松遼盆地南部泉四段地層特征與儲層發(fā)育規(guī)律

王曉雷

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司，黑龍江大慶163411）

泉四段是松遼盆地南部的重要含油層位之一，1956年至今泉四段扶余油層持續(xù)獲得勘探發(fā)現(xiàn)，展現(xiàn)出滿凹含油的特征，但由于泉四段扶余油層砂泥互層發(fā)育，儲層滲透率低，對優(yōu)質(zhì)儲層特征需求越來越高，因此有必要開展泉四段儲層縱向精細(xì)劃分，在區(qū)域地層精細(xì)對比劃分基礎(chǔ)上，查明泉四段儲層發(fā)育分布規(guī)律，指導(dǎo)泉四段儲層甜點評價。

1 泉四段層序地層發(fā)育特征

1.1 地層劃分對比步驟及思路

泉四段砂組級別地層劃分與對比主要以巖芯資料為基礎(chǔ)，以測井曲線形態(tài)為依據(jù)，充分考慮層間的接觸關(guān)系，結(jié)合完鉆骨架井剖面的巖性特征，采用按照層序地層學(xué)方法，“旋回對比、分級控制、井震結(jié)合、骨架閉合”的小層對比方法，從大到小逐級對比，逐級控制對比精度。區(qū)域地層對比采用逐級精細(xì)原則，從高級別向低級別逐漸過渡，即先進行泉四段砂組級別界線的劃分與統(tǒng)層，再進行各沉積時間單元（小層）的劃分，具體對比思路和方法如下：

（1）明確研究區(qū)地層明顯標(biāo)志層，以及泉四段頂部、底部界線。研究區(qū)泉四段上覆地層——青一段底部為一套深灰色、灰黑色穩(wěn)定湖相泥巖，在整個松南探區(qū)穩(wěn)定沉積。測井相上為明顯的高伽馬、低電阻、高時差特征。泉四段電阻率明顯高于青一段，由青一段的高AC轉(zhuǎn)變?yōu)槿亩蔚牡虯C，是良好的區(qū)分界面（圖1）。

（2）泉四段底部與泉三段地層接觸。與下伏地層相比，泉四段測井相呈現(xiàn)高電阻特征。同時從巖性分析，沉積交接面為灰綠色泥巖與灰色粉砂巖互層?？傮w上研究區(qū)泉四段的底界的特征比較明顯，測井相上聲波時差存在明顯臺階，除此之外，補償中子值在泉四段和泉三段也存在很大的差異性。此外泉四段沉積期整體處于一個湖侵背景下，全區(qū)泉四段底部砂體相對發(fā)育，表現(xiàn)為“砂包泥”特征，楊大城子頂部砂體發(fā)育相對較少，厚度相對較小，表現(xiàn)為“泥包砂”特征。據(jù)此在長期旋回的基礎(chǔ)上，界定扶余底界（楊大城子頂）。

1.2 測井曲線的旋回劃分小層

在完成砂組級別統(tǒng)層對比后，依靠多曲線組合的方法，開展小層級別旋回對比劃分，有效提高了層序界面識別和對比精度。針對研究區(qū)的儲層地質(zhì)特征，在小層級別地層對比過程中，采用了SP、GR、普通電阻率測井、聲波測井、密度測井、中子測井等6種測井項目進行對比。按照標(biāo)志層等高程模式、多期河道砂巖細(xì)分模式、河道下切砂體對比模式等方法進行對比劃分。

（1）標(biāo)志層附近的等高程對比模式：泉四段頂面具有在全區(qū)巖相、電相特征顯著的穩(wěn)定發(fā)育的統(tǒng)一標(biāo)志層，且泉四段頂部砂體發(fā)育較差，側(cè)切、下切現(xiàn)象不明顯，假定同一沉積時間沉積厚度相同，可以把等距同一標(biāo)志層的地層作為等時面，處在兩個等時面的砂體劃分在同一時間單元。

