準(zhǔn)噶爾盆地四棵樹凹陷頭屯河組孔?縫雙重介質(zhì)致密砂巖儲(chǔ)層特征分析

袁波 董雪梅 關(guān)旭同 周天琪 王心強(qiáng) 魏凌云 趙進(jìn)雍 馮庚 吳朝東,?

準(zhǔn)噶爾盆地四棵樹凹陷頭屯河組孔?縫雙重介質(zhì)致密砂巖儲(chǔ)層特征分析

袁波1董雪梅1關(guān)旭同2,?周天琪2,3王心強(qiáng)1魏凌云1趙進(jìn)雍1馮庚2吳朝東2,3,?

1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所, 烏魯木齊 830013; 2.北京大學(xué)造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100871; 3.北京大學(xué)石油與天然氣研究中心, 北京 100871; ?通信作者, E-mail: guanxt@pku.edu.cn (關(guān)旭同), cdwu@pku.edu.cn (吳朝東)

綜合利用巖芯、露頭和測井資料, 恢復(fù)準(zhǔn)噶爾盆地四棵樹凹陷頭屯河組的沉積環(huán)境, 對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層進(jìn)行巖相學(xué)、儲(chǔ)集空間種類和成巖作用分析, 并分析影響儲(chǔ)層性能的主要因素。結(jié)果表明, 四棵樹凹陷頭屯河組孔?縫雙重介質(zhì)型致密砂巖儲(chǔ)層具有“三低一弱”的特征: 低成分成熟度, 低泥質(zhì)含量, 較低膠結(jié)物含量, 較弱的溶蝕作用?？紫吨饕蓺堄嗔ｉg孔及少量粒內(nèi)溶孔組成, 裂縫主要為層理縫和成巖縫。控制四棵樹凹陷頭屯河組致密砂巖儲(chǔ)層物性的主要因素為沉積環(huán)境、埋藏過程、壓實(shí)作用以及構(gòu)造作用。發(fā)育于高泉背斜和西湖背斜中的辮狀河三角洲前緣的致密砂巖儲(chǔ)層具有良好的勘探前景, 具有少量塑性顆粒含量的中?粗砂巖物性較好。儲(chǔ)層物性主要受壓實(shí)作用控制, 溶蝕增孔和膠結(jié)減孔作用較弱, 裂縫發(fā)育層段儲(chǔ)層的物性較好。

致密砂巖; 孔?縫雙重介質(zhì); 沉積環(huán)境; 成巖作用

近年來, 準(zhǔn)噶爾盆地東部以及西北緣二疊系致密砂巖油氣勘探相繼取得重大突破, 具有良好的勘探潛力[1?6]。致密砂巖具有非均質(zhì)性強(qiáng)、孔喉網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜和裂縫發(fā)育的特點(diǎn), 其儲(chǔ)集空間可能受到烴類充注作用、熱液活動(dòng)作用、強(qiáng)烈成巖作用以及構(gòu)造活動(dòng)的影響。控制致密砂巖儲(chǔ)集空間的因素很多, 沉積環(huán)境決定儲(chǔ)集空間的基本性質(zhì), 成巖作用對(duì)原始孔隙具有強(qiáng)烈的改造作用, 多介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)滲透率的提高起著極大的作用。

2019 年 1 月在四棵樹凹陷的高泉背斜部署的高探 1 井測試獲日產(chǎn)千噸油和 30 萬立方米氣, 實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)噶爾盆地南緣下組合大構(gòu)造勘探的首次突破[7?9]。中侏羅統(tǒng)頭屯河組屬于下組合的重要儲(chǔ)層, 為孔?縫雙重介質(zhì)控制的致密砂巖儲(chǔ)層。明確孔隙和裂縫對(duì)儲(chǔ)層的控制作用, 對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南緣侏羅系儲(chǔ)層的勘探潛力評(píng)價(jià)以及致密砂巖儲(chǔ)層的預(yù)測具有重大意義。本研究利用巖芯資料以及鑄體薄片和物性測試等多種方法, 分析四棵樹凹陷頭屯河組孔?縫雙重介質(zhì)的致密砂巖儲(chǔ)層的孔喉和裂縫特征, 恢復(fù)成巖過程, 并總結(jié)控制儲(chǔ)層物性的主要因素。此外, 根據(jù)裂縫與孔喉空間交切關(guān)系與發(fā)育情況, 歸納改善致密砂巖儲(chǔ)層低孔低滲特性的 3 種主要孔?縫配置關(guān)系, 為推進(jìn)準(zhǔn)噶爾盆地南緣侏羅系致密砂巖儲(chǔ)層的勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四棵樹凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段, 屬于北天山山前沖斷帶, 北部是車排子凸起, 西南邊界是天山北緣, 東鄰昌吉凹陷。盆地內(nèi)發(fā)育燕山期和喜山期斷裂及相關(guān)褶皺, 目前已發(fā)現(xiàn)獨(dú)山子、西湖和卡因迪克等含油氣構(gòu)造[6,10](圖 1)。

