臺南凹陷三疊系油氣有效輸導(dǎo)層特征分析

郭宗廣，王朋巖，王燕紅，趙金龍，李 麗

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

油氣運移過程中源巖是起點，圈閉是終點，不同的滲透性介質(zhì)組合會產(chǎn)生多種油氣聚集效果。油氣輸導(dǎo)體系是指烴類在二次運移過程中的全部通道空間，包括滲透性砂體、開啟的斷裂體系、不整合通道及其空間組合[1-2]。國內(nèi)學(xué)者對這一概念進(jìn)行了相關(guān)研究和應(yīng)用[3-6]。而有效輸導(dǎo)體系指的是油氣在運移過程中實際通過的那部分輸導(dǎo)空間。輸導(dǎo)體系的研究有助于發(fā)現(xiàn)有效儲層，確定優(yōu)勢運移方向和有利油氣聚集位置，指導(dǎo)油氣勘探，豐富油氣成藏理論。

1 臺南凹陷油氣成藏條件

1.1 構(gòu)造與地層分布

吐魯番坳陷是吐哈盆地的次一級單元，位于吐哈盆地的西部，為中新生代沉積坳陷。臺南凹陷屬于吐哈盆地吐魯番坳陷中部次級構(gòu)造單元(見圖1)。地理位置位于新疆維吾爾自治區(qū)鄯善縣境內(nèi)。臺南凹陷現(xiàn)今具有南高北低，西高東低的構(gòu)造特征。從下向上發(fā)育了二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系等地層，最厚處超過9 000 m[7]。

本次工作目的層位為三疊系。中—上三疊統(tǒng)下克拉瑪依組(T23kII)地層底部為厚層灰色砂礫巖，整體由砂巖和灰黑泥巖互層組成。東南隆起區(qū)缺失本組地層，其余地區(qū)厚度約為50～300 m。中—上三疊統(tǒng)上克拉瑪依組(T23kI)同樣在東南隆起區(qū)缺失，地層以深灰色泥巖為主，分布砂巖夾層，厚度在60～200 m范圍。與上覆侏羅紀(jì)地層之間存在沉積間斷，地震剖面上可見削蝕現(xiàn)象。

1.2 生儲蓋組合及成藏規(guī)律認(rèn)識

研究區(qū)油氣主要來自于臺南凹陷二疊系暗色泥巖，向吐玉克地區(qū)方向尖滅消失，在英也爾地區(qū)受到剝蝕。研究區(qū)主要蓋層為上克拉瑪依組泥巖。圈閉類型以斷塊圈閉居多，其次是背斜型圈閉。

三疊系中三疊統(tǒng)克拉瑪依下油組和上油組是本區(qū)主力儲集層。上油組砂體主要發(fā)育在研究區(qū)東部和南部，下油組砂體在全區(qū)均有分布。儲層分布面積大、厚度大、連續(xù)性好，具有大面積側(cè)向運移油氣的能力。

前人研究成果顯示油氣成藏期為早燕山運動期，油氣在魯克沁構(gòu)造帶內(nèi)沿三疊系輸導(dǎo)層向東南方向運移[8-10]。運移過程中原油粘度增加，發(fā)生稠化作用，主要是受到了水洗作用和氧化作用的影響。魯克沁構(gòu)造帶油藏為構(gòu)造穩(wěn)定、繼承性發(fā)展型油氣藏，成藏的主控因素為繼承性古隆起和有利的沉積相帶，圈閉形成時間與烴源巖排烴時間具有較好的配置，構(gòu)造穩(wěn)定、繼承性發(fā)展，為油氣運移的長期指向，從而形成大規(guī)模的原生油氣藏。

圖1 臺南凹陷構(gòu)造分區(qū)簡圖

2 輸導(dǎo)層物性及影響因素

2.1 輸導(dǎo)層巖性、物性特征

臺南凹陷三疊系儲層沉積環(huán)境主要為辮狀三角洲平原相、辮狀三角洲前緣相以及濱淺湖相，其次為半深湖—深湖相[8]。儲層主要為細(xì)砂巖，其次為中砂巖和礫巖。礦物組成除石英、長石外，巖屑含量可達(dá)40%～70%。巖屑主要成分為巖漿巖、泥巖及云母等，具有塑性特征，在埋藏過程中易于壓縮變形，使得原生孔隙空間減少，對儲層物性影響較大。

