南堡凹陷南部物源区东营组沉积相分析_张天啸.pdf

2020年第10期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-04-20修回日期 2020-04-30 基金项目 高阶煤吸附性能及其影响因素分析 XJ2018170。 作者简介 张天啸 （1997-） ， 男 （汉族） ， 山西运城人， 太原科技大学 （晋城校区） 能源与材料工程学院采矿工程专业在读本科生。 南堡凹陷南部物源区东营组沉积相分析 张天啸* （太原科技大学晋城校区， 山西 晋城 048011） 摘要 南部物源区位于南堡凹陷南部缓坡带， 是重要的潜在油气勘探区。通过对岩芯、 测井和录井 资料的分析， 认为南堡凹陷南部物源区东营组整体发育一套辫状河三角洲相、 湖泊相和深水浊积相 沉积组合， 可识别出水下分流河道、 水下分流河道间湾、 河口坝、 远砂坝、 深湖半深湖泥等沉积微 相。沉积相在空间上的展布受控于物源供给、 古地貌和同沉积断裂。辫状河三角洲前缘呈裙带状连 片展布， 面积最广， 深水浊积扇分布范围相对局限， 仅发育在辫状河三角洲前缘前方局部深水区。 关键词 南堡凹陷； 南部物源区； 东营组； 沉积相 中图分类号 P618 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202010-0067-04 1概述 南堡凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷东北隅， 整体为 一个 “北断南超” 的箕状断陷， 油气资源丰富。南堡凹陷 北部以西南庄断层为界， 东部以柏各庄断层为界， 南部 与沙垒田凸起相邻[1-2]， 新生界地层包括古近系沙河街 组、 东营组， 新近系馆陶组、 明化镇组及第四系平原组。 南堡凹陷共有3个物源， 分别为东部的马头营柏各庄 凸起物源、 北部的老王庄西南庄凸起物源和南部的沙 垒田凸起物源。其中 东部物源区和北部物源区的研究 及勘探程度较高， 而南部物源区的研究程度较弱[3-4]。 随着勘探工作的不断推进， 钻井证实南部物源区 的存在， PG2井是部署在南堡3号构造带的一口风险探 井， 在东三段和沙一段钻遇良好的油气显示， 表明南部 物源区储层具有较大的油气勘探潜力[3-4]。本文在前人 研究基础上， 结合大量岩芯、 测井和录井资料， 研究了 南堡凹陷南部物源区东营组沉积相和沉积微相类型， 以及沉积相空间展布特征， 以期为南堡凹陷南部物源 区的油气勘探提供科学依据。 2沉积相类型 在区域地质背景及前人研究成果基础上， 综合利 用岩芯、 测井和录井资料的沉积相识别标志， 对南堡凹 陷南部物源区东营组沉积相类型进行划分， 结果表明 南部物源区东营组主要发育3种沉积相类型 辫状河三 角洲相、 湖泊相和深水浊积扇相。 2.1辫状河三角洲 辫状河三角洲是辫状河推进到海、 湖等水体中形 成的一种粗碎屑三角洲， 经常发育在无控边断裂发育 的沉积盆地缓坡带， 辫状河三角洲与物源区的距离及 其沉积碎屑粒度均介于扇三角洲和正常河流三角洲之 间。南堡凹陷总体为 “北断南超” 的箕状断陷， 与沙垒 田凸起之间没有显著活动的深大断裂， 因此南部物源 区坡度相对较缓， 发育辫状河三角洲沉积。辫状河三 角洲相划分为三个亚相 辫状河三角洲平原、 辫状河三 角洲前缘和前辫状河三角洲亚相。其中， 辫状河三角 洲平原亚相进一步细分为辫状河道和冲积平原微相； 辫状河前缘亚相进一步细分为水下分流河道、 河口坝、 远砂坝、 席状砂和水下分流河道间湾微相。由于后期 改造、 剥蚀， 以及岩芯、 录井和测井资料的有限， 并不是 上述所有沉积微相都发育、 保存并识别出来。通过岩 芯、 测井和录井资料， 南堡凹陷南部物源区东营组辫状 河三角洲相可进一步识别出水下分流河道、 水下分流 河道间湾、 河口坝、 远砂坝等沉积微相。 水下分流河道是陆上辫状河道的水下延伸部分， 是 辫状河三角洲前缘重要的沉积微相及优质油气储层之 一。