柴達木盆地油砂山油田灘壩儲集體沉積特征與非均質(zhì)性研究

何 敏 湯 軍 劉一慧 廖 春 柳譽劍

（1.“油氣資源與勘探技術(shù)”教育部重點實驗室·長江大學 2.中國石油青海油田勘探開發(fā)研究院）

柴達木盆地油砂山油田灘壩儲集體沉積特征與非均質(zhì)性研究

何 敏1湯 軍1劉一慧1廖 春2柳譽劍2

（1.“油氣資源與勘探技術(shù)”教育部重點實驗室·長江大學 2.中國石油青海油田勘探開發(fā)研究院）

運用綜合地質(zhì)分析方法結(jié)合巖心資料和測井資料，對柴達木盆地油砂山油田灘壩相沉積體系的巖性特征、沉積構(gòu)造、沉積微相的劃分和分布規(guī)律開展了深入的研究。從層內(nèi)非均質(zhì)性、層間非均質(zhì)性、平面非均質(zhì)性入手、探討了油砂山油田灘壩相儲集體的儲集物性特點、單砂體的分布特點和控制作用。研究表明本區(qū)油砂體分布復雜、單砂體聯(lián)通性較差，但剩余油相對富集，仍然有較大的勘探開發(fā)潛力。圖12表1參11

油砂山 灘壩相 沉積特征 非均質(zhì)性

1 地質(zhì)概況

柴達木盆地是中生代、新生代時印支板塊與歐亞板塊碰撞、擠壓而發(fā)展起來的一個內(nèi)陸盆地。盆地西部地區(qū)從E1＋2～N11經(jīng)歷湖侵后，隨西南緣昆侖山脈的大規(guī)模隆升，N21開始進人湖退階段，湖盆沉積中心自西南向東北方向遷移（圖1）。油砂山油田位于青海省柴達木盆地西部拗陷區(qū)，茫崖拗陷亞區(qū)，獅子溝—油砂山二級構(gòu)造帶，油砂山Ⅱ號大逆斷層上盤，油砂山構(gòu)造油砂溝高點上。油砂山地區(qū)N1～N21即是在這樣的背景下沉積的河流三角洲—淺湖體系。

圖1 柴達木盆地發(fā)育圖

2 沉積特征

2.1 巖石學特征

油砂山油田灘壩砂巖具有巖性細、儲層單層薄的特點。巖性以細砂巖和粉砂巖為主，顆粒直徑主要區(qū)間為0.05～0.25 mm。灘砂單層厚度一般小于1.5 m，壩砂厚度相對灘砂大，但一般小于4.5 m。儲層巖性類型以巖屑砂巖和巖屑質(zhì)長石砂巖為主，次為長石質(zhì)巖屑砂巖。砂巖中石英含量為30%～40%；長石含量多數(shù)為25%～35%；巖屑總量為30%～38%。巖屑以碳酸鹽巖為主，次為變質(zhì)巖和火山巖。填隙物以泥質(zhì)和鈣質(zhì)為主［2－4］。

2.2 沉積構(gòu)造

灘壩砂體分選和磨圓都較好，顆粒以次圓狀為主。常見板狀交錯層理、楔狀交錯層理，層系厚一般10～15 cm，反映水動力條件不斷改變方向。波浪作用區(qū)特有的波狀、透鏡狀和壓扁層理，平行層理、低角度交錯層理和丘狀交錯層理也較常見［1］，如中299井見的平行層理（圖2）；各種波痕等層面構(gòu)造也可見到，如中512井見近對稱波痕，波高0.15 cm左右，波長3 cm左右，屬波浪作用形成。因灘壩所在淺水區(qū)主要存在波浪和沿岸流，對底床的沖刷作用較輕，底部沖刷作用不明顯，各層理和層系之間的界線較為平直［3］。由于柴達木盆地干旱的特殊性，水位淺也可有風暴成因的丘狀交錯層理（圖3）。

