明玉坤

(中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257061)

春風(fēng)油田沙灣組一段鈣質(zhì)砂礫巖成因研究

明玉坤

(中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257061)

春風(fēng)油田沙灣組一段油層鈣質(zhì)膠結(jié)嚴(yán)重，使部分層段物性變差，降低了局部油砂有效厚度，增加了儲(chǔ)層非均質(zhì)性。在沉積相分析的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用巖心、測(cè)井、鏡下鑒定及微量元素實(shí)驗(yàn)資料，研究了鈣質(zhì)砂礫巖的成因和分布規(guī)律。在沉積后的成巖早期，來(lái)自北部扎伊爾山的高含鈾量水優(yōu)先沿厚度較大、原始滲透性好的水下河道和水下河道側(cè)緣亞相進(jìn)入油層，在水體較淺的氧化-還原過(guò)渡帶，鈾析出形成碳酸根離子，形成了砂礫巖體的鈣質(zhì)膠結(jié)，鈣質(zhì)膠結(jié)程度主要受沉積微相控制，水下河道及側(cè)緣膠結(jié)厚度大，遠(yuǎn)離河道方向膠結(jié)厚度小。

春風(fēng)油田；沙灣組；鈣質(zhì)膠結(jié)；砂礫巖成因

1 地質(zhì)概況

春風(fēng)油田位于新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市，東南向與車排子油田相鄰，東北向與紅山嘴油田相接(圖1)，構(gòu)造上位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起車排子凸起東部。春風(fēng)油田主力含油層系為新近系沙灣組一段1砂組，為一套厚約10 m的砂礫巖沉積，具有油藏埋深淺、油層薄、油稠等特點(diǎn)，具有較好的勘探開發(fā)前景。

圖1 春風(fēng)油田區(qū)域位置

沙灣組一段儲(chǔ)層粒度粗、孔滲高、含油性好，但鈣質(zhì)膠結(jié)層段的存在使得目的層的含油性明顯變差，大大降低了目的層有效厚度。在部分井區(qū)，單井中的含油有效厚度小，部分井段由于鈣質(zhì)膠結(jié)程度較強(qiáng)而表現(xiàn)為干層，影響了開發(fā)效率。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽膠結(jié)物含量越高，儲(chǔ)層物性越差，當(dāng)碳酸鹽巖含量大于20%時(shí)，無(wú)法成為有效儲(chǔ)層，目前對(duì)不同類型碳酸鹽巖成因有多種解釋[1-2]。為此，本文在前期沉積相分析的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用巖心、測(cè)井、鏡下鑒定及微量元素實(shí)驗(yàn)資料，摸清了鈣質(zhì)砂礫巖的成因和分布規(guī)律。

根據(jù)目前最新的研究成果，鈣質(zhì)巖性的成因有原生、準(zhǔn)同生和次生3大類和具體8種模式[3]；鈣質(zhì)砂礫巖的研究方法，有同位素測(cè)試、微量元素測(cè)試、電鏡和薄片觀察等多種研究手段[4]。對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地相似地區(qū)的鈣質(zhì)巖性而言，沉積作用、構(gòu)造和白云石化作用共同影響鈣質(zhì)巖性油砂的物性。沉積環(huán)境決定鈣質(zhì)巖性的分布范圍；白云石化作用增強(qiáng)了巖石脆性；構(gòu)造活動(dòng)下裂縫發(fā)育，其作為儲(chǔ)集空間及通道，使得溶孔在裂縫周邊發(fā)育[5-7]。

2 鈣質(zhì)砂礫巖識(shí)別

2.1 巖心識(shí)別

鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫巖的識(shí)別主要有巖心辨別、測(cè)井識(shí)別兩種途徑。從巖心上來(lái)看，儲(chǔ)層的膠結(jié)類型主要包括鈣質(zhì)膠結(jié)和泥質(zhì)膠結(jié)兩種。泥質(zhì)膠結(jié)主要發(fā)育在層段底部底礫巖層段，由于埋藏淺、壓實(shí)作用弱，泥質(zhì)膠結(jié)的砂礫巖較疏松、分選差、含油性欠佳。鈣質(zhì)膠結(jié)的儲(chǔ)層呈灰白色，取心收獲率高，巖心較完整，儲(chǔ)層致密，與泥質(zhì)膠結(jié)的儲(chǔ)層有較大差異。鈣質(zhì)膠結(jié)物的成分為碳酸鈣，滴稀鹽酸明顯起泡。從巖性上來(lái)看，鈣質(zhì)膠結(jié)的儲(chǔ)層可以是礫巖、礫質(zhì)砂巖、含礫砂巖，更多的是鈣質(zhì)膠結(jié)的粗砂巖、中砂巖及細(xì)砂巖，在韻律的任何位置都可能出現(xiàn)，較易識(shí)別。

鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫巖段巖性致密，基本不含油，但在局部可見鈣質(zhì)膠結(jié)物溶蝕后形成的溶孔、溶洞及溶縫發(fā)育，這些溶蝕孔洞縫中常常有很好的含油性顯示。

2.2 測(cè)井識(shí)別

鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫巖在常規(guī)測(cè)井曲線上主要表現(xiàn)為自然電位曲線靠近基線、電阻率高值、微電極曲線尖刀狀高值且無(wú)或小幅度差、密度高值、聲波時(shí)差明顯低值等特征(圖2)。此外，研究區(qū)的鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫巖體大多數(shù)具有自然伽馬高值的特點(diǎn)，該特點(diǎn)與其他地區(qū)鈣質(zhì)儲(chǔ)層特征相反，是分析研究區(qū)鈣質(zhì)砂礫巖成因的重要線索。例如，排609-4井鈣質(zhì)膠結(jié)層的各電測(cè)曲線的形態(tài)，就是較為典型的識(shí)別標(biāo)志。

圖2 排609-4井鈣質(zhì)砂礫巖識(shí)別的電性響應(yīng)

3 鈣質(zhì)砂礫巖分布特征

3.1 垂向分布特征

鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫巖在全區(qū)普遍存在。垂向上，從巖心和測(cè)井上識(shí)別出的鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫巖不僅發(fā)育在目的層頂部，在目的層中部、底部也有出現(xiàn)，膠結(jié)層數(shù)不大于4層。北部井區(qū)層數(shù)較多，多數(shù)發(fā)育2層以上，南部井區(qū)膠結(jié)層數(shù)一般在2層以下。膠結(jié)單層厚度從幾十厘米到幾米，累計(jì)厚度不大于8.7 m。

3.2 平面分布特征

從鈣質(zhì)砂礫巖累計(jì)厚度分布上來(lái)看(圖3)，除了研究區(qū)中部的部分井區(qū)鈣質(zhì)砂礫巖不發(fā)育外，其他地區(qū)廣泛分布鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫巖。研究區(qū)北部和西部地區(qū)是高值區(qū)，鈣質(zhì)膠結(jié)厚度最大在6 m以上，向東南方向有逐漸減薄的趨勢(shì)。另外，鈣質(zhì)砂礫巖的厚度與沉積相的平面分布也有一定關(guān)系，沿水下河道延伸一帶附近，鈣質(zhì)膠結(jié)厚度相對(duì)較大，遠(yuǎn)離河道方向膠結(jié)厚度有逐漸減小的趨勢(shì)。

碳酸鹽含量總體具有從西北部向東南部降低的趨勢(shì)。例如，西北部排609井碳酸鹽含量為28.3%，東北部排612井碳酸鹽含量為28.1%，西部排610井碳酸鹽含量為35.4%，南部排601-平191井目的層碳酸鹽含量為10.5%，排601-平1井碳酸鹽含量?jī)H為3.9%。

圖3 鈣質(zhì)砂礫巖分布形態(tài)

4 鈣質(zhì)砂礫巖成因研究

4.1 鈣質(zhì)膠結(jié)層鈾含量異常高

研究區(qū)發(fā)育的鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫巖普遍具有自然伽馬測(cè)井高值的特點(diǎn)，該特點(diǎn)與其它地區(qū)鈣質(zhì)膠結(jié)層的特征明顯不同。為解釋該現(xiàn)象，針對(duì)鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖樣品進(jìn)行了微量元素測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)樣品中的鈾含量異常高。通常巖石樣品中的鈾含量小于10 μg/g被認(rèn)為是在正常范圍內(nèi)。排609-12、排612-11井鈣質(zhì)砂礫巖實(shí)驗(yàn)樣品中，鈾含量分別為27.8 μg/g和29 μg/g，遠(yuǎn)比正常值要高，這是造成膠結(jié)層自然伽馬高值的主要原因。

