克拉瑪依油田一中區(qū)上克拉瑪依組沉積相研究

李俊飛， 吳勝和， 許長福， 印森林， 蔣志斌， 楊青義

(1.中國石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院， 北京 102249； 2.中國石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測國家重點實驗室， 北京 102249； 3.中國石油新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院， 新疆 克拉瑪依 834000； 4.渤海鉆探井下技術(shù)服務(wù)公司， 天津 300283)

0 引言

一中區(qū)上克拉瑪依組油藏經(jīng)過多年的注水開發(fā)，目前已進入二次開發(fā)階段，其綜合含水率已達82%，剩余油整體高度分散、局部相對富集，當(dāng)務(wù)之急是尋找剩余油富集區(qū)[1,2].以往對地下油藏的研究精度已經(jīng)不能滿足目前開發(fā)的需求，需要進行更加精細的地質(zhì)研究.然而目前對一中區(qū)上克拉瑪依組沉積微相及單砂體展布進行的系統(tǒng)研究還較少[3-7]，從而制約了對研究區(qū)剩余油分布規(guī)律的認識.為提高對研究區(qū)剩余油的挖潛，對上克拉瑪依組開展單層級別的沉積微相研究是十分必要的.

1 區(qū)域地質(zhì)概況

克拉瑪依油田一中區(qū)位于克拉瑪依市區(qū)以東12 km，區(qū)域構(gòu)造上位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克-烏斷階帶上盤.一中區(qū)北東與一東區(qū)相連，南西與一西區(qū)相連，北西以北黑油山斷裂為界，南東以克-烏斷裂為界，是一個斷塊油田(如圖1所示).

研究區(qū)三疊系劃分為4個組，自下而上發(fā)育百口泉組、下克拉瑪依組、上克拉瑪依組和白堿灘組.上克拉瑪依組地層沉積厚度25～75 m，油藏中部埋深680 m.自上而下分為S1、S2、S3、S4、S5五個砂組，進一步細分為S11、S12、S21、S22、S31、S32、S41、S42、S51-1、S51-2、S52-1、S52-2共12個單砂層.S1砂組全區(qū)發(fā)育，S2、S3砂組僅在克-烏斷裂附近部分發(fā)育，S4、S5砂組在工區(qū)西部遭受剝蝕.其中S1、S4、S5砂組是開發(fā)主力層.

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖(據(jù)新疆油田分公司修改)

2 沉積相標(biāo)志

2.1 巖石組合及顏色

研究區(qū)上克拉瑪依組為一套砂巖、礫巖和泥巖互層沉積，砂巖和礫巖的總厚度約占地層總厚度的50%.其中砂巖和礫巖以細礫巖、含礫粗砂巖和中-細砂巖為主，呈灰綠色、深灰色，分選中等，磨圓呈次圓狀，重礦物以鈦鐵礦、磁鐵礦為主(見表1所示)；泥巖以粉砂質(zhì)泥巖和純凈泥巖為主，呈灰綠色、深灰色或灰黑色.巖石組合反映上克拉瑪依組沉積距離物源有一定的距離，沉積環(huán)境為弱還原環(huán)境.

表1 取心井T10193井重礦物分析表

采樣深度/m陸源礦物/%鈦鐵礦磁鐵礦褐鐵礦鋯石其它自生礦物/%654.231.1257.26.75.624.4

2.2 沉積構(gòu)造

原生沉積構(gòu)造是沉積時水動力條件的直接反映，是判斷沉積相的重要標(biāo)志之一[8].根據(jù)取心井巖心觀察，研究區(qū)上克拉瑪依組砂巖和礫巖中可見槽狀交錯層理、板狀交錯層理、波狀交錯層理、正粒序?qū)永?、逆粒序?qū)永?、平行層理和塊狀層理等；砂體底部常見沖刷-充填構(gòu)造，局部發(fā)育泥礫；泥巖中主要發(fā)育水平層理和塊狀層理(見圖2所示).沉積構(gòu)造反映上克拉瑪依組為較強水動力條件下的牽引流沉積.

