長嶺氣田登婁庫組儲層沉積特征及沉積微相研究

代金友，王勝華，王 靜，李子龍，張慧先

(1.中國石油大學(北京) 石油工程學院，北京 102249；2.中國石油長慶油田公司第二采油廠)

長嶺氣田登婁庫組儲層沉積特征及沉積微相研究

代金友1，王勝華2，王 靜1，李子龍1，張慧先1

(1.中國石油大學(北京) 石油工程學院，北京 102249；2.中國石油長慶油田公司第二采油廠)

松遼盆地南部長嶺氣田尚處于開發(fā)前期，儲層沉積微相及砂體展布規(guī)律認識不清。為指導后續(xù)開發(fā)，結(jié)合巖心觀察、薄片鑒定、測錄井等資料進行了沉積特征和沉積微相研究，明確了沉積微相類型及其空間分布和演化規(guī)律。結(jié)果表明：下白堊統(tǒng)登婁庫組儲層為辮狀河沉積，可細分為辮狀河道、心灘、決口扇、泛濫平原等4種微相；沉積微相具有繼承性，總體呈SE→NW向，辮狀河道和心灘是沉積主體，決口扇分布局限且與泛濫平原共生。其中，d4-2→d3-2沉積期河道帶不穩(wěn)定、橫向擺動和局部調(diào)整頻繁。d3-1沉積期河流作用弱、泛濫平原發(fā)育，河道整體向西南部遷移；d2-3→d1-1沉積期河道穩(wěn)定、橫向擺動幅度小。辮狀河道及心灘對油氣富集有利，93.4%氣層為河道及心灘砂體。

松遼盆地；長嶺氣田；登婁庫組；沉積微相；分布規(guī)律

長嶺氣田區(qū)域構造上處于松遼盆地南部長嶺斷陷中部隆起帶東南部,被南北斷洼所夾,為油氣運移聚集的有利區(qū)帶 (圖1)。中生界白堊系下統(tǒng)登婁庫組低孔低滲致密砂巖儲層是其主要的產(chǎn)氣層之一,埋深3 300～3 700 m。登婁庫組自上而下分為8個砂組，氣層主要賦存在上部1-4砂組，平均孔隙度5.1%、平均滲透率0.15×10-3μm2。

圖1 長嶺氣田構造位置示意

目前長嶺氣田尚處于開發(fā)前期，鉆井少、井距大(2～3 km)，儲層沉積微相及砂體展布規(guī)律認識不清。為指導后續(xù)開發(fā)與生產(chǎn)，在前人研究認識基礎上[1-9]，利用巖心觀察、薄片鑒定、測錄井資料，對登婁庫組1～4砂組儲層沉積特征和沉積相進行研究，明確了沉積微相類型及其空間分布和演化規(guī)律，對氣田后續(xù)深入開發(fā)與選區(qū)提供依據(jù)。

1 登婁庫組儲層沉積特征

長嶺氣田自下而上主要發(fā)育中生界上侏羅統(tǒng)火石嶺組、白堊系、新生界第三系和第四系地層。白堊系由下至上包括沙河子組、營城組、登婁庫組和泉頭組。火石嶺組、沙河子組、營城組沉積于斷陷發(fā)育期,火山活動強烈,形成大面積火山巖[1]。登婁庫組沉積于盆地斷坳轉(zhuǎn)換期,屬于多物源、近物源沉積。此時盆地水體變淺，大部分地區(qū)由深湖、半深湖演化為濱淺湖，廣泛發(fā)育淺水湖泊背景下的河流、三角洲、沖積扇砂體，沉積物源主要來自盆地南部[2-4]。

在繼承前人認識成果基礎上，通過巖心、鉆井和測錄井資料的進一步分析，確定登婁庫組儲層為辨狀河沉積，主要依據(jù)如下。

1.1 雜色泥巖的出現(xiàn)表明登婁庫組為水上沉積

巖性顏色是沉積巖最直觀、最醒目的標志，尤其是沉積巖的自生色，它不但反映了巖石中含鐵自生礦物和有機質(zhì)的種類及數(shù)量，而且是沉積環(huán)境的良好指示劑。

