(壹)次生孔隙分布
次生孔隙在縱向上的分布是不均勻的。原生孔隙度隨著埋深的增加逐漸減小，其變化趨勢基本呈直線。文東地區次生孔隙的分布(圖2-4-2)表明，該區整體上存在兩個次生孔隙發育帶。第壹開發區位於2500 ~ 3500 m，相當於成熟階段A；第二開發區位於3500 ~ 4500 m，相當於成熟B階段。兩個次生孔隙發育帶的存在揭示了該區的多次溶蝕作用。這種次生孔隙的多階段發育可以從孔隙結構演化圖中反映出來(圖2-4-3)。從未成熟到半成熟，原生孔隙已基本減少到不可壓縮的程度。次生孔隙產生於半成熟階段至Ro值0.5 ~ 1.0，即低成熟階段達到第壹個高峰；Ro值在1.0 ~ 1.3時，達到成熟期的第二個高峰。當然，第二個高峰比第壹個高峰低很多。
圖2-4-2文東地區次生孔隙分布圖
(2)次生孔隙的成因
次生孔隙的形成主要取決於顆粒、膠結物的溶解及其交代作用。這就需要不斷補充酸性物質。
1.酸性介質的形成
這裏主要指CO2的形成，有兩種機制。
(1)有機來源
文東地區有機質研究表明，2000-4000m有機質脫羧和幹酪根生油階段，幹酪根熱解形成Co2，反應式為幹酪根→Co2+H2O+N2+油氣+有機殘渣。
圖2-4-3文東地區孔隙結構演化示意圖
(2)無機成因
1)碳酸鹽的水解
文東地區薄片鑒定和掃描電鏡觀察表明，粘土中有分散的碳酸鹽，其含量非常豐富，可達20% ~ 30%。主要成分是鐵方解石和鐵白雲石。
2)粘土礦物的反應
在成巖作用的深埋階段，粘土礦物和碳酸鹽反映可以生成大量的無機CO2，主要是高嶺石的消失和綠泥石的形成，同時可以看到白雲石和應時的溶解。反應方程式是:
深層高壓低滲透油田開發——以東濮凹陷文東油田沙三段油藏為例
葡深7井粘土礦物含量隨深度的變化(圖2-4-4)表明，綠泥石的第二個峰值區正好對應高嶺石的低值區。圖中顯示3400 ~ 3600 m區間的綠泥石也與高嶺石呈消長關系。
2.成分的溶解
上述研究表明，地層中的CO2酸水和有機溶劑是形成砂巖次生孔隙的重要溶解劑，它們的作用導致不同顆粒溶解程度不同。文東地區次生孔隙的形成主要是由於以下溶蝕作用:
(1)碳酸鹽礦物的溶解
在酸性介質中，碳酸鹽礦物按照以下反應溶解:
深層高壓低滲透油田開發——以東濮凹陷文東油田沙三段油藏為例
顯微鏡下可以觀察到方解石的溶解，鐵方解石作為早期膠結物，溶解性更好。
圖2-4-4葡深7井粘土礦物含量分布圖
(2)長石礦物的溶解
長石，尤其是斜長石的化學分解是次生孔隙的重要原因。長石的分異產物是高嶺石，其反應方程式為:
深層高壓低滲透油田開發——以東濮凹陷文東油田沙三段油藏為例
掃描電鏡下可以清楚地觀察到長石的選擇性溶解。
(3)鉆屑的溶解
文東地區沙三段巖屑成分復雜，泥質巖屑和變質巖巖屑也能溶解。燧石和應時有時會溶解，壓力溶解現象就是證據之壹。最易溶的成分是碳酸鹽砂和鮞粒。
(4)鮞粒和砂粒的溶解。
鮞粒和砂屑的成分是方解石和白雲石，它們是最易溶的成分，特大孔隙的形成往往與這些成分的溶解有直接關系。
(三)次生孔隙的控制因素
