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        柴達(dá)木盆地油砂山油田灘壩儲集體沉積特征與非均質(zhì)性研究

        2013-03-01 07:37:48劉一慧柳譽劍
        天然氣勘探與開發(fā) 2013年4期
        關(guān)鍵詞:灘壩油砂質(zhì)性

        何 敏 湯 軍 劉一慧 廖 春 柳譽劍

        (1.“油氣資源與勘探技術(shù)”教育部重點實驗室·長江大學(xué) 2.中國石油青海油田勘探開發(fā)研究院)

        柴達(dá)木盆地油砂山油田灘壩儲集體沉積特征與非均質(zhì)性研究

        何 敏1湯 軍1劉一慧1廖 春2柳譽劍2

        (1.“油氣資源與勘探技術(shù)”教育部重點實驗室·長江大學(xué) 2.中國石油青海油田勘探開發(fā)研究院)

        運用綜合地質(zhì)分析方法結(jié)合巖心資料和測井資料,對柴達(dá)木盆地油砂山油田灘壩相沉積體系的巖性特征、沉積構(gòu)造、沉積微相的劃分和分布規(guī)律開展了深入的研究。從層內(nèi)非均質(zhì)性、層間非均質(zhì)性、平面非均質(zhì)性入手、探討了油砂山油田灘壩相儲集體的儲集物性特點、單砂體的分布特點和控制作用。研究表明本區(qū)油砂體分布復(fù)雜、單砂體聯(lián)通性較差,但剩余油相對富集,仍然有較大的勘探開發(fā)潛力。圖12表1參11

        油砂山 灘壩相 沉積特征 非均質(zhì)性

        1 地質(zhì)概況

        柴達(dá)木盆地是中生代、新生代時印支板塊與歐亞板塊碰撞、擠壓而發(fā)展起來的一個內(nèi)陸盆地。盆地西部地區(qū)從E1+2~N11經(jīng)歷湖侵后,隨西南緣昆侖山脈的大規(guī)模隆升,N21開始進(jìn)人湖退階段,湖盆沉積中心自西南向東北方向遷移(圖1)。油砂山油田位于青海省柴達(dá)木盆地西部拗陷區(qū),茫崖拗陷亞區(qū),獅子溝—油砂山二級構(gòu)造帶,油砂山Ⅱ號大逆斷層上盤,油砂山構(gòu)造油砂溝高點上。油砂山地區(qū)N1~N21即是在這樣的背景下沉積的河流三角洲—淺湖體系。

        圖1 柴達(dá)木盆地發(fā)育圖

        2 沉積特征

        2.1 巖石學(xué)特征

        油砂山油田灘壩砂巖具有巖性細(xì)、儲層單層薄的特點。巖性以細(xì)砂巖和粉砂巖為主,顆粒直徑主要區(qū)間為0.05~0.25 mm。灘砂單層厚度一般小于1.5 m,壩砂厚度相對灘砂大,但一般小于4.5 m。儲層巖性類型以巖屑砂巖和巖屑質(zhì)長石砂巖為主,次為長石質(zhì)巖屑砂巖。砂巖中石英含量為30%~40%;長石含量多數(shù)為25%~35%;巖屑總量為30%~38%。巖屑以碳酸鹽巖為主,次為變質(zhì)巖和火山巖。填隙物以泥質(zhì)和鈣質(zhì)為主[2-4]。

        2.2 沉積構(gòu)造

        灘壩砂體分選和磨圓都較好,顆粒以次圓狀為主。常見板狀交錯層理、楔狀交錯層理,層系厚一般10~15 cm,反映水動力條件不斷改變方向。波浪作用區(qū)特有的波狀、透鏡狀和壓扁層理,平行層理、低角度交錯層理和丘狀交錯層理也較常見[1],如中299井見的平行層理(圖2);各種波痕等層面構(gòu)造也可見到,如中512井見近對稱波痕,波高0.15 cm左右,波長3 cm左右,屬波浪作用形成。因灘壩所在淺水區(qū)主要存在波浪和沿岸流,對底床的沖刷作用較輕,底部沖刷作用不明顯,各層理和層系之間的界線較為平直[3]。由于柴達(dá)木盆地干旱的特殊性,水位淺也可有風(fēng)暴成因的丘狀交錯層理(圖3)。

