準(zhǔn)噶爾盆地四棵樹(shù)凹陷古近系－新近系儲(chǔ)層特征研究

楊 凡

(長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 430100)

四棵樹(shù)凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段，南鄰北天山，西北為西準(zhǔn)噶爾界山，向西直至艾比湖地區(qū)，東北與車(chē)排子凸起相接(圖1)，面積約為6400km2。構(gòu)造上屬準(zhǔn)噶爾盆地一部分，即北天山山前坳陷帶西段的次級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元［1-2］。自獨(dú)山子油田發(fā)現(xiàn)以來(lái)，四棵樹(shù)凹陷區(qū)經(jīng)歷幾十年的油氣勘探歷程，表明四棵樹(shù)凹陷具有有利的成藏條件，同時(shí)研究區(qū)油氣成藏條件復(fù)雜，有利目標(biāo)區(qū)的選擇具有很大的難度和挑戰(zhàn)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

四棵樹(shù)凹陷可分為卡因迪克、西湖、高泉、獨(dú)山子四個(gè)區(qū)塊，研究區(qū)新近系沙灣組和古近系紫泥泉子組均為較好儲(chǔ)集層，主要發(fā)育河流、三角洲和湖泊沉積體系［3］，局部地區(qū)發(fā)育扇三角洲沉積體系。新近系沙灣組(圖2)巖性為棕紅色砂質(zhì)泥巖夾灰紅色、灰綠色砂巖、礫巖;古近系安集海河組分布較廣，自東南向西北減薄，主要巖性較細(xì)，多為湖相沉積;紫泥泉子組(圖3)上部為棕紅色砂質(zhì)泥巖，下部為棕紅色石英砂巖，總體厚度不大，該組與下伏吐古魯群呈不整合接觸。研究區(qū)古近系－新近系主要包括兩個(gè)生儲(chǔ)蓋組合，分別為古近系安集海河組半深湖-深湖相暗色泥巖-新近系沙灣組辮狀河三角洲砂巖-新近系塔西河組濱淺湖相含膏泥巖的生儲(chǔ)蓋組合和古近系安集海河組半深湖-深湖相暗色泥巖-古近系安集海河組濱淺湖砂-古近系安集海河組頂部泥巖的生儲(chǔ)蓋組合。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層巖性及物性特征

研究區(qū)儲(chǔ)層主要分布于紫泥泉子組和沙灣組中，其巖性主要有粗砂巖、中砂巖、中-細(xì)砂巖，粉砂巖，部分地區(qū)可見(jiàn)礫巖。不同地區(qū)發(fā)育不同沉積體系和砂體，因此不同地區(qū)的巖性有所不同，進(jìn)而巖性和物性關(guān)系有所差異?？ㄒ虻峡说貐^(qū)沙灣組儲(chǔ)層主要以中細(xì)砂巖為主，存在粗砂巖和少量礫巖;紫泥泉子組以中-細(xì)砂巖、細(xì)砂巖為主，存在粗砂巖。西湖地區(qū)紫泥泉子組儲(chǔ)層主要以細(xì)砂巖、粉砂巖為主。礫巖主要分布于獨(dú)山子地區(qū)，主要以礫巖、粗砂巖，細(xì)砂巖為主。

獨(dú)山子地區(qū)發(fā)育扇三角洲沉積相帶，扇三角洲砂體物性最好(圖2)，平均孔隙度為15%，平均滲透率為127×10-3μm2;其次為卡因迪克地區(qū)辮狀河三角洲平原砂體，平均孔隙度為12%，平均滲透率為30.9×10-3μm2。西湖地區(qū)發(fā)育湖泊相沉積體系，總體物性較差。研究區(qū)儲(chǔ)層的孔隙度介于1.8% ～27.8%之間，平均值為 12.5%;滲透率介于(0.089～5000)×10-3μm2，平均滲透率 72.9 ×10-3μm2，表明研究區(qū)儲(chǔ)層整體儲(chǔ)集物性較好。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Location of the study area

1.1 儲(chǔ)集空間類(lèi)型及特征

四棵樹(shù)凹陷新近系沙灣組、古近系安集海河組及紫泥泉子組儲(chǔ)集空間類(lèi)型有原生孔隙、次生孔隙和微裂縫［4-6］。由圖4可以看出，研究區(qū)主要以原生孔隙為主，包括粒間孔和剩余粒間孔，局部地區(qū)發(fā)育粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔等次生孔隙，存在少量微裂縫。研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙中次生孔隙占1% ～2%，次生溶蝕現(xiàn)象在研究區(qū)東北段獨(dú)山子區(qū)塊內(nèi)最為明顯，該區(qū)塊部分儲(chǔ)層孔隙中粒間溶孔，粒內(nèi)溶孔等次生孔隙占80%～90%。