巖心觀察及巖性錄井資料統(tǒng)計表明，登婁庫組1～4砂組主要由中砂巖、細砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖組成，其中，砂巖以灰色-灰綠色為主，而泥巖多呈氧化色(包括紫紅色、棕紅色、深紫色、紫色、紫灰色、綠灰色，占78%)，雜色泥巖的出現(xiàn)說明本區(qū)沉積物處于經(jīng)常暴露的季節(jié)性干旱沉積環(huán)境。這種氣候環(huán)境會導致河道堤岸植被的覆蓋程度下降，從而使其穩(wěn)固程度降低，容易被河水沖決而形成側(cè)向遷移較快的河流沉積。

1.2 儲層巖石學特征揭示登婁庫組為辮狀河沉積

登婁庫組沉積期長嶺斷陷處于由裂陷向坳陷轉(zhuǎn)變時期，湖盆發(fā)育。從盆緣到盆地中心其沉積充填樣式符合沖積扇-河流-三角洲-湖相的充填體系。在這種充填體系中，從盆緣沖積扇到湖邊的三角洲沉積，沉積物的成分成熟度和結(jié)構成熟度整體會逐步提高，即三角洲沉積將具有比河流沉積更高的成分和結(jié)構成熟度，而河流沉積則顯著好于沖積扇。

根據(jù)長深1-1、長深1-2、長深1-3井的薄片鑒定、粒度分析及碎屑組分分析資料統(tǒng)計表明，長嶺氣田登婁庫組砂巖應為辮狀河沉積：

(1)碎屑組分資料表明，1～4砂組砂巖顆粒主要由石英、長石和巖屑組成。其中，穩(wěn)定性礦物石英含量低，僅占29%～40%(平均34.6%)；而不穩(wěn)定長石礦物含量較高，在23%～31%(平均26.5%)；巖屑含量高，介于29%～45%(平均38.9%)；因此不穩(wěn)定組分約占顆?？倲?shù)的2/3，說明儲層巖性以長石巖屑砂巖為主，成分成熟度比較低，具有近源沉積特點，更接近沖積扇和辮狀河流沉積環(huán)境。

(2)薄片鑒定顯示，1～4砂組砂巖顆粒磨圓中等，呈次棱角-次圓狀，巖石以顆粒支撐為主，接觸式膠結(jié)，接觸方式以線狀和縫合線狀為主，顆粒分選較好，反映其結(jié)構成熟度中等，巖石定名為中細粒長石巖屑砂巖。這些特征與沖積扇沉積巖性較粗、分選較差的特點具有明顯不同，而與辮狀河流沉積更為吻合。

(3)粒度分析表明：巖石樣品的粒度概率累積曲線多為兩段式，但以跳躍總體為主，含量一般為70%以上，與懸浮組分的截點一般在4φ左右。說明本區(qū)砂巖沉積載荷以跳躍和懸浮組分的混合負載為主，具有河流沉積的典型特點。

(4)CM圖(圖2)顯示本區(qū)砂巖主要為遞變懸浮沉積(QR段為主)，其次為以懸浮為主、含有少量滾動組分的PQ段，主要反映了河流沉積特點。

圖2 登婁庫組巖石C-M圖

1.3 砂體側(cè)向切割疊置現(xiàn)象普遍，指示河道側(cè)向遷移快，符合辮狀河特征

儲層結(jié)構是指儲集砂體的幾何形態(tài)及其在三維空間的展布，是砂體連通性及砂體與滲流屏障空間組合分布的表征。不同的沉積條件會形成不同的儲層結(jié)構類型，目前將儲層結(jié)構類型歸納為千層餅狀、拼合板狀和迷宮狀3類。