        2.3 沉積相特征

        碎屑巖灘壩沉積體系一般形成于開闊的濱淺湖地區(qū),在湖浪或沿岸流的作用下,將鄰近地區(qū)三角洲或其他近岸淺水砂體再搬運、沉積而成。根據(jù)灘壩砂體的形態(tài)和產(chǎn)狀,灘壩沉積可劃分為壩亞相和灘亞相[5](圖4)。

        圖2 平行層理

        圖3 丘狀交錯層理

        4 灘壩相沉積模式圖

        (1)壩亞相

        壩亞相是主要形成于濱淺湖地區(qū)由于波浪在碎浪帶形成的相對較粗的碎屑沉積,或波浪與沿岸流共同作用的產(chǎn)物[7]。在一個沉積旋回中,砂巖層數(shù)少但單層厚度大,單層厚度幾米甚至更厚,一般大于3 m,平面上為與岸平行的條帶狀砂體,也可以斜交或與岸相連。

        壩是灘壩相的主體部分,沉積水動力最強,沉積物粒度最粗,且結(jié)構(gòu)和成分成熟度也最高。巖性以粉砂巖、細(xì)砂巖為主。生物潛穴以傾斜、垂直為主(圖5),砂巖常見平行層理、交錯層理、浪成沙紋層理及波狀層理等。當(dāng)壩沉積規(guī)模比較大時,又可分為壩主體和壩側(cè)緣沉積。其中壩主體沉積物粒度最粗、沉積砂體厚度最大、水動力能量最強的沉積區(qū)。壩側(cè)緣位于壩主體與正常濱淺湖沉積或灘沉積之間,為兩者之間的沉積過渡帶[8]。

        (2)灘亞相

        灘(沙灘)是發(fā)育于平坦的濱淺湖地區(qū)之上所形成的一套席狀沉積體,一般平行岸線分布,分布面積大。沙灘的垂向剖面特征是砂巖和泥巖呈頻繁的互層(圖6),砂巖層數(shù)多但單層厚度較薄,粒度不明顯或呈反序結(jié)構(gòu),單砂體平面延伸距離遠(yuǎn)。根據(jù)沉積砂體厚度、粒度、分布特征等,灘亞相可分為灘脊、灘席微相[9-10]。

        圖5 蟲孔

        圖6 砂泥巖互層

        ·灘脊微相:灘脊微相發(fā)育于湖岸線附近波浪反復(fù)沖刷所形成的平行岸線分布的脊?fàn)钌绑w,一般為粉細(xì)砂巖,具反序結(jié)構(gòu),發(fā)育平行層理、浪成交錯層理,生物擾動發(fā)育,生物潛穴多直立、傾斜,單砂體的厚度一般小于5 m,自然電位曲線為中高幅漏斗形、箱形組合。

        ·灘席微相:灘席為灘亞相的主體部分,沉積砂體粒度細(xì),一般為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖,單砂體厚度薄,一般小于3 m,泥巖夾層發(fā)育,其中可發(fā)育生物介殼和碳質(zhì)頁巖。測井曲線上多表現(xiàn)為指狀[10]。

        (3)濱淺湖灘和壩的平面組合模式

        灘和壩是發(fā)育于濱淺湖地區(qū)兩種不同的沉積單元,由于濱淺湖地區(qū)的地貌特征、水動力條件等因素差異,導(dǎo)致了濱淺湖地區(qū)灘和壩兩種沉積作用在空

        間上存在3種組合關(guān)系。

        ·灘和壩共生的沉積

        灘和壩沉積同時發(fā)育,沙灘亞相由于沙壩沉積發(fā)育而分布于沙壩兩側(cè),因此由岸至湖盆中心的方向依次可劃分出壩、外緣灘和內(nèi)緣灘3個沉積單元。

        ·有灘無壩的沉積

        在濱淺湖地區(qū)主要發(fā)育了呈席狀分布的沙灘沉積,砂體厚度薄,且與薄層泥巖頻繁互層,砂體垂向粒序結(jié)構(gòu)不明顯。受湖水進(jìn)退的影響明顯,可見泥裂、雨痕等暴露成因構(gòu)造。

