百口泉地區(qū)二疊系下烏爾禾組沉積特征研究 及有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

杜家澄，李維鋒，韓登林，夏春元，李 勝，程文杰

(1. 長(zhǎng)江大學(xué) 油氣資源與勘查技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，湖北 武漢 430100； 2. 長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

克百地區(qū)勘探研究始于上世紀(jì)50年代初期，近年來，隨著環(huán)瑪湖凹陷地區(qū)的勘探取得重大突破，百口泉油田的勘探力度也不斷加強(qiáng)，急需更新和深化對(duì)該區(qū)二疊系下烏爾禾組(P2w)儲(chǔ)層的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，為后期精細(xì)的研究工作提供新思路。目前涉及到該區(qū)的研究資料較少，而且大部分資料主要是針對(duì)整個(gè)克百地區(qū)的巖相、物源、沉積相類型、儲(chǔ)層特征等情況進(jìn)行研究，而對(duì)該區(qū)域內(nèi)的一些重要產(chǎn)區(qū)則研究甚少，如百口泉產(chǎn)區(qū)，這就給當(dāng)前百口泉地區(qū)的油氣勘探開發(fā)工作造成了很大困難。隨著研究的深入，越來越多的沉積現(xiàn)象難以用之前簡(jiǎn)單的沉積模式來解釋，生產(chǎn)矛盾問題突出。如袁曉光等[1]認(rèn)為百口泉地區(qū)下烏爾禾組(P2w)整體發(fā)育一套辮狀河三角洲沉積體系，且認(rèn)為辮狀河三角洲沉積體相對(duì)扇三角洲沉積體而言，砂體成熟度更高；史基安等[2]認(rèn)為克百地區(qū)下烏爾禾組扇三角洲平原亞相沉積占據(jù)優(yōu)勢(shì)，且以分流河道微相和漫灘微相為主；魯新川等[3]認(rèn)為砂巖、砂礫巖儲(chǔ)集層成巖作用中機(jī)械壓實(shí)作用對(duì)孔隙、物性演化影響最大。但在對(duì)研究區(qū)所有巖心資料進(jìn)行深入細(xì)致研究后發(fā)現(xiàn)，該區(qū)主要發(fā)育一套扇三角洲沉積體，重力流成因砂礫巖多期疊置，并不是前人所認(rèn)為的辮狀河沉積體，且占優(yōu)勢(shì)地位的是扇三角洲前緣亞相，而非扇三角洲平原亞相。由于儲(chǔ)集層形成環(huán)境不同，單一考慮巖性研究?jī)?chǔ)集層具有一定的局限性。因此，本文結(jié)合前人成果，具體對(duì)百口泉油田下烏爾禾組(P2w)沉積相類型和儲(chǔ)層特征進(jìn)行精細(xì)研究，為該區(qū)后續(xù)評(píng)價(jià)、開發(fā)提供思路和方法，也為克拉瑪依油田西北緣地區(qū)扇三角洲發(fā)育區(qū)油氣勘探開發(fā)提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣百口泉探區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北斜坡，距市區(qū)約60 km，西部緊鄰克拉瑪依油田八區(qū)，北部為九區(qū)。大地構(gòu)造位置上位于克烏斷裂中部，西北為西準(zhǔn)噶爾海西地槽褶皺帶，東南為瑪湖凹陷西北斜坡帶[4]。

研究區(qū)二疊系地層自下而上為佳木河組、風(fēng)城組、夏子街組、下烏爾禾組。該地區(qū)的下烏爾禾組(P2w)分為四段，由于剝蝕作用較為嚴(yán)重，且大部分井并未打穿下烏爾禾組，所以主要研究層位為烏二段(P2w2)，烏三段(P2w3)。烏二段(P2w2)為一套砂礫巖與砂巖互層地層，中間夾有部分泥巖；烏三段(P2w3)為一套由底部砂礫巖砂巖互層過渡為頂部泥巖的地層。

2 物源分析

物源分析在確定物源方向和性質(zhì)及沉積物搬運(yùn)路徑、甚至整個(gè)盆地的沉積構(gòu)造演化等方面具有重大的意義。限于百口泉地區(qū)二疊系下烏爾禾組(P2w)分析化驗(yàn)資料較少，物源主要根據(jù)砂地比值分析。根據(jù)砂地比值變化規(guī)律，可以反映出層段內(nèi)物源方向，越靠近物源，砂地比值越大[5]。

