準噶爾盆地東部沙帳地區(qū)中二疊統(tǒng)平地泉組一段致密油源儲組合模式

嚴銳濤，徐懷民，易 震,王清輝,楊迪生,趙 磊,李 林

(1.中國石油大學(北京)地球科學學院，北京 102249；2.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理所，新疆烏魯木齊 830000；3.中海石油(中國)有限公司深圳分公司,廣東廣州 510240)

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準噶爾盆地東部沙帳地區(qū)中二疊統(tǒng)平地泉組一段致密油源儲組合模式

嚴銳濤1，徐懷民1，易 震3,王清輝3,楊迪生2,趙 磊1,李 林2

(1.中國石油大學(北京)地球科學學院，北京 102249；2.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理所，新疆烏魯木齊 830000；3.中海石油(中國)有限公司深圳分公司,廣東廣州 510240)

綜合利用錄井、鏡下薄片及壓汞等資料，對準噶爾盆地東部沙帳地區(qū)中二疊統(tǒng)平地泉組一段致密油儲集層巖性、儲集空間和孔隙結構等特征進行了分析，在此基礎上結合平一段致密油縱向巖性組合特征及源儲關系，總結了平一段致密油源儲組合模式。研究發(fā)現(xiàn)平一段致密油儲集層巖性以碎屑巖為主，云質類巖石次之，儲層孔隙結構具“粗態(tài)型”、“偏細態(tài)型”和“細態(tài)型”，儲集空間表現(xiàn)為常規(guī)孔隙與納米孔隙并存；平一段源儲組合表現(xiàn)為“泥包砂”、“砂包泥”和“砂泥互層”。研究表明：平一段儲集層表現(xiàn)為致密儲層特征，納米孔喉是致密油儲層的主體孔喉，平一段致密油具有源儲一體型、源儲交接型和源儲隔離型三類組合模式。

儲特征 源儲組合 致密油 平地泉組 準噶爾盆地

0 引言

隨著常規(guī)油氣資源的日益減少，致密油逐漸成為石油地質領域研究的熱點，是各種非常規(guī)油氣資源中最現(xiàn)實、最容易取得突破的領域之一(邱振等，2013；曹喆等，2014)。中國致密油分布也十分廣泛，主要分布在鄂爾多斯盆地、四川盆地、松遼盆地、準噶爾盆地和吐哈盆地等，具有廣闊的勘探前景(賈承造等;2012;龐正煉等，2012)。

前人關于致密油的研究成果很多，但大多是將致密油烴源巖和儲集層分離開來(Pratsch，1991；Price，1992；Magoon，1994；Hildenbrandetal.，2003；匡立春等，2012；姚涇利等，2013；張妮妮等，2013)，缺少針對致密油源儲組合的研究(李建忠等，2013；宋濤等，2013)，尤其是準噶爾盆地東部二疊系致密油勘探還處于起步階段，前人對致密油源巖、儲層的性質及特征研究較少(路俊剛等，2014，袁波等，2014)，致密油源儲組合關系及其在空間上的展布規(guī)律仍有待進一步研究，因此對其開展儲層特征及源儲組合模式的研究，對準噶爾盆地東部的致密油勘探具有重要的意義。

本次研究選取準噶爾盆地東部沙帳地區(qū)中二疊統(tǒng)平地泉組一段致密油為研究對象，在分析平一段致密油烴儲集層巖性、儲集空間及孔隙結構的基礎上，明確源儲縱向組合特征，進而結合源儲接觸關系總結源儲組合模式，為研究區(qū)的致密油勘探提供理論指導。

1 工區(qū)概況

沙帳地區(qū)位于準噶爾盆地東部克拉美麗山前，呈北東向展布，西起五彩灣凹陷，東抵黃草湖凸起，北接克拉美麗山，南達沙奇凸起帶，區(qū)域面積約3000km2，包括沙帳斷褶帶和石樹溝凹陷兩個二級構造單元(圖1)。研究目的層為二疊系中統(tǒng)平地泉組一段(P2p1)，自下而上可分為三個砂組(P2p11、P2p12和P2p13)，主要發(fā)育辮狀河三角洲—湖泊背景下的一套細粒沉積(劉春慧等，2002；李文等，2014)。