圖1 乾246-讓70區(qū)塊泉四段頂部電測曲線特征

（2）多期河道砂細(xì)分對比模式：由于泉四段河流強烈的切割作用，不同時期河道位置的繼承性，每期河流沉積物都可能被后來的河流沖刷改道，不同時期河道砂疊置成厚度較大的復(fù)合砂體。此時可依據(jù)厚度和曲線形態(tài)判別疊置砂體，若兩期河道砂體之間未存留較細(xì)粒沉積，將多期疊置的厚砂體在據(jù)標(biāo)準(zhǔn)面一定距離（距離為欲劃分地層的平均厚度，精確一點可采用鄰井的厚度為依據(jù)）內(nèi)“一分為二”。

（3）河道下切砂體對比模式：由于河道主流線附近沖刷最強烈，砂體明顯“下切”，在對比這類砂體時，不能簡單地應(yīng)用等高程或厚度相近的對比方法“劈層”,將沖刷面作為單砂體的底界。

（4）相變細(xì)分對比模式：研究區(qū)內(nèi)河流流向為SW-NE向，橫向?qū)Ρ葧r相變快，相鄰井間曲線、儲層厚度變化大，對比時按微相的變化對比。

1.3 小層細(xì)分及對比結(jié)果

通過上述思路、方法對比分析認(rèn)為泉四段地層全區(qū)分布廣泛，一般厚30～120m。西部斜坡區(qū)厚度由東向西逐漸減薄；中央坳陷區(qū)和東南隆起區(qū)厚度較穩(wěn)定，一般在80～120m。在凹陷或斷陷的地方地層相對較厚，但整體厚度差異較小，反映出泉四段沉積時地形平緩。每個砂組內(nèi)部由更次級的旋回構(gòu)成，其中Ⅰ組細(xì)分為4個小層，Ⅱ、Ⅲ砂組分別劃分3個小層，Ⅳ砂組劃分為3個小層，共計13個小層，其中Ⅰ砂組包括1、2、3、4號小層，Ⅱ砂組包括5、6、7號小層，Ⅲ砂組包括8、9、10號小層，Ⅳ砂組包括11、12、13號小層，單砂組厚度25～30m，利用巖芯資料驗證，每個砂組底部多為鈣質(zhì)泥礫巖、鈣質(zhì)砂巖等粗粒鈣質(zhì)膠結(jié)的碎屑沉積，正旋回特征明顯（圖2）。

2 泉四段儲層微觀特征

研究區(qū)主要以低滲透砂巖儲層為特征，砂體展布及其儲層物性對油氣分布及成藏具有非常重要的作用。

2.1 泉四段儲層巖石類型

研究區(qū)儲集層主要為粉砂巖、細(xì)砂巖和含礫粉砂巖，巖性主要為巖屑長石砂巖或長石巖屑砂巖，其平均含量分別介于27%～47%、28%～41%，20%～39%，巖屑主要為酸性噴出巖，另見變質(zhì)巖巖屑，填隙物含量在5%～20%不等，砂巖粒度細(xì)，為0.05～1mm，多以細(xì)砂巖為主。巖石顆粒分選中等—較差，磨圓度為次棱角—次圓，骨架顆粒以石英、長石、巖屑為主，其中石英含量為28%～35%，平均為32%；長石含量為32%～40%，平均為37%，以斜長石為主；巖屑含量為27%～34%，平均為31.3%，巖屑成分主要為長英質(zhì)。從礦物特征看出砂巖巖屑含量較高，礦物成分成熟度較低，穩(wěn)定的石英含量相對較少，能較好反映出該區(qū)物源近、搬運距離短的特點。根據(jù)砂巖分類劃分標(biāo)準(zhǔn)，泉四段巖石類型是以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主。

2.2 儲層孔隙類型

研究區(qū)儲層的主要儲集空間類型以原生粒間孔為主，次生粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔次之，還可見填隙物內(nèi)微孔、微裂隙等。

