王秀娟,許建紅,李恒雙 (大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江大慶1 6371 2)

儲層質(zhì)量與沉積體系有著密切的聯(lián)系[1～3]。沉積微相的幾何和物理特征決定了儲層的輪廓尺寸和滲流特征,其所表現(xiàn)出的儲集層孔隙度、滲透率及含油氣飽和度是估算儲量、劃分開發(fā)層系和制定布井方案的直接依據(jù)。對于陸相油藏,有利的沉積相帶是油氣聚集和成藏的先決條件,沉積微相好壞也預(yù)示著油田的潛在產(chǎn)能的高低[4,5]。大慶外圍三肇地區(qū)多年來的勘探開發(fā)實踐表明,該區(qū)沉積體系和成藏系統(tǒng)有著密切聯(lián)系[6～8],沉積微相既控制著儲層巖性,又控制著儲層的原始質(zhì)量,而且對儲層后期的成巖作用還有一定的影響。為此,筆者在確定不同層系沉積在平面、垂向上巖相演變序列模式基礎(chǔ)上,對沉積微相進行了精細描述,進而論證了沉積體系對儲層質(zhì)量的控制作用,為下一步的勘探開發(fā)提供參考。

圖1 三肇地區(qū)平面位置圖

1 區(qū)域地質(zhì)特征

三肇地區(qū)處于2個沉積體系的交匯部位,為三肇凹陷沉降中心的升西向斜區(qū) (見圖1)。主要目的層為葡萄花油層和扶楊油層,其沉積環(huán)境以河流相、濱淺湖相和三角洲相為主,條帶狀的河道砂巖、濱淺湖相及三角洲前緣的透鏡狀砂和席狀砂構(gòu)成該區(qū)的主要儲集體,同時也是東部三肇凹陷烴源巖生成的油氣向西部斜坡運移的主要載體。三肇凹陷是松遼盆地主要生油凹陷,也是油氣富集區(qū),葡萄花油層和扶楊油層的油源來自青山口組,為一套厚約400m的穩(wěn)定分布的互相暗色泥巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖的巖性組合。葡萄花油層為下生上儲式組合模式,扶楊油層為上生下儲垂向運聚模式。

2 外圍油田沉積微相特征

三肇地區(qū)為低滲透油田,其儲層屬于不同類型,一種類型是受沉積環(huán)境 (相)制約、厚度薄、砂體窄小、泥質(zhì)含量高的三角洲內(nèi)外前緣相的低滲透儲層,以葡萄花油層為代表;另一種類型是受成巖作用影響以河流相沉積為主的低、特低滲透儲層,以扶楊油層為代表。前者雖然油層厚度較薄,但一般自然產(chǎn)能具有工業(yè)價值。后者為埋藏較深的季節(jié)性河流沉積,砂巖厚度雖然較大,但由于屬于中成巖作用晚期,孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生了復(fù)雜性變化,既有大孔隙與小孔隙的匹配,又有小孔隙與微孔隙的匹配,造成單井剖面油層、差油層、干層間互,平面上忽油忽干,含油連續(xù)性較差,即使抓住了儲層,也不一定抓住油層[7,8]。因此,筆者對這2類不同性質(zhì)的儲層采用了不同的微相組合方法。

2.1 以河流相為主的扶楊油層微相類型

在區(qū)域沉積背景分析基礎(chǔ)上,通過對徐家圍子油田某區(qū)塊 (簡稱A井區(qū))及其附近9口探井巖心進行觀察,對沉積特征 (如泥巖顏色、巖性、結(jié)構(gòu)特征、沉積構(gòu)造、古生物化石及含有物垂向特征)進行分析,可識別和劃分出3種大相、6種亞相和18種微相(見表1)。其河流相的相關(guān)內(nèi)容具體分析如下:

表1 A井區(qū)扶楊油層沉積相及其劃分指標參數(shù)表

1)高能量河流相 屬于干燥氣候條件下季節(jié)性河流沉積,河流攜砂能力強,沉積補償速度快,致使河道在平面上側(cè)蝕、改道形成復(fù)合曲流帶砂體,呈典型正旋回二元結(jié)構(gòu),但在一個穩(wěn)定的正旋回內(nèi)發(fā)育的砂體,多由2～4個單元迭加而成。多層段的滯留層 (泥礫為主)及分段河流相層理遞變序列 (高角度直線斜層理、槽狀交錯層理、微細交錯層理)重復(fù)出現(xiàn)。由于河流攜砂能力強,沉積補償速度快,致使河道在平面上側(cè)蝕、改道形成復(fù)合曲流帶砂體。