2.2 喉道類(lèi)型及特征

根據(jù)研究區(qū)儲(chǔ)層的喉道特征參數(shù)，將喉道類(lèi)型劃分為5類(lèi)(圖5):

(1)Ⅰ類(lèi)喉道:此類(lèi)喉道典型壓汞曲線(xiàn)排驅(qū)壓力較小，一般小于 0.05MPa，最大進(jìn)汞飽和度在90%以上，中值半徑大于5μm，飽和中值壓力小于0.5MPa，可見(jiàn)喉道較粗，分選好，儲(chǔ)集性能很好。

(2)Ⅱ類(lèi)喉道:該類(lèi)壓汞曲線(xiàn)排驅(qū)壓力介于0.05～0.2MPa，最大進(jìn)汞飽和度在80% ～90%，飽和中值壓力介于0.5 ～2MPa，中值半徑為0.5 ～5μm，表明喉道較粗，分選較好，儲(chǔ)集性能較好。

(3)Ⅲ類(lèi)喉道:該類(lèi)壓汞曲線(xiàn)為負(fù)偏態(tài)中等孔喉型，物性中等，主要表現(xiàn)為中孔中滲或中孔低滲特征，最大進(jìn)汞飽和度在70% ～80%，排驅(qū)壓力為0.2～0.5MPa，中值毛管壓力為 2 ～5MPa，飽和中值半徑為0.2 ～0.5μm。

圖2 沙灣組巖性剖面Fig.2 Lithologic section through the Neogene Shawan Formation

圖3 紫泥泉子組巖性剖面Fig.3 Lithologic section through the Palaeogene Ziniquanzi Formation

圖4 四棵樹(shù)凹陷儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型直方圖Fig.4 Histograms showing the porosity types of the hydrocarbon reservoirs in the Sikeshu depression

(4)Ⅳ類(lèi)喉道:該類(lèi)壓汞曲線(xiàn)為負(fù)偏態(tài)細(xì)孔喉型，孔隙度較低、滲透性較差。排驅(qū)壓力為0.5～1.3MPa，最大進(jìn)汞飽和度在50% ～60%，飽和中值壓力為5 ～10MPa，中值半徑 0.05 ～0.2μm，顯示喉道很細(xì)，儲(chǔ)集性能較差。

(5)Ⅴ類(lèi)喉道:該類(lèi)壓汞曲線(xiàn)為負(fù)偏態(tài)微孔喉型，物性很差。排驅(qū)壓力普遍大于1.3MPa，最大進(jìn)汞飽和度小于50%，飽和中值壓力大于10MPa，中值半徑小于0.05μm。

3 成巖作用

2.1 成巖作用序列

根據(jù)成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合鏡質(zhì)體反射率、粘土礦物、自生礦物等資料分析［7-10］認(rèn)為，四棵樹(shù)地區(qū)古近系-新近系儲(chǔ)層目前所處的成巖階段為早成巖階段B亞期-中成巖階段A亞期(圖6)。儲(chǔ)層的次生孔隙較少，接觸關(guān)系以點(diǎn)接觸-線(xiàn)接觸為主，經(jīng)歷的成巖作用相對(duì)較弱，總體處于早成巖階段B亞期;但在研究區(qū)東北部獨(dú)山子部分地區(qū)巖層的Ro值較大，接觸關(guān)系以線(xiàn)接觸、凹凸接觸為主，最高熱解溫度較高，該區(qū)域處于中成巖階段A亞期。

早成巖階段B亞期主要表現(xiàn):鏡質(zhì)體反射率介于0.35% ～0.5%，最高熱解溫度430～435℃;石英次生加大屬Ⅰ級(jí)，粘土礦物可見(jiàn)高嶺石;孔隙類(lèi)型以原生孔隙為主，發(fā)育少量次生孔隙。該階段主要以機(jī)械壓實(shí)作用為主，石英次生加大以及粘土礦物的膠結(jié)物也從此時(shí)期開(kāi)始。

中成巖階段A亞期主要表現(xiàn):鏡質(zhì)體反射率介于0.5% ～1.0%，最高熱解溫度435～460℃;石英次生加大屬Ⅱ級(jí)，粘土礦物可見(jiàn)高嶺石、伊利石和綠泥石;孔隙類(lèi)型以次生孔隙為主，保留少量原生孔隙。該階段機(jī)械壓實(shí)作用相對(duì)減弱，化學(xué)壓溶和膠結(jié)作用較明顯，薄片分析顯示溶縫、微裂縫發(fā)育，膠結(jié)向壓嵌型轉(zhuǎn)化，主要膠結(jié)物為方解石。

