南堡油田南堡1、2號構造館陶組儲層特征研究

趙其生 （中石油冀東油田分公司生產(chǎn)運行處，河北 唐山063004）

于連忠 （中石油吉林油田分公司油藏評價部，吉林 松原138000）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

南堡油田區(qū)域構造隸屬渤海灣盆地黃驊坳陷北部的南堡凹陷，位于南堡凹陷的西、南部海域部分。南堡凹陷是渤海灣中新生代盆地內(nèi)部的一個次級中小型凹陷，屬于黃驊坳陷中新生代裂谷盆地的二級負向構造單元，北以西南莊斷層為界，北東以柏各莊斷層為界，南以沙北斷層為界，凹陷面積1932km2。南堡油田主要發(fā)育南堡1號～南堡5號等5個有利構造，有利勘探面積1000km2。研究區(qū)南堡1、2號構造是發(fā)育在潛山背景上北東走向的新近系及古近系背斜構造，并被斷層切割成復雜斷塊[1，2]。館陶組（Ng）為湖盆拗陷期發(fā)育的辮狀河及三角洲沉積，地層巖性特征自下而上具有明顯的四分特點：底部為塊狀礫巖、含礫砂巖發(fā)育段，局部發(fā)育玄武巖、火山碎屑巖；下部為深灰色火山碎屑巖、玄武巖、灰白色安山巖發(fā)育段；上部為灰白色細砂巖與灰綠色泥巖不等厚互層；頂部為塊狀含礫砂巖。據(jù)此，可將Ng進一步劃分為NgⅠ、NgⅡ、NgⅢ、NgⅣ油層組，油層主要發(fā)育在NgⅡ、NgⅣ油層組。不同油層組儲層巖性組合上的差異，致使其在儲層物性、微觀孔隙空間組合特征及儲層類型和分布特征上都存在一定的差異，尤其對火山巖段儲層特征尚未統(tǒng)一認識。筆者在巖心和薄片觀察及分析測試的基礎上，明確Ng巖性和微觀孔隙結構特征及不同成因儲層的儲集空間和分布特征。

2 巖石學特征

鉆錄井資料顯示，研究區(qū)巖石類型分兩大類：火山巖類和碎屑巖類。

研究區(qū)火山巖主要發(fā)育于1號構造NgⅢ油層組，在NgⅣ油層組亦有零星分布。研究通過對Ng的18口取心井巖心觀察認為，研究區(qū)火山巖類型多樣，可分為熔巖類和火山碎屑巖類，主要有：致密塊狀玄武巖 （圖1 （a）、 （b））、氣孔 （杏仁）狀玄武安山巖 （圖1 （c））、凝灰?guī)r （圖1 （d））、熔結火山角礫巖 （圖1（e））。前人提出的玄武質(zhì)泥巖[3]實際上是風化的玄武質(zhì)火山角礫巖 （圖1（f）、（g）），強烈風化破碎的火山巖，其巖電關系表現(xiàn)為自然伽馬略高，電阻率大幅降低，但并不是泥巖。

研究區(qū)的碎屑巖類主要是分選好，泥質(zhì)含量低的砂礫巖、含礫不等粒砂巖、不等粒砂巖、粗砂巖、中砂巖和細砂巖。各類砂巖的礫石中，火山巖礫石體積分數(shù)在60%以上。并且在Ng發(fā)現(xiàn)明顯的泥石流成因的泥質(zhì)砂礫巖 （圖1（h）），巖性為泥砂質(zhì)礫巖，特征為礫石大小混雜，漂浮于泥砂質(zhì)中，泥質(zhì)含量高。

圖1 研究區(qū)巖石類型及特征

3 儲層物性特征

從147塊物性樣品分析資料看，研究區(qū)Ng高孔－特高孔、高滲－特高滲儲層發(fā)育，占樣品總數(shù)的56%以上，巖性主要為細砂巖和中砂巖；其次是中孔、中滲儲層，占樣品總數(shù)28%左右，巖性以細砂巖為主。不等粒砂巖儲層以特低孔、特低滲為主，基本為無效儲層 （圖2）?？傮w而言，研究區(qū)Ng碎屑巖儲層物性較好。

4 儲層微觀孔隙特征

4.1 孔隙類型

根據(jù)薄片鑒定結果，研究區(qū)儲層孔隙類型多樣，以原生粒間孔為主，粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和鑄?？?、雜基內(nèi)微孔發(fā)育。