依此繪制了烏三段、烏二段的砂地比平面等值線圖，各層均有同樣的變化規(guī)律，砂地比值在西北部較高，向東南方向逐漸降低，故認(rèn)為物源來自西北方向。

3 沉積相

通過對(duì)百口泉油田下烏爾禾組(P2w)所有取心井的巖心觀察，發(fā)現(xiàn)該區(qū)存在大量的重力流成因的砂礫巖，磨圓度較低，分選中等—較差，多為代表還原環(huán)境的灰色，且從單井巖性柱狀圖中可見多期厚度較大的重力流砂礫巖疊置(圖1)，未見在辮狀河三角洲中廣泛分布的側(cè)積交錯(cuò)層理和代表扇三角洲平原亞相氧化環(huán)境的紅色巖心。故認(rèn)為下烏爾禾組沉積相屬于扇三角洲相，且占據(jù)優(yōu)勢(shì)的是扇三角洲前緣亞相，而非前人提出的辮狀河三角洲沉積相和扇三角洲前緣亞相分布范圍更大[6]。

研究區(qū)可識(shí)別出扇三角洲前緣、前三角洲2個(gè)亞相，以及碎屑流、水下分流河道、支流間灣、前三角洲泥等6個(gè)微相(表1)[7]。

3.1 扇三角洲前緣亞相

扇三角洲前緣屬于水下半還原—還原環(huán)境沉積體，可細(xì)分為水下分流河道、碎屑流、支流間灣、河口砂壩，遠(yuǎn)砂壩等5種微相[8]，以前三者最為常見。

碎屑流沉積是水上泥石流沉積在水下的延伸，屬于重力流成因，但經(jīng)過水流改造，有時(shí)可見部分牽引流的特征(圖2a、b)。由代表還原環(huán)境的灰色礫巖構(gòu)成，發(fā)育塊狀層理，成熟度低，分選性差，磨圓差，以次棱角狀為主，無定向構(gòu)造，礫石排列雜亂，呈漂浮狀，無粒序性，膠結(jié)物多為泥質(zhì)，常見也有鈣質(zhì)膠結(jié)，缺乏原生粒間孔等優(yōu)良儲(chǔ)集空間[9]。碎屑流微相在扇三角洲前緣中占40%左右?？梢?，碎屑流微相的識(shí)別顯得十分重要。

圖1 百口泉地區(qū)百75井巖性表1 百口泉井區(qū)下烏爾禾組沉積相類型

相類型亞相類型微相類型扇三角洲扇三角洲前緣水下分流河道河口砂壩支流間灣碎屑流遠(yuǎn)砂壩前三角洲前三角洲泥

水下分流河道沉積是平原中扇面河道在水下的延伸，由灰色細(xì)礫巖、含礫砂巖及砂巖構(gòu)成，以細(xì)礫巖為主，部分可見(中)細(xì)礫巖—含礫砂巖—砂巖的完整正韻律，礫石大小均一、磨圓較好，泥質(zhì)雜基含量低(圖2c、d)原生粒間孔、剩余粒間孔等優(yōu)良孔隙類型發(fā)育，有效孔隙度高，一般大于10%，滲透率高[10]。牽引流成因的良好砂礫巖儲(chǔ)層，在巖心上含油級(jí)別多表現(xiàn)為油浸及富含油。較扇面河道而言，由于位于水下，受重力流(碎屑流)侵蝕破壞程度降低，而且河道延伸距離較碎屑流更遠(yuǎn)，導(dǎo)致河道頂部的含礫砂巖及砂巖保存相對(duì)較好，單一河道厚約0.5～2 m，多期河道疊置，累計(jì)厚度達(dá)5～15 m[11]。

a 百75井，第三筒12(25)，灰綠色砂礫巖，礫石混雜堆積，部分礫石漂浮于砂中；b 百75井，第三筒7(25)灰綠色砂礫巖，礫石混雜堆積；c 百60井，第四筒24(44)，灰綠色砂巖、砂礫巖，粒序性明顯，可見沖刷面；d 百60井，第四筒22(44)，灰綠色砂巖、砂礫巖，粒序性明顯；e 百60井，第四筒25(44)，灰綠色泥質(zhì)粉砂巖夾有部分泥質(zhì)條帶；f 百60井，第四筒14(44)，灰綠色泥巖