2.2 孔隙演化特征

在成巖作用不同階段，孔隙演化情況有所不同，二者存在一定關(guān)系。研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型主要以原生孔隙為主，局部地區(qū)存在一定比例的次生孔隙，個(gè)別地區(qū)可見(jiàn)少量微裂縫。

Scherer等［11，12］根據(jù) Beard 和 Weyl提供的孔隙度與分選系數(shù)的資料，建立了原始孔隙度與分選系數(shù)的函數(shù)關(guān)系式:

其中:φ為原始孔隙度;η為分選系數(shù)。

研究區(qū)分選系數(shù)介于0.93～3.33之間，不同地區(qū)分選系數(shù)有所不同，取分選系數(shù)平均值為1.95，由公式(1)得出原始孔隙度約為33%。根據(jù)成巖作用的特征，結(jié)合薄片分析資料，分析研究區(qū)內(nèi)碎屑巖儲(chǔ)集層自埋藏后孔隙所經(jīng)歷變化，表1反映了四棵樹(shù)凹陷受溶蝕作用影響較小的地區(qū)孔隙度變化情況(表1)。

四棵樹(shù)地區(qū)儲(chǔ)層原始沉積時(shí)其原始孔隙度大約為33%，研究區(qū)經(jīng)歷機(jī)械壓實(shí)作用，致使巖石中的塑性顆粒發(fā)生變形，顆粒接觸關(guān)系從點(diǎn)接觸到線(xiàn)接觸乃至凹凸接觸，原生孔隙大幅下降，多數(shù)地區(qū)的埋深在4500m以上，使孔隙度明顯降低。隨后由于膠結(jié)作用，孔隙度進(jìn)一步受到損失，最主要的膠結(jié)物為方解石，其次為粘土礦物。據(jù)薄片分析研究區(qū)膠結(jié)作用使孔隙減少約2%，局部可高達(dá)5%;該區(qū)儲(chǔ)層中含高嶺石、綠泥石、伊利石等粘土礦物，除了粘土礦物的膠結(jié)作用和充填孔隙外，還可通過(guò)儲(chǔ)層敏感性降低儲(chǔ)層孔隙度和滲透率。而局部地區(qū)后期方解石(濁沸石)等膠結(jié)物和長(zhǎng)石及部分巖屑顆粒的溶蝕作用，又使儲(chǔ)層物性得以改善，以獨(dú)山子地區(qū)最為明顯。

圖6 四棵樹(shù)凹陷成巖作用序列Fig.6 Diagenetic sequences in the Sikeshu depression

圖5 四棵樹(shù)地區(qū)儲(chǔ)層的喉道類(lèi)型Fig.5 Diagrams showing the pore throat types of the hydrocarbon reservoirs in the Sikeshu depression

表1 四棵樹(shù)凹陷砂巖儲(chǔ)層不同成巖作用孔隙度變化表Table 1 The variations in porosity of the hydrocarbon reservoirs in the Sikeshu depression

3 儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

3.1 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)孔隙度、滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)、壓汞曲線(xiàn)特征、沉積相等資料，將研究區(qū)儲(chǔ)層劃分為5類(lèi)。由表2可以看出，Ⅴ類(lèi)儲(chǔ)層喉道微小，物性很差，并非有效儲(chǔ)集層。

3.2 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

根據(jù)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分析，由表3可以看出，四棵樹(shù)凹陷主要以Ⅱ，Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層為主，儲(chǔ)層儲(chǔ)集性均較好。獨(dú)山子地區(qū)沙灣組存在Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層，Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層主要發(fā)育于卡因迪克和獨(dú)山子區(qū)塊，西湖區(qū)塊以Ⅲ，Ⅳ類(lèi)儲(chǔ)層為主。

表2 準(zhǔn)噶爾盆地南緣四棵樹(shù)凹陷儲(chǔ)層評(píng)價(jià)表Table 2 Evalution of the hydrocarbon reservoirs in the Sikeshu depression

4 結(jié)論

(1)四棵樹(shù)凹陷古近系－新近系儲(chǔ)層就物性而言，新近系沙灣組儲(chǔ)層優(yōu)于古近紀(jì)紫泥泉子組儲(chǔ)層。研究區(qū)沉積相與儲(chǔ)層的物性有一定關(guān)系，辮狀河三角洲前緣砂體和扇三角洲砂體儲(chǔ)集性能最好，是主要的儲(chǔ)集體。

(2)四棵樹(shù)凹陷古近系－新近系儲(chǔ)層經(jīng)歷了壓實(shí)，膠結(jié)，溶蝕作用的改造，總體處于早成巖B亞期-中成巖A亞期?？紫对诔蓭r作用的影響下從原始孔隙度演化為現(xiàn)今的孔隙度，溶蝕作用的影響使得局部地區(qū)孔隙度有所提高。

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