现样品渗透率值绝大部分分布在0.1md~50md之间，因此认为沙四上亚段3、4砂组为低渗储层。
图1 沙四上亚段3砂组和4砂组渗透率分布直方图
2. 研究区构造位置
研究区包括罗家地区及北部渤南大断层以南的渤南洼陷部分。北地理上处于山东省东营市河口区境内，构造上位于沾化凹陷中部，向北以渤南大断层为界，向东以孤西断层为界，向西与四扣-邵家洼陷相连，向南达至陈家庄凸起北部罗家鼻状构造带的罗6-罗172-罗3-罗21-罗36一线。面积约200km2。研究区大致可分为三个部分：南部罗家鼻状构造带、渤南洼陷南部（渤南断层以南），垦西地垒及三合村洼陷西部。此次研究的重点是罗家地区和渤南洼陷南部地区。。整体趋势为一个北段南超、东西双断的构造样式（图2）。
图2 研究区构造位置图
3. 研究区沉积背景
渤南洼陷沙四早期为深陷期, 洼陷周缘地形差异大, 南北陡, 东西较缓, 而且气候干燥炎热, 蒸发作用强烈; 北缘发育近岸水下扇沉积, 南缘发育扇三角洲沉积, 东西边缘见辫状河三角洲 沉积, 洼陷中部发育湖泊相及盐湖相沉积。陆源碎屑岩与碳酸盐岩混合沉积岩可见于滨湖相、浅湖相、扇三角洲前缘亚相和辫状河三角洲前缘亚相。沙四晚期, 研究区的地势变得比较平坦, 气候更加干燥, 湖盆范围与沙四早期变化不大, 在盆地周缘仍然存在南部的陈家庄凸起、东南部的孤岛凸起、北部的埕子口凸起和西部的义和庄凸起, 发育湖泊沉积体系和辫状河三角洲沉积体系, 混合沉积岩可见于辫状河三角洲前缘亚相、前辫状河三角洲亚相和浅湖亚相。渤南断层以南沙四段主要为为扇体的远岸沉积，呈砂泥岩互层沉积，储层以粉细砂岩为主，单层厚度较薄，最大厚度一般小于8m。除水下扇沉积以外，受孤西断层的影响，渤深4一带发育扇三角洲，其物源来自于孤岛凸起（图3）。
图3 研究区沉积背景图（据地质院）
4. 成岩相研究现状
一般来讲,成岩相是在成岩与构造等作用下,沉积物经历一定成岩作用和演化阶段的产物,包括岩石颗粒、胶结物、组构、孔洞缝等综合特征（邹才能，2008）。碎屑岩成岩相是指碎屑岩在成岩演化的某个特定时期所具有的某一种或几种成岩作用占主导作用并且表现出一系列特定的成岩矿物组合及孔隙组合类型的特征的总和。前人对成岩相的研究主要包括定性和定量两个方面。在定性研究方面，探讨并概括了成岩相的划分方案、评价方法、扩容性成岩相的成岩作用机理（邹才能等，2008）；同时，在对不同地区储集层进行单因素成岩相分析的基础之上，综合各种因素，进行了综合成岩相的划分（季汉成，2008；杜业波等，2006），还在局部地区利用流体地球化学特征对成岩相进行了划分（楼章华等，2002）。另外，前人还建立了成岩相-沉积相相关判别模式（陈彦华，1994）。在定量研究方面，前人主要是利用图像分析手段（李德江，2008）、成岩作用数值模拟方法（孟元林，20##、2006，图4）和聚类分析方法（王鸿军，2009）对成岩相平面分布进行了预测。同时，前人还对针对具体研究区的成岩相测井识别标志进行了研究（林文姬等，2010；陈彦华，1994）。整体上来看，前人对研究区的成岩相的相关研究较少，对研究区成岩相类型及对应的储层孔隙-成岩演化历史缺乏深入的认识。
图4 成岩指数 ID 等值线及成岩相预测图（据孟元林，2008）
5. 研究区孔隙-成岩演化历史研究现状
孔隙-成岩演化的研究需要首先对成岩作用和孔隙相关特征两方面进行研究。成岩作用研究方面，前人主要是对研究区的成岩作用类型进行了定性描述方面的研究（安爱琴等，2007），同时重点对粘土矿物的成岩作用进行了研究（陈鑫，2009；吴富强，2005）。孔隙特征及成因方面，前人主要对研究区次生孔隙成因进行了定性的探讨（吴富强，2003），缺乏对孔隙发育及演化的定量刻画。
孔隙-成岩演化研究方面，前人对渤南洼陷沙三段储层源岩中有机质的热演化及砂岩储层成岩作用和孔隙演化进行了定量匹配研究（何宏，2005，图5），而针对目的层段——沙四段储层，只是定性恢复其成岩史，建立了成岩模式（吴富强，2001）。总体来讲，前人对研究区储层孔隙-成岩演化历史，尤其是沙四段低渗储层孔隙-成岩演化历史研究较少。
