高邮凹陷苏北盆地戴南组第一段储层的测井识别与成岩相预测

岩石变化为何关乎我们的能源未来

在华东地区地下深处，古近代河流三角洲遗留下厚厚的砂泥层，这些岩层如今储藏着该地区大量石油。但这些岩石在数千万年间经历了挤压、胶结和部分溶蚀，使原本松散的砂体变为致密岩石，流体难以流通。本研究探讨了被称为“成岩作用”的这些隐蔽岩性变化如何控制油气的可动性，并展示了如何利用现代井下测量在不依赖每口井连续岩心的情况下，绘制出有利产层的位置。

从湖泊三角洲砂体到致密岩石

研究聚焦于苏北盆地高邮凹陷戴南组的一段重要含油层，该区是该地区高产的油气带之一。在始新世，河流将砂体输入湖泊，形成扩展到盆底的扇三角洲。随着时间推移，这些砂体被埋藏至2.5–3.5公里深并转变为砂岩。研究者从凹陷内25口井采集了45个样品，并结合其他成像与实验室数据，构建了这些岩石当前形态及其贮集特征的详细图景。

靠近观察时的孔隙形态

在显微镜下，大部分储层由石英、长石和岩屑混合组成——这些颗粒曾在少数接触点相互接触，如今被挤压得更紧。孔隙呈现多种形态：埋藏前的原生颗粒间孔、由化学活性流体蚀溶长石及其他不稳定碎屑产生的新生孔、微小裂隙及非常细小的微孔。核磁共振和汞压入试验表明，岩石通常具有微米级孔隙，并由更窄的“喉道”相互连通，这解释了为何诸多层段在孔隙度和渗透率上均偏低。哪里发生了溶蚀并保持了孔隙间的通道，岩石仍可作为较好的储层；而在压实和胶结占优的区域，流动则被严重限制。

四种岩性品类

通过结合矿物学、孔隙影像和流动测量，研究团队将砂岩划分为四种成岩“相”或由不同成因史塑造的岩性类型。最有利的类型仅表现出弱压实和适度的黏土生长，但长石经历强烈溶蚀，形成相对较大且连通良好的孔隙，具有最佳的孔隙度和渗透性。第二类尽管遭受强烈压实，但后期溶蚀有所补救，在紧密框架内形成次生孔，呈现中等流动性。第三类被碳酸盐矿物（如方解石）大量充填，而第四类则被伊利石等黏土矿物堵塞；这两类均具有极差的连通性，基本无经济产能。

从测井读出岩石历史

由于原位岩心稀少且昂贵，研究者探讨是否每口井常规记录的电学与声学测量可以替代实验室分析。他们发现，每种成岩相在伽玛射线（黏土含量的代理）、声波时差（对孔隙与刚度敏感）和中子响应（受黏土中束缚水影响）上呈现出特征性组合。比如，最佳相往往表现为较低的伽玛射线值但较高的声波和中子读数，而富黏土且低渗的岩石在三条曲线上均表现为较高值。基于这些模式，团队建立了交叉图与模板，使地球科学家能够沿井连续判识成岩相，并将结果与三维地震数据关联，绘制整个油田的成岩相分布图。

将岩性转化为更好的预测

在为每个层段标注成岩相后，作者为每种成岩相分别建立了声波测井与孔隙度之间的数学关系。这些针对性的模型比单一通用公式更能匹配岩心测量，尤其在溶蚀产生额外储存空间的地带效果显著。将该工作流程应用到高邮凹陷时，结果显示富溶蚀的有利相主要聚集在东部和南部的扇三角洲前缘，而中部与西部则以胶结严重、质量低下的岩石为主。通俗地说，本研究提供了一种将常规测井和地震勘测转化为“甜点”详细分布图的方案，帮助勘采方锁定致密储层中仍具有足够连通孔隙以高效生产石油的有限区域。

引用: Li, Y., Liang, B., Xia, L. et al. Logging identification and prediction of diagenetic facies in the first member of Dainan formation, Southern Gaoyou Sag, Subei Basin, China. Sci Rep 16, 4898 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35613-3

关键词: 致密砂岩储层, 成岩相, 测井解释, 孔隙结构, 高邮凹陷