次生孔隙的發育主要受成巖背景控制。這裏的成巖背景是成巖環境因素的綜合概括。這些因素包括構造演化、沈積特征、埋藏史、熱演化史和流體史，以及研究區儲層特有的異常高壓[54-58]。
1.構造演化
燕山晚期，經過白堊紀末至新近紀的剝蝕，渤海灣盆地經歷了強烈的區域性裂谷作用，進入新生代裂谷旋回，東濮凹陷就是這種裂谷作用的產物。東濮凹陷的形成和發展主要經歷了初始張力期、強化期、強化期、衰減期和坳陷期。漸新世早期是強烈的裂陷期，在此期間拉扭達到強度極限，逐漸形成統壹的中央隆起帶，為東濮凹陷的基本構造格架奠定了基礎。漸新世末，應力場由拉扭向壓扭轉變，導致區域性隆升，相應的裂陷處於衰減期。文東油田位於劉文構造東翼，是壹個向東北延伸的狹長的逆牽引背斜，是文東斷裂逆牽引形成的構造帶。在3km以內的範圍內，文13和文16形成兩個高點。文13構造高點位於斷層復雜的逆牽引短軸背斜構造中，文16構造高點位於向南西傾的鼻狀構造中。本區“胡”型冀構造在東西不到25公裏的範圍內橫跨西部斜坡、西部凹陷和中央隆起三個構造單元，受構造演化的影響，其沈積和成巖作用明顯不同。
裂縫形成有利於水介質流動的微裂縫，形成“應力活動帶”，這與平面次生孔隙的發育規律密切相關。文西斷裂、文東斷裂和徐樓斷裂的持續活動，沿斷裂活動區形成了壹系列有利的次生孔隙發育帶，沙河街組中期沿斷裂分布的高產斷塊油田就是有力的佐證。
2.沈積特征
東濮凹陷在主沈積時期，裂谷活動強烈，內部構造分異強烈，導致沈積相帶變化快，沈積中心遷移頻繁，為後期成巖作用的各種演化路徑提供了必要的物質基礎(圖2-4-5)。
圖2-4-5互助基-劉文地區沙三段沈積剖面圖
比較壹下互助社和劉文地區。早期，胡形組為較深的地區，早期發育壹套以細碎屑巖和石膏泥巖為主的湖相沈積；後期演化為以扇三角洲為特征的陸源粗碎屑沈積巖，厚度大於1000m m，相應的劉文地區發育巖鹽、膏鹽、半深湖-深湖泥巖和濁積巖階段，水體變淺，中央隆起帶形成，胡狀集地區發育壹套以三角洲相為特征的砂泥巖互層沈積組合，厚度0000m。劉文地區的特點是壹套淺水湖泊灘壩沈積，以細砂巖和粉砂巖為主。
受上述構造和沈積格局控制，沈積物表現出不同的礦物學、巖石學和地球化學特征:①胡形砂巖以巖屑應時砂巖和巖屑砂巖為主(圖2-4-6)，礦物成熟度低，粒度粗，基質含量高(8% ~ 14%)；劉文地區以長石應時砂巖和應時砂巖為主，礦物成熟度較高，粒度較細，基質含量較低(3% ~ 10%)。②胡狀集地區含沙量高(20% ~ 50%)，分層系數小；劉文地區含沙量低(10% ~ 30%)，分層系數大。③胡狀集地區泥巖富含碎屑礦物，劉文地區相對較純或含有壹定量的白雲巖和膏鹽礦物。前者富含鐵、矽等元素，後者鈣、錳、鍶等元素含量相對較高。
圖2-4-6互助基和劉文地區儲層砂巖類型
1應時砂巖；2-長石質應時砂巖；3巖屑應時砂巖；4-長石巖屑應時砂巖。5-長石巖屑砂巖。6-巖屑長石巖屑砂巖；7-長石巖屑砂巖；8—巖屑砂巖
沈積微相決定了砂巖的結構和成分，控制著次生孔隙的發育。泥質含量較少的砂巖往往有利於次生孔隙的形成，泥質是儲層孔隙度和滲透率低的重要原因。