图5 渤南洼陷沙三段底部成岩作用史、孔隙演化史和沉积埋藏史与有机质演化史间的匹配关系（据陈宏，2005）
6. 存在的问题
结合前人研究现状，认为研究区沙四段低渗储层微观方面的研究主要存在以下两方面的问题：
1. 对研究区沙四段低渗储层的成岩相类型缺乏系统的总结，对成岩相的剖面展布模式和平面分布规律缺乏认识。2. 对研究区不同成岩相控制下的沙四段低渗储层的孔隙-成岩演化规律尚未进行有效的总结，无法对研究区内不同成岩相类型的低渗储层的成岩作用进行精细解剖，并分析不同成岩相储层的孔隙演化规律的差异性。
三．主要研究内容
（一）渤南-罗家地区沙四段低渗砂岩储层微观发育特征研究
（1）储层岩石类型及岩石学特征
通过薄片、铸体、扫描电镜、阴极发光以及X-衍射等分析手段，研究储层主要造岩矿物类型、碎屑颗粒特征、胶结物类型、粘土矿物种类，进行储层岩石定名、研究不同储层中上述组分之间的差异及相互关系，以及变化的规律性。
（2）储集空间类型及其发育特征研究
以岩心宏观分析以及偏光显微镜、扫描电镜、图像分析等为手段，研究储层的储集空间类型（原生孔隙、次生孔隙、裂缝、混杂孔隙类型等）及其分布特征，研究裂缝的成因类型、级次、分布及其对储层物性的影响，详细观察各种储集空间类型之间的相互关系，在沉积、成岩作用研究的基础上探讨储集空间的成因机制。
（3）储层孔隙结构研究
以粒度分析、铸体、图像分析、扫描电镜、恒压压汞等资料为基础，结合恒速压汞的方法描述各类储层的毛管压力曲线特征，研究孔隙内壁特征及孔隙充填物特征，研究喉道类型、成因，以及喉道在各种岩石类型中分布的差异性，确定其孔隙结构特征参数。
通过模拟实验及核磁共振成像技术的结合，研究微裂缝的发育特征及其对储层孔隙结构及储层物性的影响，再结合沉积微相、储集岩特征及成岩作用等的研究成果，对储层孔隙结构的分布规律进行对比和探讨。
（二）渤南-罗家地区沙四段低渗储层成岩作用研究
主要是利用铸体薄片、扫描电镜、阴极发光、X衍射等资料，通过储层微观组分分析方法，详细研究储层造岩矿物、成岩矿物类型及其空间分布特点和相互间的交代、充填、溶蚀关系，确定储层的总体成岩面貌，弄清低孔低渗砂岩储层的成岩事件及成岩演化历程，同时以储层微观分析为基础，研究成岩矿物的组合、分布特点及其成岩环境属性，进一步结合有机质成熟度（Ro）、粘土矿物组合及伊利石/蒙脱石（I/S）混层粘土矿物的转化等特征，确定研究区低渗储层所处的成岩阶段。
（三）渤南-罗家地区沙四段低渗储层成岩相研究
利用普通薄片、阴极发光、铸体薄片、X衍射等资料和技术手段得到的结果，对渤南、罗家地区的沙四段低渗储层的碎屑组分、矿物组合以及填隙物和孔隙类型及结构等进行分析，从而确定目的层段有哪些成岩相类型；在综合成岩作用的影响因素和成岩相的影响因素，并结合该地区成岩相的测井相和地震相标志，对研究区成岩相的剖面分布模式和平面展布规律进行研究。其中，成岩作用的影响因素主要包括物质因素和能量因素，物质因素主要包括固体岩石和地质流体。岩石因素主要指成分、组构、分选性等,它们决定着压实作用的强度及溶蚀作用的难易程度等，地质流体包括大气水、海水、地下水、有机酸、深部热液、各种气体等，其中对形成孔洞缝储集层有建设性意义的流体是有机酸和深部热液等；而成岩相的影响因素包括沉积环境、成岩序列、成岩条件等。
（四）不同成岩相控制下的沙四段低渗储层孔隙-成岩演化历史研究
对于具有典型成岩作用或孔隙发育特征的拟进行图像分析研究的普通薄片（或铸体薄片），确定多个视域，圈定视域中的所有颗粒，求得每个颗粒的粒径，从而利用P=φ25/φ75求得该深度位置的储层分选系数，利用分选系数与原始孔隙度的关系，求得储层原始孔隙度。然后利用图像分析技术，确定不同成岩作用量和孔隙发育量，再结合多个薄片统计得出的面孔率-孔隙度关系，确定不同成岩作用类型和孔隙类型引起的孔隙度的变化。再利用压实后粒间剩余孔隙度= 粒间胶结物总量+胶结后的原生粒间孔，压实损失的孔隙度=初始孔隙度- 压实后粒间剩余孔隙度计算压实量的大小。综合前面得到的储层原始孔隙度、压实量的大小、不同成岩作用类型和孔隙类型引起的孔隙度变化，再结合前面确定的成岩序列和成岩阶段，进行低渗储层的物性演化恢复，进一步再结合储层沉积物埋藏史和烃类注入史，恢复低渗储层孔隙-成岩演化历史。
