北部陡坡带成岩演化阶段划分依据

由于成岩作用每个阶段内发生的物理、化学变化不一样，而且留下的一些阶段性的证据也不一样。比如，成岩作用的不同阶段方解石胶结物和白云石胶结物的结晶程度不一样，有机质的镜质体反射率也不一样等等。根据这些证据的组合特征，从而可以划分出不同的成岩演化阶段。通过对东营凹陷北部陡坡带50余口井沙河街组三段和四段储层的物质组成特征以及有机质类型进行分析研究，总结出了划分沙河街组的成岩演化阶段的依据。

5.1.1.1 岩石的结构、构造特点及孔隙类型

主要是通过岩石内的构造特征，尤其是胶结方式、世代现象、胶结类型进行判断；另外，垂向剖面上孔隙的演化特征通常能够较好地反映成岩的演化阶段，这是因为孔隙的演化本身就是成岩演化的结果。早成岩A期以原生孔隙为主，岩石受压实作用比较强，颗粒间接触关系基本上以点接触为主，基本上无次生孔隙，如郑371井沙一段砂岩，以点接触为主，原生孔隙可达15%，基本上无次生孔隙；早成岩B期开始出现次生孔隙，但仍以原生孔为主，属混合孔隙发育带，如坨145井沙河街组三段，发育大量次生孔隙，颗粒为点-线接触；中成岩A期次生孔隙大量发育，形成次生孔隙带；中成岩B期孔隙以少量次生孔隙和裂缝为主；至晚成岩期，孔隙基本消失，储集空间以裂缝为主。

5.1.1.2 自生矿物组合特征

由于成岩过程中自生矿物的出现和分布有其一定物理、化学条件和特定地质历史环境，因此，自生矿物的形成和分布，结合岩石结构、构造变化能指示岩石形成发展过程。自生矿物特征主要是指自生矿物的分布、形成顺序及自生矿物中包裹体的均一温度，它是划分成岩阶段的主要标志。随着地层温度、压力的变化和孔隙水化学性质的差异，在不同性质的水与岩石之间以及有机、无机之间的相互反应，就会出现不同类型自生矿物。所以自生矿物不仅可提供有关成岩过程中水介质性质的演变资料，同时也具有一定地质温度计意义。自生矿物在不同的演化阶段有不同的特征，主要表现在石英次生加大在不同的成岩演化阶段有不同的特征，碳酸盐矿物在不同的成岩演化阶段形成的晶形也不一样，还有部分长石次生加大在不同的成岩演化阶段也表现不一样。

碳酸盐矿物可以形成于成岩演化的各个阶段，同生期形成的胶结物一般结晶程度较差，呈隐晶-微晶。早成岩和晚成岩期形成的胶结物一般晶粒比较粗大，粉晶-细晶常见（邱隆伟等，2006），该类粗晶碳酸盐胶结物因为形成时间较晚，通常沉积物遭受强烈的压实。东营凹陷北部陡坡带碳酸盐胶结物比较发育，沙三段自生方解石胶结物主要呈隐晶-显微晶、中晶-显微晶结构；沙四段主要为显微晶-微晶，少量中晶-粗晶，碳酸盐胶结物形成于各个成岩演化时期。

坨125井深度为2475～2670m的沙四段上亚段，薄片分析主要胶结类型为铁白云石和少量石英次生加大，据分析得知应该属于中成岩A期的自生矿物组合现象。盐182井深度为2216～2321m的沙河街组三段，薄片分析胶结物类型主要为方解石胶结和白云石胶结，少量石英次生加大，次生孔隙也不发育，可以初步确定该层段成岩演化处于早成岩B期。郑371井1258～1392m的沙一段，薄片分析胶结物主要为少量的方解石胶结，接触关系为点接触，压实作用较弱，原生孔隙大量发育，无次生孔隙发育，可以初步确定该层段成岩演化处于早成岩A期。