圖1 研究區(qū)位置及構造分區(qū)圖

2 致密油儲層特征

2.1 儲層巖石學特征

準東平地泉組一段巖性偏細，種類繁多，巖性在縱向上變化快，主體為一套湖相細粒沉積，按巖性可分為3大類和13亞類(表1)。巖石薄片資料統(tǒng)計結果表明，平一段云質類巖石占34%，正常碎屑巖占62%，凝灰質類巖石占4%(圖2)。平一段不同砂組的巖石類型也有所差別，整體表現(xiàn)為偶見凝灰質類巖石，P2p13以云質類巖石為主，P2p11和 P2p12都以正常碎屑巖為主，但P2p12的碎屑粒度要比P2p11相對粗一些。

2.2 儲層儲集空間類型

通過薄片鑒定、掃描電鏡分析等資料，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)儲層儲集空間多樣、結構復雜，常規(guī)孔隙與納米孔隙并存?？煞譃闅堄嘣ｉg孔、溶蝕孔、晶間孔、微孔隙、納米孔隙和微裂縫等。

殘余原生粒間孔主要發(fā)育于中-細砂巖中，孔徑一般為20μm～500μm(圖3a)。由于儲層巖屑含量高(平均50%以上)，成分成熟度低，在埋藏壓實作用過程中發(fā)生塑性變形和蝕變形成假雜基進入粒間孔隙，且膠結物含量高(平均值為15.5%)，使得能保存下來的原生粒間孔較少。

表1 沙帳地區(qū)平一段巖性分類表Table 1 Lithology classification of P2p1in the Shazhang area

圖2 沙帳地區(qū)P2p1巖性分布圖

溶蝕孔隙主要有粒緣溶孔、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔和鑄?？祝?nèi)溶孔和粒間溶孔最為發(fā)育，主要發(fā)育于粉細砂巖、砂屑云巖和粉砂質微晶云巖中，包括由方解石、白云石、生物碎屑、方沸石、長石和巖屑顆粒等溶蝕而形成的溶孔，粒緣溶孔和鑄?？纵^少，基本不發(fā)育(圖3b)。

微裂縫主要為溶蝕縫、構造縫和壓溶縫，形狀不規(guī)則。裂縫寬度為0.02mm～0.1mm，有的已被方沸石充填(圖3c、圖3d)。裂縫雖然對孔隙度的貢獻不大，但可極大地改善滲透性。

微孔隙主要有晶間孔和晶間溶蝕孔，以白云石晶間孔、石英次生加大形成后自行晶面之間的晶間孔以及長石溶蝕之后形成的晶間溶蝕孔為主(圖3e、圖3f)。納米孔隙主要為白云石、伊利石、石英和長石等細小礦物晶間孔、晶內(nèi)溶孔?？讖酱蠖嘣?00nm～700nm之間，區(qū)內(nèi)發(fā)育大量的納米孔隙。這類孔隙一般發(fā)育于灰質泥巖、白云質泥巖和灰質粉砂巖中(圖3g、圖3h、圖3i)。

2.3 儲層孔隙結構特征

孔隙結構指孔隙及喉道的形態(tài)、大小、發(fā)育程度及相互關系，其特征可通過喉道類型以及從毛管壓力曲線獲得的一些特征參數(shù)等來描述(樂有喜等，2001；任大忠等，2014；明紅霞等，2015)。儲層儲集能力和滲流能力的好壞很大程度上取決于主體孔喉的分布，通過對研究區(qū)內(nèi)壓汞曲線形態(tài)及其特征參數(shù)進行分析，可將平一段致密油儲層孔隙結構分為三種類型：