四棵樹凹陷內(nèi)侏羅系發(fā)育較完整, 底部與小泉溝群平行不整合接觸, 頂部與吐谷魯群呈局部不整合接觸。鉆井揭示, 侏羅系自下而上為八道灣組、三工河組、西山窯組、頭屯河組和齊古組。頭屯河組砂礫巖厚 60~160m, 占侏羅系總厚度的 90%以上; 具有較好物性的目的層砂巖橫向上分布穩(wěn)定, 為一套塊狀厚層褐灰色砂礫巖及含礫中?粗砂巖與中細(xì)砂巖互層, 夾少量泥質(zhì)中細(xì)砂巖和砂質(zhì)泥巖。根據(jù)已知鉆井和野外剖面資料, 從四棵樹凹陷南東至北西, 侏羅系被逐層剝蝕, 頭屯河組二段和齊古組在西湖背斜以北缺失。頭屯河組厚度大, 具有較大的尤其儲(chǔ)藏潛力, 是四棵樹凹陷下一步油氣勘探的重點(diǎn)層段[2]。

2 沉積特征

四棵樹凹陷頭屯河組的沉積環(huán)境為辮狀河三角洲和湖泊?？?6 井頭屯河組鉆遇厚 119.7m 的辮狀河三角洲平原的疊置辮狀河道砂體, 砂地比高達(dá)0.98, 厚層砂體的形態(tài)為箱形或帶鋸齒狀的箱型。四參 1 井頭屯河組鉆遇厚 240m 的辮狀河三角洲平原的疊置辮狀河道砂體, 砂地比為 100%。獨(dú)山 1井頭屯河組為辮狀河三角洲沉積, 從測井曲線上可識(shí)別出辮狀河三角洲前緣的水下分流河道砂體與分流間灣砂體, 其厚度為 178m, 砂地比為 0.85。

在頭屯河組沉積時(shí)期, 艾 4 井、卡 10 井和卡 6井所在區(qū)域的主要沉積環(huán)境為辮狀河三角洲平原, 砂體厚 113~175m。西湖 1 井和高探 1 井的主要沉積環(huán)境為辮狀河三角洲前緣, 砂體厚 161.4~185m。5 口井的對(duì)比描繪出來自西北方向的辮狀河三角洲(圖 2)。四棵樹河剖面位于南部的辮狀河三角洲沉積相帶, 高探 1 井受到南部和北部辮狀河三角洲物源的影響。

3 致密砂巖儲(chǔ)層孔?縫雙重介質(zhì)特征

四棵樹凹陷頭屯河組孔?縫雙重介質(zhì)型致密砂巖儲(chǔ)層大多具有“三低一弱”的特征: 低成分成熟度, 低泥質(zhì)含量, 較低膠結(jié)物含量, 較弱的溶蝕作用?？紫吨饕蓺堄嗔ｉg孔及少量粒內(nèi)溶孔組成, 其中層理縫和成巖縫有效地改善了儲(chǔ)層的物性, 有利于滲透率的增加。