5.1.1.3 粘土矿物组合、伊利石/蒙脱石（I/S）混层粘土矿物的转化

粘土矿物组合、伊利石/蒙脱石（I/S）混层粘土矿物的转化[参考雷诺尔兹的伊利石/蒙脱石（I/S）混层粘土矿物x衍射标准图版，用v/p法计算]以及伊利石结晶度，是划分成岩阶段的重要依据。在我国陆相碎屑岩中，蒙脱石存在两种演变途径：一是在富钾的水介质条件下向伊利石/蒙脱石（I/S）混层粘土矿物的转化，最终演变为伊利石；二是在富镁的水介质条件下向绿泥石/蒙脱石（C/S）混层转化，最后演变为绿泥石。这两种演变，以前者在陆相湖盆中较为常见。而C/S混层的出现对指示水介质性质有一定意义，一般在干旱气候或地层水矿化度较高、并具碱性水介质条件的储层中有分布。东营凹陷沙河街组四段部分井段的粘土矿物分析显示，含有少量的C/S混层，如图5.1，坨168井含有大量的C/S混层。说明沙四段层序发育时期，湖盆处于干旱气候或地层水矿化度较高的碱性环境中。

如图5.2～图5.5综合可以看出，粘土矿物随着深度的变化有一定的变化规律，高岭石随着深度增加含量总体上有所减少，伊利石/蒙脱石混层的含量逐渐增加，绿泥石的变化只有在碱性比较强的水体中才会有比较明显的转化规律。总之，粘土矿物组合虽然不能作为划分成岩演化阶段的标准，但是不同的成岩演化阶段，其粘土矿物的含量有一定的含量组合特征。

图5.1 坨168井沙四段粘土矿物含量变化

图5.2 利934沙二段粘土矿物含量变化

图5.3 坨160沙三、四段粘土矿物含量变化

图5.4 坨166井沙四段粘土矿物含量变化

图5.5 盐100井沙三、四段粘土矿物含量变化

5.1.1.4 有机质成熟度

有机质成熟度是时间和温度的函数，因此，可以作为成岩演化阶段划分的主要地化指标。通常是应用镜质体反射率、孢粉颜色、热变指数及最大热解峰温等指标来划分有机质的热成熟阶段。按有机质的成熟度可分为未成熟、半成熟、低成熟、成熟、高成熟及过成熟等阶段，分别与蒙脱石经I/S混层的演变为伊利石的六个阶段相对应。

表5.1 东营凹陷北部陡坡带部分井位镜质体反射率

通过对东营凹陷北部陡坡带沙河街组的镜质体反射率资料分析（表5.1），沙河街组镜质体反射率在不同的地区和不同的层位有所不同，为划分成岩演化阶段的标准之一，定量地反映了成岩演化的不同阶段。如表5.1所示，永551井和滨653井很好地说明了沙四段下亚段到沙三段的一个垂向上的演化过程，随着深度的增加，镜质体反射率都有所增加。当然，在不同的地区，其镜质体反射率的横向对比上尚存在一定的细微的差别，但是总体上讲，沙河街组沙四段下部，镜质体反射率集中在0.51～1.24之间，沙河街组沙四段上部，镜质体反射率集中在0.38～0.44之间，沙河街组沙三段不同地区差异比较大，主要分布在0.36～0.48，跟沙四段上亚段比较接近，也说明了沙四段上亚段和沙三段在成岩演化阶段上有一定的相似性。按照中国石油成岩阶段划分标准，沙四段下亚段主要成岩演化阶段处于中成岩A期，部分达到中成岩B期，沙三段和沙四段上亚段成岩演化阶段处于早成岩B期。当然，镜质体反射率只是划分成岩演化阶段的一种标准，要比较准确的划分成岩演化阶段，还需要结合其他的分析测试资料。

5.1.1.5 伊利石/蒙脱石混层比

由于随着成岩作用的进行和埋深的增加，伊利石/蒙脱石（I/S）混层粘土矿物发生不断的演化，最终将完全演化成伊利石。因此可以用伊利石/蒙脱石混层比作为划分成岩演化阶段的标准之一。本次研究，收集了胜利油田大量的伊利石/蒙脱石（I/S）混层粘土矿物资料，对划分成岩演化阶段起到了重要的作用。

通过对陡坡带沙河街组伊利石/蒙脱石（I/S）混层矿物的分析（表5.2），发现在垂向上从沙四段到沙二段，有一定的变化规律，从这项分析数据来看，沙河街组应该处于中成岩期，其中沙河街组四段处于中成岩A1期，沙河街组三段应该处于中成岩A2期，

表5.2 东营凹陷北部陡坡带部分井位伊利石/蒙脱石混层比（%）

沙河街组二段也处于中成岩A2期。通过分析，还发现，利935、莱109、坨168等井位沙河街组四段有绿泥石/蒙脱石混层现象，说明水介质为弱碱性环境。至于是什么原因尚需要结合其他手段进行确定。