大民屯凹陷西側(cè)中南段沙四段儲(chǔ)層特征研究

呂文起 張宏艷 鄭玉龍等

摘要：地震、地質(zhì)相結(jié)合，利用高精度三維地震儲(chǔ)層反演技術(shù)和儲(chǔ)層地質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)大民屯凹陷西側(cè)中南段古近系沙四段低滲透儲(chǔ)層特征進(jìn)行了系統(tǒng)分析，確定了儲(chǔ)層的產(chǎn)狀、巖石學(xué)特征、物性特征及微觀特征等。分析認(rèn)為該套儲(chǔ)層為中孔低滲透、低孔超低滲透儲(chǔ)層，針對(duì)微裂縫的存在，并結(jié)合油層改造措施，使這套儲(chǔ)層仍具有較大的勘探和開(kāi)發(fā)價(jià)值。研究?jī)?nèi)容對(duì)指導(dǎo)該區(qū)的下一步勘探以及同類儲(chǔ)層的含油氣評(píng)價(jià)都具有一定的指導(dǎo)和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：三雛地震儲(chǔ)層反演；儲(chǔ)層地質(zhì)評(píng)價(jià)；儲(chǔ)層產(chǎn)狀；巖石學(xué)特征；物性特征；微觀特征

中圖分類號(hào)：TEl22.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

大民屯凹陷構(gòu)造上可分為西側(cè)斜坡帶、中央洼陷帶和東側(cè)陡坡帶。西側(cè)斜坡帶面積約300km²，2006年完鉆的沈281井和沈275井分別在古近系沙四段和元古界古潛山獲工業(yè)油氣流，顯示良好勘探前景。其中，古近系沙四段下部發(fā)育厚層塊狀砂礫巖，錄井過(guò)程中不同程度地見(jiàn)到熒光、油跡、油斑顯示，但由于顯示不活躍、儲(chǔ)層物性差，早期一般解釋為干層或水層，后期地化錄井、試油及開(kāi)發(fā)實(shí)踐證實(shí)該套儲(chǔ)層為油層。為加強(qiáng)該套儲(chǔ)層勘探與開(kāi)發(fā)，對(duì)儲(chǔ)層形成背景、孔隙結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了研究，確定了該套儲(chǔ)層的基本特征。

1區(qū)域地質(zhì)背景

1.1構(gòu)造特征

沙四段沉積期，大民屯凹陷構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，凹陷西側(cè)發(fā)育了一條控制凹陷形成和地層沉積的邊界斷裂，受古近系晚期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的改變影響，斷層沿層面反向活動(dòng)形成逆斷層…。古近系沙四段和元古界古潛山屬同一斷裂系統(tǒng)，斷裂走向主要為北東向、近北東向、近東西向、北西向和近南北向：北東向斷層為本區(qū)主干斷裂，同時(shí)控制地層沉積和構(gòu)造格局的形成，具有分區(qū)、分帶作用；東西向斷裂為三級(jí)斷裂，為二級(jí)斷裂的派生斷裂，控制區(qū)域構(gòu)造面貌，形成一系列北掉斷塊構(gòu)造，同時(shí)也對(duì)地層沉積和油氣分布具有一定的控制作用；北西向斷層和近南北向斷層為調(diào)節(jié)性斷層，主要起分割斷塊和平衡構(gòu)造應(yīng)力作用。

研究區(qū)整體表現(xiàn)為“兩山夾一溝”的構(gòu)造特征，其中，“兩山”指位于相對(duì)構(gòu)造高部位的西側(cè)斜坡帶和前當(dāng)堡一安福屯古潛山帶，中部沈257井一沈263井—沈268井—沈225井—沈241井—帶為西側(cè)斜坡帶和古潛山帶間的轉(zhuǎn)折帶，構(gòu)造位置相對(duì)較低。