3.1 儲(chǔ)層物性特征

四棵樹凹陷頭屯河組的孔隙度為 6%~10%。由于存在南北雙向物源, 受沉積環(huán)境以及成巖作用類型的影響, 儲(chǔ)層物性差異較大: 四棵樹凹陷北部卡因迪克油田頭屯河組主要為辮狀河三角洲平原相, 砂巖儲(chǔ)層的巖性以塊狀砂巖和礫巖為主, 平均孔隙度為 8.45%, 平均滲透率為 1.43mD, 儲(chǔ)層物性條件較好; 四棵樹凹陷中部高泉背斜和西湖背斜砂體厚度為 60~100m, 平均孔隙度為 16.6%, 平均滲透率為 13.2mD, 物性條件總體上優(yōu)于卡因迪克油田, 沉積環(huán)境為辮狀河三角洲前緣; 四棵樹凹陷南部砂礫巖明顯變薄, 砂體分布不連續(xù), 物性條件變差。四棵樹河頭屯河組發(fā)育穩(wěn)定的厚層砂巖, 平均孔隙度為 15.4%, 滲透率具有較強(qiáng)的非均一性, 分布在0.3~33.9 mD之間。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地南緣四棵樹凹陷地質(zhì)簡圖

3.2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

沉積環(huán)境的差別體現(xiàn)在沉積構(gòu)造和粒度上。對(duì)鉆井巖芯的分析表明, 四棵樹凹陷各鉆井砂巖在頭屯河組一段的沉積環(huán)境均為辮狀河三角洲相, 但其亞相存在差異。四參 1 井頭屯河組巖芯中可見辮狀河道底部滯留沉積物, 大小不均一的礫石和泥礫不定向分布, 存在大量被水流攪動(dòng)過的植物碎片(圖3(a)和(b)); 粒度較粗且粒度級(jí)別較寬, 分選性較差, 粒度概率曲線常表現(xiàn)為三段式, 顆粒組分總體上以滾動(dòng)和跳躍為主。獨(dú)山 1 井的巖芯中存在大量低角度交錯(cuò)層理和灰色水平層理, 低角度裂縫發(fā)育, 細(xì)礫沿著明顯的小型沖刷面定向排列(圖 3(c)和(d)); 粒度比四參 1 井細(xì), 碎屑顆粒分選性較好, 概率累計(jì)曲線呈兩段式, 沉積作用以懸浮和跳躍為主, 主要表現(xiàn)為水下分流河道沉積特征。

根據(jù)對(duì)薄片的顯微鏡下觀察和統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表 1), 四棵樹凹陷頭屯河組以巖屑砂巖和長石巖屑砂巖為主, 分選程度多為中等至好, 整體結(jié)構(gòu)成熟度為中等至好, 成分成熟度較低。碎屑組分中, 石英含量較低(29.33%~37%), 棱角狀至次棱角狀; 長石(含量為 16.50%~27%)和巖屑(含量為 17%~78%)多為次圓狀, 巖屑成分以沉積巖和巖漿巖為主, 含少量片麻巖。雜基含量較低(1.00%~2.83%), 泥質(zhì)成分主要為綠泥石, 鱗片結(jié)構(gòu)。膠結(jié)物以方解石、硅質(zhì)和方沸石為主, 含量較低(小于 4.5%), 對(duì)儲(chǔ)層物性的影響較小。

3.3 儲(chǔ)集空間特征

四棵樹凹陷頭屯河組致密儲(chǔ)層具有孔隙和裂縫共同發(fā)育的特點(diǎn)?？紫额愋鸵詺堄嗔ｉg孔為主, 發(fā)育成巖縫、層理縫以及不同尺度的構(gòu)造裂縫。

3.3.1 儲(chǔ)集空間類型

鑄體薄片觀察結(jié)果表明, 頭屯河組砂巖儲(chǔ)層主要發(fā)育殘余粒間孔、粒間孔及少量粒內(nèi)溶孔, 孔隙類型以殘余粒間孔為主(圖 4)。其中, 粒間孔占比2%~12%, 粒內(nèi)溶孔占比一般小于 0.5%, 同時(shí)可見少量粒間溶蝕孔隙和鑄模孔隙。部分顆粒為包膜狀的自生綠泥石, 原始粒間孔隙多呈不規(guī)則的形狀。此外, 雖然雜基微孔隙、長石和巖屑溶蝕微孔隙以及少量黏土礦物晶間孔在一定程度上改善了致密砂巖儲(chǔ)層的低孔隙度狀況, 但由于喉道不發(fā)育或過于微小, 導(dǎo)致這些微孔成為孤立的死孔[3]。

表1 四棵樹凹陷頭屯河組砂巖孔隙度、滲透率與碎屑組分鑒定統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.3.2 孔喉特征