砂地比是衡量儲層結(jié)構直觀且重要的指標：拼合板狀儲層結(jié)構砂地比高，多表現(xiàn)為砂包泥特點；迷宮狀儲層結(jié)構砂地比低，多表現(xiàn)為泥包砂特征。區(qū)內(nèi)4條沉積相剖面分析表明，區(qū)內(nèi)井普遍具有砂泥不等厚互層特征，統(tǒng)計本區(qū)砂地比平均為73.1%，具有典型的砂包泥結(jié)構特點。這些特征完全有別于曲流河乃至三角洲平原泥包砂的結(jié)構特征，說明砂體側(cè)向切割疊置現(xiàn)象普遍，指示河道側(cè)向遷移快，符合辮狀河沉積特征。

2 儲層沉積微相

根據(jù)辮狀河沉積特點，結(jié)合實際的巖性、電性及其垂向序列和組合特征，將登婁庫組地層劃分為辮狀河道、心灘、決口扇、泛濫平原等4種沉積微相。

2.1 辮狀河道

辮狀河道位于河底滯留沉積之上，或通過沖刷面與下伏地層呈直接沖刷接觸，有時位于心灘沉積之上。在平面上，它位于河道內(nèi)的心灘之間，但通常不是主活動河道，更多是在洪峰期間有水流通過時發(fā)生沉積，碎屑物在較短的時間內(nèi)以填塞河道的方式堆積形成填積體。其形成機制包括沉積物快速卸載發(fā)生的填積或下游段的回流促使上游段的填積以及河道內(nèi)砂丘的遷移沉積等。本區(qū)辮狀河道砂體以細砂巖填積沉積為主，與下伏地層突變接觸而與上伏地層漸變接觸，代表了一次河道沉積填積的過程。總體上具正韻律特征，反映了水體能量逐步減弱或物源供給減小的特點。巖石粒度由粗變細，向上常過渡為泥巖，測井曲線為鐘形。

2.2 心灘

心灘是辮狀河河道中標志性的地貌單元，也是本區(qū)最發(fā)育的微相之一。在完整的河道亞相序列中，它位于河底滯留沉積微相之上。在平面上，心灘位于河道的中心。沉積構造以大型槽狀交錯層理為主，并可見楔狀交錯層理、板狀交錯層理、塊狀構造、平行層理和小波痕層理。在垂向上，辮狀河河道易側(cè)向遷移和水流具陣發(fā)性的特點導致其形成的沉積序列無明顯的規(guī)律可尋，可形成多個正粒序的疊加或正、反粒序的疊加或是反粒序的疊加。

本區(qū)心灘沉積物以細砂巖為主，沉積構造包括大型槽狀交錯層理、平行層理、沙紋交錯層理等。砂體厚度較大,測井曲線為箱形、多齒化，反映沉積過程中水動力條件變化大、河道遷移快，水體能量變化頻繁導致泥質(zhì)薄夾層比較發(fā)育。單旋回向上呈變細的正韻律特征，通常頂?shù)撞烤哂型蛔兘佑|特征。

2.3 決口扇

在高水位時，過量的洪水沖決天然堤，并在堤岸靠平原方向的斜坡上形成樹枝狀水系的扇狀堆積物，厚度小，一般由細砂巖和粉砂巖組成。決口扇在平面上與泛濫平原比鄰，沉積物越遠離河道，其粒度越細。常見沙紋層理、塊狀層理，局部層段發(fā)育浪成交錯層理，分選差。本區(qū)決口扇的測井曲線(GR與RT)一般呈漏斗形，上下與泛濫平原泥接觸。

2.4 泛濫平原

泛濫平原微相較常見，巖石以雜色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，沉積構造以塊狀構造和水平層理為主。泛濫平原沉積物主要是從洪水越岸搬運的懸浮質(zhì)中沉積下來的細碎屑沉積物。層內(nèi)含有豐富的植物根系和分散的鈣質(zhì)結(jié)核，發(fā)育水平層理， 測井曲線一般為平值基線，幅度低。

3 沉積微相展布及演化

長嶺氣田登婁庫組1～4砂組可細分為d1-1→d1-3、d2-1→d2-3、d3-1→d3-4、d4-1→d4-2等12個小層，在單井及剖面相標定基礎上，結(jié)合物源方向、砂體等厚圖、地震儲層預測結(jié)果及砂地比圖等資料，綜合編制了小層的沉積微相圖, 落實小層沉積微相分布和演化規(guī)律(圖3)：

