張大權(quán)，鄒妞妞，姜 楊，馬崇堯，杜社寬

(1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，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(zhǔn)噶爾盆地北三臺(tái)凸起蘆草溝組低滲儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

張大權(quán)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，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(chǔ)層評(píng)價(jià)機(jī)制包括沉積類型和低滲儲(chǔ)層巖石特征評(píng)價(jià)。在地震資料分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用物源、沉積相和巖石儲(chǔ)層特征等對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地北三臺(tái)凸起二疊系蘆草溝組低滲透儲(chǔ)層開(kāi)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(lái)自北部北三臺(tái)凸起、南部博格達(dá)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(bǔ)齊，蘆草溝組二段分布范圍較大，沉積厚度約占據(jù)整個(gè)蘆草溝組的2/3。在沉積相研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、物性特征、空間類型等研究，認(rèn)為儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于中—低孔、低滲儲(chǔ)層。根據(jù)沉積相類型和低滲透儲(chǔ)層巖石特征對(duì)蘆草溝組作出了綜合評(píng)價(jià)，有利儲(chǔ)層的分布與沉積相展布密切相關(guān)，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在辮狀河三角洲前緣。

低滲透儲(chǔ)層；儲(chǔ)層評(píng)價(jià)；沉積特征；儲(chǔ)層特征；準(zhǔn)噶爾盆地；蘆草溝組

引 言

低滲透油氣資源在中國(guó)油氣資源中占有十分重要的地位，是中國(guó)未來(lái)油氣勘探的主要對(duì)象[1]。低滲透儲(chǔ)層評(píng)價(jià)包括沉積特征和儲(chǔ)層特征2個(gè)方面[2]，加強(qiáng)低滲透儲(chǔ)層致密沉積特征和儲(chǔ)層特征的綜合研究，對(duì)于預(yù)測(cè)低滲透儲(chǔ)層勘探潛力和優(yōu)選有效的開(kāi)發(fā)增產(chǎn)措施具有重要的指導(dǎo)意義。準(zhǔn)噶爾盆地北三臺(tái)凸起二疊系蘆草溝組低滲透儲(chǔ)層主要分布于吉木薩爾凹陷及北三臺(tái)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(chǔ)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(dá)山前構(gòu)造活動(dòng)表現(xiàn)劇烈，阜康斷裂強(qiáng)烈逆沖，造成早期的博格達(dá)山前坳陷褶皺回返，以增生楔的形式成為博格達(dá)山的一部分，同時(shí)前緣隆起向北遷移，由三臺(tái)—古牧地地區(qū)遷移至北三臺(tái)地區(qū)[4]。研究區(qū)二疊統(tǒng)自下而上依次發(fā)育塔什庫(kù)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(duì)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(duì)整個(gè)北三臺(tái)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(chǔ)上[1-6]，收集了研究區(qū)內(nèi)44口典型井的地質(zhì)、測(cè)井和地震資料，通過(guò)巖性、沉積構(gòu)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(jié)合儲(chǔ)層巖石特征、物性特征等對(duì)蘆草溝組儲(chǔ)層作出了綜合預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。為準(zhǔn)噶爾盆地北三臺(tái)地區(qū)二疊系蘆草溝組低滲透儲(chǔ)層的勘探開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)，同時(shí)也為碎屑巖低滲透儲(chǔ)層評(píng)價(jià)機(jī)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(chǔ)[7]，在單井巖心觀察和精細(xì)描述的基礎(chǔ)上，利用測(cè)井和錄井資料，并結(jié)合地震資料，對(duì)研究區(qū)的沉積相進(jìn)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(yuǎn)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(zhì)中砂巖夾深灰色、灰黑色凝灰質(zhì)泥巖，上部為綠灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、中砂巖夾灰綠色泥巖及粉砂質(zhì)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(jiàn)河道沖刷構(gòu)造，具有正粒序?qū)永恚瑸檗p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(zhì)中砂巖夾深灰色、灰黑色凝灰質(zhì)泥巖，上部為綠灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、中砂巖夾灰綠色泥巖及粉砂質(zhì)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(gòu)造及物源流水方向的沉積剖面，對(duì)于確定沉積體系展布與演化起著重要作用[8]。以北三臺(tái)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(tái)凸起和南部博格達(dá)山前沖斷帶2個(gè)主要的物源區(qū)，反映了2個(gè)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(yuǎn)離物源區(qū)，相變?cè)娇?，砂體規(guī)模大大減小，單砂層厚度薄且以?shī)A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(gè)高地夾持下，只在3個(gè)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(tái)凸起物源體系，底部巖性為灰綠色砂礫巖、泥質(zhì)含礫砂巖和細(xì)砂巖，往上呈正旋回序列沉積，過(guò)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(guò)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(gè)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(zhì)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(zhì)粉砂巖夾深灰色綠灰色粉砂質(zhì)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(zhì)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(guò)北46井—北406井—北88井—西地1井二疊系蘆草溝組沉積相對(duì)比