2)低能量河流相 屬于干旱氣候條件下低能小型河流沿途滲濾蒸發(fā)、以細粒和懸浮淤積為特點的沉積。其特點是旋回底部突變、河床單元薄、粒度細、分選差和河漫單元厚度大,為淤積紅色泥巖,鈣積物、鐵、錳結(jié)核發(fā)育。河床單元與河漫單元多呈廢棄河道特征。扶楊油層主要為河道砂、點砂壩和決口扇砂巖,砂體多呈南北向、個別砂體為北東-南西展布。具有砂巖單層厚度大、砂巖發(fā)育層數(shù)多、單井累計砂巖厚度大但砂地比小的特點。

2.2 以三角洲相為主的葡萄花油層微相類型

依據(jù)三肇地區(qū)葡萄花油層巖心剖面組合特征,結(jié)合層理結(jié)構(gòu)、泥巖顏色和單砂巖厚度分析其組合關(guān)系,可以將葡萄花油層沉積單元劃分5種類型 (正旋回、反旋回、復(fù)合旋回、砂泥巖互層、泥巖均質(zhì)層)。按各沉積單元的環(huán)境標志和演變關(guān)系,依據(jù)巖心剖面結(jié)構(gòu)、電性特征和砂體特征,將三肇地區(qū)葡一組油層按巖相劃分標準,分為2種大相、4種亞相和16種沉積微相,如表2所示。其三角洲相的相關(guān)內(nèi)容具體分析如下:

1)三角洲分流平原亞相 其包括的微相主要有分流河道砂、分流間主體和非主體薄層砂、分流間洼地泥,是厚層、薄層粉-細砂巖與灰綠色、雜色泥巖組合,以正旋回為主,少見復(fù)合旋回及過渡旋回。砂巖多具有交錯層理、微細交錯層理。泥巖中見炭屑、根系、鈣質(zhì)團塊、菱鐵礦團塊。此類相帶主要發(fā)育于北部沉積體系東部側(cè)緣位置,即衛(wèi)星-升平油田北部以北地區(qū)。

表2 宋芳屯油田葡萄花油層沉積微相劃分結(jié)果與特征綜合表

2)三角洲內(nèi)前緣亞相 其包括的微相主要有水下分流河道砂、水下分流間主體和非主體席狀砂、水下分流間泥。是薄層、厚層粉-細砂巖、雜質(zhì)泥質(zhì)組成的正旋回、復(fù)合旋回及過渡旋回,砂巖具有微細交錯層理和斷續(xù)斜層理,泥巖多具水平層理、攪混構(gòu)造和滑動變形層理。此類相帶主要發(fā)育于宋芳屯油田-升平油田南部-徐家圍子油田中部地區(qū)。

3)三角洲外前緣亞相 其包括的微相主要有主體厚層席狀砂、主體薄層和非主體席狀砂、泥坪,為灰綠、灰、灰黑色泥質(zhì)巖 (升平-徐家圍子油田以西地區(qū)),紫紅色泥巖與薄層、薄互層粉砂巖組成的復(fù)合旋回及過渡旋回,多見蟲孔及介形蟲化石 (葡Ⅰ1～葡Ⅰ2),具有水平層理、滑動變形層理及生物攪動構(gòu)造。

葡萄花油層沉積早、晚期以片狀席狀砂沉積為主,砂體分布連續(xù),單砂體厚度薄,葡萄花油層沉積中期以分流河道砂體沉積為主,砂體連通性差、相變快,南北方向砂體連通性好,東西方向砂體連通性差,這表明沉積物源來自北部。

3 砂體類型與測井曲線形態(tài)

測井曲線形態(tài)能夠反映砂體的沉積類型。由于河流沉積的復(fù)雜性,導(dǎo)致部分井點的曲線形態(tài)歧變,微相確定具有多解性,因此,要在平面上進行多井組合來判斷、調(diào)整微相。

針對徐家圍子油田儲層特點,依據(jù)測井曲線所反映的形態(tài)特征,可以將3類砂體劃分為3種類型:①點砂壩、河道砂和濱湖砂壩,為正旋回、復(fù)合旋回和反旋回,微電極、自然伽瑪曲線形態(tài)呈箱狀,自然電位曲線為鐘形。②相對較薄的砂體,主要包括天然堤、決口扇、分流間薄層砂等,為復(fù)合旋回或互層旋回,微電極、自然伽瑪曲線形態(tài)呈齒狀,自然電位曲線呈低幅度。③河間淤積、分流間泥、湖沼泥等沉積,為簡單旋回,微電極無幅度差、自然伽瑪為微齒狀,自然電位曲線平直。