1.2沉積特征

伴隨構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，大民屯凹陷古近系沙四段一沙三段沉積經(jīng)歷了“低位體系域一水進(jìn)體系域一高位體系域”的一個(gè)三級(jí)層序沉積過(guò)程，沙四上亞段發(fā)育的全區(qū)可追蹤對(duì)比的暗色泥巖頂面為最大湖泛面，沙四下亞段大范圍發(fā)育的油頁(yè)巖頂面及與之可對(duì)比的暗色泥巖底面作為初始湖泛面。其中，大民屯凹陷沙四段低位體系域沉積形成于遼河斷陷湖盆發(fā)育初期，該時(shí)期斷裂以北東向繼承性斷裂為主，強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起環(huán)境變化(地貌和水域)造成沉積體的時(shí)間和空間分布發(fā)生根本性變化。

受斷裂及古地貌影響，低位體系域時(shí)期大民屯凹陷西側(cè)中南段發(fā)育多個(gè)近物源、快速堆積厚層砂礫巖體：近物源區(qū)發(fā)育厚度大，巖性主要為角礫巖、砂礫巖夾薄層深灰色、紅色泥巖；遠(yuǎn)離物源區(qū)發(fā)育厚度減薄，巖性相變?yōu)榘瞪鄮r、油頁(yè)巖、細(xì)砂巖和粉砂巖。水進(jìn)體系域主要發(fā)育厚度較大的暗色泥巖夾粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，砂質(zhì)含量低，深湖區(qū)常發(fā)育砂、礫混雜重力流沉積。高位體系域沉積于湖退背景，沉積沙三段絕大部分地層，巖性主要為砂礫巖、暗色或紅色泥巖、炭質(zhì)泥巖等。

2儲(chǔ)層特征研究

2.1儲(chǔ)層產(chǎn)狀

沙四段沉積經(jīng)歷了大民屯凹陷初陷一深陷期，可分為沙四上亞段和沙四下亞段：沙四上亞段巖性以厚層灰褐色、深灰色泥巖為主，局部夾灰白色砂礫巖、粉砂巖，厚度一般為200～500m；沙四下亞段以厚層塊狀凝灰質(zhì)角礫巖、淺灰色砂礫巖、細(xì)砂巖為特征，厚度一般為300～600m，其中所含碎屑巖為沙四段主要含油砂體。

三維儲(chǔ)層反演結(jié)合井點(diǎn)分析顯示，沙四段下部大套砂礫巖沉積體波阻抗值較高，上部深灰色泥巖波阻抗值較低。垂直構(gòu)造走向過(guò)井反演剖面反映由西側(cè)斜坡向凹陷內(nèi)沙四段下部高波阻抗層(儲(chǔ)層)厚度逐漸減薄，與鉆井結(jié)果相吻合，至古潛山帶相變?yōu)楸蛹?xì)砂巖、粉砂巖與泥巖互層。平行構(gòu)造走向連井反演剖面顯示，由南向北斜坡帶和轉(zhuǎn)折帶沙四下亞段儲(chǔ)層均較為發(fā)育，受構(gòu)造影響形成多個(gè)局部構(gòu)造高點(diǎn)。波阻抗平面圖顯示，沙四下亞段沉積物源主要來(lái)自西側(cè)斜坡帶，并在構(gòu)造背景控制下形成多個(gè)物源注入。