3.埋藏史和熱演化史
埋藏史和熱演化史是受構造活動控制的地層溫度、壓力和有效作用時間等成巖參數的綜合總結。裂谷盆地內部構造分異導致不同地塊具有不同的埋藏和熱演化過程:①快速沈降階段。這個階段對應於強烈的幹裂谷期，尤其是在沈積期間。這壹階段結束時，劉文地區目的層的埋深比胡形套略大，如此時可超過2500米(約90℃)。②緩慢沈降階段。這壹階段對應於裂陷的衰減期(Ed)，即應力場由拉扭向壓扭系統轉變的時期。在此階段，與西部凹陷帶相比，互助基和劉文地區均表現為相對擡升，基底沈降緩慢，並趨於恢復。③強烈隆升階段。該階段大致對應於東營組末期(Ed)和上館陶組(ng)之前，其持續時間尚難確定。總體而言，互助集地區的隆升幅度大於劉文地區，目的層的埋深和地溫明顯降低。這種構造回歸導致區域性地層剝蝕，特別是胡形集中區擡升剝蝕可達1000m以上，部分目的層出露地表。④後期穩定沈降階段。該階段對應古近紀-新近紀坳陷期，持續約20Ma，沈降穩定緩慢，內部構造分異微弱，最終導致目的層埋藏較深，地溫再次升高。
4.流體演化史
研究區原生水受沈積環境控制，即從胡形集到劉文，孔隙水鹽度增加，Ca、Sr、Mn等元素含量相應增加。在埋封過程中，隨著溫度和壓力的升高，原生孔隙水在靜水壓力或地壓作用下，受到壓實水、溫壓水和內循環擠壓水的交替作用，導致鹽度和堿度升高。但在生油窗口期，由於幹酪根的脫羧作用，孔隙水會變成以酸性為主，隨著成巖反應(如溶解)中酸的消耗，孔隙水會變成以堿性為主。此外，古近紀末期的隆升和剝蝕使大氣水成為改造目的層孔隙流體的重要因素，即在靜水壓力下產生外循環滲透水交替。研究表明，大氣水主要沿床註入，對“胡”形集中區進行淡化改造，同時堿度減弱。然而，這壹過程對劉文區的目的層幾乎沒有影響。上述演化過程最終導致劉文地區目的層具有高礦化度、強堿性的特征，而胡形套則具有相對低礦化度、弱堿性的特征(圖2-4-7)。
圖2-4-7互助基-劉文組地層水礦化特征
5.異常高壓
異常高壓是控制含油氣盆地孔隙流體活動、成巖作用和油氣運移的重要因素。沈積盆地中與異常高壓密切相關的高壓振蕩流體活動會迅速改變高壓儲層內外孔隙介質流體的物理化學、壓力條件，改變正常的成巖過程，從而對異常高壓盆地儲層的成巖作用產生重要影響[59-64]。
(1)異常高壓和壓實成巖作用
東濮凹陷砂巖儲層沈積成巖作用的基本特征是砂層薄、粒度細、沈積非均質性明顯。埋深3000米以上，壓實作用、早期碳酸鹽膠結作用、晚期自生伊利石-綠泥石和矽質膠結作用強烈。但不同構造單元的成巖作用差異也非常明顯(表2-4-3)。異常高壓和流體活動對上述成巖作用差異的貢獻分析如下。
深層高壓低滲透油田開發——以東濮凹陷文東油田沙三段油藏為例
1)壓實量對比