        ·有壩無灘的沉積

        在濱淺湖地區(qū)主要發(fā)育了呈長條狀分布的沙壩砂體,巖性剖面為厚層砂巖與厚層泥巖的互層,沙壩的兩側(cè)多為泥巖沉積,這種類型沙壩沉積主要表現(xiàn)為復(fù)合相序(細(xì)—粗—細(xì))和反序結(jié)構(gòu)(圖7)。

        圖7 中299井綜合柱狀剖面圖

        3 儲層非均質(zhì)性特征

        3.1 儲層內(nèi)非均質(zhì)性

        (1)壩亞相砂體層內(nèi)非均質(zhì)特征,儲層非均質(zhì)參數(shù)的定量統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

        壩主體砂體厚度一般大于4 m,粒度也較大,且呈反粒序或復(fù)合反粒序。壩主體的砂體非均質(zhì)性較弱。從參數(shù)看,壩主體處的砂體也存在較強非均質(zhì)性的情況,這是由于壩主體頂部的極高滲透率值與其內(nèi)薄層泥巖的低滲透率值之間的差距太大造成的。

        壩邊緣砂體厚度一般在2~4 m,沉積物粒度較細(xì),在垂向上,壩主體高滲透性砂體與壩間的低滲透泥巖頻繁互層,故其非均質(zhì)性較強

        壩間砂體的厚度較小,一般在0~2 m,沉積物粒度較小,發(fā)育低角度沖洗層理和小型交錯層理。由于薄層砂與厚層泥互層,因此非均質(zhì)性最強。

        表1 非均質(zhì)參數(shù)的定量統(tǒng)計表

        (2)灘亞相砂體層內(nèi)非均質(zhì)特征

        從非均質(zhì)參數(shù)的定量統(tǒng)計結(jié)果來看,灘間砂體非均質(zhì)性最強,灘邊緣其次,灘主體非均質(zhì)性最弱;灘壩砂體層內(nèi)非均質(zhì)性嚴(yán)重,各個微相砂體相比,壩

        (灘)主體砂體厚度大,泥質(zhì)含量低且物性好,非均質(zhì)性弱;而壩(灘)邊緣的砂體厚度較小,非均質(zhì)性較強;壩(灘)間砂體厚度小,泥質(zhì)含量高,儲層非均質(zhì)性最強。

        3.2 層間非均質(zhì)性

        層間非均質(zhì)性是指各個砂組內(nèi)小層或單砂體之間的垂向差異性,包括層組的旋回性、各小層或單砂體的滲透率的非均質(zhì)程度、隔夾層分布等。儲層層間非均質(zhì)性是指垂向上各種環(huán)境的砂體交互出現(xiàn)的規(guī)律性,以及隔層的發(fā)育和分布情況,是對一套含油層系的總體研究,屬于層系規(guī)模的儲層描述。

        (1)砂層的發(fā)育與分布

        通過對油組的劃分,再用5級旋回劃分小層,即沉積微相所對應(yīng)的沉積時間單元。從劃分的結(jié)果看,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ油組(油組處于各標(biāo)準(zhǔn)層之間,有13個油組)均以正旋回為主,各由8,8,11個小層組成。引用分層系數(shù)和砂地比來描述層間砂體發(fā)育情況。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ3個油組的砂地比平均為38%,42%,40%,分層系數(shù)平均為5.09層/100 m,5.51層/100 m,5.46層/100 m,可見3個油組的分層系數(shù)與砂層密度總體上差別不大,但是分布范圍卻比較大,說明在不同的井中砂層發(fā)育程度差異較大[3](圖10)。

        (2)層間隔層

        根據(jù)細(xì)分小層及隔夾層的分布特征,各細(xì)分小層之間大多發(fā)育有穩(wěn)定的泥巖隔層,同時也是本區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)層和輔助標(biāo)準(zhǔn)層。隔層巖性主要為泥巖和泥質(zhì)粉砂巖,厚度比較穩(wěn)定,一般為2~10 m,部分井區(qū)隔層厚度較大,如Ⅲ油組1號隔層厚度可以達(dá)到25 m,僅在部分小層之間無隔層。因此,從砂層及層間隔層的發(fā)育與分布的情況來看,本區(qū)層間非均質(zhì)性相對較弱[3]。