2.2儲(chǔ)集巖結(jié)構(gòu)及成份特征

受西側(cè)邊界斷層控制，大民屯凹陷西側(cè)斜坡帶地層傾角為20～30°，形成斜坡背景下的一系列沉積體。根據(jù)巖心觀察和薄片鑒定，研究區(qū)沙四下亞段儲(chǔ)層巖性以礫巖、砂質(zhì)礫巖為主，長(zhǎng)石巖屑砂巖次之。砂質(zhì)礫巖、礫巖中的礫石含量一般為55％～93％，礫石成分主要為變質(zhì)巖塊、中酸性噴出巖塊和淺成巖塊，石英巖塊和動(dòng)力變質(zhì)巖塊次之，礫巖顆粒粒徑區(qū)間較寬，為2～22mm不等，砂質(zhì)為礫石同成分細(xì)碎屑。巖屑砂巖石英含量較低，平均為16.9％，長(zhǎng)石含量平均為34.5％，巖屑含量平均為48.3％，砂巖粒徑一般為0.06～0.28mm，分選中等一差，次棱角狀一次圓狀，顆粒支撐，點(diǎn)一線接觸，孔隙型膠結(jié)。49個(gè)薄片樣品統(tǒng)計(jì)，儲(chǔ)層填隙物含量平均為9.29％，填隙物以雜基泥質(zhì)為主，平均含量為6.35％(占填隙物的60％以上)；其次為碳酸鹽，平均含量在3％以上。碳酸鹽中填隙物以泥微晶碳酸鹽為主，其次為方解石和白云石。綜合分析認(rèn)為，研究區(qū)沙四段儲(chǔ)層巖石顆粒粗、分選差、泥質(zhì)含量低，儲(chǔ)層巖石成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度低，具有近物源、迅速堆積特征。

2.3儲(chǔ)層物性特征與儲(chǔ)集空間

2.3.1儲(chǔ)層物性

通過(guò)對(duì)研究區(qū)7口井17個(gè)樣品點(diǎn)物性資料統(tǒng)計(jì)分析，儲(chǔ)層平均孔隙度僅為6.19％，平均滲透率小于1×10²μm²，屬低孔、超低滲透性儲(chǔ)層。沈640、沈262等井雖然儲(chǔ)層孔隙度較高，達(dá)15％左右，但儲(chǔ)層滲透率僅為0.7×10²μm²，同樣屬于超低滲透性儲(chǔ)層。

滲透率與孔隙度一般呈正相關(guān)關(guān)系，但研究區(qū)巖心常規(guī)物性分析顯示孔隙度與滲透率不存在正相關(guān)性，甚至存在反相關(guān)現(xiàn)象，反映儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

2.3.2儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)

大民屯凹陷內(nèi)具有相近孔隙度和滲透率的儲(chǔ)層，常常具有不同的產(chǎn)能和采收率。分析認(rèn)為，研究區(qū)沙四段儲(chǔ)層滲透性不僅受孔隙度大小影響，還在很大程度上受孔隙和喉道微觀孔隙結(jié)構(gòu)(大小、形態(tài)、分布、連通狀況等)影響。

2.3.2.1喉道特征

根據(jù)壓汞資料的p_d(排驅(qū)壓力)、r_d(最大連通喉道半徑)、r₃₀(中值半徑)等參數(shù)結(jié)合物性分析，

儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)與孔、滲關(guān)系劃分為2種。

(1)孔隙結(jié)構(gòu)好，孔、滲性差。沈257井巖心樣品p。值一般小于0.5 MPa，少數(shù)樣品P_a值甚至僅為0.03986MPa，r_d為0.37～18，45μm，平均為4.9μm，r₅₀平均為0.08μm，孔隙度平均為9.6％，但滲透率均值僅為1.72×10³μm²。

(2)孔隙結(jié)構(gòu)差，孔、滲性也差。沈257—22—32井巖心樣品P_a值一般為2.0MPa左右，r_d為0.37-0.71μm，平均為0.46μm，r₅₀平均為0.02μm，孔隙度平均為9.2％，滲透率平均為2，75×10^-3m²。雖然同屬超低滲透儲(chǔ)層，但由于沈257—22—32井巖心大孔喉不發(fā)育，p_d值遠(yuǎn)高于沈257井巖心樣品，同時(shí)，由于其巖石顆粒分選較好，孔喉非均質(zhì)性弱于沈257井，所以流體滲流阻力較小，滲透性較沈257井巖心好。