2.3 沉積相特征

碎屑巖灘壩沉積體系一般形成于開闊的濱淺湖地區(qū)，在湖浪或沿岸流的作用下，將鄰近地區(qū)三角洲或其他近岸淺水砂體再搬運、沉積而成。根據(jù)灘壩砂體的形態(tài)和產(chǎn)狀，灘壩沉積可劃分為壩亞相和灘亞相［5］（圖4）。

圖2 平行層理

圖3 丘狀交錯層理

4 灘壩相沉積模式圖

（1）壩亞相

壩亞相是主要形成于濱淺湖地區(qū)由于波浪在碎浪帶形成的相對較粗的碎屑沉積，或波浪與沿岸流共同作用的產(chǎn)物［7］。在一個沉積旋回中，砂巖層數(shù)少但單層厚度大，單層厚度幾米甚至更厚，一般大于3 m，平面上為與岸平行的條帶狀砂體，也可以斜交或與岸相連。

壩是灘壩相的主體部分，沉積水動力最強，沉積物粒度最粗，且結(jié)構(gòu)和成分成熟度也最高。巖性以粉砂巖、細砂巖為主。生物潛穴以傾斜、垂直為主（圖5），砂巖常見平行層理、交錯層理、浪成沙紋層理及波狀層理等。當壩沉積規(guī)模比較大時，又可分為壩主體和壩側(cè)緣沉積。其中壩主體沉積物粒度最粗、沉積砂體厚度最大、水動力能量最強的沉積區(qū)。壩側(cè)緣位于壩主體與正常濱淺湖沉積或灘沉積之間，為兩者之間的沉積過渡帶［8］。

（2）灘亞相

灘（沙灘）是發(fā)育于平坦的濱淺湖地區(qū)之上所形成的一套席狀沉積體，一般平行岸線分布，分布面積大。沙灘的垂向剖面特征是砂巖和泥巖呈頻繁的互層（圖6），砂巖層數(shù)多但單層厚度較薄，粒度不明顯或呈反序結(jié)構(gòu)，單砂體平面延伸距離遠。根據(jù)沉積砂體厚度、粒度、分布特征等，灘亞相可分為灘脊、灘席微相［9－10］。

圖5 蟲孔

圖6 砂泥巖互層

·灘脊微相：灘脊微相發(fā)育于湖岸線附近波浪反復沖刷所形成的平行岸線分布的脊狀砂體，一般為粉細砂巖，具反序結(jié)構(gòu)，發(fā)育平行層理、浪成交錯層理，生物擾動發(fā)育，生物潛穴多直立、傾斜，單砂體的厚度一般小于5 m，自然電位曲線為中高幅漏斗形、箱形組合。

·灘席微相：灘席為灘亞相的主體部分，沉積砂體粒度細，一般為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，單砂體厚度薄，一般小于3 m，泥巖夾層發(fā)育，其中可發(fā)育生物介殼和碳質(zhì)頁巖。測井曲線上多表現(xiàn)為指狀［10］。

（3）濱淺湖灘和壩的平面組合模式

灘和壩是發(fā)育于濱淺湖地區(qū)兩種不同的沉積單元，由于濱淺湖地區(qū)的地貌特征、水動力條件等因素差異，導致了濱淺湖地區(qū)灘和壩兩種沉積作用在空

間上存在3種組合關(guān)系。

·灘和壩共生的沉積

灘和壩沉積同時發(fā)育，沙灘亞相由于沙壩沉積發(fā)育而分布于沙壩兩側(cè)，因此由岸至湖盆中心的方向依次可劃分出壩、外緣灘和內(nèi)緣灘3個沉積單元。

·有灘無壩的沉積

在濱淺湖地區(qū)主要發(fā)育了呈席狀分布的沙灘沉積，砂體厚度薄，且與薄層泥巖頻繁互層，砂體垂向粒序結(jié)構(gòu)不明顯。受湖水進退的影響明顯，可見泥裂、雨痕等暴露成因構(gòu)造。

