陳 吉，吳遠(yuǎn)坤，孫愛艷，宋寶順，仲學(xué)哲

(中油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

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南堡油田沙一段儲(chǔ)層特征及控制因素

陳 吉，吳遠(yuǎn)坤，孫愛艷，宋寶順，仲學(xué)哲

(中油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

南堡油田深部?jī)?chǔ)層水體較深、湖盆面積廣、埋藏深，導(dǎo)致深部?jī)?chǔ)層泥質(zhì)含量較高、壓實(shí)作用較強(qiáng)，儲(chǔ)層較差，尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是勘探開發(fā)的重點(diǎn)。運(yùn)用巖心、薄片、掃描電鏡和其他分析化驗(yàn)資料系統(tǒng)分析了P1、P2斷塊的沉積相、儲(chǔ)層物性、儲(chǔ)層孔隙喉道特征和成巖作用特征，研究了南堡油田深層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層特征及其控制因素。結(jié)果表明，P1斷塊發(fā)育三角洲相，儲(chǔ)集砂體較薄、連通性差，儲(chǔ)集空間以次生溶蝕孔隙為主，膠結(jié)物和泥質(zhì)雜基含量高，儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)為中孔、特低滲、細(xì)喉道型儲(chǔ)層。P2斷塊發(fā)育砂質(zhì)碎屑流沉積，儲(chǔ)集砂體較厚、連通性好，儲(chǔ)集空間以次生溶蝕孔隙為主，膠結(jié)物和泥質(zhì)雜基含量少，儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)為中孔、中低滲、中喉道型儲(chǔ)層。沉積相和成巖作用對(duì)儲(chǔ)層影響顯著，三角洲相儲(chǔ)層較差，砂質(zhì)碎屑流儲(chǔ)層較為優(yōu)質(zhì)，且優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層均發(fā)育在強(qiáng)溶蝕相中。

優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；沉積相；成巖作用；P1、P2斷塊；南堡油田

引 言

南堡3、4號(hào)構(gòu)造位于渤海灣盆地南堡凹陷南部，東鄰柏各莊凸起，南接沙壘田凸起，西連南堡2號(hào)構(gòu)造，北部則毗鄰南堡陸地油田[1-2]。P1、P2斷塊分別位于南堡4號(hào)構(gòu)造的南部和南堡3號(hào)構(gòu)造西南部，為被斷層復(fù)雜化的斷鼻構(gòu)造和背斜構(gòu)造[3-4](圖1)。隨著南堡油田勘探開發(fā)的不斷深入，中淺層逐漸進(jìn)入高勘探程度階段，可動(dòng)用的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量越來越少，深部?jī)?chǔ)層將逐漸成為勘探開發(fā)的重要接替領(lǐng)域[5-8]。

本文在前人研究工作的基礎(chǔ)上，著眼于互相毗鄰的P1、P2斷塊沙一段儲(chǔ)層特征及對(duì)比研究，分析深部?jī)?yōu)質(zhì)儲(chǔ)層成因，以期為下步勘探開發(fā)工作提供一定借鑒意義。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 儲(chǔ)層沉積相

巖心觀察顯示，P1斷塊沙一段巖石類型主要以灰色細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，以正粒序?yàn)橹?，少?shù)細(xì)砂巖出現(xiàn)逆粒序特征，且砂巖中常夾有薄層植物碎屑和薄層泥質(zhì)條帶。砂巖中常見平行層理、波紋層理、交錯(cuò)層理、垮塌構(gòu)造和泥礫，垂向上以薄層的砂泥巖交互為主。粒度概率曲線表現(xiàn)為兩段式，粒度C-M圖數(shù)據(jù)具有典型牽引流特征。總體上表現(xiàn)為三角洲前緣相沉積特征。

P2斷塊巖心觀察顯示，儲(chǔ)集巖粒度較粗，以灰色礫巖、粗砂巖、中砂巖和細(xì)砂巖為主，粉砂巖含量很低，礫石呈“飄礫”形式存在。泥巖為具有深水環(huán)境特征的質(zhì)純深灰色、黑色質(zhì)純泥巖，與砂巖呈突變接觸。砂巖較厚，呈塊狀構(gòu)造，不發(fā)育牽引流沉積的構(gòu)造特征，其中砂礫巖以正粒序?yàn)橹?，少量發(fā)育逆粒序，砂體底部常發(fā)育逆粒序粉細(xì)砂巖，可見泥礫和泥巖撕裂屑。粒度概率曲線表現(xiàn)為兩段式、粒度C-M圖中除去“飄礫”數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)基本平行于C=M基線，分析其主要為砂質(zhì)碎屑流沉積。