（五）不同成岩相储层的孔隙-成岩演化历史的差异性分析
在前面得到的不同成岩相类型储层的孔隙成岩演化历史的基础之上，对它们之间的差异性进行分析，主要可以从两个方面进行：1. 早成岩时期，受颗粒成分、分选及埋深等因素影响，造成压实程度不同。通过压实量的定量求算，精细刻画这种差异性。2. 中(晚)成岩期不同类型的成岩作用形式及大小不同，造成孔隙度演化情况不同。通过演化历史的恢复及成岩环境的分析，对这种差异性进行分析。
在对差异性进行分析的基础之上，进一步对这种造成这种差异性的原因进行探讨，主要东一下三个方面展开：1. 沉积因素，包括物源、粒度、分选、杂基含量、沉积环境等。2. 构造因素：主要是指区域构造背景及构造演化历史。3.成岩因素：包括成岩环境（温度、压力、酸碱度和氧化还原条件等）、成岩序列、成岩实现、有机质演化及烃源岩生排烃过程等。
（六）不同成岩相储层孔隙-成岩演化历史对储层的影响
在确定不同成岩相储层的孔隙-成岩演化历史的基础之上，从纵向时间的角度，对它们进行静态物性分析和动态演化评价。一方面，通过横向上不同井位不同深度的演化历史的研究，对不同成岩阶段各成岩相类型储层孔隙发育情况及因素对比分析；另一方面，通过横向上的研究，对各成岩相类型储层现今孔隙发育情况对比分析，确定相对有利储层所对应的优势成岩相；再结合前面的动态演化评价，对优势成岩相储层的孔隙-成岩历史进行动态分析。
四．研究方法、技术路线及可行性分析
1. 主要研究方法
在测井相、地震相、成岩作用等多种因素控制之下，剖面成岩相模式和平面成岩相分布进行综合研究。
（1） 综合原始孔隙度恢复及压实量的计算，利用人－机交互的图像分析技术恢复不同成岩相的储层的孔隙-成岩演化历史，并分析他们的差异性及成因。
（2） 采用横向与纵向相综合的思路，利用静态分析与动态评价相结合的方法，来确定相对有利储层所对应的优势成岩相。
2. 技术路线
3. 可行性分析
(1) 具有进行储层研究的大量客观资料和良好的科研条件 ；已经收集研究所需的大量客观资料：研究区近100口探井的测井、录井及铸体薄片鉴定、扫描电镜分析等的各种分析化验数据，并进行了相关的整理和电子化；对20口取心井取样120块，磨制铸体薄片120块等等。同时，地球科学与技术学院具有良好的与沉积学和储层地质研究相关的仪器设备。
(2) 较为成熟的理论指导和研究方法 ；前期掌握了成岩作用和储层地质学方面相关的主要基本理论；通过储层微观结构研究深入储层发育特征的本质；以人机交互的图像分析技术为载体，定量表征成岩过程及孔隙演化。
(3) 与甲方良好的合作关系：已经建立起与河口采油厂（甲方）相关生产、研究单位具有良好的关系，可以随时与甲方联系以调整自己的研究方向，并随时对研究的可行性进行验证。
五．创新点和预期成果
1. 可能的创新点
总结研究区沙四段不同成岩相类型控制下的低渗储层孔隙-成岩演化历史，并对不同类型成岩相储层的演化历史之间的差异性及其成因进行探讨。
2. 预期成果
（1）明确研究区不同成岩相类型的剖面模式和平面分布规律，对不同成岩相类型控制下的低渗储层的孔隙-成岩演化规律取得一定的认识。
（2）通过对不同成岩相类型的低渗储层的孔隙-成岩演化历史进行分析，研究它们之间的差异性，并对造成这种差异的原因进行分析，进而识别在低渗背景下的相对有利储层所对应的成岩相类型。
六．论文的预期进度安排
1 2012.11.30-2012.12.30：大量阅读相关文献，并完成对各种资料的搜集；
2 2012.12.30-2013.1.30：完成研究区沙四段低渗储层岩石学特征分析研究；
3 2013.1.30-2013.3.30：结合（铸体）薄片观察、扫描电镜照片及其它资料，完成对研究区沙四段低渗储层成岩作用类型、成岩阶段及成岩序列的研究；
4 2013.3.30-2013.6.30：结合（铸体）薄片观察结果，完成研究区沙四段低渗储层成岩相类型及成岩相模式研究；
5 2013.6.30-2013.08.30：完成研究区沙四段低渗储层孔隙类型和孔喉结构特征研究；
6 2013.08.30-2013.11.30：结合上述工作及图像分析技术，完成沙四段低渗储层物性演化恢复研究，建立孔隙-成岩演化历史；
