濱里海盆地S油田侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層特征研究

閆少鵬，譚成仟，劉博彪，馬 瑤

西安石油大學(xué) a.地球科學(xué)與工程學(xué)院、b.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065

0 引言

濱里海盆地S油田油藏類型主要為埋深約400 m的淺層帶邊水的稠油油藏[1-3]。論文主要從儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、孔隙特征和物性特征對(duì)研究區(qū)中侏羅的阿林階（Ю-I）、巴柔階（Ю-II）、巴統(tǒng)階（Ю-III）碎屑巖儲(chǔ)層特征進(jìn)行研究，進(jìn)一步揭示淺層稠油油藏的儲(chǔ)層特征，為國(guó)內(nèi)稠油儲(chǔ)層特征的研究提供思路。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

濱里海盆地是世界上油氣資源最豐富的盆地之一，具有“降速率快、沉積厚度大”的特征[4-6]，探明原油278×108t[7]，主要位于哈薩克斯坦西部，另有15%的面積屬于俄羅斯聯(lián)邦的南部。盆地呈東西方向延伸，長(zhǎng)850 km，最寬處達(dá)650 km，輪廓近似橢圓形，面積為5×105km2，沉積物最大厚度達(dá)22 km[8-9]。盆地位于東歐地臺(tái)東南部，與周圍的構(gòu)造單元以深大斷裂為界，北部和西部邊界為俄羅斯地臺(tái)南部的一些隆起構(gòu)造單元，東部、東南部與海西褶皺帶相鄰，南鄰里海，是一個(gè)典型的裂谷盆地[10]。裂谷作用從古生代開(kāi)始，形成了巨厚的古生界、中生界和新生界沉積層，沉積層系最厚達(dá)12 000 m，盆地發(fā)育多套烴源巖，是世界上沉積最厚、烴源巖最豐富的含油氣盆地之一。

研究區(qū)S油田位于哈薩克斯坦境內(nèi)的濱里海盆地東緣阿克糾賓斯克南部的扎納諾爾隆起上，阿克糾賓斯克南部約220 km，東臨海西期褶皺山系，南毗科別列克杜坳陷帶，北臨亞烏薩坳陷[11-13]。

圖1 濱里海盆地區(qū)域構(gòu)造及研究區(qū)位置圖[1]Fig.1 Regional structure and study area map of coastal Caspian basin

2 地層特征

研究區(qū)主要沉積中生界地層，其中三疊系上統(tǒng)、三疊系中統(tǒng)、侏羅系上統(tǒng)，因風(fēng)化剝蝕缺失（表1）。含油層系為白堊紀(jì)下統(tǒng)的巴列姆組（K1br）、侏羅紀(jì)中統(tǒng)的阿林階（Ю-I）、巴柔階（Ю-II）、巴統(tǒng)階（Ю-III）以及三疊系下統(tǒng)的巴斯昆恰克組、維特魯什組，其中主力油層為白堊系下統(tǒng)的巴列姆組（K1br）和侏羅系中統(tǒng)的阿林階（Ю-I）、巴柔階（Ю-II）、巴統(tǒng)階（Ю-III）。

表1 研究區(qū)地層層序表Table 1 Stratigraphic sequence table of the study area

3 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

侏羅系中統(tǒng)，沉積時(shí)期地勢(shì)平坦、氣候溫暖潮濕，發(fā)育淺水潟湖沉積環(huán)境[9]。侏羅系中統(tǒng)碎屑巖以灰色、暗灰色中細(xì)砂巖、粉砂巖為主。其中Ю-I儲(chǔ)層主要為細(xì)砂巖，Ю-II儲(chǔ)層主要為中砂巖、Ю-III儲(chǔ)層主要為細(xì)砂巖和中砂巖，砂巖類型為巖屑砂巖。

3.1 碎屑成分

Ю-I儲(chǔ)層砂巖中石英平均含量為24.1%、長(zhǎng)石平均含量為20.3%、巖屑平均含量為48.7%（圖2），巖屑主要成分為凝灰?guī)r其次為黃崗巖和千枚巖（圖3）；Ю-II儲(chǔ)層石英平均含量33.1%、長(zhǎng)石平均含量為15.9%、巖屑平均含量為45.9%（圖2），巖屑主要成分為凝灰?guī)r其次為霏細(xì)巖和千枚巖（圖3）；Ю-III儲(chǔ)層石英平均含量27.2%、長(zhǎng)石平均含量為15.3%、巖屑平均含量為53.1%（圖2），巖屑主要成分為凝灰?guī)r其次為千枚巖、霏細(xì)巖（圖3）。

圖2 S油田侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層碎屑成分百分含量直方圖Fig.2 Histogram of clastic component percentage of the middle Jurassic reservoir in S oilfield

圖3 S油田侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層巖屑各組分含量Fig.3 Content of cuttings in middle Jurassic reservoirs of S oilfield