異常高壓通過降低砂巖顆粒間接觸點的應力來抑制粒間壓力溶解。本文選取PS7井和Q24井樣品進行擊實量對比，碳酸鹽膠結物含量小於7%。雜基含量控制在5%左右；樣品埋深限定在4000 ~ 4200 m，埋藏史相似，處於地質史上最大埋深。平均粒度在0.08 ~ 0.10mm之間，屬於同壹沈積相。這樣，壓溶的統計結果主要反映了顆粒間相互作用的應力，異常高壓對顆粒壓實的影響可以通過計算壓溶體積/顆粒體積的百分比來反映。計算壓力解時，要考慮的成分主要有應時超覆和長石-應時超覆。對於結構成熟度較差的砂巖，顆粒形狀不規則，圓度較差，增加了確定重疊顆粒體積的復雜性，但仍是估算粒間壓力溶解顆粒體積的有效方法。上述方法可以消除其他因素(如粒度、早期膠結、埋深)對粒間壓溶的影響，粒間壓溶的大小將反映相互作用應力和異常高壓的相對大小。
圖2-4-8 PS7井和Q24井砂巖壓力溶解度對比
2)壓實與膠結的相對關系
圖2-4-9 PS7井和Q24井砂巖壓實-膠結關系圖
壓實膠結前砂巖孔隙度為文東地區的36.75%。
分析文東和橋口地區剖面壓實膠結的相對強度(圖2-4-9)。選定樣本
Q24井和PS7井砂巖薄片粒間壓力溶出統計結果顯示(圖2-4-9)，PS7井的粒間壓力溶出量小於Q24井，Q24井在4000-4200米之間的平均壓力溶出量為1.762%，而Q24井的平均壓力溶出量為2.1.25%，如圖2-4-所示 顆粒間最大重疊體積小於顆粒體積的3%，遠小於其他學者計算的相當深度處的壓力溶解值10%。 此外，發現亞段砂巖的應時增生含量順序為橋口、白廟、文東(表2-4-3)，與異常高壓呈負相關，這可能是異常高壓抑制壓實作用導致應時粒間壓力溶蝕作用減弱的又壹證據。產品粒度精選，多為中細砂巖，雜基含量5%左右。PS7井壓實作用和膠結作用對孔隙度降低的影響基本相當；Q24井大部分樣品落在左上，說明壓實作用對孔隙度降低起決定性作用，即PS7井經歷的壓實作用弱於Q24井，PS7井的壓實過程受到高於Q24井的異常高壓的抑制。
3)砂巖沈積參數與孔隙度的關系
砂巖的粒間孔隙結構最初受沈積參數控制。隨著埋藏深度的增加，特別是壓力溶蝕作用、膠結-交代作用和顆粒溶蝕作用的加強，沈積參數與孔隙度的控制關系逐漸減弱。因此，可以選擇膠結-交代作用弱、埋藏深度相近的樣品，研究沈積參數與孔隙度的相關性，對儲層壓實(溶蝕)作用進行定量分析。
研究表明，PS7井的分選系數、中值粒度等粒度參數與孔隙度之間存在明顯的線性關系，其線性相關程度明顯強於Q24井。說明PS7井砂巖的粒間孔隙結構仍受沈積參數控制，而Q24井受壓實(溶蝕)作用影響較大。
(2)異常高壓和溶解-膠結成巖作用
1)異常高壓及相關流體活動特征
研究表明，盆地熱沈降過程中壓實水流非常緩慢，不可能引起有意義的溫度場擾動和成巖成礦作用。異常高壓反復開合過程引起的振蕩(脈沖)流體是沈積地殼乃至巖石圈演化過程中經常發生的地質事件。這種自組織動力學機制很可能在大尺度上制約溶解-凝膠化過程和成巖帶結構[59-65]。
研究區埋藏成巖過程中發育異常高壓，對砂巖壓實有重要影響。研究區應時自生擴大邊緣流體包裹體記錄的均壹溫度大多在105℃~ 145℃之間，包裹體均壹溫度出現的頻率呈多峰分布，顯示了高壓幕式流體的作用，即高壓振蕩流體活動。徐華政的研究表明，異常高壓帶泥巖切片中存在高比例的微滲漏空間，微滲漏空間中以微裂縫最為常見。目前大部分微裂縫被黃鐵礦或碳酸鹽充填，可見油汙染沿微裂縫擴散和壹定量的吸附烴。這壹現象表明微裂縫曾是流體運移的通道，可能表明泥巖在超壓盆地中經歷了泥巖幕式破裂和流體排出。
