張大權，鄒妞妞，姜 楊，馬崇堯，杜社寬

(1.甘肅省油氣資源研究重點實驗室/中國科學院油氣資源研究重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；2.中國科學院大學，北京 100049；3.中油西部鉆探工程有限公司，新疆 克拉瑪依 834000；4.中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

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準噶爾盆地北三臺凸起蘆草溝組低滲儲層評價

張大權1，2，鄒妞妞1，2，姜 楊3，馬崇堯4，杜社寬1

(1.甘肅省油氣資源研究重點實驗室/中國科學院油氣資源研究重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；2.中國科學院大學，北京 100049；3.中油西部鉆探工程有限公司，新疆 克拉瑪依 834000；4.中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

碎屑巖低滲透儲層評價機制包括沉積類型和低滲儲層巖石特征評價。在地震資料分析的基礎上，應用物源、沉積相和巖石儲層特征等對準噶爾盆地北三臺凸起二疊系蘆草溝組低滲透儲層開展了研究。研究表明：蘆草溝組發(fā)育辮狀河三角洲和濱淺湖2種亞相，其物源來自北部北三臺凸起、南部博格達山；蘆草溝組分為2段，其中蘆草溝組一段分布范圍有限，屬填平補齊，蘆草溝組二段分布范圍較大，沉積厚度約占據(jù)整個蘆草溝組的2/3。在沉積相研究的基礎上，通過儲層巖石學特征、物性特征、空間類型等研究，認為儲層孔隙結構復雜，屬于中—低孔、低滲儲層。根據(jù)沉積相類型和低滲透儲層巖石特征對蘆草溝組作出了綜合評價，有利儲層的分布與沉積相展布密切相關，優(yōu)質儲層主要發(fā)育在辮狀河三角洲前緣。

低滲透儲層；儲層評價；沉積特征；儲層特征；準噶爾盆地；蘆草溝組

引 言

低滲透油氣資源在中國油氣資源中占有十分重要的地位，是中國未來油氣勘探的主要對象[1]。低滲透儲層評價包括沉積特征和儲層特征2個方面[2]，加強低滲透儲層致密沉積特征和儲層特征的綜合研究，對于預測低滲透儲層勘探潛力和優(yōu)選有效的開發(fā)增產措施具有重要的指導意義。準噶爾盆地北三臺凸起二疊系蘆草溝組低滲透儲層主要分布于吉木薩爾凹陷及北三臺凸起南坡的東南部，是晚古生代至中、新生代多旋回疊合盆地，其中二疊系地層是主要烴源層和儲集層，也是重要的勘探目的層系之一[3]。該區(qū)南翼二疊系蘆草溝組是致密油勘探的主要目的層系，該期博格達山前構造活動表現(xiàn)劇烈，阜康斷裂強烈逆沖，造成早期的博格達山前坳陷褶皺回返，以增生楔的形式成為博格達山的一部分，同時前緣隆起向北遷移，由三臺—古牧地地區(qū)遷移至北三臺地區(qū)[4]。研究區(qū)二疊統(tǒng)自下而上依次發(fā)育塔什庫拉組(P1t)、烏拉泊組(P2wl)、井井子組(P2jj)、蘆草溝組(P2l)、紅雁池組(P2h)、泉子街組(P3q)和梧桐溝組(P3wt)。前人對吉木薩爾凹陷二疊統(tǒng)蘆草溝組的沉積體系研究較多[5-6]，而對整個北三臺二疊統(tǒng)蘆草溝組的沉積研究較少。筆者在充分吸收、借鑒前人研究成果的基礎上[1-6]，收集了研究區(qū)內44口典型井的地質、測井和地震資料，通過巖性、沉積構造、古地貌、物源等方面的研究確定了該區(qū)沉積相的主要類型及平面展布特征，并結合儲層巖石特征、物性特征等對蘆草溝組儲層作出了綜合預測和評價。為準噶爾盆地北三臺地區(qū)二疊系蘆草溝組低滲透儲層的勘探開發(fā)提供理論指導，同時也為碎屑巖低滲透儲層評價機制的研究提供一定的研究思路。

1 沉積特征

1.1 單井相分析

單井相研究是沉積相綜合研究的基礎[7]，在單井巖心觀察和精細描述的基礎上，利用測井和錄井資料，并結合地震資料，對研究區(qū)的沉積相進行了綜合分析。以北88井單井相分析(圖1)為例：目的層段蘆草溝組(P2l)，厚度為240 m，主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相、辮狀河三角洲平原亞相、濱淺湖亞相和濱湖亞相，發(fā)育水下分流河道、水下分流間灣、遠砂壩和濱淺湖灘壩等微相。