圖2 研究區(qū)Ng孔、滲交會圖

1）原生粒間孔是研究區(qū)最主要的孔隙類型，在顆粒分選好、粒間雜基不發(fā)育的巖石中這類孔隙發(fā)育最好 （圖3（a））。粒間孔具有高配位數(shù)、孔隙連通性較好、喉道較粗的特征。

2）粒間溶孔和鑄?？资茄芯繀^(qū)重要的孔隙類型，在火山巖巖屑尤其是基性火山巖巖屑含量高的巖石中最發(fā)育，為碳酸鹽交代巖屑、長石后溶蝕形成 （圖3（b））。粒間溶孔具有孔隙連通性較好、喉道粗的特征。

3）粒內(nèi)溶孔是研究區(qū)重要的的孔隙類型，由顆粒內(nèi)部組分溶解而形成的，常有長石和巖屑顆粒的溶孔。常見在火山巖巖屑尤其是基性火山巖巖屑含量高的巖石中由碳酸鹽交代巖屑、長石后溶蝕而成。溶蝕強烈時，碎屑顆粒呈蜂巢狀或呈殘骸狀 （圖3（c））。粒內(nèi)溶孔具有孔隙連通性較差、喉道細的特征。

4）雜基內(nèi)微孔發(fā)育于粒間雜基內(nèi)，鑄體薄片中呈淡紅色，以這類孔隙為主的巖石均不含油，多為無效孔隙，因此，研究中將之定為非儲層 （圖3（d））。

圖3 研究區(qū)儲層孔隙類型及特征

4.2 孔隙組合特征

根據(jù)鑄體薄片鑒定，研究區(qū)孔隙組合類型有：粒間孔＋粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔＋晶間微孔＋鑄模孔、粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔＋鑄?？住⒘?nèi)溶孔、雜基內(nèi)微孔組合6種組合類型，并以粒間孔＋粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔組合為主，其次是粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔和雜基內(nèi)微孔組合。不同孔隙組合類型的孔隙結構造特征明顯不同 （表1）。統(tǒng)計分析表明，粒間孔＋粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔組合孔隙所占比例不是最大，但喉道粗，配位數(shù)高，連通性好，儲層孔隙結構最好，物性好；粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔＋晶間微孔＋鑄?？捉M合孔隙大，連通性較好，但喉道復雜，配位數(shù)較低；粒內(nèi)溶孔組合孔隙配位數(shù)較低，連通性差；雜基內(nèi)微孔組合最差，喉道極細，屬無效孔隙。

表1 孔隙結構參數(shù)及特征表

4.3 孔隙結構分類

根據(jù)物性資料分析，研究區(qū)高滲－特高滲儲層占56%以上，而低滲－特低滲儲層僅占17%，說明研究區(qū)儲層滲流能力較好。喉道形狀和大小的不同可以產(chǎn)生不同的毛細管力，進而影響孔隙的儲集性能和滲透率。壓汞曲線可以反映不同孔隙大小和分布。壓汞曲線偏向左下方的為粗歪度，歪度越粗，排驅壓力越低；其物性越好，壓汞曲線上出現(xiàn)的平臺越寬，孔喉分選性越好。根據(jù)壓汞分析，研究區(qū)發(fā)育4類孔隙結構類型。

1）Ⅰ類孔隙結構儲層的排驅壓力低，進汞飽和度高，滲流特征最好 （圖4（a））；孔隙結構為粗孔喉、好分選型，巖性為中砂質(zhì)細粒長石巖屑砂巖，分選好，泥質(zhì)含量低，孔隙組合類型為粒間孔＋粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔，此類型孔隙結構儲層為高孔高滲－特高滲儲層。

2）Ⅱ類孔隙結構儲層的排驅壓力較低，進汞飽和度較高，滲流特征較好 （圖4（b））。孔隙結構為粗孔喉、好－中分選型，巖性為中砂質(zhì)細粒長石巖屑砂巖，分選較好，泥質(zhì)含量較低，孔隙組合類型為粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔＋鑄?？谆蛄ｉg溶孔＋粒內(nèi)溶孔＋晶間微孔＋鑄?？?，該類型孔隙結構儲層為中高孔中高滲儲層。

3）Ⅲ類孔隙結構為中細孔喉、中分選型，砂巖泥質(zhì)含量較高 （圖4（c）），孔隙組合類型為粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔＋晶間微孔＋鑄模孔，此類型孔隙結構儲層為中低孔中低滲儲層。