圖3 沙帳地區(qū)平一段致密油儲層儲集空間類型特征

粗態(tài)型：該類儲層最大孔喉半徑平均值為1.14μm，飽和中值半徑為0.44μm，孔喉半徑平均值為0.54μm，最大進汞飽和度平均值為86.92%。主要發(fā)育于中細砂巖和白云質粉砂巖中，儲層物性相對較好，孔喉連通性較好，滲流能力較強，滲透率一般大于0.3×10-3μm2(圖4a)。

偏細態(tài)型；該類儲層最大孔喉半徑平均值為0.33μm，飽和中值半徑平均值為0.07μm，孔喉半徑平均值為0.13μm，最大進汞飽和度平均值為81.96%。主要發(fā)育于粉砂巖、泥晶白云巖、云質粉砂巖和泥質粉砂巖中。儲層的物性和滲流能力中等，儲層滲透率分布于0.1×10-3μm2～0.78×10-3μm2之間(圖4b)。

細態(tài)型：該類儲層飽和中值半徑小于0.04μm，最大進汞飽和度平均值為33.65%，孔喉半徑均值為0.09μm，孔喉連通性很差，主要發(fā)育于白云質泥巖和粉砂質泥巖中。對應儲層的物性和滲流能力都很差，儲層滲透率小于0.1×10-3μm2(圖4c)。

圖4 沙帳地區(qū)平一段致密油儲層壓汞及孔喉特征曲線

從孔喉分布圖(圖5)可以看出：沙帳地區(qū)平一段致密油聚集層段儲層孔喉半徑普遍偏小，半徑小于0.1μm的占總體孔喉的23.74%，半徑介于0.1μm～1μm的占54.68%，而超過1μm的孔喉在整個巖樣中占的比例僅為21.58%，可見納米級孔喉是研究區(qū)致密油儲層的主體孔喉。

圖5 沙帳地區(qū)平一段致密油儲層孔喉半徑分布直方圖

3 源儲巖性組合特征

研究區(qū)二疊系平地泉組沉積時期，隨著湖盆的振蕩性運動，湖平面發(fā)生周期性的升降，在縱向上形成了不同的巖性組合。通過對研究區(qū)關鍵井進行研究發(fā)現(xiàn)，依據(jù)源儲組合的表現(xiàn)形式可歸納為以下3種：

第一種為“砂包泥”，即在相對厚層的砂巖或云質巖中夾有薄層的泥質巖類。如火南8井P2p12砂組1807.2m～1835.9m層段(圖6a)，深灰色白云質泥巖(單層厚度2m～3m)與白云質粉砂巖(單層厚度5m～6m)互層，白云質砂巖普遍含油，油氣顯示以油浸、油斑為主，源儲配置良好，具有典型的“砂包泥”特征?；鸨?井P2p12砂組2698.9m～2739.7m層段也具有類似的特點，半深湖-深湖相的泥巖及濁流沉積背景下，厚層的灰色粉砂質白云巖、白云巖中夾薄層的灰黑色白云質泥巖、泥巖(圖6b)。

第二種是“泥包砂”，即在大套的泥質巖中夾有薄層的砂巖或云質巖。如石樹1井P2p11砂組2410.1m～2443.4m層段，半深湖相背景下，在大套的灰黑色粉砂質泥巖、泥巖中夾薄層(單層厚度多在1m以內(nèi))的粉細砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質白云巖，縱向上幾乎所有巖性都有熒光及以上級別的油氣顯示(圖6c)。同樣，火東1井平一段2527.8m～2582.3m層段，大套半深湖-深湖相的深灰色泥巖、白云質泥巖中，薄層狀的粉細砂巖、泥質粉砂巖、白云質粉砂巖(單層厚約2m～3m)斷續(xù)以夾層形式出現(xiàn)，呈現(xiàn)出“泥包砂”的特征(圖6d)。