西湖背斜辮狀河三角洲前緣的砂巖厚約150m, 平均孔隙度為 7.19%, 平均滲透率為 0.12mD, 孔喉半徑一般小于 0.75μm, 屬于低孔低滲致密砂巖儲(chǔ)層?？紫?喉道具有中孔、小孔、細(xì)喉、分選性較好的結(jié)構(gòu)特征; 孔喉結(jié)構(gòu)一般為單峰正偏態(tài)或微負(fù)偏態(tài)細(xì)孔喉型, 孔喉分布呈單峰狀且偏向細(xì)孔喉一側(cè), 優(yōu)勢孔喉半徑一般在 0.3~5μm 之間, 排驅(qū)壓力一般小于 0.5MPa。淺水辮狀河三角洲水下分流河道砂體往往具有較好的物性[11], 具有中低孔?低滲?特低滲儲(chǔ)層的特征, 孔隙度在 2%~10%之間(圖 5(a)),滲透率小于 2.5 mD (圖 5(b))。

3.3.3 裂縫發(fā)育特征

露頭、巖芯和薄片觀察都發(fā)現(xiàn)大量未充填的裂縫(圖 6(a)、(c)和(d)), 其主要特征是巖石在構(gòu)造及成巖過程中形成, 微裂縫多數(shù)未充填, 但一些早期產(chǎn)生的裂縫通常被方解石和瀝青充填(圖 6(b))。此外, 在巖芯和野外露頭上常見到呈網(wǎng)狀、不規(guī)則狀或近垂直的裂縫。這些裂縫可能與天山中?晚侏羅世的隆升相關(guān), 頭屯河組時(shí)期四棵樹凹陷地層褶皺變形, 抬升剝蝕現(xiàn)象非常普遍, 此時(shí)車莫古隆起已形成, 裂縫主要是在地層受構(gòu)造擠壓應(yīng)力后形成。裂縫的發(fā)育可以促使地下流體更加有效地對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行溶蝕, 增加次生孔隙, 改善儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能[12]。

頭屯河組致密砂巖中主要發(fā)育成巖縫、層理縫以及不同尺度的構(gòu)造裂縫(圖 6)。成巖縫和層理縫占裂縫的占比為 56%, 通常切穿礦物顆粒, 有時(shí)被膠結(jié)物堵塞, 一般與水平剪切裂縫共同連接溶蝕孔和殘余粒間孔, 形成裂縫網(wǎng)絡(luò)。層理縫與水平裂縫共同作為改善水平滲透率的重要裂縫類型, 可為致密砂巖儲(chǔ)層提供大量儲(chǔ)集空間, 并成為原始油氣運(yùn)移的重要路徑[12]。出現(xiàn)大量層理縫的層位一般對(duì)應(yīng)著含油層, 低角度裂縫與殘余粒間孔的孔?縫配置關(guān)系可以大幅度地提高致密儲(chǔ)層的孔隙空間和滲流能力[13]。頭屯河組致密砂巖中構(gòu)造裂縫占比為43.6%: 其中傾角大于50°的構(gòu)造裂縫往往被后期方解石和石英充填, 對(duì)滲透率的改善作用不大; 傾角在 30°~50°之間的構(gòu)造裂縫沒有被后期膠結(jié)物充填, 有效地改善了垂直滲透率; 傾角小于 30°的水平剪切裂縫與層理小角度相交, 可以有限度地改善水平滲透率。早期形成的裂縫如果被烴類充填, 則會(huì)成為烴類的儲(chǔ)集空間, 裂縫往往得以保存; 如果裂縫內(nèi)無烴類充填, 往往成為地下流體運(yùn)移的通道。在流體運(yùn)移過程中, 由于溫度和壓力條件的改變, 攜帶的大量物質(zhì)會(huì)因過飽和而沉淀, 最常見的是碳酸鹽的基底式膠結(jié)物沉淀, 堵塞裂縫內(nèi)的滲濾空間, 使裂縫的有效性降低[14]。

4 主要成巖作用類型及成巖序列分析

四棵樹凹陷頭屯河組侏羅系砂巖儲(chǔ)層的成巖作用主要包括壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用以及交代作用, 整體上處于中成巖 A 期。其中, 壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層具有直接的破壞性影響, 膠結(jié)作用和溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層的影響不大。