1.2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置

P2斷塊儲(chǔ)集巖粒度明顯較P1斷塊更粗，以灰色中粗砂巖和礫巖為主，礫石常以“飄礫”形式存在，具有較深水環(huán)境的深灰色、黑色泥巖。分選為中等—差，次圓狀為主，石英平均含量為40.4%，成分和結(jié)構(gòu)成熟度中等，巖石類型以巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖為主。

1.3 儲(chǔ)層孔隙類型和儲(chǔ)層物性

P1、P2斷塊埋藏較深，碎屑顆粒以線接觸為主，原生孔隙損耗嚴(yán)重，以次生粒間溶蝕孔隙和粒內(nèi)溶蝕孔隙為主。鏡下常見長(zhǎng)石、巖屑和方解石膠結(jié)物等易溶組分被溶蝕成港灣狀或鋸齒狀。其中，P1斷塊沙一段孔隙度最大為23.9%，最小為4.2%，平均為17.3%；滲透率最大為96.48×10-3μm3，最小為0.17×10-3μm3，平均為5.80×10-3μm3，屬于中孔、特低滲儲(chǔ)層。P2斷塊孔隙度最大為22.7%，最小為1.7%，平均為13.4%；滲透率最大為966.15×10-3μm3，最小為0.07×10-3μm3，平均為46.90×10-3μm3，屬于中孔、中低滲儲(chǔ)層。

1.4 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

P1、P2斷塊孔滲相關(guān)性均較差，表明孔隙與喉道的匹配性差，這是由于研究區(qū)埋藏深度較深，壓實(shí)作用較強(qiáng)，孔隙類型以次生孔隙為主，受成巖作用影響顯著。

從壓汞曲線看，P1斷塊排驅(qū)壓力低，細(xì)歪度，無平臺(tái)，表明喉道分選性差；P2斷塊排驅(qū)壓力低，中粗歪度，出現(xiàn)平臺(tái)，表明喉道粗且分選性好。從壓汞數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表來看，P1斷塊平均排驅(qū)壓力為0.67 MPa，平均中值壓力為15.78 MPa，平均喉道半徑為0.44 μm，屬于細(xì)喉道儲(chǔ)層；P2斷塊平均排驅(qū)壓力為0.89 MPa，平均中值壓力為3.26 MPa，平均喉道半徑為3.98 μm，屬中喉道儲(chǔ)層。

2 儲(chǔ)層控制因素分析

2.1 沉積相對(duì)儲(chǔ)層的控制作用

高校在“愛家”教育上應(yīng)做到：組織“一封家書”、感恩父親節(jié)(母親節(jié))等活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生情系家庭，重視親情，感恩父母，勇于表達(dá)自己對(duì)父母的愛，知恩圖報(bào)；組織開展傳承家庭美德、家風(fēng)家訓(xùn)征集等活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生傳承傳統(tǒng)文化，弘揚(yáng)家庭美德，引領(lǐng)家庭風(fēng)尚，化解家庭矛盾，念家護(hù)家；組織“我為家庭繪藍(lán)圖”“我為家庭爭(zhēng)榮譽(yù)”“為實(shí)現(xiàn)家庭夢(mèng)想而奮斗”等活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生培養(yǎng)家庭自豪感、榮譽(yù)感和責(zé)任心，勇于承擔(dān)家庭重任，光大門楣，榮宗耀祖。

P1斷塊沙一段發(fā)育三角洲前緣沉積，儲(chǔ)層以三角洲前緣的細(xì)砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主。巖心觀察過程中共發(fā)現(xiàn)3種沉積微相類型，分別為水下分流河道微相、河口壩微相和水下分流河道間微相。其中，水下分流河道微相和河口壩微相主要發(fā)育薄層細(xì)砂巖和粉細(xì)砂巖，水下分流河道間微相主要發(fā)育薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖，整體上表現(xiàn)為頻繁的砂泥交互。

因此，橫向的砂體連通性較差，平均單層砂體厚度為3.7 m。儲(chǔ)層物性整體較差，細(xì)砂巖儲(chǔ)層物性略好于粉砂巖(圖2a)。

圖2 研究區(qū)沙一段孔滲—巖性關(guān)系

P2斷塊沙一段發(fā)育砂質(zhì)碎屑流沉積，是三角洲砂體在地震或火山噴發(fā)等觸發(fā)機(jī)制影響下垮塌，向湖盆中心經(jīng)二次搬運(yùn)形成的一種深水重力流[9-11]。砂質(zhì)碎屑流是一種塊狀塑性流體或賓漢流體，其沉積物支撐機(jī)制包括基質(zhì)強(qiáng)度、分散壓力和浮力等，沉積的砂巖呈毯狀分布，砂體發(fā)育、連通性較好，展布范圍較廣，平均單層砂體厚度可達(dá)7.2 m[12]。沉積特征符合Lowe序列，因此，將其劃分為R段和S段，R段主要為砂礫巖，S段為分選磨圓較好的細(xì)砂巖和粉砂巖，泥巖為具有深水環(huán)境特征的深灰色、黑色質(zhì)純泥巖。經(jīng)過二次搬運(yùn)和淘洗，砂質(zhì)碎屑流沉積的砂巖泥質(zhì)含量低，儲(chǔ)層物性明顯好于三角洲儲(chǔ)層，R段砂礫巖最為優(yōu)質(zhì)(圖2b)。