第三種為“砂泥互層”，即砂巖或云質巖與泥巖類呈等厚互層。如火北1井P2p11砂組2449.3m～2499.0m層段，灰黑色熒光白云質泥巖與粉細砂巖、云質巖互層狀交替出現(xiàn)，單層厚度為4m左右(圖6e)。石樹1井P2p13砂組2495.0m～2550.2m層段，大套粉砂質泥巖、含粉砂泥巖與泥質白云巖、粉砂質白云巖以較厚的互層狀出現(xiàn)(圖6f)。

4 源儲結構組合模式

在分析巖性組合特征的基礎上，根據(jù)研究區(qū)源巖、儲層之間關系，可將研究區(qū)源-儲結構關系分為3類(表2)。

表2 沙帳地區(qū)平一段致密油源-儲結構類及特征表Table 2 Characteristics of source and reservoir combination models and of P2p1 tight oil in the Shazhang area

4.1 源儲一體型結構模式

該類模式是指烴源巖即為儲集層，油氣形成具有自生自儲的特點，形成頁(泥)巖油(圖7)。在生烴異常壓力和構造運動的共同作用下，在源巖內(nèi)部既可形成微米-納米級孔喉系統(tǒng)，也可順著紋層、水平層理發(fā)育大量微裂縫，微米-納米級孔喉和微裂縫是其主要儲集空間。

沙帳地區(qū)平一段，在最大湖泛面上下(P2p11的下部、P2p12和P2p13的上部)發(fā)育了多套全區(qū)分布穩(wěn)定的半深湖-深湖相黑色、灰黑色泥巖、粉砂質泥巖、白云質泥巖沉積層，是該模式主要發(fā)育層位?；饢|向斜區(qū)、石樹溝次凹陷區(qū)烴源巖演化程度高，是有利的源儲一體結構模式的分布區(qū)塊。

圖7 源儲一體型組合模式圖

4.2 源儲交接型結構模式

此類組合模式是指有效烴源巖與鄰源儲層直接接觸，根據(jù)源-儲層接觸關系可進一步分為平行層狀交接型和鑲嵌交接型(圖8)，前者儲層是以連續(xù)、大面積分布為特征，類似于儲層非均質中的“隔層”特征，是最佳的源儲組合模式；后者是儲層不連續(xù)地分散在烴源層內(nèi)，類似于儲層非均質中的“夾層”特征。此類源-儲結構模式在接受臨源排烴的同時，因為源巖內(nèi)部儲集體多為細粒過渡性巖石(泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質白云巖等)，儲層本身亦有一定的生烴能力。

沙帳地區(qū)平一段三角洲前緣席狀砂與半深湖相細粒沉積廣泛發(fā)育，形成了大規(guī)模、連片分布的薄層粉-細砂巖、泥質粉砂巖、云質類巖等細粒致密儲層，與半深湖-深湖相帶內(nèi)的灰黑色細粒的泥巖互層狀或緊鄰接觸，構成了源儲交接型組合模式。

圖8 源儲交接型組合模式圖

4.3 源儲隔離型結構模式

該類源儲組合為與常規(guī)油氣藏類似的源-儲不直接疊置，可細分為遠源隔離型組合和近源隔離型組合(圖9)，前者組合需要有與有效源巖緊鄰的斷裂、不整合面的存在，使源巖形成的油氣通過斷裂、不整合面的長距離疏導進入常規(guī)儲層形成常規(guī)油氣藏；后者組合是在致密油聚集體系內(nèi)，有效源巖與儲層不直接接觸，烴類物質需要經(jīng)具有連通能力的云質巖類、砂巖類輸導進入致密儲層中的“甜點”形成油氣聚集。這一組合強調烴類達到生烴門限后，不僅在源內(nèi)或近源聚集，還發(fā)生了一定程度的小范圍的二次運移，在與源巖有一定距離的致密儲層中聚集成藏。前者實際上屬于常規(guī)油氣藏的范疇；后者屬于過渡類型，源儲雖然不相鄰、但距離不遠，可稱之為近源型致密油氣。