3.2 填隙物成分

侏羅系中統(tǒng)Ю-I儲(chǔ)層填隙物中膠結(jié)物的平均含量為2.4%、以鐵白云石和菱鐵礦為主，雜基平均含量為4.7%，主要為泥質(zhì)和高嶺石；Ю-II儲(chǔ)層填隙物中膠結(jié)物的平均含量為0.8%、以菱鐵礦為主，雜基平均含量為4.2%，主要為高嶺石和泥質(zhì)；Ю-III儲(chǔ)層填隙物中膠結(jié)物的平均含量為0.5%，以鐵白云石和黃鐵礦為主，雜基平均含量為4%，主要為高嶺石和泥質(zhì)（表2）。

表2 S油田侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層填隙物組分含量Table 2 Component content of interstitial material in middle Jurassic reservoirs of S oilfield

3.3 砂巖成熟度

砂巖成熟度包括成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度，它是指砂巖中碎屑組分在風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積作用的改造下接近最穩(wěn)定的終極產(chǎn)物程度[14]。研究區(qū)中侏羅統(tǒng)砂巖組分成熟度較低，結(jié)構(gòu)成熟度中等偏高，總體砂巖成熟度中等。

3.3.1 砂巖成分成熟度

根據(jù)沉積學(xué)原理可知，砂巖中穩(wěn)定碎屑顆粒的占比在一定程度上可以反映砂巖的成分成熟度。研究區(qū)砂巖類型為巖屑砂巖，巖屑和長(zhǎng)石等不穩(wěn)定組分的含量遠(yuǎn)高于石英（圖2），因此可知研究區(qū)砂巖的成分成熟度較低。其中由石英含量可知，中侏羅儲(chǔ)層砂巖組分成熟度由高到低依次為Ю-II、Ю-III、Ю-I。

3.3.2 砂巖結(jié)構(gòu)成熟度

結(jié)構(gòu)成熟度是指碎屑巖沉積物在風(fēng)化、搬運(yùn)及沉積作用的改造下接近終極結(jié)構(gòu)特征的程度（福克，1954）。影響砂巖結(jié)構(gòu)成熟度的因素有顆粒分選性、磨圓度及砂巖基質(zhì)含量。

按照分選系數(shù)劃分分選等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)[14]可知，研究區(qū)Ю-I儲(chǔ)層砂巖顆粒分選系數(shù)為2.57，分選中等；Ю-II儲(chǔ)層砂巖顆粒分選系數(shù)為1.7，分選好；Ю-III儲(chǔ)層砂巖顆粒分選系數(shù)為2.19，分選好（表3、表4）。儲(chǔ)層砂巖顆粒分選程度由高到低依次為Ю-II、Ю-III、Ю-I，整體分選較好。

表3 S油田侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層粒度綜合分析數(shù)據(jù)表Table 3 Comprehensive granularity analysis data table of middle Jurassic reservoir in S oilfield

表4 分選系數(shù)（So）劃分分選級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Sorting coefficient （So） classifies sorting level criteria

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差劃分分選級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)[14]可知，研究區(qū)Ю-I、Ю-II、Ю-III儲(chǔ)層的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.06、1.24、1.23，均分布在1.0<σI<2.0的范圍內(nèi)，砂巖顆粒分選級(jí)別為分選較差，分選程度由高到低依次為Ю-II、Ю-III、Ю-I（表3、表5）。

表5 標(biāo)準(zhǔn)偏差（σI）劃分分選級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)Table 5 Standard deviation （σI） classification level criteria

研究區(qū)Ю-I、Ю-II、Ю-III儲(chǔ)層雜基的含量分別為4.7%、4.2%、4%均小于5%（表3）。Ю-I、Ю-II儲(chǔ)層顆粒磨圓度主要為次棱角—次圓狀（圖4b），Ю-III儲(chǔ)層為次圓—次棱角狀（圖4c），Ю-I、Ю-II儲(chǔ)層膠結(jié)類型主要為孔隙型膠結(jié)（圖4a），Ю-III儲(chǔ)層為壓嵌式膠結(jié)（圖4b），Ю-I、Ю-II儲(chǔ)層的接觸關(guān)系主要為點(diǎn)接觸（圖4a、4b），Ю-III儲(chǔ)層為線接觸（圖4c），支撐類型均為顆粒支撐。

圖4 S油田侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型Fig.4 The types of reservoir space in the middle Jurassic of S oilfield

本次分析結(jié)合研究區(qū)Ю-I、Ю-II、Ю-III儲(chǔ)層砂巖顆粒的分選性、磨圓度、膠結(jié)類型、支撐類型及砂巖基質(zhì)含量，根據(jù)沉積巖石學(xué)第四版結(jié)構(gòu)成熟度劃分標(biāo)準(zhǔn)可知，研究區(qū)砂巖結(jié)構(gòu)成熟度中等—高，其中Ю-II、Ю-III儲(chǔ)層砂巖結(jié)構(gòu)成熟度高于Ю-I儲(chǔ)層。