(1)在d4-2→d3-2沉積期沉積微相分布具有繼承性，主要特點是河流作用強，心灘及河道砂體發(fā)育，主流線呈SE→NW向、水流方向包括NW、NNW、NE向。決口扇發(fā)育局限，泛濫平原零散分布且面積大小不一，二者相共生。對比發(fā)現(xiàn)，各小層泛濫平原分布位置變化較大，反映了河道不穩(wěn)定、快速遷移和遞變特點，說明河流橫向擺動和局部調(diào)整頻繁。

(2)d3-1沉積期河道主流線呈SE→NW向，在長深1-1→長深102→長深107井河道心灘砂體發(fā)育，而長深103、長深104、長深105、長深1井均處于泛濫平原沉積，僅長深1-3井為決口扇。本期河道帶規(guī)模明顯縮小，整體向西南部遷移，泛濫平原十分發(fā)育。反映了基準面上升晚期可容空間大、水動力弱、沉積物供給不足的沉積特點。

(3)d2-3→d1-1沉積期沉積微相分布具有繼承性，又恢復了砂體大面積連片的特點。由于河流作用強，心灘及河道砂體發(fā)育，水流方向基本呈SE→NW向且變化不大。河道帶內(nèi)決口扇分布局限，泛濫平原呈零散分布、面積大小不一，但各小層泛濫平原分布具有繼承性，反映河道穩(wěn)定、繼承性好、河流橫向擺動幅度小等特點。

因此，長嶺氣田登婁庫組沉積特征表現(xiàn)為：河流作用強、河道帶寬、砂體厚度大，心灘及河道砂體發(fā)育，具有拼合板結(jié)構；決口扇不發(fā)育并與泛濫平原共生。在d4-2→d3-2沉積期河道帶不穩(wěn)定、河流橫向擺動和局部調(diào)整頻繁。d3-1沉積期河流作用能力最弱，代表了最大湖泛期，具有離散式河道沉積特點； d2-3→d1-1沉積期河道穩(wěn)定、河流橫向擺動幅度小。

測井解釋成果統(tǒng)計，氣層中有253.7 m為心灘沉積，占總有效厚度的79.2%；45.3 m為河道沉積，占總有效厚度的14.2%，說明辮狀河道及心灘對油氣富集有利。

4 結(jié)論

(1)長嶺氣田登婁庫組儲層巖石成分成熟度低、雜色泥巖發(fā)育、砂包泥結(jié)構明顯，為典型辮狀河沉積，可細分為辮狀河道、心灘、決口扇、泛濫平原等4種沉積微相類型；本區(qū)河流作用強、河道帶寬、砂體厚度大，心灘及河道砂體發(fā)育，決口扇不發(fā)育并與泛濫平原共生。

(2)河道帶主流線呈SE-NW，其中d4-2→d3-2沉積期河流作用強、河道帶不穩(wěn)定并橫向擺動和局部調(diào)整；d3-1沉積期河流作用能力最弱、泛濫平原發(fā)育；d2-3→d1-1沉積期河流作用強、河道穩(wěn)定且橫向擺動幅度小。

圖3 長嶺氣田登婁庫組1～4砂組部分小層沉積微相

(3)辮狀河道和心灘對油氣富集有利，93.4%氣層為河道及心灘砂體。

(4)長嶺氣田登婁庫組儲層沉積特征和沉積微相研究深化了儲層認識，對氣田后續(xù)深入開發(fā)與選區(qū)有實際意義。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)04-0005-04

2015-01-20

代金友， 副研究員，1975 年生，1997 年畢業(yè)于石油大學( 華東) 石油與天然氣地質(zhì)勘查專業(yè)，2000 年畢業(yè)于中國石油大學( 北京) 油氣田開發(fā)地質(zhì)工程專業(yè)，獲博士學位，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)教學與研究工作。

國家重大專項“復雜油氣田地質(zhì)與提高采收率技術”( 2008ZX05009 -004 -03)，中國石油大學( 北京) 基金資助( KYJJ2012 -02 -05)。

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