7 2013.11.30-2014.1.30：对不同成岩相类型储层的孔隙-成岩演化历史进行差异性分析，并探究这种演化历史对储层的影响；
8 2014.02 -2014.04：编写论文，准备答辩。
文献总结
一．低渗储层分类标准及特征
低渗透储层是指渗透率很低的一类储层。由于低渗是一个相对的概念，它随各国资源情况、经济发展需求及科技水平而变化，因而，世界各国划分低渗的标准和界限不尽相同，甚至同一国家、同一时期不同区块因地质条件的差异而采用不同的低渗划分标准。国外曾把渗透率小于100×10-3μm2的油田划为低渗透油田。随着科学技术的发展，低渗透的上限不断降低，国外石油天然气文摘库中一般将平均渗透率低于20×10-3μm2的定义为低渗透储层。美国A.I.Leverson甚至曾将渗透率大于10×10-3μm2的低渗透油藏划为好储层（李道品等，1997）；俄罗斯科研人员根据萨莫特洛尔油田岩样的气测渗透率，并考虑其毛管和超毛管孔隙的定量比值，确定出该油田低渗透储层的渗透率上限为22×10-3μm2，而用同样的方法确定的苏达尔明油田低渗透储层的上限为12×10-3μm2，乌津油田的为80×10-3μm2。
关于低渗透储层的概念和分类评价标准,目前认识还不完全统一。
罗蛰潭、王允诚（1981）提出将渗透率小于100×10-3μm2的储层作为低渗透储层,并根据储层孔隙结构及毛管压力参数将砂岩储层分为I类(渗透率>100×10-3μm2，孔隙度>20%)、II类(渗透率(100~1)×10-3μm2，孔隙度20% ~12%)、III类(渗透率(1~0.1)×10-3μm2，孔隙度12% ~7%)、IV类(渗透率<0.1×10-3μm2，孔隙度<6%(油)或<4%(气))共4类,其中II类储层进一步分为3个亚类,III类储层进一步分为2个亚类(表1)。
表1 砂岩储层物性分类评价表
在西安国际低渗透油气藏会议上，严衡文（1993）等将渗透率大于100×10-3μm2的储层作为好储层，将渗透率为(10~100)×10-3μm2的储层作为低渗透储层，将渗透率为(0.1~10)×10-3μm2的储层作为特低渗透层。
李道品（1997）、赵靖舟等（2007）、朱春俊等（2011）等则将低渗透层的渗透率上限定为50×10-3μm2，并提出了“超低渗透”的概念。他们根据油田的实际生产特征,按照油层的平均渗透率将低渗透油田分为3类：
① 一般低渗透油田，油层平均渗透率为(50~10.1)×10-3μm2; 这类油层接近正常油层，油井能够达到工业油流标准，但产量太低，需采取压裂措施，提高生产能力，才能取得较好的开发效果和经济效益。
② 特低渗透油田，油层平均渗透率为(10.0~1.1)×10-3μm2; 这类油层与正常油层差别比较明显，一般束缚水饱和度增高，测井电阻率降低，正常测试达石到工业油流标准，必须采取较大型的压裂改造和其它相应措施，才能有效地投入工业开发。
③ 超低渗透油田，油层平均渗透率为(1.0~0.1)×10-3μm2。这类油层非常致密，束缚水饱和度很高，基本没有自然产能；一放不具备工业开发价值。但如果其它方面条件有利，如油层较厚、埋藏较浅、原油性质比较好等，同时采取既能提高油井产量，又能减少投资、降低成本的有力措施，也可以进行工业开发，并取得一定的经济效益。
1998年开始实施的中华人民共和国石油天然气行业标准《油气储层评价方法》(SY/T6285-1997同样将低渗透层的渗透率上限定为50×10-3μm2，并分别确定了含油储层与含气储层的孔隙度、渗透率评价分类标准(表2、表3)。该标准将低渗透含油砂岩储层分为低渗透(渗透率(50~10)×10-3μm2)、特低渗透(渗透率(10~1)×10-3μm2)、超低渗透(渗透率(1~0.1)×10-3μm2)、非渗透(渗透率<0.1×10-3μm2)储层。
表2含油碎屑岩储层孔隙度、渗透率评价分类标准
表3含气碎屑岩储层孔隙度、渗透率评价分类标准
根据全国典型低渗透砂岩油田储层地质特征综合分析，低孔低渗储层主要地质特征主要表现在以下几个方面（曾大乾等，1994；宋元威等，2000；蒋凌志等，2004）：