物性測試結(jié)果顯示：儲層孔隙度在15%～30%范圍，平均值為23%，屬中孔—高孔儲層。整體東部地區(qū)孔隙度比西部地區(qū)稍高。砂巖滲透率分布在0～1 000×10-3μm2范圍內(nèi)，涵蓋了低滲、高滲到特高滲范圍，表明儲層滲透性非均質(zhì)性較強[10]。

2.2 砂巖儲層輸導(dǎo)能力宏觀影響因素分析

從油氣儲層的研究實踐來看，實驗室分析測試僅是對局部、少量的樣品進(jìn)行分析，要應(yīng)用于指導(dǎo)優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測、油氣井位選取，還要通過研究微觀物性與宏觀可測因素的相關(guān)性來實現(xiàn)。本文通過埋深校正的操作，分別分析了埋深、沉積環(huán)境和巖性對儲層物性的影響程度。

2.2.1 孔隙度與埋深的關(guān)系

統(tǒng)計全區(qū)實測孔隙度與埋深的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，隨著埋藏深度增加，臺南凹陷三疊系砂巖孔隙度整體呈減小的趨勢。由于儲層中廣泛存在柔性巖屑組分，壓實過程中發(fā)生變形、壓縮，在上覆地層壓力作用下孔隙空間減小明顯。同一深度數(shù)據(jù)分散，說明還有其他影響因素在起作用，如巖性、沉積環(huán)境、成巖作用等。

按照指數(shù)公式擬合孔隙度與埋深關(guān)系：

φ=0.63×e-0.003 9z

(1)

式(1)中：φ為孔隙度，z為埋藏深度。

2.2.2 孔隙度與巖性的關(guān)系

理論上影響儲層物性的因素較多，如母巖區(qū)巖性、搬運距離、水動力強度、水化學(xué)特征、盆地沉降速度、沉積物供應(yīng)速度等，涉及到搬運作用、沉積作用和成巖作用等地質(zhì)過程。這些影響因素中埋藏深度、巖性特征和沉積環(huán)境可通過研究獲取，并用來預(yù)測儲層物性的好壞。

砂巖儲層普遍受到壓實作用的影響，但不同巖性、不同沉積環(huán)境下的儲層，壓實影響有所差別。通過計算實測孔隙度與理論孔隙度(用埋深—孔隙度關(guān)系曲線計算)之間的差值(見式2)，可在同一深度水平對比各種類型儲層物性的優(yōu)劣。

φc=φm-φr

(2)

式(2)中：φc為埋深校正后的孔隙度值，φr為某深度下用埋深—孔隙度關(guān)系(見式1)得到的計算值，φm為某深度下實測孔隙值。

按巖性分類統(tǒng)計實測孔隙度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行埋深校正，對比校正前后孔隙度分布規(guī)律(見圖2)。

圖2 臺南凹陷三疊系砂巖巖性對孔隙度的影響

觀察校正后孔隙度值分布的集中程度以及偏離零值的程度，可以判斷儲層物性的相對好壞。礫巖孔隙度校正前分布在5%～35%范圍，比較分散。用式(2)計算后校正孔隙度分布在-5%～5%之間，集中程度明顯提高，校正后數(shù)據(jù)圍繞零值分布，表明壓實作用是影響礫巖物性的重要因素。巖性校正后的中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖孔隙度集中程度也均有明顯增加。同等壓實條件下各類巖性中以細(xì)砂巖物性最好，校正孔隙度偏向正值，其次為中砂巖和礫巖，粉砂巖校正孔隙度明顯處于負(fù)值區(qū)域，表明其物性相對較差。

2.2.3 孔隙度與沉積環(huán)境的關(guān)系

按式(2)原理，根據(jù)不同沉積環(huán)境，分類統(tǒng)計實測孔隙度值與對應(yīng)埋藏深度，進(jìn)行埋深校正，并對比校正前后數(shù)據(jù)分布頻率。校正后的數(shù)據(jù)分布范圍比校正前明顯變窄，反映了在相同埋深條件下各類沉積環(huán)境中砂巖儲層的物性差異。校后數(shù)據(jù)中辮狀三角洲內(nèi)前緣和辮狀三角洲平原儲層物性偏向正值區(qū)，輸導(dǎo)性能相對較好；濱淺湖、深湖—半深湖儲層物性偏向負(fù)值區(qū)，孔滲性能相對較差。