·有壩無灘的沉積

在濱淺湖地區(qū)主要發(fā)育了呈長條狀分布的沙壩砂體，巖性剖面為厚層砂巖與厚層泥巖的互層，沙壩的兩側(cè)多為泥巖沉積，這種類型沙壩沉積主要表現(xiàn)為復合相序（細—粗—細）和反序結(jié)構(gòu)（圖7）。

圖7 中299井綜合柱狀剖面圖

3 儲層非均質(zhì)性特征

3.1 儲層內(nèi)非均質(zhì)性

（1）壩亞相砂體層內(nèi)非均質(zhì)特征，儲層非均質(zhì)參數(shù)的定量統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

壩主體砂體厚度一般大于4 m，粒度也較大，且呈反粒序或復合反粒序。壩主體的砂體非均質(zhì)性較弱。從參數(shù)看，壩主體處的砂體也存在較強非均質(zhì)性的情況，這是由于壩主體頂部的極高滲透率值與其內(nèi)薄層泥巖的低滲透率值之間的差距太大造成的。

壩邊緣砂體厚度一般在2～4 m，沉積物粒度較細，在垂向上，壩主體高滲透性砂體與壩間的低滲透泥巖頻繁互層，故其非均質(zhì)性較強

壩間砂體的厚度較小，一般在0～2 m，沉積物粒度較小，發(fā)育低角度沖洗層理和小型交錯層理。由于薄層砂與厚層泥互層，因此非均質(zhì)性最強。

表1 非均質(zhì)參數(shù)的定量統(tǒng)計表

（2）灘亞相砂體層內(nèi)非均質(zhì)特征

從非均質(zhì)參數(shù)的定量統(tǒng)計結(jié)果來看，灘間砂體非均質(zhì)性最強，灘邊緣其次，灘主體非均質(zhì)性最弱；灘壩砂體層內(nèi)非均質(zhì)性嚴重，各個微相砂體相比，壩

（灘）主體砂體厚度大，泥質(zhì)含量低且物性好，非均質(zhì)性弱；而壩（灘）邊緣的砂體厚度較小，非均質(zhì)性較強；壩（灘）間砂體厚度小，泥質(zhì)含量高，儲層非均質(zhì)性最強。

3.2 層間非均質(zhì)性

層間非均質(zhì)性是指各個砂組內(nèi)小層或單砂體之間的垂向差異性，包括層組的旋回性、各小層或單砂體的滲透率的非均質(zhì)程度、隔夾層分布等。儲層層間非均質(zhì)性是指垂向上各種環(huán)境的砂體交互出現(xiàn)的規(guī)律性，以及隔層的發(fā)育和分布情況，是對一套含油層系的總體研究，屬于層系規(guī)模的儲層描述。

（1）砂層的發(fā)育與分布

通過對油組的劃分，再用5級旋回劃分小層，即沉積微相所對應(yīng)的沉積時間單元。從劃分的結(jié)果看，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ油組（油組處于各標準層之間，有13個油組）均以正旋回為主，各由8，8，11個小層組成。引用分層系數(shù)和砂地比來描述層間砂體發(fā)育情況。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ3個油組的砂地比平均為38%，42%，40%，分層系數(shù)平均為5.09層／100 m，5.51層／100 m，5.46層／100 m，可見3個油組的分層系數(shù)與砂層密度總體上差別不大，但是分布范圍卻比較大，說明在不同的井中砂層發(fā)育程度差異較大［3］（圖10）。

（2）層間隔層

根據(jù)細分小層及隔夾層的分布特征，各細分小層之間大多發(fā)育有穩(wěn)定的泥巖隔層，同時也是本區(qū)的標準層和輔助標準層。隔層巖性主要為泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，厚度比較穩(wěn)定，一般為2～10 m，部分井區(qū)隔層厚度較大，如Ⅲ油組1號隔層厚度可以達到25 m，僅在部分小層之間無隔層。因此，從砂層及層間隔層的發(fā)育與分布的情況來看，本區(qū)層間非均質(zhì)性相對較弱［3］。