根據(jù)測井曲線形態(tài)及旋回性等,對徐家圍子油田A井區(qū)開發(fā)井的沉積砂體類型進行了劃分,具體劃分指標參數(shù)如表1所示。

4 沉積微相對儲層質(zhì)量的控制

4.1 沉積微相對儲層物性的影響

儲層發(fā)育主要受沉積相、成巖作用和構(gòu)造改造的影響,沉積相既控制著儲層巖性,又控制著儲層的原始質(zhì)量,而且對儲層后期的成巖作用也有一定影響。

首先,沉積微相控制著儲層結(jié)構(gòu)和砂體形態(tài),從宋芳屯北部葡萄花油層看,三角洲前緣相砂體以小于1.0m薄層為主,呈小片狀或薄厚不一的透鏡體分布;三角洲分流平原相的分流河道砂厚度多為大于1.5m,呈斷續(xù)條帶砂分布;濱湖淺水相的主要砂體為平行湖岸線 (地層缺失線)的砂壩,以大于2m厚層呈透鏡狀分布,粒度粗、分選好、物性好。

其次,沉積微相控制著砂體的連通性,位于三角洲前緣相的水下分流河道砂、主體厚層砂等,都是在同一三角洲前緣相水下環(huán)境沉積而成的,只是由于所處水域位置、水流強度和攜砂量的差異造成厚度的變化,在砂巖粒度、沉積構(gòu)造和滲透率等方面均屬連續(xù)漸變關(guān)系,實屬同一沉積砂體的不同部分,所以這些砂體之間實際上都應(yīng)相互連通。

再者,沉積微相類型控制著砂體的儲層原始質(zhì)量,因為不同沉積微相類型具有不同的粒度、分選及雜質(zhì)含量組合,其影響著砂體的孔滲性。據(jù)三肇地區(qū)探井、評價井葡萄花油層不同相帶砂巖骨架及物性統(tǒng)計,分流河道、水下分流河道砂、濱湖砂壩的粒度粗,其物性好,為中高滲透層,其他為中低滲透層。

A井區(qū)不同沉積微相滲透率分布頻率圖如圖2所示。從圖2中可以看出:①點壩砂、分流河道砂體的60%以上滲透率大于1×10-3μ m2,其砂體粒度粗、物性好,砂體發(fā)育規(guī)模大,含油連續(xù)性好,是主要儲油砂體,也是今后挖潛的主要對象;②天然堤、決口扇及薄層砂的50%以上滲透率小于1×10-3μ m2,其粒度細、物性差,泥質(zhì)含量多,含油連續(xù)性差,一般為干層。

通過對B井區(qū) (宋芳屯油田某區(qū)塊)的216塊巖心進行分析,結(jié)果表明,葡萄花油層平均有效孔隙度為22.1%,平均空氣滲透率為126.6×10-3μ m2。其中葡萄花油層上砂巖組平均空氣滲透率為108.9×10-3μ m2,葡萄花油層下砂巖組平均空氣滲透率為144.6×10-3μ m2,上下砂巖組滲透性差異不大。該井區(qū)滲透率最高的單層為葡Ⅰ52層 (305.2×10-3μ m2),最低的單層為葡Ⅰ21層 (29.7×10-3μ m2),造成層間差異較大的主要原因是優(yōu)勢微相不同。

B井區(qū)不同沉積微相滲透率分布頻率圖如圖3所示。從圖3中可以看出,砂壩及河道砂微相中50%以上的滲透率集中于100～500×10-3μ m2,而非主體砂微相中90%的滲透率小于50×10-3μ m2。其中,砂壩及河道砂巖石粒度粗、物性好,含油連續(xù)性好,是主要儲油砂體;而非主體砂及薄層砂粒度細、物性差,泥質(zhì)含量多,含油連續(xù)性差,一般為差油層或同層。

圖2 A井區(qū)區(qū)塊不同沉積微相滲透率分布頻率圖

圖3 B井區(qū)不同沉積微相滲透率分布頻率

對葡萄花油層來講,存在厚層、薄層,同時存在未劃儲層 (含泥砂巖-電阻、自然電位、自然伽瑪均具砂巖顯示),非主體席狀砂基本上為油斑、油跡,雖產(chǎn)油能力較差,但吸水能力不差 (據(jù)某區(qū)塊350×350m井網(wǎng)條件下,17口井平均射開未劃砂巖1.2m,平均吸水強度為3.8m3/(d·m)),其與厚層砂、薄層砂實際也是連通的。因此,把表外儲層與厚層、薄層組合在一起,砂體規(guī)模表示得更加連續(xù)和完整,基本上反映出原始的砂體形態(tài),為井網(wǎng)加密和完善注采關(guān)系提供了依據(jù)。