（一）油藏类型比较单一
我国低渗透油田属于常规油藏类型，以岩性油藏和构造岩性油藏为主，有60％以上储量存在于上述两种油藏类型中，主要为弹性驱动油藏。我国低渗透砂岩油藏多数属于正常压力系统，然而，在快速沉积环境下形成的低渗透油藏，更易形成异常高压油藏，东部的新生代盆地深层的异常高压油藏，多数属于低渗透砂岩油藏，压力系数大于1.4。
（二）储层物性差，孔隙度和渗透率低
总体上看，岩屑含量高、粘土或碳酸盐胶结物较多是低渗透砂岩储层的普遍现象。据统计，低渗透油田储层平均孔隙度为18.55％，最大孔隙度30.2％，最小孔隙度1.2％。就油层孔隙度分布而言，平均孔隙度小于10％的油层占6.67％，平均孔隙度在10％-15％之间的油层占43.33％；平均孔隙度在15％-20％之间的油层占36.67％；平均孔隙度大于20％的油层占13.33％。储层渗透率一般1×10-3 m2-50×10-3 m2，但各个油田的情况不一。我国低渗透油田50％以上的储量存在于渗透率小于10×10-3 m2的油藏中。
（三）孔喉细小、溶蚀孔发育
低渗透砂岩储层的孔隙以粒间孔为主，原生粒间孔（<25％）和次生粒间溶蚀孔（40%-70％）都有发育，但溶蚀孔相对较发育，另外还有微孔隙（<35％）、晶间孔和裂隙孔。其中裂隙孔在低渗透油藏储层中占有非常重要的地位，但是随着渗透率和孔隙度降低，微孔有增加的趋势。
低渗透储层以中孔、小孔为主，喉道以管状和片状的细喉道为主。根据大量低渗透油田砂岩储层的统计，喉道中值半径一般小于1.5 m，非有效孔喉体积（<0.1 m的孔喉体积）在整个孔喉体积中占比例较大，在26％-65％之间，平均为30％，直接影响储层渗透性。
（四）储层非均质性严重
由于沉积作用和成岩作用的影响，储层发育基质孔隙、溶蚀孔隙和裂缝孔隙等多种孔隙类型，使得储层非均质性严重。层平面非均质性主要表现为储层沉积微相和成岩作用的差异而引起物性平面的变化。
（五）裂缝发育
我国低渗透油田储层的裂缝大多为构造裂缝，其分布比较规则，常常成组出现，裂缝切穿深度大，产状以高角度缝为主，倾角大于60°的裂缝占总裂缝的70％以上。裂缝密度受构造部位、砂岩厚度、岩性控制十分明显。一般来说，褶皱转折处、背斜的陡翼以及断层附近裂缝较发育。砂岩厚度越大，裂缝密度越小，岩性越致密坚硬，裂缝越发育。我国低渗透油田裂缝宽度一般都很小，多数在十几到几十微米之间。我国裂缝的延伸长度多数小于100m。低渗透砂岩油田的裂缝孔隙度都十分小，一般小于1％，但渗透率的变化十分巨大，从几十至上千毫达西不等。裂缝性砂岩油田裂缝主要起增加储层导流能力的作用，不是主要的储集空间。
（六）油层多表现为低阻油层
低渗透油藏原始含水饱和度较高，一般在30％-50％，有的高达60％，储层岩性多为亲水岩石，因此多表现为低阻油层。
（七）储层敏感性强
低渗透砂岩油藏储层碎屑颗粒分选差，粘土和基质含量高，成岩作用强，油层孔喉细小，容易造成各种损害。
（八）原油性质好
我国低渗透油田原油具有原油密度小、粘度小、含胶质和沥青少的特点，另外原油凝固点比较高、含蜡量比较高，原油密度一般为0.84g/cm3-0.86g/cm3，地层原油粘度一般为0.7mPa?s-8.7mPa?s。原油性质好是低渗透油田开发的一个重要的有利因素。
二．研究区构造位置及沉积背景
本论文拟研究的工区向北以渤南大断层为界，向东以孤西断层为界，向西与四扣-邵家洼陷相连，向南达至陈家庄凸起北部罗家鼻状构造带的罗6-罗172-罗3-罗21-罗36一线。面积约200km2。研究区大致可分为三个部分：南部罗家鼻状构造带、渤南洼陷南部（渤南断层以南），垦西地垒及三合村洼陷西部。此次研究的重点是罗家地区和渤南洼陷南部地区。
渤南洼陷沙四早期为深陷期，洼陷周缘地形差异大，南北陡，东西较缓，而且气候干燥炎热，蒸发作用强烈；北缘发育近岸水下扇沉积，南缘发育扇三角洲沉积（仲维苹等，2010），东西边缘见辫状河三角洲沉积，洼陷中部发育湖泊相及盐湖相沉积（张志全，2003）。陆源碎屑岩与碳酸盐岩混合沉积岩可见于滨湖相、浅湖相、扇三角洲前缘亚相和辫状河三角洲前缘亚相（罗顺社等，2004）。沙四晚期, 研究区的地势变得比较平坦, 气候更加干燥, 湖盆范围与沙四早期变化不大, 在盆地周缘仍然存在南部的陈家庄凸起、东南部的孤岛凸起、北部的埕子口凸起和西部的义和庄凸起, 发育湖泊沉积体系和辫状河三角洲沉积体系, 混合沉积岩可见于辫状河三角洲前缘亚相、前辫状河三角洲亚相和浅湖亚相。