圖1 北88井二疊系蘆草溝組沉積相綜合柱狀圖

蘆草溝組一段(P2l1)下部為綠灰色凝灰質中砂巖夾深灰色、灰黑色凝灰質泥巖，上部為綠灰色粉砂巖、泥質粉砂巖、中砂巖夾灰綠色泥巖及粉砂質泥巖，主要為辮狀河三角洲前緣水下分流河道、分流間灣和濱淺湖灘壩及泥巖沉積。蘆草溝組一段3 171.26～3 171.65 m處取心(圖2a)，下部為灰色砂礫巖，上部為綠灰色含礫砂巖，見河道沖刷構造，具有正粒序層理，為辮狀河三角洲前緣的水下分流河道沉積。

蘆草溝組二段(P2l2)沉積厚度約為168 m，該段下部為綠灰色凝灰質中砂巖夾深灰色、灰黑色凝灰質泥巖，上部為綠灰色粉砂巖、泥質粉砂巖、中砂巖夾灰綠色泥巖及粉砂質泥巖，主要為辮狀河三角洲前緣水下分流河道、分流間灣和濱淺湖灘壩及泥巖沉積。蘆草溝組二段3 037.75～3 037.90 m處取心，灰色粉砂巖和深灰色泥巖互層，具有水平—微波狀層理，為辮狀河三角洲前緣的分流間灣沉積。

1.2 連井剖面沉積相特征

連井剖面相的建立是確定沉積相分布的重要因素，弄清其在層序地層中變化特征的基本途徑，尤其是平行或者垂直于構造及物源流水方向的沉積剖面，對于確定沉積體系展布與演化起著重要作用[8]。以北三臺南斜坡近東西向的北46井—北406井—北88井—西地1井連井剖面為例(圖2)，該剖面橫穿北三臺凸起和南部博格達山前沖斷帶2個主要的物源區(qū)，反映了2個自物源區(qū)向湖心區(qū)延伸的沉積展布特征，越靠近物源區(qū)，砂礫巖含量越高(北46井和西地1井)；越遠離物源區(qū)，相變越快，砂體規(guī)模大大減小，單砂層厚度薄且以夾層出現(xiàn)(北406井)。蘆草溝組一段主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相和濱淺湖亞相，該段處于北46、北406和西地1井3個高地夾持下，只在3個高地之間的低洼區(qū)有沉積。

蘆草溝組二段主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相、辮狀河三角洲平原亞相和濱淺湖亞相沉積，以砂礫巖、砂巖和泥巖為主，有少量的濱湖灘砂沉積，表現(xiàn)為正旋回沉積序列，泥巖主要以濱淺湖沉積為主。北46井屬于北部北三臺凸起物源體系，底部巖性為灰綠色砂礫巖、泥質含礫砂巖和細砂巖，往上呈正旋回序列沉積，過渡到灰綠色泥巖，底部屬于辮狀河三角洲平原沉積，往上很快過渡到辮狀河三角洲前緣和濱淺湖沉積。北406井處于南、北2個辮狀河三角洲體系交匯部位，巖性為深灰色厚層泥巖夾泥質砂巖，為濱淺湖泥巖和灘壩沉積。

北88井為綠灰色深灰色泥質粉砂巖夾深灰色綠灰色粉砂質泥巖、泥巖，主要為辮狀河三角洲前緣和濱湖灘砂沉積；西地1井巖性為灰褐色、灰綠色砂礫巖和灰褐色泥巖、灰色凝灰質砂巖互層，表現(xiàn)為辮狀河三角洲平原水道和河道間沉積。

圖2 過北46井—北406井—北88井—西地1井二疊系蘆草溝組沉積相對比

1.3 沉積相平面展布

基于單井相和連井相的分析，結合地震資料和區(qū)域地質背景的綜合研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)二疊系蘆草溝組平面沉積相的演化具有較強的規(guī)律性。北三臺凸起南緣蘆草溝組一段(P2l1)厚度高值區(qū)集中在2個地區(qū)(圖3a)，分別是北88井—馬莊1井—西地1井、北22井—西地2井—北7井區(qū)，北88、北22井和北7井厚度為30～40 m，推測北46井區(qū)以南有砂巖分布，厚度預計為20～40 m。主要沉積亞相類型為辮狀河三角洲前緣、濱淺湖，靠近物源的局部地區(qū)發(fā)育辮狀河三角洲平原。辮狀河三角洲在湖泊南北兩岸均有發(fā)育，北部位于北46井以南，規(guī)模較大，呈一個單獨的朵體；南部的朵體有2處，一處在北88井以東附近，一處在北22井—北7井地區(qū)，規(guī)模也不大，都呈單獨的小朵體，沿著北三臺凸起呈環(huán)帶分布。