圖2 一中區(qū)上克拉瑪依組巖心沉積特征

2.3 測井相特征

測井相是應(yīng)用各種測井資料進行沉積相分析，對非取心井的巖石特征進行識別[9].不同的沉積微相具有不同的測井響應(yīng)特征，利用測井曲線的幅度、偏移井段長度和形態(tài)能夠有效地判斷沉積微相.根據(jù)一中區(qū)的巖性和電性關(guān)系，選取自然電位和電阻率曲線，結(jié)合自然伽馬、聲波時差曲線進行沉積微相分析.

(1)鐘形

自然電位底部低，頂部較高，曲線變化幅度較大，偏移井段長度在2～4 m；電阻率由大變小，底部電阻率較大，最大值可達60 Ω·m，頂部電阻率減小至14 Ω·m左右(見圖3(a)所示).從巖性剖面中可以看出，底部巖性為突變接觸，可見明顯的沖刷面，表明水動力突然增強；底部水動力強，垂向上巖性以砂質(zhì)細礫巖為主，向上依次變?yōu)榇稚皫r、中-細砂巖，呈正韻律，反映水流能量逐漸減弱，常見于分流河道或水下分流河道微相.

(2)漏斗形

自然電位由高變低，曲線變化幅度較大，偏移井段長度在2～4 m；電阻率由底部的15 Ω·m增大到頂部的70 Ω·m，曲線幅度變化大(見圖3(b)所示).沉積物由底部的中-細砂巖，向上粒度增大，變?yōu)榇稚皫r和砂質(zhì)細礫巖，呈向上變粗的反韻律，反映沉積環(huán)境能量變強，為辮狀河三角洲前緣的河口壩沉積.

(3)箱形

自然電位較低，曲線形態(tài)相對平直，偏移井段長度在3～6 m；電阻率較大，在20～70 Ω·m之間(見圖3(c)所示).沉積物以細礫巖和砂質(zhì)細礫巖為主，粒度較粗，呈均值韻律，頂?shù)拙鶠橥蛔兘佑|，反映物源豐富、水動力較為穩(wěn)定，堆積速度快，常見于分流河道微相.

(4)指形

自然電位中部較低，頂?shù)纵^高，曲線變化幅度小，偏移井段長度在1.5～2 m；電阻率變化幅度小(見圖3(d)所示).沉積物以粗砂巖和中-砂巖為主，反映沉積過程中能量變化快，主要見于溢岸砂和席狀砂微相.

圖3 克拉瑪依油田一中區(qū)上克拉瑪依組測井相特征

2.4 砂體形態(tài)

砂體的幾何形態(tài)也是重要的沉積相標(biāo)志之一，不同成因的砂體往往具有不同的幾何形態(tài).根據(jù)對各單層多井連井剖面的對比結(jié)果和平面沉積微相圖的分析，部分砂體在橫剖面上呈頂平底凸的透鏡狀(見圖4所示)，平面多呈條帶狀和網(wǎng)狀，反映出河道沉積的特點；部分砂體在剖面上呈底平頂凸的透鏡狀，平面上連片分布，反映出河口壩沉積的特點.

圖4 一中區(qū)1603—11-8S—13-9—T10183—1607井S52小層砂體剖面

3 沉積微相類型及特征

以上述沉積相標(biāo)志為基礎(chǔ)，結(jié)合巖心分析化驗資料、500多口井的測井和生產(chǎn)動態(tài)資料，研究認為，一中區(qū)上克拉瑪依組為辮狀河三角洲沉積，并以辮狀河三角洲平原沉積為主，其次為辮狀河三角洲前緣沉積.辮狀河三角洲平原亞相可以進一步細分為分流河道、溢岸砂、分流間灣等微相;辮狀三角洲前緣亞相可細分為水下分流河道、河口壩、席狀砂和三角洲前緣泥等微相.