研究区北部沙四段主要为水下扇的沉积，其物源来自于埕东凸起，渤南断层为扇端沉积，呈砂泥岩互层沉积，储层以细砂岩为主，单层厚度较薄，最大厚度一般小于8m。除水下扇沉积以外，受孤西断层的影响，渤深4一带发育扇三角洲，其物源来自于孤岛凸起。工区南部罗家地区主要以冲积扇沉积为主，向工区中心发育半深湖-深湖的泥岩沉积及以膏岩为代表的盐湖沉积；沙四段沉积时期，陈家庄凸起北部缓坡带发育多期近物源的大型砂砾岩扇体。
工区南部罗家地区主要以冲积扇沉积为主，向工区中心发育半深湖-深湖的泥岩沉积及以膏岩为代表的盐湖沉积（朱光有等，2004）。沙四段沉积时期，陈家庄凸起北部缓坡带发育多期近物源的大型砂砾岩扇体（王桐等，2008），本区发育多条近南北向的沟谷，罗家鼻状构造东翼构造较缓，罗37-罗10沟谷的规模较大。西翼较陡，沟谷规模较小。东西方向上砂砾岩扇体表现为充填式的沉积，纵向上多期扇体叠合，规模较大，东西宽约12.5公里（单体珍，2008）。
砂砾岩体平面分布范围广，分布范围在110km2，有利的勘探面积达40余km2，含油井段长，纵向厚度大，油气显示井段长，罗37井显示井段长达306m，罗9井砾岩厚度达267m，其中油层厚度达138m。以厚层块状中砾岩为主。扇体上部基本为砂岩、含砾砂岩，扇中及扇端物性较好，平面上西扇体比东扇体物性好，扇中较扇根、扇端物性好。纵向上，沙四段砾岩体可分为沙四下段和沙四上段，其中沙四下段为暗红色泥岩夹灰色砂砾岩，为干旱气候条件下的沉积物。沙四上段转为盐湖沉积，从湖盆中心至边部依次发育膏岩、灰岩和砂砾岩（张颖，2006）。
三．成岩相研究现状
成岩相是指反映成岩环境的物质表现，即反映成岩环境的岩石学特征、地球化学特征和岩石物理特征的总和（陈彦华，1985）。成岩相是构造、流体、温压等条件对沉积物综合作用的结果，其核心内容是现今的矿物成分和组构面貌，主要是表征储集体性质、类型和优劣的成因性标志（邹才能等，2008）；它主要受沉积环境、成岩序列、成岩条件等因素影响。
前人对成岩相方面的研究主要包括定性和定量两个方面。在定性研究方面，整体上体现出宏观把握与具体分析相结合，薄片观察与其它手段相结合的发展趋势。宏观上来说，邹才能等（2008）从对储集层影响的角度，将储集层的成岩相类型分为扩容性和致密化2种，并提出了8种扩容性成岩相的作用机理，分别是①有机酸性水溶解作用; ②表生淋滤作用; ③矿物转变、交代作用; ④白云石化作用; ⑤硫酸盐热化学还原作用(TSR) ; ⑥地下水溶蚀作用; ⑦混合水对流溶蚀作用; ⑧深部断裂热液作用同时，他还对成岩相的划分方案和评价方法进行了总结；而陈彦华等（1994）建立成岩相-沉积相相关判别模式，并以前积砂体成岩相侧向分带模式、砂体成岩相同心环状分带模式和台缘碳酸盐建隆成岩相侧向分带模式为例对这种判别的思路进行了具体的说明。具体地说，根据成岩相类型划分的基本思路，季汉成等（2008）和杜业波等（2006）在对不同地区储集层进行单因素成岩相分析的基础之上，据研究区成岩阶段划分、次生孔隙成因及成岩演化模式等各方面的分析，并考虑各种成岩相对储集层质量的影响，进行了综合成岩相的划分，在鄂尔多斯盆地东部下二叠统山西组山2段储层中划分出了压实- 弱溶蚀-碳酸盐胶结成岩相、压实-杂基充填-蚀变高岭石-弱溶蚀成岩相、压溶-溶蚀-沉淀高岭石成岩相，而在川西前陆盆地上三叠统储层中划分出了压实—破碎—硅质胶结成岩相、压实—破碎—强溶蚀成岩相、压实—硅质胶结—破碎成岩相；另外，杨小萍等（2001）在确定成岩相类型的基础之上，结合成岩相-沉积相相关判别模式，建立了陕北斜坡延长统低渗储层中不同垂向沉积充填序列与成岩相的关系，并对平面成岩相展布进行了预测；通过研究发现，该地区多期叠置的水下分流河道的垂向沉积序列主要发育绿泥石-浊沸石胶结相，孤立水下分流河道的垂向沉积序列主要发育绿泥石-方解石胶结相，水下溢岸沉积垂向序列主要发育钙质-泥质胶结。