圖3 北三臺凸起南緣二疊系蘆草溝組沉積相

蘆草溝組二段厚度大，蘆草溝組砂巖厚度高值區(qū)集中在3個地區(qū)(圖3b)，分別是西地1、北22井—北7井和北46井區(qū)，北46、西地1井砂巖厚度為20～30 m，北7井最厚，厚達80 m。北406、北5、北6井和北321井砂巖厚度為10～30 m。主要沉積亞相類型為辮狀河三角洲前緣、辮狀河三角洲平原、濱淺湖。受控于南、北2個物源，發(fā)育3個辮狀河三角洲，分別為北46井區(qū)、西地1井—北88井區(qū)和北22井—西地2井—北7井區(qū)，都呈單獨的朵體，其中在北46井和西地1井發(fā)育辮狀河三角洲陸上平原。濱淺湖的范圍較大，在三角洲體系的前端和側翼分布，同時在北2井發(fā)育濱岸平原沉積，北406、北32、北321井區(qū)發(fā)育濱淺湖灘壩沉積。

由于蘆草溝組二段厚度大，占據(jù)整個蘆草溝組的大部分，因此，整個蘆草溝組砂巖厚度、沉積特征與蘆二段基本相似。

1.4 沉積相控制因素

沉積相的變化受不同的因素控制[9]，北三臺凸起南緣二疊系蘆草溝組沉積相變化主要控制因素有古地貌、物源等。

古地貌對沉積具有控制作用，表現(xiàn)在2個方面。一是古溝谷，古溝谷往往從古凸起山口就開始發(fā)育，延伸至凹陷內部，而這些古溝谷控制水系延伸方向和砂體輸導通道；北三臺凸起南翼北46井南發(fā)育大的古溝谷，蘆草溝組時期就是河流的主要流經(jīng)方向；此外在西地1、北22井有古溝谷，蘆草溝組均發(fā)育河道；二是古凸起，盆地內部的古凸起，分隔水道，阻擋和限制著水系的延伸分布，使沉積物在其附近堆積，制約沉積體系的分布，北5、北32、北6井附近發(fā)育盆內古凸起，分隔了南、北物源控制下的三角洲體系。

物源是控制沉積相分布的重要因素，物源的來源方向控制砂體的展布方向，研究區(qū)主要有北部北三臺凸起物源和南部博格達山物源。物源方向基本沒有改變，因此，在北部和南部，河流總是大致以北西—南東向向凹陷內部輸送砂體，河道砂體也是北西—南東向展布，砂體多沿著凸起超覆沉積，地層上超方向多指示物源方向。

2 儲層特征

2.1 巖石學特征

北三臺凸起南緣二疊系蘆草溝組以砂巖為主，除局部井點含砂礫巖外，砂巖以細粒巖屑砂巖、巖屑長石砂巖為主，較粗粒的巖石一般分布于鄰近北三臺凸起、博格達山物源區(qū)的部分井點，如北46、西地1等井。蘆草溝組碎屑巖總體粒度較細，碎屑巖儲層含量相對中等，分布相對較廣，研究區(qū)的大部分地區(qū)均有不同程度的分布，巖性主要為細粒長石巖屑砂巖和細粒巖屑砂巖，部分巖石中含有不同量的凝灰質成分或泥屑、泥灰質內碎屑，巖石的成分成熟度和結構成熟度均較低，巖石中石英的含量相對較低，一般小于25%，長石的含量依巖石的不同變化較大(10%～30%)，巖屑的含量較高(40%～80%)，平均達64%，以凝灰?guī)r、熔巖等火山巖巖屑為主，有的巖石中含一定量的千枚巖等塑性巖屑。

巖石中的膠結物含量相對變化很大，以基底膠結為主，膠結物的成分因巖石類型的不同變化很大。巖石的分選性一般為中等或好，顆粒呈點接觸或點—線接觸、次圓—次棱狀，孔隙式膠結為主。總體上這套儲層具有分布較廣、厚度變化大、成分成熟度低、結構成熟度及成巖壓實作用變化大的特征，顯孔發(fā)育程度不一。

2.2 儲層物性

由于沉積環(huán)境的差異，北三臺凸起南緣地區(qū)碎屑巖的儲層物性差異特別大，在靠近物源地區(qū)有較多粒度較粗的巖石，但目前鉆井數(shù)據(jù)顯示均為較細粒的巖石，主要為粉砂巖、細砂巖類，巖石的壓實和膠結作用均較強。研究區(qū)二疊系蘆草溝組儲層物性在各層組之間、不同井段間的變化很大，部分組段有較好儲層，北三臺凸起南翼二疊系蘆草溝組砂巖類儲層相對發(fā)育，儲層相對較好，統(tǒng)計北三臺南坡二疊系蘆草溝組44塊樣品物性，孔隙度分布范圍為6.64%～19.31%，平均值為14.32%，中值為14.34%，總體來看，巖石的孔隙度中等，大部分樣品的孔隙度超過12.00%，基本為中孔儲層；滲透率分布范圍為0.01×10-3～4.18×10-3μm2，平均值僅為0.22×10-3μm2，大部分樣品的滲透率小于0.10×10-3μm2，另有不少的樣品滲透率為0.10×10-3～1.00×10-3μm2，大于1.00×10-3μm2的樣品數(shù)量不多，總體為超低滲、低滲儲層。