圖9 源儲隔離型組合模式圖

遠源隔離型組合主要形成于斷裂附近和不整合面附近，在平一段一砂組、二砂組上部、三砂組下部層位，火燒山-火南、沙丘河區(qū)塊發(fā)育。近源隔離型組合主要形成于烴源巖發(fā)育層系，在火東向斜區(qū)、石樹溝次凹陷區(qū)P2p11的下部、P2p12和P2p13的上部發(fā)育。

5 結論

(1)研究區(qū)平一段儲集層以碎屑巖為主，云質類巖石次之，凝灰質類巖石較少，自下而上平一段三個砂組云質巖的含量逐漸降低，碎屑巖的含量則明顯增加；儲層孔隙結構可劃分為“粗態(tài)型”、“偏細態(tài)型”和“細態(tài)型”，總體上表現(xiàn)為致密儲層特征；儲集空間多樣，常規(guī)孔隙與納米孔隙并存，納米孔喉是研究區(qū)致密油儲層的主體孔喉。

(2)研究區(qū)平一段源巖與儲層在縱向上的巖性組合表現(xiàn)為“泥包砂”、“砂包泥”和“砂泥互層”特征；依據(jù)研究區(qū)源儲關系，總結出平一段致密油具有源儲一體型、源儲交接型和源儲隔離型三類組合模式。

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Composite Model of Sources and Reservoirs for Middle Permian P2p1Tight Oil in the Shazhang Area,Eastern Junggar Basin

YAN Rui-tao1,XU Huai-min1,YI Zheng3,WANG Qing-hui3,YANG Di-sheng2,ZHAO Lei1,LI Lin2

(1.CollegeofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249；2.ResearchInstituteofEngineeringExplorationandDevelopment,PetroChina,Urumqi,Xinjiang830000；3.ShenzhenBranchofChinaNationalOffshoreOilCorporationLtd.，Guangzhou,Guangdong510240)

This paper studies the lithology,storage space and porosity structure of reservoirs of Middle Permian P2p1tight oil in the Shazhang area,eastern Junggar Basin by analyzing data of well logs,thin sections and mercury penetration synthetically.Then it studies the lithological composition characteristics and relationship between sources and reservoirs and proposes a Composite model of sources and reservoirs.It shows that there are different types of reservoirs among which clastic rocks and dolomitic rocks are the main rock types.The pore structure is of the coarse type,partial fine type and fine type.In addition,the storage space includes conventional pore and nanometer-scale pore and the composition of sources and reservoirs show the characteristics of sand containing mud,mud encompassing sand,and sand and mud interstratification.The results indicate that the reservoirs of P2p1have the feature of tight reservoirs and the nanometer-scale pore throat plays an important role.In addition,three kinds of source-reservoir structure models are established：integrated source-reservoir model,connected source-reservoir model and isolated source-reservoir model.

characteristics of source and reservoir,Composite model of source and reservoir,tight oil,Pingdiquan Formation,Junggar Basin

2016-03-09；

2016-07-09；[責任編輯]陳偉軍。

國家重大科技專項(編號：2011ZX05001)資助。

嚴銳濤(1989年-)，男，博士研究生，現(xiàn)主要從事油藏地質評價研究工作。E-mail：wsdlh520@163.com。

徐懷民(1962年-)，男，教授，博士生導師，工學博士，主要研究方向為油藏地質評價。E-mail：xuhm@cup.edu.cn。

TE122

A

0495-5331(2016)04-0783-08

Yan Rui-tao,Xu Huai-min,Yi Zhen,Wang Qing-hui,Yang Di-sheng,Zhao Lei,Li Lin.Composite model of sources and reservoirs for Middle Permian P2p1tight oil in the Shazhang area,Eastern Junggar Basin[J].Geology and Exploration,2016,52(4):0783-0790.