南華北盆地譚莊凹陷下白堊統(tǒng)儲集體成因類型及特征

陳 祥， 張 琴，朱筱敏，王勛杰，季漢成， 蔣永福

(1.河南石油勘探局，河南 南陽 473132； 2.油氣資源與探測國家重點實驗室(中國石油大學(xué))，北京 102249；3.長城鉆探工程有限公司，北京 100101)

譚莊凹陷處于河南省東部周口坳陷中部凹陷帶的中部，呈北西西向展布，南以葉魯斷裂為界，北以商水?dāng)嗔雅c臨穎凸起分界，東為沈丘凹陷和新橋次凹陷，西與舞陽凹陷、襄城凹陷及平頂山凸起相連，面積為650 km2。譚莊凹陷包含3個三級構(gòu)造單元，即北部斜坡帶、雙樓田鼻狀構(gòu)造帶、東部斷階帶(圖1)[1-3]。譚莊凹陷現(xiàn)有探井9口，而鉆遇下白堊統(tǒng)的井只有7口，鉆遇層系比較全，各種資料較為豐富的有周參12、周15、周18井、巴1井。

圖1 南華北盆地周口坳陷譚莊凹陷構(gòu)造單元劃分據(jù)河南油田,2007,已簡化修改。Fig.1 Tectonic division of Tanzhuang Sag, Zhoukou epression, Southern North China Basin

譚莊凹陷下白堊統(tǒng)成巖作用及儲層研究工作始于1986年，主要通過周參12井開展了儲層的巖石學(xué)特征、成巖作用、孔隙結(jié)構(gòu)以及孔隙演化規(guī)律研究，2007年對巴1井進(jìn)行了單井儲層評價研究[4-6]。以前的研究在下白堊統(tǒng)的沉積相類型及物源方向以及全區(qū)的儲層物性分布方面還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識。本次研究系統(tǒng)觀察和描述了7口井巖心，共計207.33 m，取樣120余塊，分別進(jìn)行了普通薄片、鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光、圖像分析等化驗分析，開展了譚莊凹陷下白堊統(tǒng)儲集體成因類型及物性特征的研究，為下一步有利儲層的發(fā)育和展布規(guī)律研究奠定基礎(chǔ)。

1 儲集體成因類型

譚莊凹陷下白堊統(tǒng)作為一個完整的沉積旋回序列，湖盆演化不同階段發(fā)育了不同成因類型的儲集巖體。根據(jù)巖心觀察、單井相分析和地震相的研究，結(jié)合前人各層段厚度圖、砂巖厚度圖及沉積相的分布等研究成果[4-5]，在下白堊統(tǒng)識別出扇三角洲、三角洲、三角洲前緣滑塌濁積扇和湖泊等沉積類型。總體上，譚莊凹陷在早白堊世存在南、北兩大物源，南部以發(fā)育來自南部物源的扇三角洲為主，北部以發(fā)育來自北部及西北部物源的三角洲沉積為主，盆地中心主要為湖相沉積和滑塌濁積扇沉積。

早白堊世時，本區(qū)湖盆呈近東西方向延伸，具有南深北淺的特點。由于南側(cè)斷層活動強烈，地形高差大，大量碎屑物質(zhì)由山區(qū)河流直接輸入湖泊，因此扇三角洲沉積在凹陷南緣十分發(fā)育[7-8]。湖盆北緣的情況則有所不同，由于坡降較小，地形也較為平緩，局部地方有河流注入，在河口區(qū)形成三角洲沉積，在前緣遠(yuǎn)端地區(qū)發(fā)育滑塌濁積扇沉積，其余地區(qū)為較為平坦的濱湖—淺湖—半深湖沉積。

2 儲層巖石學(xué)特征及物性特征

2.1 三角洲儲集體

譚莊凹陷下白堊統(tǒng)三角洲發(fā)育于來自北面的物源，分西北部、中北部和東北部3個三角洲。在永豐組下段沉積時期，中北部和東北部三角洲連片發(fā)育；在巴村組沉積時期，西北部和中北部三角洲連片發(fā)育，地震剖面上前積現(xiàn)象明顯。

2.1.1 儲層巖石學(xué)特征

本區(qū)只有在巴1井商水組(K1s)、永豐組上段(K1y上)和下段(K1y下)鉆遇三角洲砂體，全為三角洲前緣砂體。巴1井商水組三角洲前緣以水下分流河道、席狀砂和河口壩為主；儲集巖石類型主要為灰色粉細(xì)砂巖、粉砂巖。永豐組儲集體以水下分流河道和河口壩砂體為主，儲集巖石類型主要為灰色細(xì)砂巖，少量中、粗砂巖，巖石類型主要為巖屑砂巖，巖屑中以石英巖、噴出巖為主，偶見云母片巖、泥巖及花崗巖的巖屑；巖石分選好—中等，磨圓較差，次棱狀為主，少量次圓，線—點接觸，顆粒支撐，孔隙式膠結(jié)，膠結(jié)物主要為方解石，含量為8.2%～28.3%，平均為15.7%，少量鐵質(zhì)及石英加大(圖版A,B)。

