徐家圍子斷陷沙河子組儲層特征研究

柳成志， 王子佳

(東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶 163318)

徐家圍子斷陷沙河子組儲層特征研究

柳成志， 王子佳

(東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶 163318)

利用鑄體薄片和X射線衍射等方法對徐家圍子斷陷沙河子組儲層進(jìn)行了分析，確定了其巖性主要以泥質(zhì)粉砂巖及細(xì)砂巖為主，成熟度偏低。通過室內(nèi)壓汞實(shí)驗(yàn)分析了沙河子組儲層孔隙結(jié)構(gòu)，表明該儲層整體表現(xiàn)為孔喉半徑小，造成孔隙結(jié)構(gòu)中微觀規(guī)模的油水分布不均勻，為特低孔、特低滲型儲層巖性油藏，儲層主要受顆粒粒度及成巖作用等因素控制，溶蝕作用使各類孔隙有效連通，因此，進(jìn)行儲層特征研究及影響因素確定，有利于徐家圍子斷陷油氣的勘探與開發(fā)。

沙河子組； 儲層特征； 孔隙結(jié)構(gòu)； 控制因素

低滲透油氣資源隨著石油勘探程度的加深其所占比例持續(xù)增大，但低滲透儲層儲量動(dòng)用程度較低。松遼盆地徐家圍子斷陷主要目的層位為沙河子組，儲層為超低孔-低滲巖性油藏，在勘探過程中，應(yīng)該對儲層特征有個(gè)全面系統(tǒng)的認(rèn)識，便于針對該區(qū)低滲儲層開發(fā)。本文通過對徐家圍子斷陷沙河子油層的地質(zhì)特點(diǎn)、巖石組成和物性結(jié)構(gòu)及成巖作用等因素的分析，沙河子組砂巖油藏具有超低孔、低滲以及粘土礦物類型豐富等特點(diǎn)，發(fā)育層位單一，連片發(fā)育，但層內(nèi)非均質(zhì)性強(qiáng)[1-4]；儲量豐度低，確定了沙河子組的儲層特征和主控因素。對有利區(qū)塊儲層的評價(jià)、預(yù)測及勘探開發(fā)具有重大意義。

1 地質(zhì)特點(diǎn)

松遼盆地北部徐家圍子斷陷層指泉頭組二段以下地層，為上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)斷陷構(gòu)造層和下白堊統(tǒng)坳陷構(gòu)造層[5-6], 近南北向展布，所在的構(gòu)造單元為東部斷陷區(qū)。本次研究的目的層為徐家圍子斷陷沙河子組，地層普遍表現(xiàn)為西邊厚，東邊薄，斷層下盤厚，上盤薄，在湖相的背景下，形成了陡坡以扇三角洲沉積為主、緩坡以辮狀河三角洲沉積為主的總體沉積體系。沙河子組為斷陷盆地發(fā)育的鼎盛時(shí)期，密集段較為發(fā)育，主要形成斷陷期烴源巖和局部蓋層。徐深1井、肇深14井揭示沙河子組地層巖性為雜色礫巖、黑色灰黑色泥巖夾煤層, 發(fā)育正常的河湖相沉積巖。結(jié)合巖性和測井曲線及地震解釋將沙河子組進(jìn)一步自下而上劃分為5個(gè)三級層序，具體儲層層序劃分見表1。

表1 徐家圍子斷陷沙河子組儲層劃分Table 1 Reservoir division of Shahezi group in Xujiaweizi fault depression

2 沙河子組巖石類型與分布

儲層的礦物組成、顆粒的膠結(jié)方式和排列方式?jīng)Q定了儲層物性的質(zhì)量。因此儲層巖礦特征是決定儲層成巖作用、孔隙結(jié)構(gòu)和儲層物性的基礎(chǔ)[7]。

通過巖性資料統(tǒng)計(jì)，沙河子組巖石類型主要為礫巖、砂礫巖以及砂巖，約占49.00%，其次是泥巖，約占46.41%，并且含有少量的煤和火山巖，其中火山巖包括凝灰?guī)r、安山巖、酸性噴發(fā)巖、粗面巖、火山角礫巖,膠結(jié)方式為泥質(zhì)膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)和方解石膠結(jié)。

3 沙河子組儲層物性特征研究

孔隙性和滲透性是描述儲層存儲與滲流能力的參數(shù)。結(jié)合徐家圍子斷陷沙河子組儲層巖心物性資料的統(tǒng)計(jì)分析，確定了該儲層的孔隙度與滲透率的分布情況[8]。結(jié)果如圖1、2所示。