3 剖面砂泥巖組合對輸導(dǎo)層有效性的影響

碎屑巖儲層都是一系列剖面上砂泥巖的組合，其中砂巖比例占優(yōu)，總體能起到輸送和儲存油氣的作用。“砂地比”參數(shù)計算砂巖層與總地層厚度的比值，一般以地層組或段為單位計算，一個地層段可能包含了數(shù)十到數(shù)百個砂泥巖小層。在沉積環(huán)境變化快、小層層數(shù)多的情況下，剖面中砂泥巖分布不均勻，砂地比參數(shù)可能忽略了不少有價值的信息。本文提出“滑動砂地比”的概念。

(3)

式(3)中：Ri為第i小層的滑動砂地比；Hs為砂層厚度；HL為砂層或泥層的厚度。即Ri為包含第i小層及上下各2小層共5小層的砂地比值。

玉1-18井5層滑動砂地比分析(見表1)顯示，具有油氣顯示的砂層段與5層滑動砂地比的高值區(qū)相對應(yīng)。這一分析表明：盡管在常規(guī)上被認(rèn)為整套地層均為儲層的層段，油氣輸導(dǎo)、儲存仍然有所選擇，部分滑動砂地比低的層段不能成為有效儲層。其他探井油氣顯示層位分布也都有類似特征。

表1 玉1-18井5層滑動砂地比值與油氣顯示層位的關(guān)系

統(tǒng)計全區(qū)35口探井三疊系儲層中油氣顯示層段與滑動砂地比值的關(guān)系(見圖3)，結(jié)果顯示滑動砂地比值越高，油氣顯示層位越多，具有明顯正相關(guān)關(guān)系。全區(qū)85%油氣顯示小層都分布在滑動砂地比值大于60%的層段中，可以考慮把60%滑動砂地比作為有效儲層砂泥分布的下限。

圖3 5層滑動砂地比值與油氣顯示的關(guān)系

4 三疊系砂巖輸導(dǎo)體系綜合評價

在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，輸入三疊系砂巖所有孔隙度實測數(shù)據(jù)、埋藏深度、沉積相分析和巖性預(yù)測結(jié)果，通過學(xué)習(xí)形成穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)構(gòu)，并滿足驗證條件。采用此模型預(yù)測三疊系儲層中有效砂層段的孔隙度參數(shù)。應(yīng)用有效孔隙空間厚度的概念表達(dá)儲層的儲集能力(見式4)。

(4)

式(4)中：Hk為有效孔隙空間厚度，Hi為第i個砂巖小層的厚度，n為小層總數(shù)，φi為第i個砂巖小層對應(yīng)的有效孔隙度。

輸導(dǎo)層有效孔隙空間厚度是全部有效砂體小層厚度與其有效孔隙度乘積的累加，對應(yīng)于輸導(dǎo)層內(nèi)部可容納流體儲存和運移的空間。對三疊系砂巖含油氣性和對應(yīng)孔隙空間厚度統(tǒng)計結(jié)果顯示，不同的含油氣級別所對應(yīng)的孔隙空間厚度存在下限值，較高含油級別“油浸+飽含油”需要至少11 m孔隙空間厚度，較低含油級別“油斑+油跡+熒光”需要7.5 m以上的孔隙空間厚度。

以克拉瑪依組下段為例(見圖4)，全區(qū)有效孔隙空間厚度在10～60 m范圍，北部偏高，厚度大于40 m，南部在20～40 m范圍，等值線延展方向從西部玉西3井向東到玉北1井、玉北5井、魯8井，與相似沉積環(huán)境下砂體分布有關(guān)。整體側(cè)向輸導(dǎo)能力好，有利于油氣由西向東長距離運移，這與現(xiàn)今油氣分布現(xiàn)狀一致。

圖4 克拉瑪依組下段孔隙空間厚度分布

5 結(jié) 語

臺南凹陷三疊系具有典型長距離側(cè)向運移輸導(dǎo)特征。三疊系儲層物性受壓實作用影響最大。同等壓實程度下，細(xì)砂巖物性最佳，三角洲內(nèi)前緣和辮狀三角洲平原是有利的儲層形成環(huán)境。

滑動砂地比概念的提出細(xì)化了剖面砂泥巖分布描述。統(tǒng)計表明有85%的油氣顯示分布在滑動砂地比大于60%的層段內(nèi)，表明滑動砂地比與儲層有效性有重要聯(lián)系。綜合埋深、巖性、沉積環(huán)境多方面因素，考慮輸導(dǎo)層有效性的影響，對研究區(qū)有效孔隙空間厚度進(jìn)行了評價，結(jié)果與油氣分布有較好的一致性。