（1）原生粒間孔。分布于石英、長石和巖屑大顆粒支撐的骨架間，空隙具有比較清楚的輪廓，呈三角形或多邊形。由于研究區(qū)尤其是軸部的扶余、木頭和新立油田砂體埋藏深度整體較淺，原生孔隙十分發(fā)育，成為研究區(qū)最主要的儲集空間。

圖2 乾215井泉四段小層劃分圖

（2）粒內(nèi)溶孔。是研究區(qū)另一較主要的儲集空間類型，該類孔隙是在成巖酸性水的參與下不穩(wěn)定巖石碎屑顆粒被不同程度地溶蝕而形成的孔隙，在本區(qū)該類孔隙多發(fā)育在長石顆粒和巖屑顆粒內(nèi)。

(3)課后鞏固。課后鞏固環(huán)節(jié)很重要。在這一環(huán)節(jié)要求學(xué)生進行知識點的自我總結(jié)，完成相應(yīng)的測試，進行自我檢查。開展師生交流，學(xué)生可以通過發(fā)帖提出自己的疑惑，學(xué)生之間的交流不但解決了問題，還開拓了視野。通過這些環(huán)節(jié)的實施，將課程的學(xué)習(xí)融入整個過程中，強化了過程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生終生學(xué)習(xí)的品質(zhì)。

（3）粒間溶孔。研究區(qū)軸部構(gòu)造低部位或北坡還發(fā)現(xiàn)被溶蝕改造的原生粒間孔隙、溶蝕擴大孔、膠結(jié)物內(nèi)溶孔，這些孔隙形態(tài)多樣，孔隙邊緣往往呈不規(guī)則彎曲狀，主要是沿長石、巖屑等巖石碎屑顆粒的邊緣被溶蝕成港灣狀，或者膠結(jié)物（方解石等）被部分甚至全部被溶蝕所致。

（4）微裂縫。主要包括構(gòu)造應(yīng)力和成巖收縮作用形成的微裂縫。裂縫的發(fā)育對儲集空間的貢獻(xiàn)較小，但它可以改善儲層的滲透性。

2.3 儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)全區(qū)泉四段壓泵資料分析，依據(jù)孔隙結(jié)構(gòu)分類標(biāo)準(zhǔn)，對研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)可劃分為三種類型。第一種類型是中孔較粗吼道型，約占總樣品的16%，R50介于1～3μm，主要孔隙分布在6～10μm之間；毛管壓力曲線呈略粗歪度，分選性中等到較好，排驅(qū)壓力小，均小于0.1MPa；屬于中孔中滲儲層，多為含油、油浸級別粉細(xì)砂巖，主要分布在河道主體及邊灘沉積。第二種類型是中孔細(xì)喉型，約占總樣品的60%，R50介于0.25～1μm，主要孔隙分布在1～4μm；較粗歪度，分選較好；屬于中孔低滲儲層，多為油浸、油斑粉砂巖，主要分布在邊灘沉積的中上部。第三種類型是小孔細(xì)喉型，約占總樣品的24%，R50＜0.25μm，主要孔隙分布在0.25～1μm；細(xì)歪度，分選好；屬于低孔低滲儲層，儲集性較差，多為油斑或油跡粉砂巖，主要分布河道邊部。砂巖儲層的孔隙結(jié)構(gòu)以中孔細(xì)喉型為主。

3 泉四段儲層宏觀特征

泉四段地層根據(jù)盆地研究認(rèn)識，縱向上共分為四套砂組，共計十三套小層，所屬的沉積相為三角洲相、三角洲—河流相以及河流相。不同區(qū)域、不同砂組、小層在巖性、物性、產(chǎn)狀等方面存在較大差異。