對于扶楊油層而言,由于河道砂及點壩與非河道砂體內(nèi)部孔隙骨架不同,厚層河道砂基本是含油的,是開發(fā)的主力層,而非河道砂體基本上為干層。所以,在微相組合上只須區(qū)別河道砂、點壩與非河道砂即可滿足開發(fā)調(diào)整的需要。

4.2 沉積體系與儲層空間展布的關(guān)系

葡萄花油層的沉積物源方向來自于北部,為河控淺水三角洲沉積相,各亞相帶發(fā)育齊備,從北向南依次為三角洲分流平原,三角洲內(nèi)前緣、三角洲外前緣,且三角洲前緣亞相帶十分寬廣。三肇凹陷葡萄花油層沉積模式圖如圖4所示,由圖4可知,河流沉積區(qū)主要沉積河床砂,分流河道間沉積區(qū)主要沉積分流河床砂及間泥,上述沉積區(qū)的油層有效厚度大,一般在 3m以上,儲層較寬,在1000～2000m之間。水下分流河道、間沉積區(qū)主要沉積水下分流河道砂、間粉砂、泥,油層有效厚度在2m左右,寬度小于1000m。水下分流河道末端沉積區(qū)主要沉積透鏡砂和薄層砂、泥,席狀砂沉積區(qū)主要沉積三角洲泥和湖泊泥等砂質(zhì)泥巖,油層有效厚度(小于2m)及寬度 (小于500m)都較小。

圖4 三肇凹陷葡萄花油層沉積模式圖

扶楊油層的沉積物源方向來自于西北,沉積環(huán)境主要為河流相及三角洲相。三角洲相以分流河道砂和分流間薄層砂為主;河流相以河道砂和河間淤積沉積為主,分流河道砂體厚度較河間淤積砂體薄,河道砂體總體發(fā)育狀況較差,油層有效厚度一般為5～12m,平均為7.4m。

5 結(jié) 論

1)大慶外圍三肇地區(qū)儲層主要為河流三角洲沉積體系,砂體主要呈條帶狀,河道規(guī)模小,砂體薄,相帶變化快。儲層質(zhì)量明顯受沉積體系的控制,油氣富集受巖性、構(gòu)造等的控制。

2)同一相帶內(nèi)儲層的巖性、物性類似,油氣水運動規(guī)律相同。有利的沉積相帶,其儲層厚度大,砂體連續(xù)性好,滲流能力和儲集能力也強,這樣在水驅(qū)開發(fā)過程中,水線波及均勻,水驅(qū)效率高,其油井產(chǎn)能往往也較高;不利的沉積相帶其物性也較差,非均質(zhì)性強,砂體和油層厚度較小,儲量豐度低,多分布在砂體邊部,其產(chǎn)能通常較低。

3)不同沉積相帶位置砂體寬度不同,因此,在開發(fā)過程中需要設(shè)計與砂體展布特征、儲層物性等相適應(yīng)的開發(fā)井網(wǎng)及開發(fā)方案,這將有助于大幅度提高開發(fā)效益。

[1]Reading H G.沉積環(huán)境和相[M].周明鑒,陳昌明譯.北京:科學(xué)出版社,1985.

[2]薛叔浩,劉雯林.湖盆沉積地質(zhì)與油氣勘探 [M].北京:石油工業(yè)出版社,1997.

[3]穆龍新,賈愛林.儲層精細研究方法 [M].北京:石油工業(yè)出版社,2000.

[4]司學(xué)強,張金亮,楊子成.博興洼陷沙四上亞段灘壩砂巖成巖作用及其與儲層質(zhì)量的關(guān)系 [J].中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2007,32(2):6～11.

[5]陳全紅,李文厚,高永祥,等.鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組深湖沉積與油氣聚集意義[J].中國科學(xué) (D輯):地球科學(xué),2007,37(SⅠ):39～48.

[6]李玉蘭,陳國俊,呂成福,等.松遼盆地南部月亮泡地區(qū)薩爾圖油層Ⅰ砂組沉積微相研究及有利區(qū)帶預(yù)測 [J].沉積學(xué)報,2008,26(2):265～270.

[7]柳成志,辛仁臣,郝景波,等.松遼盆地北部齊北地區(qū)楊大城子油層河流相沉積特征[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報,1998,22(1):71～74.

[8]周錫生,李莉,韓德金,等.大慶油田外圍扶楊油層分類評價及調(diào)整對策[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2006,25(3):35～37.