4）Ⅳ類孔隙結構為細孔－微細喉、差分選型 （圖4（d）），砂巖泥質(zhì)含量高，孔隙組合類型為粒內(nèi)溶孔組合或雜基內(nèi)微孔組合，此類型孔隙結構儲層為特低孔特低滲至非儲層。

圖4 不同類型孔隙結構壓汞曲線特征

5 宏觀非均質(zhì)性

儲層非均質(zhì)性是指儲層在形成過程中受沉積環(huán)境、成巖作用和構造作用的影響，其基本性質(zhì) （巖性、物性、電性和含油氣性等）在三維空間分布上的不均一性[4]。這些不均一性是影響地下流體運移及油氣采收率的主要因素，引起油田開發(fā)中存在的諸如層間干擾、單層突進、剩余油局部富集等現(xiàn)象[5，6]。宏觀非均質(zhì)性可從層內(nèi)非均質(zhì)性、層間非均質(zhì)性和平面非均質(zhì)性三方面來論述。

1）層內(nèi)非均質(zhì)性 Ng內(nèi)非均質(zhì)性強，單層內(nèi)滲透率分布很不均，滲透率級差相差很大，最大上千倍，最小僅差幾倍，滲透率變異系數(shù)一般都大于0.5，最高達2.89，單層突進系數(shù)一般都大于2.1，反映出較強的層內(nèi)非均質(zhì)性。如NP12－X77井5－6號解釋層厚度25.8m，平均滲透率734mD，最大3690mD，最小1mD，滲透率級差3690倍，單層突進系數(shù)4.19，滲透率變異系數(shù)1.25。在層內(nèi)，滲透率的旋回性與沉積旋回性是一致的，總體上是由前緣向分流河道增大，由河道側緣向主河道區(qū)增大，由邊灘向天然堤減小。

2）層間非均質(zhì)性 縱向上由于河道頻繁擺動，各砂層處于不同沉積部位，有著不同的巖性組合，因而導致層間明顯的非均質(zhì)性。根據(jù)巖心物性分析資料統(tǒng)計，相鄰的單砂層層間滲透率級差最大為1300倍，一般都大于183倍，非均質(zhì)系數(shù)最大4.19，一般都大于1.68，滲透率變異系數(shù)范圍為0.51～1.21。由此可見，Ng儲層不但層內(nèi)非均質(zhì)性強，層間非均質(zhì)性也較嚴重。

3）平面非均質(zhì)性 砂巖的分布上，具有明顯的非均質(zhì)性：成帶分布特征明顯，沿河道方向，連續(xù)性好，橫切河道方向連續(xù)性差。平面上不同沉積相帶儲層物性差異明顯，導致儲層平面上較強的非均質(zhì)性：主河道和水下分流河道巖性粗、厚度大、平均孔隙度25%，平均滲透率619.8mD，河道間和河漫及三角洲前緣席狀砂儲層巖性細，泥質(zhì)含量高，儲層物性差 （平均孔隙度7.5%，平均滲透率9.69mD）。

6 儲層類型及其展布特征

研究區(qū)Ng為湖盆拗陷期發(fā)育的辮狀河及三角洲沉積，研究區(qū)NgⅣ下部發(fā)育碎屑巖儲層，NgⅢ和NgⅣ上部同時發(fā)育碎屑巖儲層和火山巖儲層，尤其是1號構造NgⅢ，火山巖厚度大、分布范圍廣，幾乎覆蓋整個1號構造。NgⅡ和NgⅠ只發(fā)育碎屑巖儲層。根據(jù)儲層成因和展布特征可將研究區(qū)儲層分為3類。

6.1 河流－三角洲相成因的條帶狀儲層

此類儲層為以辮狀河和三角洲分流河道沉積為主的河道成因砂體，呈條帶狀展布，具有延伸方向連通性好、側向尖滅快的特點，巖性以中砂巖和細砂巖為主，是研究區(qū)主要儲層類型；儲層儲集空間以粒間孔＋粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔為主，物性整體較好。研究區(qū)辮狀河道由西北方向進入1號構造區(qū)，并逐漸過渡為近東西方向進入2號構造區(qū)。另外，2號構造在NgⅠ和NgⅡ還有來自于西南方向的物源供給，形成南西－北東方向展布的條帶狀儲層。