2.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

研究區(qū)對(duì)儲(chǔ)層影響較大的成巖作用類型主要為壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。通過普通薄片、鑄體薄片和掃描電鏡對(duì)成巖作用進(jìn)行系統(tǒng)研究。整個(gè)成巖過程中都伴隨著壓實(shí)作用，是孔隙變差和喉道變小的主要原因之一[13-16]。研究區(qū)經(jīng)歷了早期快速深埋期、持續(xù)深埋期和晚期(Ed1)構(gòu)造抬升期3個(gè)埋藏成巖演化階段，具有早期埋藏速率高、古埋藏深度大和持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。較大的埋深、較高的古地溫場(chǎng)、較高的泥質(zhì)含量以及早期碳酸鹽膠結(jié)物的缺乏促進(jìn)了壓實(shí)作用的進(jìn)行，原生孔隙快速減少，儲(chǔ)層物性變差[17-18]。從鏡下薄片鑒定來看，P1、P2斷塊壓實(shí)作用均較強(qiáng)，主要表現(xiàn)為原生孔隙基本損失殆盡，碎屑顆粒以線接觸為主，長(zhǎng)石石英發(fā)生脆性破裂，云母擠壓變形甚至錯(cuò)斷，塑性巖屑破裂呈假雜基。膠結(jié)物以早期方解石膠結(jié)物、晚期鐵方解石、鐵白云石和硅質(zhì)膠結(jié)為主，膠結(jié)物含量較低。溶蝕作用形成次生孔隙，有利于孔隙度變大，屬于建設(shè)性成巖作用。研究區(qū)溶蝕作用較強(qiáng)，儲(chǔ)集空間以次生溶蝕孔隙為主，約占總孔隙的70%～80%，易溶組分包括長(zhǎng)石、巖屑和碳酸鹽膠結(jié)物等。鏡下觀察可見碎屑顆粒和碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕呈粒內(nèi)溶蝕孔、粒間溶蝕孔和鑄?？?，使儲(chǔ)層孔隙度明顯增加，改善儲(chǔ)集物性。

依據(jù)對(duì)儲(chǔ)層影響較大的泥質(zhì)含量和溶蝕作用，將研究區(qū)劃分出低泥質(zhì)強(qiáng)溶蝕相、低泥質(zhì)弱溶蝕相、高泥質(zhì)強(qiáng)溶蝕相和高泥質(zhì)弱溶蝕相等成巖相類型。有利成巖相為低泥質(zhì)強(qiáng)溶蝕相和高泥質(zhì)強(qiáng)溶蝕相，有利儲(chǔ)層基本發(fā)育在強(qiáng)溶蝕相中。P1斷塊發(fā)育三角洲沉積，泥質(zhì)含量高，以高泥質(zhì)成巖相為主，有利儲(chǔ)層主要為高泥質(zhì)強(qiáng)溶蝕相細(xì)砂巖，受成巖作用影響，部分低泥質(zhì)強(qiáng)溶蝕相粉砂巖也可成為有利儲(chǔ)層(圖3a)。P2斷塊發(fā)育砂質(zhì)碎屑流沉積，經(jīng)過二次淘洗、搬運(yùn)，以低泥質(zhì)成巖相為主，有利儲(chǔ)層為低泥質(zhì)強(qiáng)溶蝕相砂礫巖和部分低泥質(zhì)強(qiáng)溶蝕相細(xì)砂巖(圖3b)。