圖2百口泉地區(qū)二疊系下烏爾禾組沉積微相巖心圖

支流間灣發(fā)育在水下分流河道間的低能環(huán)境，由灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖構(gòu)成，塊狀層理(圖2f)。

研究區(qū)可見少量河口砂壩沉積，自下而上粉砂巖—中細(xì)砂巖構(gòu)成典型的反粒序，是其典型相標(biāo)志。厚度薄，一般低于30 cm。

遠(yuǎn)砂壩少量發(fā)育于扇三角洲前緣最前端，水動(dòng)力較弱的區(qū)域，由灰色粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)成，單層厚度薄，常與前三角洲泥互層(圖2e)。

3.2 前三角洲亞相

前三角洲屬于還原環(huán)境沉積體，主要為一套厚層的灰色泥巖。

4 沉積微相與平面展布

P2w2時(shí)期(圖3a)，湖平面較低，主要發(fā)育扇三角洲前緣亞相，主要為水下分支河道微相，分布范圍較大。碎屑流和支流間灣呈“透鏡狀”點(diǎn)綴在扇三角洲前緣亞相中，河口沙壩和遠(yuǎn)沙壩微相發(fā)育在扇三角洲前緣最前端，沉積范圍面積較小。

P2w3時(shí)期(圖3b)，湖平面進(jìn)一步上升，扇三角洲平原的沉積面積向物源方向小幅收斂，扇三角洲前緣仍為沉積相類型的主體；前緣亞相沉積面積向西北方向小幅縮??；整個(gè)研究區(qū)前扇三角洲泥的沉積面積有所增大。

整體上該時(shí)期百口泉地區(qū)呈現(xiàn)一個(gè)水進(jìn)的過程，扇三角洲前緣區(qū)域縮小，有利儲(chǔ)層區(qū)域也隨之縮小。

圖3 百口泉地區(qū)二疊系下烏爾禾組沉積相

5 儲(chǔ)層特征分析

5.1 巖礦特征

百口泉地區(qū)下烏爾禾組(P2w)以砂礫巖相、砂巖相、泥巖相最為常見，砂巖相中石英顆粒和長(zhǎng)石顆粒含量較少。砂級(jí)顆粒成分主要為巖屑顆粒，其中尤以巖漿巖類巖屑為主，沉積巖類巖屑與變質(zhì)巖類巖屑含量較少。不同巖石相內(nèi)骨架組分無明顯差異；結(jié)構(gòu)上以砂礫狀為主，主要為顆粒支撐，接觸方式為點(diǎn)—線接觸和線接觸。礫石分選中等—差，巖石顆粒磨圓主要為次圓狀，個(gè)別為次棱角狀。膠結(jié)物含量低，主要為方解石，膠結(jié)中等—致密，為孔隙—壓嵌型[11]。

5.2 物性特征

一般而言，儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率的關(guān)系是評(píng)價(jià)該儲(chǔ)層物性好壞的重要參考指標(biāo)，通過物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，研究層段為一套低孔/特低孔—低滲儲(chǔ)集層。以P2w2小層為例，其孔隙度最大值為16.14%，最小值為1.11%，均值為8.30%；其滲透率最大值為182 mD，最小值為0.001 mD，均值為6.09 mD[12]。

5.3 儲(chǔ)層特征宏觀控制因素分析

鑒于雜基組分屬于沉積成因的范疇，其含量與巖性和沉積微相關(guān)系密切，因此以下從巖性和沉積微相兩個(gè)角度考慮[13]。

1)巖性

通過巖心觀察，在研究層段內(nèi)識(shí)別出的主要儲(chǔ)集巖性包括不等粒砂礫巖、砂礫巖、泥質(zhì)砂巖、粗砂巖、中砂巖和細(xì)砂巖。

根據(jù)不同巖性類型的儲(chǔ)層孔隙度分布對(duì)比可以看出，不等粒砂礫巖的孔隙度分布區(qū)間值最小，砂礫巖和泥質(zhì)砂巖次之，而粗砂巖、中砂巖和細(xì)砂巖的孔隙度分布區(qū)間值最大。