6.2 以火山碎屑為物源的火山裙扇儲層

此類儲層見于火山巖發(fā)育層段，是以火山碎屑為物源，在火山巖區(qū)邊緣近源快速沉積形成的粗碎屑扇形儲層，儲層尖滅較快，顆粒較粗，分選差，分布范圍較小，儲集空間組合以粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔＋晶間微孔＋鑄?？诪橹?，物性相對較差。在原始的地形上，具有上傾尖滅于火山、側向尖滅于扇間泥巖的透鏡狀分布特征。在NgⅣ沉積期，存在多個局部火山碎屑供給點，形成的火山裙扇規(guī)模小、數(shù)量多，通常構成鳥足狀火山碎屑沉積復合體。NgⅢ沉積期，火山巖分布范圍較大，源區(qū)碎屑厚度大，沉積物供給充足，尤其是在多期火山活動的基礎上形成的火山裙扇復合體規(guī)模相對較大。

6.3 火山前緣的自碎角礫狀熔巖環(huán)形儲層

巖心觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)發(fā)育一類原生的玄武質(zhì)火山角礫巖，這類玄武質(zhì)火山角礫巖或被方解石膠結、或熔結或由于礫間凝灰質(zhì)含量高而孔隙度低。研究區(qū)部分玄武質(zhì)火山角礫巖由于風化程度高，致礫間界線不清楚，被誤認為是玄武質(zhì)泥巖而被忽略。

原生玄武質(zhì)火山角礫巖，實際上是熔巖自碎作用形成的角礫狀熔巖，亦稱自碎角礫狀熔巖。熔巖在流動過程中，由于冷凝速度差異，表層熔巖冷凝固結速度快，已固結的表層隨著中部熔巖的流動不斷發(fā)生脆性破裂，并傳到前緣堆積，形成自碎角礫狀熔巖[7，8]。這類熔巖破碎強烈，碎塊大小不等，碎塊間孔隙、碎塊內(nèi)收縮縫和氣孔發(fā)育，加之后期成巖作用改造，可形成粒間孔、粒內(nèi)溶孔、氣孔、收縮孔縫及其組合類型儲集空間。通過對比原生破碎后，被鈣質(zhì)膠結、未受風化和沒有膠結、受風化強烈的玄武質(zhì)火山角礫巖，發(fā)現(xiàn)未風化自碎角礫狀玄武巖特征為：成分單一，相鄰自碎角礫可相互拼接，自碎角礫間不規(guī)則裂縫發(fā)育，粒間多被方解石或凝灰質(zhì)膠結。

根據(jù)自碎角礫狀玄武巖儲層的測井、地震分析，結合其他油田這類儲層特征分析，制定了自碎角礫狀玄武巖的識別標準 （表2）。

表2 自碎角礫狀熔巖儲層識別標準

火山前緣的自碎角礫狀熔巖一般位于一期火山巖上部，其下為塊狀熔巖，通常由火山向外、繞熔巖流分布，環(huán)火山呈環(huán)形展布，向上尖滅于火山熔巖中。錄井資料顯示，在研究區(qū)火山巖高阻低時差段，相對低阻高時差的自碎角礫狀火山熔巖中，熒光級的油氣顯示豐富，具有成藏的良好條件，值得深入研究，下步工作可有針對性的對此類儲層進行相關的分析測試，以進一步了解驗證該類儲層物性特征及含油性特征。

7 結論

1）研究區(qū)發(fā)育火山巖和碎屑巖兩大巖石類型。通過取心井巖心觀察，重新認識了研究區(qū)火山巖類型，認為研究區(qū)火山巖類型多樣，可分為熔巖類和火山碎屑巖類，玄武質(zhì)火山角礫巖為該次研究新發(fā)現(xiàn)，因風化程度高，礫間界線不清楚及低阻高時差的電性特征被誤認為是玄武質(zhì)泥巖。同時，研究區(qū)可見明顯泥石流成因的泥質(zhì)砂礫巖。

2）研究區(qū)Ng儲層宏觀非均質(zhì)性較強，物性總體較好，高孔－特高孔、高滲－特高滲儲層發(fā)育，占樣品總數(shù)的56%以上?？紫额愋鸵粤ｉg孔為主，粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和鑄模孔、雜基內(nèi)微孔發(fā)育，孔隙組合類型以粒間孔＋粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔為主，其次是粒間溶孔＋粒內(nèi)溶孔和雜基內(nèi)微孔。

3）研究區(qū)Ng為湖盆拗陷期發(fā)育的辮狀河及三角洲沉積，下部NgⅣ、NgⅢ發(fā)育火山巖層段，根據(jù)儲層成因和展布特征可將研究區(qū)儲層分為3類：①河流－三角洲相成因的條帶狀儲層；②以火山碎屑為物源的火山裙扇儲層；③火山前緣的自碎角礫狀熔巖環(huán)形儲層。

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