3.1 儲層縱向發(fā)育特征

通過區(qū)域系統(tǒng)取芯井巖芯實驗分析，泉四段Ⅰ砂組儲層砂巖發(fā)育，巖性以粉砂巖為主。儲層的孔隙度分布范圍為8%～10%，平均為9%左右，滲透率大小則主要在0.2×10-3μm2左右；泉四段Ⅱ砂組以及Ⅲ砂組巖性存在粉砂巖與細(xì)砂巖的過渡，儲層孔隙度平均分布在10%附近，滲透率則在0.3×10-3μm2。從化驗分析物性數(shù)據(jù)可以得出：泉四段Ⅱ、Ⅲ砂組孔隙度及滲透率均要比Ⅰ砂組的略高，主要原因受沉積相帶控制。泉四段Ⅰ砂組沉積為三角洲前緣亞相，巖性偏細(xì)，泉四段Ⅱ、Ⅲ砂組則為三角洲平原相，砂巖粒度大于Ⅰ砂組。

從相帶分析三角洲平原亞相儲層的滲濾能力要比三角洲前緣亞相儲層稍高，從巖性和巖相分析：三角洲前緣亞相的Ⅰ砂組以泥巖到粉砂巖為主，而三角洲平原亞相的Ⅱ、Ⅲ砂組巖性以細(xì)砂到中砂為主，粒度較大的砂巖的滲濾能力顯然要比粒度很細(xì)的泥巖、粉砂巖要好。二者在巖性及粒度上的差異也是導(dǎo)致其儲層存在差異的原因。進而通過計算滲透率變異系數(shù)、滲透率突進系數(shù)、滲透率級差、夾層頻數(shù)、有效厚度系數(shù)等參數(shù)來定量評價儲層宏觀非均質(zhì)性。其中滲透率變異系數(shù)Vk反映樣品偏離整體平均值的程度，是評價儲層宏觀非均質(zhì)性的最重要參數(shù)，其值越大表示儲層的宏觀非均質(zhì)性越嚴(yán)重。泉四段共有四個砂組十三個小層，各小層的變異系數(shù)、突進系數(shù)特點如表1所示。

表1 泉四段小層參數(shù)情況表

3.2 泉四段儲層平面發(fā)育特征

泉四段沉積特征以河流型三角洲沉積為主，主要發(fā)育有淺湖、水下分支流河道、遠(yuǎn)端壩及席狀砂、水下分流河道邊部及水下越岸沉積、分流間洼地等沉積微相，不同沉積微相直接控制儲層發(fā)育程度。通過區(qū)域沉積特征研究以及巖芯分析化驗資料分析，認(rèn)為泉四段儲集性能平面變化較大，以扶余油田位置儲層物性最好，中孔中滲儲層十分發(fā)育。新北油田儲層物性最差，以特低孔特低滲儲層為主，其他地區(qū)儲層主要以低孔低滲、低孔特低滲儲層為主。

4 儲層條件主控因素分析

松遼盆地南部泉四段儲層物性控制因素主要受物源、沉積相帶、巖性、成巖作用、構(gòu)造作用等幾個方面影響。精細(xì)分析各種影響因素對儲層物性條件的控制作用對充分認(rèn)識儲層成因機制及發(fā)育規(guī)律具有重要的作用。

4.1 物源因素分析

不同物源沉積體系自身母質(zhì)巖性組合、顆粒大小、粒徑分選、自身水動力條件均存在差異性。通過對扶余油層不同物源區(qū)儲層物性分布直方圖分析，在9%＜Φ＜12%范圍內(nèi)，白城、通榆和長春水系形成的砂體孔隙度明顯低于英臺、懷德和?？邓敌纬傻纳绑w；在6%＜Φ≤9%范圍內(nèi)，長春和懷德水系形成的砂體含量較低；4%＜Φ≤9%范圍內(nèi)，通榆水系形成的砂體含量明顯較高；在0.1×10-3μm2＜K≤1.0×10-3μm2范圍內(nèi)，通榆水系形成的河道砂體滲透率明顯較低；0.05×10-3μm2＜K≤0.1×10-3μm2范圍內(nèi)，懷德和通榆水系形成的砂體含量略高，其他水系形成的砂體含量相差不大；0.01×10-3μm2＜K≤0.05×10-3μm2范圍內(nèi)，通榆水系形成的砂體含量最高，說明其物性最差。一系列數(shù)據(jù)對比表明，英臺、懷德和?？邓敌纬傻纳绑w物性略好，白城和長春水系形成的砂體物性略差，通榆水系形成的砂體物性最差（圖3）。