        (3)層間物性非均質(zhì)性

        層間非均質(zhì)性主要反映了垂向上各小層之間的隔夾層分布、滲透率變化特征及砂體發(fā)育的旋回性,因此,層間非均質(zhì)性是造成垂向上層間油氣分布不均、水淹狀況及剩余油分布狀況不同的根本因素。不同砂層組間儲層物性不同,同一砂層組內(nèi)不同斷塊間儲層物性也不相同。為油砂山油田13個標(biāo)準(zhǔn)層)層孔隙度值較K1、K4層值大(圖8),滲透率值基本與之匹配(圖9),含油飽和度高(圖11),為主要的產(chǎn)油層位。各斷塊之間的物性參數(shù)也有較強的非均質(zhì)性,II、III斷塊(圖13)孔隙度滲透率普遍較好,而且含油飽和度高,為一主要的產(chǎn)油區(qū)。分析為水下分流河道,灘壩主體和席狀砂部分。

        圖8 孔隙度直方圖

        圖9 滲透率直方圖

        圖10 砂體厚度直方圖

        圖11 含油飽和度直方圖

        3.3 平面非均質(zhì)性

        平面非均質(zhì)性是指由儲集砂體的幾何形態(tài)、規(guī)模、頂?shù)灼鸱?、孔隙度和滲透率的空間變化引起的非均質(zhì)性。

        (1)本區(qū)灘壩砂體主要有2種幾何形態(tài):①帶狀砂體,呈條帶狀分布,長寬比大于3,有一定延伸,剖面呈頂凸底平,這是本區(qū)最常見的砂體形態(tài),一般分布在壩主體部位;②不規(guī)則砂體,其形狀不規(guī)則,有一定的延伸方向,剖面呈不對稱楔狀,在壩邊緣較為常見[6]。

        (2)砂體展布特征。本區(qū)砂體有小多散的特點,一般在40~120 m,最大不超過400 m;砂體長度一般

        在100~200 m,最大達(dá)500 m;砂體厚度一般在0.5~15 m.灘砂的寬厚比在40左右,壩砂在20左右[9](圖12)。

        圖12 油砂山構(gòu)造圖

        (3)砂體聯(lián)通性。本區(qū)砂體由于受巖性和物性的控制,形成以圓形或橢圓形以及受斷層遮擋的弧立砂體,因此砂體聯(lián)通性較差。本區(qū)最主要的連通方式是砂體的疊加連通,尤其是在壩主體,上下兩層之間的砂體常連通。另外,本區(qū)斷層發(fā)育,且斷層為張性,斷層封閉性不強,斷層將不同層位砂體錯開,使得不同層位的砂體接觸,從而增加了一定的砂體間的連通性。

        4 結(jié)論

        (1)本區(qū)灘壩相可分為灘亞相和壩亞相。壩亞相可細(xì)分為壩主體、壩邊緣和壩間;灘亞相又可細(xì)分為灘主體、灘邊緣和灘間。主要分布在二三斷塊IV油組。

        (2)灘壩砂中各個微相砂體的層內(nèi)非均質(zhì)性不同。其中,壩主體的非均質(zhì)性最弱,壩邊緣其次,壩間最強;灘砂中灘主體的層內(nèi)非均質(zhì)性最弱,灘邊緣其次,灘間最強。

        (3)本區(qū)灘壩砂體分布復(fù)雜,有“多,小,散”的特點,且連通性較差,非均質(zhì)性較強。砂體的分布控制著油氣的分布,砂體連通性差,剩余油相對富集,仍具有較強的勘探開發(fā)價值。

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        (修改回稿日期 2013-06-21 編輯 王曉清)

        何敏,男,1986年出生,2009年長江大學(xué)畢業(yè),碩士;現(xiàn)主要從事沉積學(xué)、石油地質(zhì)學(xué),儲層建模方面的學(xué)習(xí)與研究工作。地址:(430100)湖北省武漢市蔡甸區(qū)長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院。電話:13343502568。E-mail:59073221@qq.com

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