从研究手段的方面来讲，张敏等（2009）和王勇等（2008）主要以镜下薄片观察结果为依据，分别对靖边潜台南部地区和辽河断陷西部凹陷的不同类型成岩相的形成条件、成岩特征和储层孔喉特征进行了分析；王正允等（2009）、张磊等（2009）和张顺存等（2010）分别针对不同研究区，在通过镜下薄片观察分析成岩相类型的基础之上，建立了各个研究区的成岩序列和成岩模式，并对不同成岩相对储层造成的影响进行了分析；同时，楼章华等（2002）利用孔隙流体地球化学特征，包括中-晚期自生方解石C、O同位素与成因及自生矿物流体包裹体特征，结合镜下薄片观察结果，对松辽盆地北东区扶杨油层的成岩相类型进行了划分和分析（图1）。
图1 扶杨油层成岩相类型及各成岩相的基本特征
定量研究方面，前人利用包括图像分析、成岩作用数值模拟方法、聚类分析和遗传神经网络学习等不同的方法对成岩相平面分布进行了预测。李德江等（2008）针对准噶尔盆地克百地区三叠系储层，利用图像分析方法，定量求得视压实率、视胶结率和视溶蚀孔隙度，分别绘制了视压实率平面图、视胶结率平面图、视溶蚀孔隙度平面图，并将三者平面叠加成成岩相平面图（图2）。经过分析研究，合并归类，在克百地区三叠系中共划分出胶结物均以碳酸盐为主的12种成岩相。孟元林等（2006,2008）认为不同的成岩阶段对应于不同的成岩相，在渤海湾盆地西部凹陷南段储层和辽河坳陷西部斜坡带南段新生界储层中应用成岩作用数值模拟技术，在横向上预测了成岩阶段和成岩相的展布，进而通过叠合沉积相图和成岩相图，即可预测优质储集层的分布。王鸿军等（2009）采用Q型聚类分析方法，将古龙油田葡萄花油层组储层的成岩相分为3类，Ⅰ类沉积成岩相砂岩粒度较大，杂基含量较低，原生粒间孔较发育。Ⅱ类沉积成岩相中，砂岩粒度偏小，分选中等偏差，杂基充填较少，原生粒间孔发育。Ⅲ类沉积成岩相中，砂岩粒度较小，分选差，且杂基充填率较低，原生粒间孔较发育；根据剖面上各类别沉积成岩相与储集砂体性能的关系, 作为有利储集层的次序为: Ⅲ类< Ⅱ类<Ⅰ类，反映了储层质量的好坏，并进一步开展剖面的沉积成岩相研究；李海燕等（2006）选用1孔隙度和渗透率；2粒度中值和泥质含量；3孔喉半径均值；4变异系数；5结合岩石结构和矿物地质特征判定不同孔隙几何相的流动层带指标等5个参数，建立遗传神经网络，识别出了4中成岩储集相——不稳定组分溶解次生孔隙成岩储集相、碳酸盐胶结物溶解次生孔隙成岩储集相、强压实强胶结粒间残余孔成岩储集相和极强压实强胶结致密成岩储集相。此外，前人还对针对不同研究区的成岩相测井识别标志进行了研究。林文姬等（2010）在苏里格气田盒8段储层中，利用不同测井曲线的组合特征，识别出了4种成岩相——石英次生加大成岩相、净砂岩弱压实弱胶结成岩相、不稳定组分溶解成岩相、杂砂岩强压实成岩相；吴少波等（2009）在靖安油田大路沟区长6油层组储层中，根据多种测井曲线的形态特征，识别出了致密方解石胶结相和浊沸石长石溶蚀相。
图2 准噶尔盆地克百地区三叠系成岩相平面特征
前人对渤南-罗家地区的成岩相的相关研究较少，仅有陈小龙等（1998）在罗家地区沙河街组中识别出了杂基支撑成岩相、压实成岩相、碳酸盐胶结交代成岩相、碳酸盐溶解成岩相，但相关讨论比较笼统，不够系统，整体上来看，前人对研究区成岩相类型及对应的储层孔隙-成岩演化历史缺乏深入的认识。
四．研究区孔隙-成岩演化历史研究现状
孔隙-成岩演化历史方面的研究需要首先对成岩作用和储集空间发育特征及成因两方面进行研究。针对此次研究的目的区，前人在成岩作用和孔隙发育两方面都进行了一定程度的研究。在成岩作用研究方面，前人对研究区发育的主要成岩作用类型进行了定性描述，并对成岩作用对储集空间的影响进行了研究。昝灵等（2011）和安爱琴等（2007）发现渤南洼陷沙四上亚段储层主要发育的成岩作用类型有压实作用、胶结作用（包括粘土矿物胶结、碳酸盐胶结、硫酸盐胶结、黄铁矿胶结）、交代作用、溶蚀作用，影响成岩作用的主要因素有原始沉积物的结构和组分、地层埋藏深度、地层流体性质等。