3 對(duì)比分析

依據(jù)上述分析，P1、P2斷塊沙一段儲(chǔ)層最大的不同之處在于滲透率和砂體展布的差異，P1斷塊屬于特低滲儲(chǔ)層、砂體薄、連通性差，而P2斷塊屬于中低滲儲(chǔ)層、砂體厚、連通性好、展布范圍廣。沉積相決定了砂體展布特征，喉道粗細(xì)則直接影響滲透率的大小。受三角洲河道頻繁改道的影響，P1斷塊砂體雖然發(fā)育，但是厚度薄、連通性差，而P2斷塊砂質(zhì)碎屑流砂體平面上呈毯狀，連續(xù)性好，展布范圍廣，垂向上呈塊狀，厚度大。壓汞數(shù)據(jù)顯示，P1斷塊屬于細(xì)喉道，而P2斷塊屬于中喉道，而喉道的粗細(xì)主要受壓實(shí)作用和填隙物的影響。研究區(qū)2個(gè)斷塊壓實(shí)作用均較強(qiáng)，對(duì)喉道影響顯著，但并無明顯區(qū)別，泥質(zhì)含量的差異是2個(gè)斷塊滲透率和喉道不同的重要原因。P1斷塊泥質(zhì)含量為11%，大量的黏土礦物堵塞喉道導(dǎo)致喉道變細(xì)、滲透率變差(圖4a)。

圖3 研究區(qū)成巖相

南堡油田沙一段沉積時(shí)期，由于湖盆范圍較廣、水體較深，導(dǎo)致該區(qū)三角洲前緣砂體的泥質(zhì)含量較高。

X衍射數(shù)據(jù)表明，P1斷塊黏土礦物以高嶺石、伊利石和伊蒙混層為主，高嶺石平均含量可達(dá)59%。在成巖階段中晚期有較高的高嶺石含量，分析其原因?yàn)殚L(zhǎng)石被溶蝕后的產(chǎn)物在原地滯留形成了大量的高嶺石，這些高嶺石堵塞在孔隙和喉道中，對(duì)儲(chǔ)層喉道和滲透率具有較大影響。P2斷塊泥質(zhì)含量相對(duì)較低(圖4b)，平均為5%，與該區(qū)沉積相有關(guān)。

砂質(zhì)碎屑流沉積屬于深水重力流沉積的一種，主要是由三角洲前緣、平原砂體在地震、火山噴發(fā)等觸發(fā)因素影響下，垮塌并向湖盆中心搬運(yùn)形成的。

因此，經(jīng)過二次搬運(yùn)、淘洗的砂質(zhì)碎屑流砂體中泥質(zhì)含量較低。

研究區(qū)黏土礦物以伊蒙混層、伊利石和綠泥石為主，高嶺石平均含量為4%，不存在P1斷塊中長(zhǎng)石溶蝕產(chǎn)物原地滯留形成高嶺石堵塞喉道的情況。

因此，在較深水沉積環(huán)境中的南堡深層，靠近湖盆邊緣的三角洲儲(chǔ)層較差，需要尋找的是有利構(gòu)造，而在靠近湖盆中心區(qū)域的深水重力流儲(chǔ)層較為優(yōu)質(zhì)，既可以發(fā)育構(gòu)造油氣藏，也可以發(fā)育有利的巖性油氣藏。

圖4 砂巖掃描電鏡特征

4 結(jié) 論

(1) P1斷塊沙一段儲(chǔ)層以三角洲相砂體為主，P2斷塊沙一段儲(chǔ)層發(fā)育砂質(zhì)碎屑流沉積。

(2) P1、P2斷塊儲(chǔ)集空間主要為次生溶蝕孔隙，P1斷塊屬于中孔、特低滲、細(xì)喉道型儲(chǔ)層，P2斷塊屬于中孔、中低滲、中喉道型儲(chǔ)層。

(3) P1斷塊儲(chǔ)層滲透率差和喉道細(xì)的主要原因?yàn)檩^強(qiáng)的壓實(shí)作用和較多的黏土礦物堵塞在喉道中。P2斷塊儲(chǔ)集砂體經(jīng)過二次搬運(yùn)和淘洗，黏土礦物含量相對(duì)較低，滲透率和喉道相對(duì)較好。

(4) 沉積相和成巖作用對(duì)儲(chǔ)層影響顯著，深部三角洲相儲(chǔ)層較差，砂質(zhì)碎屑流儲(chǔ)層較為優(yōu)質(zhì)。在靠近湖盆邊緣的三角洲砂體發(fā)育區(qū)，需要尋找的是有利構(gòu)造，而湖盆中心區(qū)域既可以發(fā)育構(gòu)造油氣藏，也可以發(fā)育有利的巖性油氣藏。

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編輯 林樹龍

20141031；改回日期：20141203

國(guó)家重大專項(xiàng)“渤海灣盆地黃驊坳陷灘海開發(fā)技術(shù)示范工程”(2011ZX05050)

陳吉(1986-)，男，工程師，2008年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地質(zhì)學(xué)專業(yè)，2013年畢業(yè)于中科院蘭州油氣中心礦物巖石礦床學(xué)專業(yè)，獲博士學(xué)位，研究方向?yàn)槌练e儲(chǔ)層研究。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.01.008

TE122.2

A

1006-6535(2015)01-0036-05