2)沉積微相

結(jié)合巖性并對(duì)不同沉積微相類型與儲(chǔ)層孔隙度、滲透率分布對(duì)比可以看出，主要儲(chǔ)層中，水下分流河道沉積微相下產(chǎn)出的儲(chǔ)層類型，其儲(chǔ)集物性優(yōu)于碎屑流微相和河口砂壩微相的儲(chǔ)集性能。

6 有利儲(chǔ)層特征

通過對(duì)該區(qū)下烏爾禾組(P2w)樣品的分析化驗(yàn)分析，表明儲(chǔ)層物性不止與巖性同樣與沉積微相也密切相關(guān)，據(jù)此規(guī)律，對(duì)下烏爾禾組儲(chǔ)層進(jìn)行分類評(píng)價(jià)(表2)，同時(shí)也為該區(qū)后續(xù)的評(píng)價(jià)、開發(fā)提供新的思路和方法。

表2 百口泉地區(qū)二疊系下烏爾禾組儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

結(jié)果表明，百口泉地區(qū)二疊系下烏爾禾組(P2w)儲(chǔ)層可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類，分別代表有利儲(chǔ)層、一般儲(chǔ)層、差儲(chǔ)層。結(jié)合三類儲(chǔ)層的沉積微相特征分析，Ⅰ類儲(chǔ)層主要分布于扇三角洲前緣亞相的水下分流河道內(nèi)，屬牽引流成因，巖性上以砂巖和含礫砂巖為主，粒度中等，磨圓、分選較好，孔隙度、滲透率均高；Ⅱ類儲(chǔ)層主要分布于扇三角洲前緣亞相河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩中，巖性上以細(xì)砂巖、粉砂巖為主；Ⅲ類儲(chǔ)層主要分布于扇三角洲前緣亞相的碎屑流砂體內(nèi)，屬重力流成因，巖性上以礫巖、含礫砂巖為主，粒度相對(duì)較粗，磨圓，分選較差，孔隙度、滲透率較Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層低[14]。遠(yuǎn)砂壩微相的資料較少在這里不參與評(píng)價(jià)，支流間灣微相和前三角洲亞相以泥巖為主，作為非儲(chǔ)層考慮。

綜合上述結(jié)論，由于百口泉地區(qū)二疊系下烏爾禾組(P2w)無試油數(shù)據(jù)，故以沉積微相展布為依據(jù)，結(jié)合儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)表，繪出該地區(qū)儲(chǔ)層分布圖，預(yù)測(cè)該區(qū)的有利儲(chǔ)層主要位于烏三段和烏二段的水下分支河道微相中，一般的儲(chǔ)層位于河口砂壩微相中，最差的儲(chǔ)層層位位于碎屑流微相中，前三角洲亞相和支流間灣為非儲(chǔ)層層位。

7 結(jié) 論

1)百口泉油田二疊系下烏爾禾組(P2w)物源來自西北方向。

2)百口泉井區(qū)二疊系下烏爾禾組(P2w)沉積相為扇三角洲相，而非辮狀河三角洲相，可識(shí)別出扇三角洲前緣、前三角洲2個(gè)亞相以及水下分支河道、碎屑流等6個(gè)微相。占優(yōu)勢(shì)地位的是扇三角洲前緣亞相，而不是扇三角洲平原亞相。隨著湖平面上升，扇三角洲沉積體逐漸向物源方向退卻。

3)百口泉油田二疊系下烏爾禾組(P2w)主要巖石類型為砂礫巖、含礫砂巖及砂巖，屬于特低孔、低滲儲(chǔ)集層。

4)研究區(qū)儲(chǔ)層可分為好儲(chǔ)層(Ⅰ類)、一般儲(chǔ)層(Ⅱ類)、差儲(chǔ)層(Ⅲ類)3類，結(jié)合沉積微相及分析化驗(yàn)資料表明，Ⅰ類儲(chǔ)層主要分布于水下分流河道微相的砂體中，也是未來尤其評(píng)價(jià)和開發(fā)的首選目標(biāo)；Ⅱ類儲(chǔ)層主要分布于碎屑流微相的砂體中。