4 儲(chǔ)層孔隙特征

4.1 儲(chǔ)集空間類型

侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型主要以原生粒間孔、剩余粒間孔為主，粒內(nèi)溶孔只占極少部分（如圖5）。Ю-I儲(chǔ)層主要發(fā)育原生粒間孔（66.7%）（圖4a），其次為剩余粒間孔（33.4%）（圖4b）；Ю-II儲(chǔ)層發(fā)育原生粒間孔（58.6%）、其次為剩余粒間孔（40.1），粒內(nèi)溶孔少見(jiàn)（1.3%）（圖4c）；Ю-III儲(chǔ)層主要發(fā)育剩余粒間孔（68%），其次為原生粒間孔（29.8%），粒內(nèi)溶孔少見(jiàn)（2.2%）。

圖5 S油田侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型含量直方圖Fig.5 Histogram of the types of reservoir space in the middle Jurassic reservoirs of S oilfield

4.2 孔喉結(jié)構(gòu)特征

侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層平均孔喉半徑較大，其中Ю-I、Ю-II儲(chǔ)層孔喉半徑大于Ю-III儲(chǔ)層。Ю-I、Ю-II、Ю-III儲(chǔ)層孔喉分選均中等，Ю-III儲(chǔ)層的中值壓力、平均排驅(qū)壓力均大于Ю-I、Ю-II儲(chǔ)層（表6），表明Ю-I、Ю-II儲(chǔ)層的孔喉連通性更好。

表6 S油田侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)特征數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 6 Statistical table of pore-throat structure characteristics of the middle Jurassic reservoir in S oilfield

5 儲(chǔ)層物性特征

S油田侏羅系中統(tǒng)的物性分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示（表7），侏羅系Ю-I儲(chǔ)層平均孔隙度34.4%，最大值為41.2%，最小值為17.1%；平均滲透率181.9×10-3μm2，最大值為4 555.0×10-3μm2，最小值為0.6×10-3μm2，屬特高孔、中滲儲(chǔ)層；Ю-II儲(chǔ)層平均孔隙度36.9%，最大值為42.0%，最小值為24.4%；平均滲透率553.4×10-3μm2，最大值為5 849.0×10-3μm2，最小值為2.6×10-3μm2，屬于特高孔、高滲儲(chǔ)層；Ю-III儲(chǔ)層平均孔隙度36.1%，最大值為41.8%，最小值為24.1%；平均滲透率601.8×10-3μm2，最大值為8 840.0×10-3μm2，最小值為21.6×10-3μm2，屬于特高孔、高滲儲(chǔ)層。

表7 S油田侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層平均孔隙度、滲透率統(tǒng)計(jì)表Table 7 Statistics of average porosity and permeability of middle Jurassic reservoirs in S oilfield

6 結(jié)論

（1）濱里海盆地侏羅系中統(tǒng)以灰色、暗灰色中細(xì)砂巖、粉砂巖為主，砂巖主要為巖屑砂巖，碎屑成分以巖屑為主，其次為石英、長(zhǎng)石，巖屑顆粒以凝灰?guī)r為主，其次是霏細(xì)巖和千枚巖。Ю-I儲(chǔ)層主要為細(xì)砂巖，膠結(jié)物以鐵白云石和菱鐵礦為主，雜基顆粒以泥質(zhì)為主，其次為高嶺石；Ю-II主要為中砂巖，膠結(jié)物以菱鐵礦為主，其次為黃鐵礦，雜基顆粒以高嶺石和泥質(zhì)為主；Ю-III層主要為細(xì)砂巖和中砂巖，膠結(jié)物以鐵白云石和黃鐵礦為主，雜基顆粒以高嶺石為主，其次為泥質(zhì)。砂巖成熟度中等—高，其中成熟度由高到低依次為Ю-II、Ю-III、Ю-I。

（2）侏羅系中統(tǒng)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型主要以原生粒間孔、剩余粒間孔為主，粒內(nèi)溶孔只占極少部分，孔喉半徑整體較大。Ю-I儲(chǔ)層主要發(fā)育原生粒間孔，其次為剩余粒間孔；Ю-II儲(chǔ)層發(fā)育原生粒間孔與剩余粒間孔，粒內(nèi)溶孔少見(jiàn)；Ю-III儲(chǔ)層主要發(fā)育剩余粒間孔，其次為原生粒間孔，粒內(nèi)溶孔少見(jiàn)。Ю-I、Ю-II儲(chǔ)層的平均孔喉半徑比Ю-III儲(chǔ)層大，Ю-I、Ю-II儲(chǔ)層的孔喉連通性比Ю-III好。

（3）侏羅系中統(tǒng)Ю-II、Ю-III屬于特高孔、高滲儲(chǔ)層，Ю-I為特高孔、中滲儲(chǔ)層。根據(jù)儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、孔喉特征、孔滲數(shù)據(jù)可知，Ю-II儲(chǔ)層的物性比Ю-I、Ю-III好。