2)膠結-溶解成巖作用
異常高壓的存在可以增加CO2在孔隙介質中的溶解度，增強孔隙介質的酸性，增強儲層溶解。
高壓泥巖的幕式流體排放會破壞儲層物性。異常高壓泥巖中頻繁發生水力壓裂和幕式流體活動，使得進入砂巖的流體壓力迅速降低，流體體系中CO2分壓也迅速降低，並導致內部緩沖條件下pH值急劇升高。最終流體註入的儲層(低壓區)會沈澱膠結，儲層動態變差。這可能是研究區後期碳酸鹽膠結極其發育的重要原因[66]。
6.碳酸鹽水泥
次生孔隙發育和保存的最終程度主要取決於後期膠結物的數量。文東地區碳酸鹽含量與物性關系曲線顯示(附圖2-4-10)，碳酸鹽含量與孔隙度存在明顯的負相關關系。碳酸鹽膠結作用明顯降低了儲層孔隙度。只有通過溶解才能帶出碳酸鹽物質，形成油氣聚集的有利孔隙空間。
深層高壓低滲透油田開發——以東濮凹陷文東油田沙三段油藏為例
圖2-4-10文東沙三中儲層物性與碳酸鹽含量關系曲線
7.孔隙流體性質
酸性介質是促進可溶性成分溶解的必要條件。水介質的改變可以使壹處溶解，另壹處沈澱。即離子的遷移導致次生孔隙平面分布的不均勻性。
孔隙流體流經多孔介質時，除化學沈澱外，還會有機械滯留。當含有溶解物質的流體通過多孔介質時，如果分子直徑小於孔隙的入口，大於孔隙的出口，溶解物質就會機械地滯留在多孔介質中，使孔隙收縮。低滲透油藏的機械滯留和圈閉效應比中、高滲透油藏更加突出。研究區低孔低滲層的形成不能排除機械滯留的作用。主要原因是顆粒較細，多屬於粉砂級；流體濃度較高，該區鹽度壹般為(20 ~ 30)×104 ppm = 10-6。
在...之間
8.自生礦物
自生礦物不僅破壞次生孔隙，而且保存次生孔隙。高嶺石等自生礦物作為孔隙填充物使儲層物性變差。綠泥石可以在成巖早期沈積在砂體表面，從而阻止應時的次生擴大，提高粒間孔隙的保存潛力。在薄片顯微鏡下發現，帶有泥膜的應時的二次生長很弱。但泥質膜有時會起到堵塞孔隙的作用。
9.高孔隙帶與成巖作用的關系
文東地區儲層縱向上存在多條高孔隙度帶，主要是典型鹽湖沈積環境下的特殊成巖作用所致。
(1)碳酸鹽充填豐富。
儲層早期成巖階段豐富的碳酸鹽充填不僅削弱了壓實作用，也為後期成巖階段(大致在早期成巖階段B和晚期成巖階段A)高鹽度介質的溶蝕作用提供了物質基礎，產生大量的溶蝕孔隙，第壹孔隙發育帶是東濮凹陷主要的油氣儲層分布帶。
(2)區域性石膏鹽層
區域性膏鹽層的存在有利於形成深部異常高壓的“密封盒”，減緩壓實作用，保存原始孔隙。也有利於後期生烴過程(相當於中成巖作用的A、B階段)富含有機酸和co:的地下水活動和大量溶解次生孔隙的形成。這是次生孔隙發育帶在研究區廣泛分布的主要原因。
(3)粘土礦物轉化
在粘土礦物的成巖變化中，蒙脫石向伊利石的轉化可以釋放出更多的束縛水。東濮凹陷晚成巖A期粘土礦物中伊利石含量較高，在劉文、濰城和濮城地區分別為67% ~ 80%、36% ~ 69%和33% ~ 84%，這意味著蒙脫石在相應深度已大量轉化為伊利石，勢必提供更多溶解於酸性水中的碳酸鹽膠結物，有利於次生孔隙發育帶的形成。