2.3.2.2喉道連通性

最大進(jìn)汞飽和度可以反映儲(chǔ)層孔喉連通程度，研究區(qū)沙四段儲(chǔ)層最大進(jìn)汞飽和度平均為59.43％，孔喉半徑小于0.1μm的孔隙體積平均占68.22％，說(shuō)明約有接近9％的汞進(jìn)入樣品孔喉半徑小于0.1μm的微孔隙中，而實(shí)際進(jìn)汞量的80％進(jìn)入孔喉半徑小于1.0μm的孔隙空間。進(jìn)汞飽和度與孔喉半徑關(guān)系研究表明，有效孔喉在總孔喉中所占比例較高。綜合分析毛管壓力曲線、進(jìn)汞飽和度柱狀圖及滲透率貢獻(xiàn)值累積曲線與孔喉半徑關(guān)系認(rèn)為：主要的儲(chǔ)集空間為微小孔隙，較大孔喉所占比例??；較大孔喉決定儲(chǔ)層滲透性，少數(shù)量大孔喉貢獻(xiàn)了大部分滲透率。

2.3.2.3孔隙類型

巖心薄片和掃描電鏡觀察認(rèn)為，研究區(qū)孔隙由原生孔隙和次生孔隙組成，原生孔隙主要為殘余粒間孔，次生孔隙主要有膠結(jié)物晶間微孔隙及長(zhǎng)石和巖屑被溶蝕形成的次生粒間孔、溶蝕孔、次生粒內(nèi)孔等。另外，研究區(qū)裂縫發(fā)育，包括顆粒裂縫、構(gòu)造縫和溶解縫等，雖然發(fā)育程度較低，裂縫寬度平均也僅為20μm，但裂縫能夠有效提高儲(chǔ)層滲流能力，沈257等井超低滲透儲(chǔ)層獲得工業(yè)油流與裂縫發(fā)育可能存在密切關(guān)系。

2.4儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

綜合分析認(rèn)為，研究區(qū)儲(chǔ)層質(zhì)量很差，低孔、低滲為主要特征。原生孔隙不發(fā)育，次生孔隙以膠結(jié)物晶間微孔為主，孔喉細(xì)小，9塊巖心樣品分析中，僅有1塊樣品喉道平均半徑為1.275μm，其余8塊樣品喉道平均半徑均小于1μm，9塊樣品平均喉道半徑僅為0.33μm，依據(jù)遼河油田儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)分類標(biāo)準(zhǔn)為“微細(xì)”喉道級(jí)別。

根據(jù)巖心觀察及試油、試采資料分析，隨著儲(chǔ)層巖性變細(xì)和顆粒分選變好，儲(chǔ)層物性趨好，油井產(chǎn)量增加，但研究區(qū)沙四段儲(chǔ)層均需經(jīng)壓裂后才能形成工業(yè)產(chǎn)能，且同類儲(chǔ)層在相同開(kāi)采條件下，產(chǎn)油能力也存在較大差別。分析認(rèn)為，巖性和儲(chǔ)層物性是控制沙四段油氣圈閉條件的關(guān)鍵因素。

3結(jié)論

(1)受構(gòu)造和沉積背景的影響，大民屯凹陷西側(cè)中南段沙四段低滲透儲(chǔ)層砂體為多期、多物源，快速堆積，砂體具有縱向疊置厚度大、平面上相變快等特征。

(2)巖石學(xué)研究表明，大民屯凹陷西側(cè)中南段沙四段儲(chǔ)層填隙物主要為泥質(zhì)，雖然泥質(zhì)含量一般不大于10％，但由于巖石成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟較低，顆粒粒徑區(qū)間較寬，顆?；祀s堆積使孔隙不發(fā)育，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滲透率表現(xiàn)為低滲一超低滲特征。

(3)大民屯凹陷西側(cè)中南段沙四段儲(chǔ)層物性總體上表現(xiàn)為中一低孔隙度、微一細(xì)孔喉，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連通差，以中、小孔為主，油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)充分重視小孔隙空間的作用。

(4)綜合分析表明，大民屯凹陷西側(cè)中南段沙四段儲(chǔ)層物性較差，雖然砂體為厚層、塊狀，但從試油試采反映平面和縱向上產(chǎn)能差異較大，建議加強(qiáng)沉積相研究，尋找有利儲(chǔ)集相帶，擴(kuò)大勘探成果。

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