2.1.2 儲層物性特征

前人研究證明，三角洲前緣河口壩和水下分流河道砂體應(yīng)是較好的儲集砂體[9-14]。但本區(qū)巴1井三角洲前緣砂體埋深都在3 800 m以下，處于強壓實、強膠結(jié)、弱溶蝕成巖相，儲集物性非常差，孔隙度僅1%～5%，平均僅4.35%；滲透率為(0.04～0.23)×10-3μm2，平均為0.09×10-3μm2(表1)。掃描電鏡觀察，巖石致密，粒間孔隙僅10～20 μm，且發(fā)育少，連通性差。

2.2 扇三角洲平原儲集體

2.2.1 儲層巖石學(xué)特征

扇三角洲平原以分支河道儲集體為主，不同井區(qū)儲集巖體的巖性差別較大，如周15井商水組以礫巖為主，周21井和周參12井商水組以褐色、灰色細(xì)砂巖為主。

周15井商水組扇三角洲平原儲集體，以含大量粗碎屑沉積物為特征，主要由雜色角礫巖、礫巖、含礫砂巖、礫狀砂巖組成。礫石雜亂或略顯定向，分選差，2～80 mm，磨圓中等—差。巖石中以含有大量的火山巖礫石為特征，不同層段礫石成分有所差別，結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均較低，反映了近物源、多物源快速堆積的特點。

表1 南華北盆地周口坳陷譚莊凹陷巴1井下白堊統(tǒng)三角洲前緣砂體儲集物性特征Table 1 Reservoir properties of sandstones in delta front of Lower Cretaceous in Well Ba 1, Tanzhuang Sag,Zhoukou Depression, Southern North China Basin

周參12井的扇三角洲平原細(xì)砂巖主要為長石質(zhì)巖屑粉—細(xì)砂巖和巖屑粉—細(xì)砂巖為主，分選中等—差，磨圓以次棱—次圓為主；巖屑類型主要為硅質(zhì)巖巖屑，其次為噴出巖巖屑，少量碳酸鹽巖屑。膠結(jié)類型主要為方解石和泥質(zhì)，少量白云石及鐵方解石(圖版C,D)。

2.2.2 儲層物性特征

扇三角洲平原的砂礫巖體儲集物性一般比細(xì)砂巖要差，統(tǒng)計南部幾口井的砂礫巖和細(xì)砂巖的儲集物性(表2)，相同深度細(xì)砂巖儲集物性明顯好于砂礫巖，這與巖石的成熟度有關(guān)。一般砂礫巖的搬運距離較近，巖石的成熟度較低，分選較差，原始孔隙度較低，對埋藏成巖過程中的溶蝕作用也不利。而細(xì)砂巖的搬運距離相對較遠(yuǎn)，巖石的成熟度較高，分選較好，原始孔隙度發(fā)育較好，對埋藏成巖過程中的溶蝕作用也有利，所以儲集物性相對較好[15]。本區(qū)周21井和周參12井商水組三角洲平原分支河道細(xì)砂巖儲集物性是最好的，孔隙度平均在12.8%～18.5%。而本區(qū)三角洲平原砂礫巖儲層物性則較差，平均孔隙度只有4.8%左右。同為細(xì)砂巖，周15井的三角洲平原細(xì)砂巖物性則較差，平均孔隙度只有3.4%，這與周15井離物源更近，而巖石成熟度較低有關(guān)。

表2 南華北盆地周口坳陷譚莊凹陷下白堊統(tǒng)扇三角洲平原砂礫巖—砂巖儲集物性Table 2 Properties of glutenite and sandstone in fan delta plain of Lower Cretaceous in Tanzhuang Sag, Zhoukou Depression, Southern North China Basin

2.3 扇三角洲前緣儲集體

本區(qū)扇三角洲前緣在南部各井的每個層段都有分布，總體巖性以灰色細(xì)砂巖和砂礫巖為主，不同井不同層段差別較大。如周21井和周參12井都以細(xì)砂巖為主要儲集體，少量砂礫巖(圖版E)，而周14井則以灰色及雜色細(xì)礫巖為主，周18井則以細(xì)礫巖和細(xì)砂巖為主，周15井以雜色砂礫巖為主，周23井以灰色細(xì)砂巖和雜色含礫砂巖為主。礫巖、砂礫巖及細(xì)砂巖的巖石學(xué)特征與三角洲平原類似，只是粒度響應(yīng)在相同的體系中比三角洲平原的變細(xì)。