通過對沙河子組70口井孔隙度、滲透率的分析表明，其孔隙度值分布在0.4%～6.6%，平均值為3.91%，且主要分布在2%～4%，總體上屬于特低孔隙度；滲透率分布范圍為0.01～2.26 mD，平均值為1.66 mD，且主要分布在小于0.1 mD，為特低滲透率。沙河子組總體為特低孔、特低滲型儲層。

圖1 沙河子組層孔隙度分布

Fig.1PoresizedistributionhistogramsinShahezigroup

圖2 沙河子組層滲透率分布

Fig.2PermeabilitydistributioninShahezigroup

4 沙河子組儲層成巖作用研究

巖石類型多樣、遭受多期剝蝕、成巖歷史復(fù)雜，因此成巖作用類型具有多樣性。綜合運(yùn)用常規(guī)薄片、鑄體薄片手段進(jìn)行分析[9-11]，結(jié)果見圖3，并對沙河子儲層成巖作用類型及特征總結(jié)如下。

圖3 沙河子儲層成巖作用的鑄體薄片

Fig.3ThecastingthinsectionsofdiagenesisinShahezigroup

4.1壓實(shí)作用

研究區(qū)碎屑巖儲層普遍經(jīng)歷了強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，顆粒間以線接觸和凹凸接觸為主，長石、石英等剛性顆粒的脆裂以及云母、巖屑等顆粒的彎曲和假雜基等現(xiàn)象(見圖3(a))。

4.2膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是沙河子儲層中主要的成巖作用，對儲層物性的影響非常大(見圖3(b))。按膠結(jié)物類型主要可分為：方解石膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)、黏土礦物膠結(jié)和其他膠結(jié)物等。

4.3交代作用

通過薄片研究徐深35井，4 355.04 m巖心，交代作用主要以方解石交代長石、巖屑等碎屑顆粒以及黏土礦物為主(見圖3(c))。

4.4溶解作用

根據(jù)鑄體薄片觀察達(dá)深14井，3 505.53 m 處巖心，主要有長石顆粒、泥巖等不穩(wěn)定巖石碎屑顆粒的溶蝕、黏土基質(zhì)的溶蝕(見圖3(d))。長石的溶解在沙河子組內(nèi)最為普遍，在整個(gè)埋藏過程中均可發(fā)生，只是溶解程度不同。斜長石溶蝕現(xiàn)象主要位于中、深層碎屑巖中，被溶的斜長石往往具有港灣狀邊緣，有的沿解理進(jìn)行溶解，形成蜂巢狀或窗格狀，烈溶解的斜長石可呈殘骸狀，形成鑄模狀。石英顆粒也可被溶蝕成港灣狀，但長石的溶蝕比石英強(qiáng)烈得多。

5 沙河子組儲層的控制因素

5.1顆粒粒度對儲層物性的影響

粒度中值與分選系數(shù)是來描述碎屑顆粒粒度對儲層物性的影響參數(shù)[12-13]。總體上沙河子組儲層物性與粒度中值正相關(guān)，顆粒直徑越大，儲層物性越好。沙河子組儲層分選程度中等，當(dāng)分選系數(shù)介于2.5～3.0 時(shí)，發(fā)育有高孔、中高滲儲層，其它的以中低孔，低滲儲層為主，如圖4所示。

圖4 粒度中值、分選系數(shù)與儲層物性關(guān)系

Fig.4Therelationsofphysicalpropertywithmediangraindiameterandgradingfactor

5.2成巖作用對儲層物性的影響

通過沙河子組儲層巖石鑄體薄片分析表明：沙河子組儲層孔隙以粒間、粒內(nèi)孔為主，雜基以泥質(zhì)和砂巖為主，且含有晶間孔、鑄?？?。同時(shí)發(fā)現(xiàn)部分礫巖以及含礫砂巖中，火山巖成分的礫巖經(jīng)后期改造，發(fā)生各種有機(jī)酸的溶解、溶蝕作用產(chǎn)生次生孔隙，在一定程度上增加了儲層的孔隙空間，火山巖成分的礫石對研究區(qū)儲層的物性影響有一定的積極作用[14]。在本區(qū)的壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、交代作用對儲層孔隙結(jié)構(gòu)有破壞作用；溶解作用、溶蝕作用則起到積極的作用。

5.3構(gòu)造作用對儲層物性的影響

沙河子組斷陷受到徐西控陷斷層、徐中以及徐東走滑斷層的影響，會(huì)在局部產(chǎn)生斷裂帶使得物性變好。通過對沙河子組儲層巖石鑄體薄片圖像的研究表明：通常情況下，儲層的孔隙度、滲透率隨著深度的增加，物性會(huì)變差，但是經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，研究區(qū)存在局部異常點(diǎn)，即儲層的孔隙度、滲透率在深度增加的情況下物性值變好。