3.1 辮狀河三角洲平原亞相

(1)分流河道

分流河道是辮狀河三角洲平原亞相的骨架砂體，巖性主要由細礫巖、含砂細礫巖、粗砂巖和中-細砂巖組成，垂向上呈粒度向上變細的正韻律，砂體厚度2～5 m.砂體內(nèi)部發(fā)育塊狀層理、槽狀交錯層理、板狀交錯層理、正粒序?qū)永砗推叫袑永?；底部常見沖刷面，局部可見泥礫，反映洪水沖刷時水動力較強.砂體在橫剖面上呈頂平底凸的透鏡狀，在平面上呈條帶狀或網(wǎng)狀分布.在測井曲線上，分流河道砂體表現(xiàn)為自然電位呈較強的負異常，曲線呈鐘形、箱形，與底部呈突變接觸.

(2)溢岸砂

溢岸砂沉積是洪水期間河道內(nèi)部的細粒物質(zhì)隨洪水越過分流河道，在河道邊部或者河道間的低洼地帶沉積而成.巖性以粉砂巖、中-細砂巖和粗砂巖為主，局部可見粉細砂巖與泥質(zhì)粉砂巖互層，呈向上變細的正韻律，砂體厚度一般為1～2 m.發(fā)育有波狀交錯層理、水平層理，底部可見沖刷面.砂體在剖面上常發(fā)育在分流河道沉積之上或分流間灣泥巖之中，平面上分布在分流河道兩側(cè)或孤立于分流間灣之中.在測井曲線上，表現(xiàn)為自然電位呈不明顯的負異常，曲線呈指形.

(3)分流間灣

分流間灣發(fā)育在分流河道之間的低洼地區(qū)，由洪水泛濫期間攜帶的泥質(zhì)細粒物質(zhì)漫出河道而成.巖性以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖為主，泥巖中常見炭屑；沉積構(gòu)造主要發(fā)育塊狀層理和水平層理，常見碳化的植物根莖.測井曲線表現(xiàn)為自然電位位于泥巖基線附近，電阻率曲線呈平直變化，由于泥巖內(nèi)部偶夾粉砂質(zhì)條帶，曲線具有齒化特征.

3.2 辮狀河三角洲前緣亞相

(1)水下分流河道

水下分流河道是辮狀河三角洲平原分流水道在水下的延伸，是辮狀河三角洲前緣粒度最粗的部分，沉積特征與分流河道極為相似.巖性以含砂細礫巖、粗砂巖和中-細砂巖為主，垂向上呈正韻律.砂體內(nèi)部發(fā)育塊狀層理、槽狀交錯層理、板狀交錯層理和平行層理，砂體底部可見沖刷面.砂體厚度在1.5～3 m，隨著河道向盆地方向推進，河道的沖刷作用減弱，在垂向上河道砂體厚度較小，在平面上河道砂體變窄.測井曲線特征表現(xiàn)為自然電位呈較強的負異常，曲線呈鐘形、箱形，與底部呈突變接觸.

(2)河口壩

河口壩是分流河道帶來的沉積物在河口處堆積而成.巖性主要由砂質(zhì)細礫巖、粗砂巖和中-細砂巖組成，垂向上呈粒度向上變粗的反韻律，砂體厚度在2～4 m.砂體內(nèi)部發(fā)育波狀層理、槽狀交錯層理、板狀交錯層理、平行層理和塊狀層理.測井曲線特征表現(xiàn)為自然電位呈漏斗形，底部漸變過渡，頂部突變接觸.

(3)席狀砂

席狀砂是河口壩砂體在波浪和岸流的改造下發(fā)生側(cè)向遷移，重新沉積于河口壩前方或側(cè)翼的薄層狀砂體.巖性以中-細砂巖為主，其次為粗砂巖，分選很好，垂向韻律性不明顯，可見波狀層理、小型交錯層理和平行層理.單砂體厚度較小，一般在1～2 m，測井響應(yīng)特征表現(xiàn)為自然電位為偏離泥巖基線較小的負異常，曲線呈指形.