（3）層間物性非均質(zhì)性

層間非均質(zhì)性主要反映了垂向上各小層之間的隔夾層分布、滲透率變化特征及砂體發(fā)育的旋回性，因此，層間非均質(zhì)性是造成垂向上層間油氣分布不均、水淹狀況及剩余油分布狀況不同的根本因素。不同砂層組間儲層物性不同，同一砂層組內(nèi)不同斷塊間儲層物性也不相同。為油砂山油田13個標準層）層孔隙度值較K1、K4層值大（圖8），滲透率值基本與之匹配（圖9），含油飽和度高（圖11），為主要的產(chǎn)油層位。各斷塊之間的物性參數(shù)也有較強的非均質(zhì)性，II、III斷塊（圖13）孔隙度滲透率普遍較好，而且含油飽和度高，為一主要的產(chǎn)油區(qū)。分析為水下分流河道，灘壩主體和席狀砂部分。

圖8 孔隙度直方圖

圖9 滲透率直方圖

圖10 砂體厚度直方圖

圖11 含油飽和度直方圖

3.3 平面非均質(zhì)性

平面非均質(zhì)性是指由儲集砂體的幾何形態(tài)、規(guī)模、頂?shù)灼鸱?、孔隙度和滲透率的空間變化引起的非均質(zhì)性。

（1）本區(qū)灘壩砂體主要有2種幾何形態(tài)：①帶狀砂體，呈條帶狀分布，長寬比大于3，有一定延伸，剖面呈頂凸底平，這是本區(qū)最常見的砂體形態(tài)，一般分布在壩主體部位；②不規(guī)則砂體，其形狀不規(guī)則，有一定的延伸方向，剖面呈不對稱楔狀，在壩邊緣較為常見［6］。

（2）砂體展布特征。本區(qū)砂體有小多散的特點，一般在40～120 m，最大不超過400 m；砂體長度一般

在100～200 m，最大達500 m；砂體厚度一般在0.5～15 m.灘砂的寬厚比在40左右，壩砂在20左右［9］（圖12）。

圖12 油砂山構(gòu)造圖

（3）砂體聯(lián)通性。本區(qū)砂體由于受巖性和物性的控制，形成以圓形或橢圓形以及受斷層遮擋的弧立砂體，因此砂體聯(lián)通性較差。本區(qū)最主要的連通方式是砂體的疊加連通，尤其是在壩主體，上下兩層之間的砂體常連通。另外，本區(qū)斷層發(fā)育，且斷層為張性，斷層封閉性不強，斷層將不同層位砂體錯開，使得不同層位的砂體接觸，從而增加了一定的砂體間的連通性。

4 結(jié)論

（1）本區(qū)灘壩相可分為灘亞相和壩亞相。壩亞相可細分為壩主體、壩邊緣和壩間；灘亞相又可細分為灘主體、灘邊緣和灘間。主要分布在二三斷塊IV油組。

（2）灘壩砂中各個微相砂體的層內(nèi)非均質(zhì)性不同。其中，壩主體的非均質(zhì)性最弱，壩邊緣其次，壩間最強；灘砂中灘主體的層內(nèi)非均質(zhì)性最弱，灘邊緣其次，灘間最強。

（3）本區(qū)灘壩砂體分布復雜，有“多，小，散”的特點，且連通性較差，非均質(zhì)性較強。砂體的分布控制著油氣的分布，砂體連通性差，剩余油相對富集，仍具有較強的勘探開發(fā)價值。

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（修改回稿日期 2013－06－21 編輯 王曉清）

何敏，男，1986年出生，2009年長江大學畢業(yè)，碩士；現(xiàn)主要從事沉積學、石油地質(zhì)學，儲層建模方面的學習與研究工作。地址：（430100）湖北省武漢市蔡甸區(qū)長江大學地球科學學院。電話：13343502568。E－mail：59073221＠qq.com