壓實(shí)作用是破壞頭屯河砂巖儲(chǔ)層的主要因素, 以機(jī)械壓實(shí)為主, 化學(xué)壓溶作用較弱, 塑性顆粒含量高是導(dǎo)致機(jī)械壓實(shí)作用強(qiáng)烈的重要原因。塑性顆粒受到壓實(shí)作用后擠進(jìn)小孔隙和喉道, 大量堵塞原生孔喉, 尤其對(duì)滲透率的破壞性更大[15]。巖漿巖巖屑是頭屯河組儲(chǔ)層的主要顆粒組分(表 1), 巖屑經(jīng)歷淋濾和風(fēng)化作用后, 會(huì)形成大量的假雜基, 進(jìn)一步堵塞孔隙[16]。

膠結(jié)作用使研究區(qū)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能變差。各種自生礦物的膠結(jié)和充填作用一方面使儲(chǔ)層砂巖的儲(chǔ)集空間減少, 另一方面堵塞喉道而使砂巖的孔隙連通性變差, 滲透率降低。四棵樹凹陷頭屯河組儲(chǔ)層的膠結(jié)程度以弱至中等為主, 主要膠結(jié)作用類型為早期方解石基底式膠結(jié)和石英膠結(jié), 同時(shí)發(fā)育自生黏土礦物膠結(jié)作用以及中成巖期沸石膠結(jié)作用。碳酸鹽膠結(jié)物主要有方解石、含鐵方解石和鐵白云石等。早期方解石不含鐵, 成巖中期的方解石一般含鐵, 呈基底狀、斑塊狀和點(diǎn)狀廣泛分布于粒間孔隙中(圖 7(a)~(c)), 膠結(jié)作用最強(qiáng), 對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的影響最大。石英質(zhì)膠結(jié)物以自生硅質(zhì)為主, 呈加大邊式產(chǎn)出, 其次是自生石英小晶體附著在顆粒表面或充填孔隙, 主要發(fā)育于埋藏較深、石英質(zhì)巖屑含量高、粒間孔隙較發(fā)育的砂巖中。硅質(zhì)膠結(jié)物分布各個(gè)層位, 但含量較低。沸石類膠結(jié)作用主要發(fā)生在齊古組和頭屯河組(圖 7(d)和(e)), 其成因與晚侏羅世同沉積火山活動(dòng)有關(guān)[17]。砂巖儲(chǔ)層內(nèi)黏土礦物種類豐富, 有一定的減孔作用, 但由于含量較低, 填隙物對(duì)儲(chǔ)層物性的影響有限。

四棵樹凹陷頭屯河組儲(chǔ)層中溶蝕作用普遍較弱, 主要表現(xiàn)為長石溶蝕和巖屑顆粒的選擇性溶蝕(圖 7(f)), 其次是方解石和方沸石等膠結(jié)物的溶蝕。從鑄體薄片觀察到方解石和方沸石的局部溶蝕, 但溶蝕增孔量平均不到 0.5%, 對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能貢獻(xiàn)不大。

綜合上述分析, 準(zhǔn)噶爾盆地南緣頭屯河組孔縫雙重介質(zhì)型儲(chǔ)層成巖過程的主要演化序列為早期埋藏壓實(shí)作用→少量方解石、菱鐵礦和高嶺石膠結(jié)→早期酸性流體溶蝕作用→高嶺石、硅質(zhì)膠結(jié)持續(xù)作用→晚期方解石膠結(jié)作用(圖8)。

5 影響儲(chǔ)層的主要因素

四棵樹凹陷的沉積物源較近, 以粗碎屑沉積為主, 砂巖結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度較低。據(jù)統(tǒng)計(jì), 儲(chǔ)層壓實(shí)減孔量通常大于 10%, 膠結(jié)物減孔量一般小于 5%, 表明壓實(shí)作用是降低砂巖孔隙度的主要因素。頭屯河組長期處于淺埋藏階段, 壓實(shí)成巖作用相對(duì)較弱, 但后期經(jīng)歷短暫的深埋作用, 因此成巖作用也是影響砂巖儲(chǔ)層物性不可忽視的因素。