儲層成巖作用和孔隙演化史分析表明，文東油田沙三中儲層具有以下特征:
A.埋深大，結構復雜，非均質性強，頂底有壹套較大的膏鹽層。
B.壓實作用是砂巖物性衰減的主要因素。
c碳酸鹽膠結作用強，主要為含鐵方解石、含鐵白雲石和白雲石，多以交代碎屑顆粒等膠結物形式存在。
D.矽質膠結是造成儲層致密、低滲的重要因素之壹。
E.溶蝕作用極大地改善了儲層性質，形成了次生孔隙發育帶(2500 ~ 3300米)；受異常高壓條件影響，3300 ~ 3800 m為高壓區孔隙度和滲透率保存帶。
在沈積埋藏成巖過程中，碎屑礦物的成巖演化和演化程度受不同因素控制，表現出不同的成巖作用。各種因素可以歸納為兩個主要方面。
1)內因
包括沈積微相、砂巖類型、砂巖成分和組構特征、基質含量、膠結類型和數量、膠結期[67]。
2)外部原因
指沈積物在成巖過程中經歷的外部環境因素，包括溫度、壓力、孔隙水性質和烴類的影響。當然，這些因素與埋藏深度、埋藏速度和區域構造條件有關。
對文東地區沙三段砂巖的研究表明，內部因素中的基質含量對砂巖的成巖特征有很大影響。平行層理粉細砂巖和塊狀砂巖多為清潔砂巖，雜基含量小於10%。它們經歷的主要成巖作用是膠結作用。顆粒間充填的膠結物通常是碳酸鹽礦物，其次是次生擴大產生的應時膠結物。壓實作用是基質含量大於10%的復雜砂巖的主要成巖作用。明顯的機械壓實作用使基質間的碎屑顆粒發生機械旋轉，從而形成定向成巖組構，應時次生擴大現象較弱。雜砂巖中膠結作用較弱，因為粘土基質限制了孔隙水的循環，使砂巖中的組分難以帶出，外界的組分難以帶入。潔凈砂巖中連續、通暢的粒間孔隙非常有利於攜帶溶解組分的粒間水的循環。隨著水性質的改變，顆粒之間會促進沈澱或溶解。文13斷塊區是壹個異常高壓油田。其原始地層壓力遠高於相應層位的靜水壓力，各砂組的壓力系數和地層壓力梯度也不同(圖1-2-2)。
在外部因素中，溫度是最重要的成巖因素。溫度在埋藏成巖過程中的作用如下:
A.影響礦物質的溶解度。溫度的升高會增加組分的溶解度，溫度梯度的存在會促進溶液的遷移；
B.影響(oh)-的活性。結果表明，在65438±00℃時，反應速率隨溫度升高而加倍。
C.促進有機物分解。有機物逐漸轉化為復雜的碳氫化合物。
D.減少離子的水合作用。在地表溫度下強烈水合的離子如Fe2+和Mg2+與碳酸鹽結合形成碳酸鹽礦物。
E.脫水含水礦物。例如，粘土礦物和沸石礦物在溫度升高時會脫水，從而轉化為更穩定的礦物相。
根據實際井溫測量，文東地區沙三中地溫梯度為4.96℃/100m(圖1-2-3)。雖然這是現在的地溫，與古代地溫不同，但仍有重要的參考價值。根據古為今用的原則，在中成巖階段的成熟階段A(H = 2500 ~ 3500m，R0 = 0.5% ~ 1.0%)地溫已達到1，10 ~ 140℃。這樣的溫度對顆粒的化學溶解、各種自生礦物的形成、粘土礦物的成巖演化和有機質的熱解都有很大的影響。