4.2 沉積相因素

圖3 泉四段不同物源孔隙度分布直方圖

根據(jù)相帶控儲理論，不同沉積相帶直接影響儲層的物性條件。泉四段沉積時期，整體為曲流河三角洲及辮狀河三角洲沉積特征，僅在紅崗構(gòu)造由于受到坡折重力作用，形成小范圍扇三角洲沉積，且以前緣亞相為主。對比泉四段不同沉積相帶物性特征，扇三角洲主體砂體孔隙度明顯高于曲流河道砂體，而辮狀河砂體儲層物性最差。在扇三角洲儲層中，Φ＞6%的儲層高達(dá)95%，滲透率K＞1.0×10-3μm2的儲層占26.09%，而0.1×10-3μm2≤K≤1.0×10-3μm2范圍內(nèi)的儲層約占50%；在辮狀河儲層中，低物性的儲層比例明顯較高，其中，Φ＜4%的儲層占15.55%，0.01×10-3μm2≤K＜0.05×10-3μm2的儲層占25.69%，從沉積微相來看（圖4），水下分流河道物性最高，以Φ＞6%和K＞0.05×10-3μm2的樣品占多數(shù)；而邊灘微相物性最差，Φ＜6%的樣品含量為63%，K＜0.1×10-3μm2的樣品含量為73.42%。

圖4 泉四段不沉積相—儲層物性分布直方圖

4.3 巖性因素

泉四段巖性以砂巖類儲層為主，主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、中—細(xì)砂巖。由于不同巖性沉積物的粒度、顆粒分選、泥質(zhì)含量等參數(shù)的不同，對儲層物性也有不同的影響。在研究區(qū)泉四段200余個中砂巖物性測試樣品中，Φ≥6%的樣品占80%以上，而K≥0.05×10-3μm2的樣品占77.12%；在細(xì)砂巖實測物性樣品中，Φ≥6%的樣品占72%，K≥0.05×10-3μm2的樣品占63.8%；在4%≤Φ＜6%區(qū)間范圍內(nèi)和0.01×10-3μm2≤K＜0.05×10-3μm2范圍內(nèi)，粉砂巖樣本的含量明顯高于中、細(xì)砂巖含量，泉四段粉砂巖總體物性相對中—細(xì)砂巖較差。

4.4 成巖作用因素

泉四段形成之后，經(jīng)歷了青山口組—嫩江組二次規(guī)模較大的坳陷沉積及明水組末期構(gòu)造反轉(zhuǎn)等沉積演化階段，上覆地層總厚度可達(dá)1800m以上，泉四段儲層遭受了壓實、膠結(jié)、溶解等成巖作用，不同程度地影響了儲層物性特征。大量物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，壓實作用對中央坳陷區(qū)泉四段砂巖儲層的影響最大，致使儲層孔隙度減少10%～25%，滲透率更是達(dá)到多個數(shù)量級的遞減。

其次孔隙間膠結(jié)作用對泉四段儲層物性也有較強的影響。孔隙間膠結(jié)作用越強，膠結(jié)物含量越高，儲層類型越差。泉四段砂巖距離青一段泥巖越近，儲層內(nèi)碳酸鹽膠結(jié)物含量越高。例如，在紅崗階地、華字井階地及長嶺凹陷泉四段儲層內(nèi)，上部Ⅰ砂組儲層距離青一段泥巖最近，受到上覆蓋層阻隔作用，地層水?dāng)y帶的Ca2+、CO32-等離子最容易在其儲集空間內(nèi)沉淀，碳酸鹽膠結(jié)物含量明顯較下部其它砂組高；其中Ⅳ砂組儲層距離青一段泥巖最遠(yuǎn)，其碳酸鹽膠結(jié)物含量最低，這是造成Ⅳ、Ⅲ砂組物性略高、而I砂組物性最差的主要原因之一。