1.3 沉積相平面展布

基于單井相和連井相的分析，結(jié)合地震資料和區(qū)域地質(zhì)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(qiáng)的規(guī)律性。北三臺(tái)凸起南緣蘆草溝組一段(P2l1)厚度高值區(qū)集中在2個(gè)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(cè)北46井區(qū)以南有砂巖分布，厚度預(yù)計(jì)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(gè)單獨(dú)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(dú)的小朵體，沿著北三臺(tái)凸起呈環(huán)帶分布。

圖3 北三臺(tái)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(gè)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(dá)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(gè)物源，發(fā)育3個(gè)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(dú)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(cè)翼分布，同時(shí)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(gè)蘆草溝組的大部分，因此，整個(gè)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(tái)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(duì)沉積具有控制作用，表現(xiàn)在2個(gè)方面。一是古溝谷，古溝谷往往從古凸起山口就開(kāi)始發(fā)育，延伸至凹陷內(nèi)部，而這些古溝谷控制水系延伸方向和砂體輸導(dǎo)通道；北三臺(tái)凸起南翼北46井南發(fā)育大的古溝谷，蘆草溝組時(shí)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(nèi)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(nèi)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(lái)源方向控制砂體的展布方向，研究區(qū)主要有北部北三臺(tái)凸起物源和南部博格達(dá)山物源。物源方向基本沒(méi)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(nèi)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(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

北三臺(tái)凸起南緣二疊系蘆草溝組以砂巖為主，除局部井點(diǎn)含砂礫巖外，砂巖以細(xì)粒巖屑砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，較粗粒的巖石一般分布于鄰近北三臺(tái)凸起、博格達(dá)山物源區(qū)的部分井點(diǎn)，如北46、西地1等井。蘆草溝組碎屑巖總體粒度較細(xì)，碎屑巖儲(chǔ)層含量相對(duì)中等，分布相對(duì)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(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖和細(xì)粒巖屑砂巖，部分巖石中含有不同量的凝灰質(zhì)成分或泥屑、泥灰質(zhì)內(nèi)碎屑，巖石的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低，巖石中石英的含量相對(duì)較低，一般小于25%，長(zhǎng)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(dá)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(jié)物含量相對(duì)變化很大，以基底膠結(jié)為主，膠結(jié)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(diǎn)接觸或點(diǎn)—線接觸、次圓—次棱狀，孔隙式膠結(jié)為主?？傮w上這套儲(chǔ)層具有分布較廣、厚度變化大、成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度及成巖壓實(shí)作用變化大的特征，顯孔發(fā)育程度不一。

2.2 儲(chǔ)層物性

由于沉積環(huán)境的差異，北三臺(tái)凸起南緣地區(qū)碎屑巖的儲(chǔ)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?dāng)?shù)據(jù)顯示均為較細(xì)粒的巖石，主要為粉砂巖、細(xì)砂巖類，巖石的壓實(shí)和膠結(jié)作用均較強(qiáng)。研究區(qū)二疊系蘆草溝組儲(chǔ)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(chǔ)層，北三臺(tái)凸起南翼二疊系蘆草溝組砂巖類儲(chǔ)層相對(duì)發(fā)育，儲(chǔ)層相對(duì)較好，統(tǒng)計(jì)北三臺(tái)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(lái)看，巖石的孔隙度中等，大部分樣品的孔隙度超過(guò)12.00%，基本為中孔儲(chǔ)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(chǔ)層。