4.2 油田水補(bǔ)給區(qū)也存在鈾含量異常高

根據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地西北部水文地質(zhì)條件，研究區(qū)北部扎伊爾山水力梯度大，徑流強(qiáng)度大，巖石被強(qiáng)烈淋濾，是盆地重要的油田水補(bǔ)給區(qū)。國(guó)家地質(zhì)局馮世榮(2002)的研究數(shù)據(jù)表明[8]，對(duì)扎伊爾山區(qū)不同時(shí)期進(jìn)行放射性水化學(xué)調(diào)查，曾發(fā)現(xiàn)了5個(gè)鈾異常區(qū)(大于10.0×10-6g/L)。

研究區(qū)位于扎伊爾山南部徑流區(qū)，新近系沙灣組鈣質(zhì)膠結(jié)層段的高含鈾量與扎伊爾山來(lái)水的高含鈾量有著密切關(guān)系。前期沉積相研究表明，沙灣組物源主要來(lái)自北部扎伊爾山，扎伊爾山對(duì)研究區(qū)沙灣組儲(chǔ)層的沉積和成巖具有重要影響。因此認(rèn)為，目的層的鈣質(zhì)膠結(jié)應(yīng)當(dāng)是成巖期來(lái)自北部的含鈾水補(bǔ)給儲(chǔ)層，造成鈣質(zhì)沉淀。

4.3 水道控制鈣質(zhì)砂礫巖發(fā)育

根據(jù)目的層鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫巖的分布特征，儲(chǔ)層鈣質(zhì)膠結(jié)的程度與沉積相的分布具有密切關(guān)系。例如，春風(fēng)油田排609區(qū)塊鈣質(zhì)膠結(jié)厚度大、含量高的區(qū)域主要位于排609-5～排609-2～排624井區(qū)一帶，結(jié)合平面相情況可知，該高值帶正對(duì)應(yīng)于水下河道及水下河道側(cè)緣亞相。向著遠(yuǎn)離水下河道的方向，鈣質(zhì)膠結(jié)厚度具有減弱趨勢(shì)。

從全區(qū)來(lái)看，鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫巖的發(fā)育程度與沉積相之間同樣具有類似關(guān)系和特征。這表明北部來(lái)水在成巖早期補(bǔ)給研究區(qū)時(shí)，優(yōu)先沿厚度大、原始滲透性較好的位置和層段進(jìn)入沉積層，使得水下河道及河道側(cè)緣亞相膠結(jié)層數(shù)多、厚度大。

鏡下可見鈣質(zhì)砂礫巖膠結(jié)類型主要為基底式、孔隙式膠結(jié)[9]，表明砂巖還未固結(jié)成巖就被膠結(jié)，膠結(jié)時(shí)期較早。

4.4 成巖早期含鈾水沿高滲相帶進(jìn)入儲(chǔ)層成巖

鈾在油田水中的存在形式主要為碳酸鈾，當(dāng)油田水處于氧化-還原過(guò)渡帶時(shí)，鈾從水中還原沉淀形成固體氧化物時(shí)，有大量碳酸根離子產(chǎn)生。在鈾含量較高的地區(qū)，伴隨著粗碎屑巖石被鈣質(zhì)膠結(jié)，出現(xiàn)鈣質(zhì)砂礫巖的現(xiàn)象[10-12]。結(jié)合相似地區(qū)鈣質(zhì)砂礫巖野外露頭觀測(cè)，這些鈣質(zhì)砂巖往往呈順層、斷續(xù)的串珠狀透鏡體分布，或呈不規(guī)則團(tuán)塊狀順層理方向發(fā)育；剖面上連續(xù)性差，產(chǎn)出空間位置多為砂體的頂?shù)撞炕驔_刷面。

5 結(jié)論

(1)春風(fēng)油田目的層的鈣質(zhì)膠結(jié)區(qū)域主要在來(lái)自北部扎伊爾山鈾含量高的油田水補(bǔ)給區(qū)。水流優(yōu)先沿厚度較大、原始滲透性好的水下河道及側(cè)緣亞相進(jìn)入油層，在水體淺的氧化-還原過(guò)渡帶，鈾析出的同時(shí)產(chǎn)生碳酸根，使砂礫巖體鈣質(zhì)膠結(jié)。

(2)春風(fēng)油田控制儲(chǔ)層鈣質(zhì)膠結(jié)程度的關(guān)鍵因素是沉積微相，水下河道及側(cè)緣膠結(jié)厚度大，遠(yuǎn)離河道方向膠結(jié)厚度減少。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2017)03-0042-03

2016-12-27

明玉坤，高級(jí)工程師，1982年生，2004年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)研究工作。

中國(guó)石化重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“極淺層特超稠油SAGD開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究”(P13055)。

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