李海燕等（2004）在总结渤南油田古近系沙河街组沙二段及沙三段低渗储层成岩作用类型的基础之上，认为目的区储层砂岩虽经机械压实作用和胶结作用损失了大部分的原始储集空间，但仍有较高的孔隙度，这主要是由于中成岩期强烈的溶解作用形成次生溶孔的结果；而李海燕等（2004）还认为目的区由次生溶蚀作用形成的孔隙多为孤立的粒间孔，互不连通，使储层的有效孔隙度大为降低，这也是形成低渗微细喉道储层的主要原因。同时，前人还重点对研究区的粘土矿物特征及转化过程进行了研究。陈鑫等（2009）认为渤南洼陷古近系地层中，高岭石的发育一般伴随着长石、方解石的溶蚀以及石英的次生加大和大量的次生溶蚀孔隙，高岭石发育带附近的砂岩层中常见高岭石向伊利石和绿泥石转化的现象，并将研究区高岭石的形成分为4个阶段: 沉积高岭石向伊利石转化阶段、自生高岭石大量产生阶段、油层中的高岭石被油气包围阶段及油层中高岭石出现异常高值阶段；而陈鑫等（2009）还在对研究区粘土矿物分布特征和垂向演化模式进行研究的基础之上，探讨了粘土矿物与油气的关系，得到了两点认识：（1）深层黏土矿物含量与孔隙度和渗透率均为负相关；（2）高岭石异常高值带是工业油层出现的重要标志。
在研究区储集空间发育特征及成因研究方面，前人在对研究区深部储层储集空间发育类型及形成机制进行探究的基础之上，重点对自生矿物、膏盐和粘土矿物及有机质演化程度（Ro）对次生孔隙的影响进行了研究。刘家铎（2001）认为渤南洼陷沙四段深部储层主要发育的储集空间类型有原生孔隙、次生孔隙、混生孔隙和裂缝，而裂缝型储层储集空间又可进一步分为7种——原生缝、成岩缝、构造缝、重力滑移缝、异常压力缝、塑性变质变形裂缝和溶蚀裂缝。吴富强（2003）根据次生孔隙形成的四种假说（CO2-碳酸假说、烃类与硫酸盐热化学氧化还原反应假说、有机酸假说、大气降水渗滤说），认为初始强酸性含矿深部热流体是研究区深部储层形成次生孔隙的主要因素之一；吴富强（2004）总结了渤南洼陷深部储层次生孔隙形成的主要影响因素，认为其主要包括成岩物质组构、高低温场、烃类注入、异常高压。马国刚（2010）在确定了济阳坳陷古近系深层主要成岩事件和成岩阶段的基础上，一方面分别讨论了沙三和沙四段自生矿物及与孔隙发育的关系，认为济阳坳陷沙四段深层前3个次生孔隙发育带(埋3350~3600，3950~4200和4500~4900m)主要与还原条件下酸溶性矿物的溶蚀有关，埋深5600~5700m处次生孔隙的发育则主要与碱性溶蚀有关；另一方面总结了不同凹陷自生矿物与孔隙发育的关系。吴富强（2005）分别探讨了泥岩和砂岩中粘土矿物对次生孔隙的影响，在泥岩中粘土矿物利于脱去层间水、结构水，并释放出大量金属阳离子，并形成异常高压带，阻止成岩作用的继续进行，而在砂岩中高岭石大量出现是次生孔隙发育的一个重要标志。WILSON& PITTMAN(1977)发现自生粘土矿物是储层质量的主控因素之一，它的相对含量与储层渗透率和含水饱和度有紧密的关系。孙海龙（2005）研究了渤南洼陷膏盐层分布与次生孔隙发育的关系，发现膏岩层下基本都对应发育有一个次生孔隙发育带，再结合测井资料（声波时差和电阻率）回归得到的渤南洼陷典型深井的孔隙度和深度的关系对孔隙度进行了预测。赵阳等（2003）建立了Ro-φ预测模型，并利用该模型对渤南洼陷深洼区沙四上段烃源岩的热演化程度进行预测, 结果表明该烃源层已达到成熟。
在研究区的孔隙-成岩演化历史研究方面，前人也进行了一定程度的探索，并取得了一定程度的认识。安爱琴（2007）简要地定性描述渤南洼陷沙四上亚段深部储层的孔隙演化特征；吴富强（2001）针对沾化凹陷渤南洼陷沙四段储层，依据胶结物交代关系、压实作用特征、孔隙演化特点、粘土矿物和有机质演化
特征,恢复其成岩史, 建立了成岩模式；何宏（2005）渤南洼陷沙三段储层源岩中有机质的热演化及砂岩储层成岩作用和孔隙演化进行了定量匹配研究（图3）。但整体上来看前人对研究区储层孔隙-成岩演化历史不够深入，尤其是沙四段低渗储层孔隙-成岩演化历史研究十分匮乏。
图3 渤南沙三段底部成岩作用史、孔隙演化史和沉积埋藏史
与有机质演化史间的匹配关系图
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