2.3 儲集空間類型

根據(jù)巖心觀察和薄片鑒定結果，北三臺凸起南緣二疊系蘆草溝組儲層孔隙通常不會單獨存在，大多是不同孔隙以不同比例的組合，常見儲層孔隙組合類型為：①次生—原生孔隙型，儲層孔隙類型以殘余原生粒間孔為主，儲層孔隙中殘余原生粒間孔一般占70%以上，發(fā)育少量次生孔隙(顆粒及膠結物溶孔)，該類型孔隙度一般大于15%，滲透率一般大于1.0×10-3μm2，儲集性質相對最佳，屬中低孔、低滲儲層；②原生—次生孔隙型，儲層中次生孔隙(以長石或巖屑顆粒溶孔為主)約占50%～80%，該類型儲層大部分儲層孔隙度小于15%，滲透率一般小于1.0×10-3μm2，儲集性質變化大，部分巖石孔隙度雖然較高，但滲透率較小，屬低孔、低滲或特低孔、特低滲儲層；③微孔隙型，因強烈的壓實和膠結作用，儲層幾乎全由微孔隙組成，孔隙度一般小于10%，滲透率小于0.1×10-3μm2，該類型儲層儲集性質極差，屬特低孔、特低滲儲層。

3 儲層評價

北三臺凸起南緣主要為低滲透儲層，根據(jù)工區(qū)儲層的實際情況，結合儲層厚度、儲層巖石特征、孔隙度、滲透率平面分布特征、沉積相類型和成巖作用等影響因素對蘆草溝組做出了綜合評價，將研究區(qū)二疊系蘆草溝組碎屑巖儲層分為3類(表1，圖4)。其中Ⅰ類儲層分布于辮狀河三角洲前緣分流河道，由于南部博格達山和北部北三臺凸起2個物源的控制作用，二疊系蘆草溝組沉積時期，北三臺凸起中心區(qū)為剝蝕區(qū)，是北部沉積體系重要的物源供應區(qū)。在博格達山前北46井南、馬莊1井—西地1井、北22井—北7井3個區(qū)域蘆草溝組砂體沉積厚度大呈單獨的朵體，是砂體卸載的主要區(qū)域，也是研究區(qū)Ⅰ類儲層主要發(fā)育區(qū)；Ⅱ類儲層在辮狀河三角洲體前緣的遠砂壩和席狀砂，但在研究區(qū)分布范圍局限，發(fā)育較少；Ⅲ類儲層發(fā)育在北46井和西地1井辮狀河三角洲平原，北6井濱岸平原和北406、北32、北321井區(qū)濱淺湖灘壩。可見有利儲層的分布趨勢與沉積相展布特征基本一致，儲層的分布除與有利沉積相帶有關外，更受后期成巖改造和構造變動的控制。

表1 研究區(qū)碎屑巖的儲層評價

圖4 北三臺凸起南緣二疊系蘆草溝組儲層預測

4 結 論

(1) 蘆草溝組巖性以陸源碎屑巖為主，發(fā)育辮狀三角洲亞相和濱淺湖亞相以及若干微相，其物源來自北部北三臺凸起和南部博格達山。

(2) 蘆草溝組一段分布范圍有限，蘆草溝組二段分布范圍較大，整個蘆草溝組砂巖厚度、沉積特征與蘆草溝組二段相差不多，沉積相變化主要控制因素有古地貌和物源等。

(3) 儲層巖石成分復雜，結構成熟度和成分成熟度較低，儲層孔隙結構復雜，滲透率低，屬于中—低孔、低滲儲層。

(4) 按照物性、孔隙結構參數(shù)和孔隙類型分為3類儲層。有利儲層的分布與沉積相展布密切相關，優(yōu)質儲層主要發(fā)育在辮狀河三角洲前緣。

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編輯 林樹龍

20140821；改回日期：20141125

國家重大專項“準噶爾盆地深層火山巖儲集體形成演化與分布預測”(2011ZX05008-003-40)；甘肅省重點實驗室專項(1309RTSA041)

張大權(1988-)，男，2012年畢業(yè)于中國地質大學(北京)地球物理學專業(yè)，現(xiàn)為中國科學院蘭州油氣資源研究中心地球物理學在讀碩士研究生，主要從事儲層地球物理和石油地質研究。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.01.010

TE122.1

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1006-6535(2015)01-0046-06