2.3 儲(chǔ)集空間類型

根據(jù)巖心觀察和薄片鑒定結(jié)果，北三臺(tái)凸起南緣二疊系蘆草溝組儲(chǔ)層孔隙通常不會(huì)單獨(dú)存在，大多是不同孔隙以不同比例的組合，常見(jiàn)儲(chǔ)層孔隙組合類型為：①次生—原生孔隙型，儲(chǔ)層孔隙類型以殘余原生粒間孔為主，儲(chǔ)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(jié)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(chǔ)集性質(zhì)相對(duì)最佳，屬中低孔、低滲儲(chǔ)層；②原生—次生孔隙型，儲(chǔ)層中次生孔隙(以長(zhǎng)石或巖屑顆粒溶孔為主)約占50%～80%，該類型儲(chǔ)層大部分儲(chǔ)層孔隙度小于15%，滲透率一般小于1.0×10-3μm2，儲(chǔ)集性質(zhì)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(chǔ)層；③微孔隙型，因強(qiáng)烈的壓實(shí)和膠結(jié)作用，儲(chǔ)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(chǔ)層儲(chǔ)集性質(zhì)極差，屬特低孔、特低滲儲(chǔ)層。

3 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

北三臺(tái)凸起南緣主要為低滲透儲(chǔ)層，根據(jù)工區(qū)儲(chǔ)層的實(shí)際情況，結(jié)合儲(chǔ)層厚度、儲(chǔ)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(duì)蘆草溝組做出了綜合評(píng)價(jià)，將研究區(qū)二疊系蘆草溝組碎屑巖儲(chǔ)層分為3類(表1，圖4)。其中Ⅰ類儲(chǔ)層分布于辮狀河三角洲前緣分流河道，由于南部博格達(dá)山和北部北三臺(tái)凸起2個(gè)物源的控制作用，二疊系蘆草溝組沉積時(shí)期，北三臺(tái)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(yīng)區(qū)。在博格達(dá)山前北46井南、馬莊1井—西地1井、北22井—北7井3個(gè)區(qū)域蘆草溝組砂體沉積厚度大呈單獨(dú)的朵體，是砂體卸載的主要區(qū)域，也是研究區(qū)Ⅰ類儲(chǔ)層主要發(fā)育區(qū)；Ⅱ類儲(chǔ)層在辮狀河三角洲體前緣的遠(yuǎn)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(chǔ)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(jiàn)有利儲(chǔ)層的分布趨勢(shì)與沉積相展布特征基本一致，儲(chǔ)層的分布除與有利沉積相帶有關(guān)外，更受后期成巖改造和構(gòu)造變動(dòng)的控制。

表1 研究區(qū)碎屑巖的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

圖4 北三臺(tái)凸起南緣二疊系蘆草溝組儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

4 結(jié) 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(lái)自北部北三臺(tái)凸起和南部博格達(dá)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(gè)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(chǔ)層巖石成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度較低，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滲透率低，屬于中—低孔、低滲儲(chǔ)層。

(4) 按照物性、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)和孔隙類型分為3類儲(chǔ)層。有利儲(chǔ)層的分布與沉積相展布密切相關(guān)，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在辮狀河三角洲前緣。

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編輯 林樹(shù)龍

20140821；改回日期：20141125

國(guó)家重大專項(xiàng)“準(zhǔn)噶爾盆地深層火山巖儲(chǔ)集體形成演化與分布預(yù)測(cè)”(2011ZX05008-003-40)；甘肅省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)(1309RTSA041)

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

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.01.010

TE122.1

A

1006-6535(2015)01-0046-06