5.1 沉積環(huán)境

沉積環(huán)境不僅對(duì)砂體的展布起決定性的作用,還對(duì)儲(chǔ)層的物性具有控制作用。沉積環(huán)境主要影響砂巖儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)成熟度(粒度和塑性顆粒含量)和成分成熟度(雜基含量等), 這些參數(shù)直接控制儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間結(jié)構(gòu)以及成巖作用的改造程度[18]。

頭屯河組普遍發(fā)育塑性顆粒, 主要為千枚巖和云母, 含量在 5.88%~10.33%之間(表 1), 塑性顆粒含量越多, 儲(chǔ)層孔隙度越低(圖 9(a))。由于塑性顆粒抗壓實(shí)能力弱, 易變形, 因此塑性巖屑含量越多, 巖石越易被壓實(shí)。塑性巖屑較強(qiáng)的可壓縮性會(huì)加速砂巖的壓實(shí)進(jìn)程, 成為影響儲(chǔ)層性質(zhì)的重要因素之一。

引理 6[11] 假設(shè)一個(gè)8-點(diǎn)u相鄰一個(gè)2-點(diǎn)v,并且與兩個(gè)3-圈(u,x,y)和(u,x,z)相關(guān)聯(lián),其中d(y)=3,則d(z)≥4。

四棵樹凹陷頭屯河組中?粗砂巖的儲(chǔ)層物性好于細(xì)砂巖和砂礫巖, 較粗粒級(jí)砂巖的面孔率較大, 表面積較小, 顆粒之間的支撐力較大, 使得其抗壓性也較強(qiáng)。細(xì)砂巖的孔隙度均小于 9%, 滲透率小于 1 mD (圖 9(b)和(c))。砂礫巖分選程度差, 成分成熟度低, 泥質(zhì)含量高, 因此物性較差。

四棵樹凹陷頭屯河組儲(chǔ)層砂體沉積環(huán)境主要包括辮狀河三角洲平原和辮狀河三角洲前緣, 辮狀河三角洲前緣砂巖的塑性巖屑含量比辮狀河三角洲平原低, 孔隙度好于辮狀河三角洲平原(圖 9)。辮狀河三角洲前緣的水下分流河道、河口壩、濱岸灘壩等水下高能環(huán)境沉積為有利沉積環(huán)境。高能環(huán)境的中細(xì)砂巖物性較好, 具有較高的成分成熟度, 塑性顆粒含量相對(duì)較少。此外, 沉積環(huán)境影響砂體發(fā)育。辮狀河三角洲前緣砂巖顆粒較細(xì), 砂體累計(jì)厚度大, 平行層理和斜層理等層理構(gòu)造發(fā)育, 有利于發(fā)育層理縫。分流河道和河口壩等的砂巖粒度比三角洲前緣粗, 單層厚度也變大, 裂縫發(fā)育情況比三角洲前緣差[19]。

5.2 埋藏與壓實(shí)過程

四棵樹凹陷侏羅系頭屯河組儲(chǔ)層經(jīng)歷早期緩慢淺埋及后期快速深埋的過程, 該埋藏方式大幅度地抑制成巖作用, 利于孔隙的保存。頭屯河組儲(chǔ)層深埋時(shí)間約起始于 20Ma, 在中新世末期埋深幅度迅速加大(圖 10), 塑性顆粒含量和雜基含量較高的砂巖受到強(qiáng)烈的壓實(shí)作用, 導(dǎo)致砂巖儲(chǔ)層進(jìn)一步致密化。雖然四棵樹凹陷侏羅系儲(chǔ)層經(jīng)歷了長期緩慢淺埋及后期快速深埋過程, 但高探 1 井的成藏期早于深埋期, 因此晚期深埋壓實(shí)作用并未強(qiáng)烈地改變砂巖的儲(chǔ)集性能。

通過砂巖粒度分析求得分選系數(shù), 利用博里德公式對(duì)原始孔隙度進(jìn)行恢復(fù), 再根據(jù)壓實(shí)系數(shù)計(jì)算壓實(shí)作用造成的孔隙度損失, 得出四棵樹凹陷頭屯河組儲(chǔ)層因壓實(shí)作用損失的孔隙度達(dá) 5%~30%。