6 有利儲層發(fā)育區(qū)預(yù)測

綜合分析地震相、地震屬性，考慮砂體分布面積的大小、砂體厚度的薄厚,根據(jù)優(yōu)勢沉積相帶-三角洲前緣較好，平原次之的原則，篩選出優(yōu)勢儲層區(qū)。依據(jù)不同儲層的孔隙度和滲透率的范圍將徐家圍子斷陷沙河子組5個(gè)層序的儲層分為3個(gè)級別即 Ⅲb，Ⅳa，Ⅳb。

圖5 徐家圍子斷陷沙河子組有利儲層分布

Fig.5FavorablereservoirsdistributionofShahezigroupinXujiaweizifaultdepression

Ⅲb儲層區(qū)的主要沉積相帶為辮狀河前緣和扇三角洲前緣，儲層物性為孔隙度大于6%,滲透率大于1 mD ，SQ1、SQ2、SQ3和SQ4的儲層分布面積分別為約115.9、354.6、548.7、689.4 km2；總面積約為426.8 km2。

Ⅳa儲層區(qū)的主要沉積相帶為辮狀河平原和扇三角洲平原，儲層物性為孔隙度在4%～6%,滲透率在0.4～1 mD ，SQ1、SQ2、SQ3和SQ4的儲層分布面積分別為約171.5、395.5、547.3、456.3 km2；總面積約為823.5 km2。

Ⅳb儲層區(qū)的主要沉積相帶為濱淺湖和湖底扇，儲層物性孔隙度在2%～4%,滲透率在0.1～0.5 mD，SQ1、SQ2、SQ3和SQ4的儲層分布面積分別為約132.3、368.4、284.3、134.6 km2；總面積約為421.4 km2。

儲層物性是隨著深度的增加而變差，埋藏較淺的地方儲層物性相對較好，依據(jù)各個(gè)三級層序的儲層預(yù)測圖，SQ4層的有利儲層區(qū)域分布面積最大，其次為SQ3、SQ2、SQ1。

7 結(jié)論

以沉積基準(zhǔn)面旋回特征以及地層發(fā)育特征為依據(jù)，將徐家圍子斷陷沙河子組劃分出5個(gè)三級層序。SQ1頂面明顯受徐西斷層控制,受古地貌影響，面積最??；SQ2到SQ3湖水面積擴(kuò)大，SQ3時(shí)期湖水面積達(dá)到最大；SQ4發(fā)育后期受剝蝕作用影響，現(xiàn)存面積比SQ3小。

沙河子儲層巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖及細(xì)砂巖等。儲層物性平均孔隙度為3.7%，平均滲透率為0.22 mD；砂礫巖的孔隙度和滲透率均高于其他巖性，成巖作用主要有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、交代作用、溶解作用。

沙河子組儲層主要受顆粒粒度、成巖作用沉積微相和構(gòu)造作用等因素控制，根據(jù)不同儲層的孔隙度和滲透率的范圍將沙河子組5個(gè)層序的儲層分為3個(gè)級別,儲層物性是隨著深度的增加而變差，SQ4(深度1 500～2 250 m)層的有利儲層區(qū)域分布面積最大。

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(編輯 王亞新)

Reservoir Characteristics of Shahezi Group Xujiaweizi Fault Depression

Liu Chengzhi， Wang Zijia

(CollegeofEarthScience,NortheastPetroleumUniversity,DaqingHeilongjiang163318，China)

Analyzed the reservoir of Xujiaweizi depression Shahezi group using the casting thin sections and X-ray data, determine its lithology mainly argillaceous siltstone and fine sandstone, maturity is low. According to the mercury curve analyzed Shahezi pore structure, indicating that the overall performance of the reservoir pore throat radius is small, resulting in micro-scale pore structure water distribution is uneven, which is the low porosity and low-permeability lithology reservoir. The reservoir is mainly affected by the particle size and diagenesis, dissolution effectively make all kinds of pores connectivity, therefore, the research of reservoir characteristics and influencing factors are significant to oil gas exploration and development of Xujiaweizi foult depression.

Shahezi group; Reservoir characteristics; Pore structure; Control factors

1006-396X(2014)01-0052-04

2013-09-03

：2013-11-29

中國石油大慶油田公司“徐家圍子斷陷沙河子組沉積相研究” 項(xiàng)目(Dq-1204003 201-js-318)。

柳成志(1962-)，男，博士，教授，從事沉積學(xué)及油氣儲層研究，E-mail: lchzhdq@sina.com。

TE122.2

： A

10.3969/j.issn.1006-396X.2014.01.010