在扇三角洲沉積中，扇三角洲前緣亞相砂體應(yīng)是良好的儲集體，加之與生油的前三角洲沉積緊密相鄰，對油氣的儲集具有優(yōu)越地位。本區(qū)南部各井由于多近物源堆積，水下分流河道和河口壩儲集體的粒度響應(yīng)較粗，分選、磨圓都較差，巖石成熟度較低，使得原生孔隙度較低，對后期的次生孔隙的形成也不利，所以儲集物性在本區(qū)為中等(表3)。周參12井永豐組上段、下段砂礫巖和砂巖平均為9.2%，相同深度砂巖比礫巖物性要好[16]。

2.4 濱淺湖灘壩儲集體

本區(qū)在盆地邊緣及三角洲和扇三角洲前緣及兩側(cè)均發(fā)育濱淺湖灘壩砂體，巴1井商水組、周參12井商水組及永豐組下段、周18井永豐組下段及巴村組及周21井、周23井永豐組下段鉆遇濱淺湖灘壩砂體。儲集巖石以粉砂巖和細(xì)砂巖為主，巖石的分選、磨圓都較好，成熟度較高。由于本區(qū)灘壩砂體以薄層粉砂巖和細(xì)砂巖為主，巖石被湖相泥巖包圍，膠結(jié)作用強烈，灰質(zhì)含量較高，使得巖石致密，所以儲集物性較差[17]。如周21井2 465 m處濱淺湖灘壩細(xì)砂巖孔隙度僅為6.34%。

表3 南華北盆地周口坳陷譚莊凹陷周參12井下白堊統(tǒng)扇三角洲前緣儲集體物性特征Table 3 Properties of reservoir rocks in fan delta front of Lower Cretaceous in Well zhoucan 12, Tanzhuang Sag,Zhoukou Depression, Southern North China Basin

2.5 滑塌濁積扇儲集體

本區(qū)在巴1井商水組、周18井及周21井永豐組下段發(fā)育滑塌濁積扇儲集體。巖石類型均以含礫砂巖(圖版F,G)及細(xì)砂巖為主，前者顆粒分選磨圓差，后者相對較好。周21井由于濁積扇發(fā)育于淺湖—較深區(qū)，靠近湖相泥巖，大都處于第二和第三次生孔隙發(fā)育帶內(nèi)，儲集物性中等—較差。由于本區(qū)滑塌濁積扇儲集體物性較少，僅在周21井2 584 m處孔隙度為5.33%，所以需進(jìn)一步落實其儲集物性的好壞。

2.6 不同儲集體物性對比

根據(jù)譚莊凹陷6口鉆井的樣品分析，下白堊統(tǒng)儲層孔隙度普遍較低，滲透率則更差，各井中孔隙度平均值最大不超過8.42%，最大平均滲透率不超過1.079×10-3μm2，大部分層段滲透率小于1×10-3μm2。

不同成因類型儲集體其物性存在一定差別[18]。不同儲集體的孔隙度隨深度的分布相差較大(圖2)，其中2 200 m以上的三角洲平原砂體儲集物性較好，但隨著埋深的增加，物性迅速降低。在相同的深度，從扇三角洲前緣、扇三角洲平原、濱淺湖儲集物性依次降低?；鷿岱e扇由于數(shù)據(jù)有限，需做進(jìn)一步探討。

圖2 南華北盆地周口坳陷譚莊凹陷下白堊統(tǒng)不同沉積相孔隙度分布Fig.2 Distribution of porosity in different sedimentary facies of Lower Cretaceous in Tanzhuang Sag,Zhoukou Depression, Southern North China Basin

3 結(jié)論

1)譚莊凹陷下白堊統(tǒng)儲集體主要由三角洲、扇三角洲、濱淺湖灘壩和滑塌濁積扇砂礫巖和砂巖組成，其中細(xì)砂巖發(fā)育最多，其次為砂礫巖及礫巖，巖石的結(jié)構(gòu)和成分成熟度都較低。

2)下白堊統(tǒng)儲層物性普遍很差，不同成因類型儲集體其物性存在一定差別。2 200 m以上的三角洲平原砂體儲集物性較好，但隨著埋深的增加，物性迅速降低。在相同的深度，從扇三角洲前緣、扇三角洲平原、濱淺湖儲集物性依次降低。

3)明確了下白堊統(tǒng)儲集體成因類型及其巖石學(xué)特征和物性特征，將為下一步有利儲層的發(fā)育和展布規(guī)律的研究奠定基礎(chǔ)，并為下一步尋找有利砂體及井位部署提供科學(xué)依據(jù)。

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