(4)三角洲前緣泥

三角洲前緣泥的巖性以灰綠色、灰黑色泥巖為主；發(fā)育塊狀層理和水平層理.測井響應(yīng)特征表現(xiàn)為自然電位接近泥巖基線，電阻率較小，曲線變化幅度小.

4 沉積微相平面分布

沉積微相的平面展布規(guī)律是沉積相研究的核心，也是沉積相研究與實際生產(chǎn)聯(lián)系的紐帶[10].以沉積相單井相分析為點，剖面相分析為線，砂體厚度為面，點-線-面相結(jié)合確定了沉積微相的平面分布[11,12].

從各單層沉積微相平面分布圖來看，S52-2單層以水下分流河道、河口壩、席狀砂和三角洲前緣泥為主，S52-1到S51-1單層、S4砂組和S1砂組各單層以分流河道、溢岸砂和分流間灣為主.下面，以上克拉瑪依組三個單層為例介紹其沉積微相平面分布特征.

4.1 S52-2單層沉積微相展布

S52-2單層沉積時期形成的砂體集中分布于研究區(qū)東部，沉積微相以連片分布的河口壩為主(見圖5所示)，三條水下分流河道分布其上；其中水下分流河道砂體厚度在1.5～3 m，隨著水下分流河道向前推進，其河道砂體的規(guī)模不斷變小；河口壩砂體厚度向兩側(cè)有減薄的趨勢；在河口壩的兩側(cè)，零散分布著規(guī)模不等的席狀砂，砂體厚度在1～2 m.研究區(qū)西部廣泛分布三角洲前緣泥，約占研究區(qū)面積的60%.

圖5 一中區(qū)上克拉瑪依組S52-2單層沉積微相平面分布圖

4.2 S51-2單層沉積微相展布

S51-2單層沉積時期，砂體呈交織條帶狀在全區(qū)分布.主要的沉積微相類型有分流河道、溢岸砂和分流間灣.研究區(qū)共發(fā)育有6條分流河道，大致呈南北向展布(見圖6所示).其中，西北部發(fā)育3條小規(guī)模的分流河道，后因構(gòu)造運動抬升，地層遭受剝蝕而中斷.中部和東北部發(fā)育3條規(guī)模較大的分流河道，分流河道不斷地發(fā)生交匯和分叉；在河道交匯處，砂體相互疊置，連片性強；河道分叉之后，以單一河道形式孤立分布于分流間灣中.

圖6 一中區(qū)上克拉瑪依組S51-2單層沉積微相平面分布圖

4.3 S12單層沉積微相展布

S12單層沉積時期,砂體發(fā)育程度高，在全區(qū)廣泛分布(見圖7所示).分流河道在研究區(qū)連片分布，砂體之間相互切疊，連通程度高，砂體厚度在3～5 m.溢岸砂呈串珠狀分布在分流河道交匯處，砂體厚度較小，在1～2 m.分流間灣呈條帶狀或串珠狀分布在分流河道低洼處.

圖7 一中區(qū)上克拉瑪依組S12單層沉積微相平面分布圖

5 結(jié)論

(1)通過對巖石組合及顏色、沉積構(gòu)造、測井相和砂體形態(tài)等沉積相標(biāo)志的分析，認為一中區(qū)上克拉瑪依組為辮狀河三角洲沉積，亞相類型為辮狀河三角洲平原亞相和辮狀河三角洲前緣亞相.

(2)一中區(qū)上克拉瑪依組可劃分為分流河道、溢岸砂、分流間灣、水下分流河道、河口壩、席狀砂和三角洲前緣泥等7種微相，其中上克拉瑪依組最主要的儲集層的微相類型是分流河道、河口壩和水下分流河道.

(3)通過點-線-面相結(jié)合，確定了上克拉瑪依組各單層沉積微相的平面展布特征.其中，S52-2單層以水下分流河道、河口壩、席狀砂和三角洲前緣泥等沉積微相為主，S52-1到S51-1單層、S4砂組和S1砂組各單層以分流河道、溢岸砂和分流間灣為主.

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