在頭屯河組經(jīng)歷深埋作用時(shí)期, 受到天山的強(qiáng)烈構(gòu)造擠壓, 頭屯河組砂巖薄弱面的層理面可破裂形成層理縫, 或原來已經(jīng)閉合的層理縫會(huì)重新開啟。同時(shí), 機(jī)械壓實(shí)作用也會(huì)使顆粒破碎, 形成微裂縫, 提高巖石的滲流能力(圖 7)。

6 結(jié)論

本文綜合利用巖芯、露頭和鉆井資料, 恢復(fù)準(zhǔn)噶爾盆地四棵樹凹陷頭屯河組的沉積環(huán)境, 對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層進(jìn)行巖相學(xué)、儲(chǔ)集空間種類以及成巖作用分析, 并探討影響儲(chǔ)層性能的主要因素, 得到以下結(jié)論。

2)四棵樹凹陷頭屯河組孔?縫雙重介質(zhì)型有效儲(chǔ)層具有“三低一弱”的特征: 低成分成熟度、低泥質(zhì)含量、低膠結(jié)物含量、弱溶蝕作用?？紫吨饕蓺堄嗔ｉg孔及少量粒內(nèi)溶孔組成, 裂縫主要由層理縫和成巖縫組成。

3)頭屯河組砂巖儲(chǔ)層的成巖序列如下: 早期埋藏壓實(shí)作用→少量方解石、菱鐵礦和高嶺石膠結(jié)→早期酸性流體溶蝕作用→高嶺石、硅質(zhì)膠結(jié)持續(xù)作用→晚期方解石膠結(jié)作用。砂巖儲(chǔ)層主要受壓實(shí)作用控制, 溶蝕增孔和膠結(jié)減孔作用有限, 裂縫有效地改善了儲(chǔ)層物性。

4)控制四棵樹凹陷頭屯河組致密砂巖儲(chǔ)層物性的主要因素有沉積環(huán)境、埋藏與壓實(shí)過程以及構(gòu)造作用。發(fā)育于高泉背斜和西湖背斜中的辮狀河三角洲前緣的致密砂巖儲(chǔ)層具有良好的勘探前景, 含有少量塑性顆粒的中?粗砂巖具有較好的物性。

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Analysis of Characteristics of Tight Sandstone Reservoir with Porous-Fissure Dual Medium in Toutunhe Formation of Sikeshu Sag

YUAN Bo1, DONG Xuemei1, GUAN Xutong2,?, ZHOU Tianqi2,3, WANG Xinqiang1, WEI Lingyun1, ZHAO Jinyong1, FENG Geng2, WU Chaodong2,3,?

1. Geological Branch, Exploration and Production Research Institute, Xinjiang Oilfield Ltd., PetroChina, Urumqi 830013; 2. Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution, MOE, Peking University, Beijing 100871; 3. Institute of Oil & Gas, Peking University, Beijing 100871; ? Corresponding authors, E-mail: guanxt@pku.edu.cn (GUAN Xutong), cdwu@pku.edu.cn (WU Chaodong)

Synthesizing core, outcrop, drilling data, the sedimentary environment was reconstructed. The petrography analysis, reservoir space category summary, diagenesis recovery and controlling factors of the reservoir analysis were conducted. The tight sandstone reservoir with dual medium in Toutunhe formation fractures of Sikeshu sag has the characteristics of “three low one weak” of low component maturity, low shale content and lower cement content. The pore type is mainly composed of remaining intergranular pores and a few intragranular pores and fissure types mainly consist of bedding fissures and diagenetic fissure. The principal elements controlling the tight sandstone reservoir property of in Toutunhe formation fractures of Sikeshu sag are depositional environment, burial process, compaction and tectonism. The tight sandstone reservoir with braided river delta front subfacies that developed in the Gaoquan anticline and West Lake anticline has favorable prospect for exploration. The coarse sandstones with a small amount of plastic grain content possesses better reservoir quality.The reservoir is mainly controlled by compaction. Denudation pore increasing and cementation hole reduction is limited. Fissures improve reservoir properties effectively.

tight sandstone; pore-fracture systems; sedimentary environment; diagenesis

10.13209/j.0479-8023.2020.011

國家科技重大專項(xiàng)(2016ZX05003-005)、國家油氣重大專項(xiàng)(2016ZX05047-001-004)和中國石油重大科技專項(xiàng)(2017E-0403)資助

2019-04-26;

2019-12-26