南堡凹陷南部物源区水下分流河道的岩性主要为 灰白色含砾粗砂岩、 中细砂岩， 垂向上呈多个下粗上 细的正旋回， 单个旋回一般底部发育底砾层 （图1A） ， 向 上过渡为含砾粗砂岩、 细砂岩、 粉砂岩， 顶部偶见1～2cm 67 2020年第10期西部探矿工程 泥岩， 发育中大型交错层理， 并见有层内变形构造。 GR、 RT测井曲线上， 水下分流河道常表现为钟形、 指状 箱型、 齿化箱型 （图2A） 及钟形箱型组合形态。 陆上辫状河道入湖后， 由于流速降低， 携带碎屑物 的能力减弱， 碎屑物在河口处堆积， 形成河口坝沉积， 河口坝是辫状河三角洲前缘的一种沉积微相。南堡凹 陷南部物源区河口坝微相的岩性以灰白色中砂岩、 粉 细砂岩、 含砾细砂岩为主， 垂向上呈下细上粗的多个反 旋回， 偶见较多泥砾 （图1B） ， 发育中大型板状或楔 状交错层理、 平行层理 （图1C） 。河口坝形成基本上是 一个不断前积的沉积过程， 因此垂向上呈下细上粗的 反韵律， GR、 RT测井曲线特征为漏斗形 （图2B） 。 图1南堡凹陷南部物源区典型沉积相图 图2南堡凹陷南部物源区典型测井相图 远砂坝位于河口坝末端， 与河口坝为连续沉积的 砂体。与河口坝相比， 远砂坝砂体厚度较薄， 岩性更 细。南堡凹陷南部物源区远砂坝的岩性主要为浅灰 色、 灰白色、 灰褐色粉细砂岩 （图1D） ， 局部夹少许中 砂岩， 含泥砾， 碎屑颗粒呈次圆状， 分选较好， 泥质胶 结， 发育平行板状交错层理、 脉状层理 （图1E） 。 辫状河三角洲水下分流河道间湾位于水下分流河 道之间， 南部物源区东营组水下分流河道间湾岩性以 灰色、 深灰色、 褐灰色泥岩为主， 夹泥质粉砂岩， 水平层 理， 可见双壳生物化石。GR、 RT测井曲线表现为低幅 齿状。 2.2湖泊相 南堡凹陷南部物源区东营组深湖半深湖泥发育 广泛， 岩性以深灰灰黑色泥岩为主 （图1F） ， 色深且质 纯， 局部夹有少量粉砂岩， 可见少量黄铁矿结核， 水平 层理发育， GR、 SP测井曲线表现为低幅齿状 （图2C） 。 68 2020年第10期西部探矿工程 2.3深水浊积扇 由于物源供给充足， 辫状河三角洲前缘河口坝砂体 持续堆积， 坡度逐渐变陡， 在外界触发机制下 （如同沉积 断层的活动） ， 河口坝砂体发生滑塌， 经过二次搬运和堆 积， 在深水区泥岩沉积背景上形成深水浊积扇。南堡凹 陷南部物源区东营组深水浊积扇发育在辫状河三角洲 前缘前方深水区， 岩性主要为泥岩夹粉细砂岩， 测井 曲线呈指状 （图2D） 、 针状， 或呈低幅齿化钟形。 3沉积相平面展布特征 南堡凹陷南部物源区东营组是在缓坡带构造背景 下发育的一套砂泥沉积， 物源为南部的沙垒田凸起， 整 体为辫状河三角洲、 湖泊与深水浊积扇的沉积组合， 可 识别出水下分流河道、 水下分流河道间湾、 河口坝、 远 砂坝、 深湖半深湖泥岩等沉积微相。辫状河三角洲 前缘砂体连通性较好， 分布范围广， 是研究区最主要的 沉积体， 在Np208井钻遇水下分流河道砂体， 在Np208 井、 LPN1井钻遇河口坝砂体， 在Np1-7井、 Np1-29井 钻遇远砂坝砂体。深湖半深湖泥岩主要分布在南堡 凹陷中部地区， 是主要烃源岩， 在Np4-15井钻遇。深 水浊积扇的分布范围相对局限， 仅发育在辫状河三角 洲前缘以深的局部深水区， 主要为滑塌成因， 是隐蔽油 气藏勘探的主要储层。 根据岩芯、 录井和测井资料， 通过沉积相识别标 志、 砂岩厚度、 砂岩百分含量， 并结合地震相特征， 绘制 南堡凹陷南部物源区沉积相分布图 （图3） 。沙垒田凸 起物源通过辫状水系的搬运， 部分堆积于辫状河水道， 其余由辫状水系搬运入湖， 由于湖水的阻滞， 流速减 缓， 较粗粒碎屑物在河口处堆积下来， 形成河口坝沉 积， 部分细粒碎屑物可向前搬运更远， 形成远砂坝砂 体。由于碎屑物持续不断地堆积， 河口坝和远砂坝砂 体不断向湖泊中心进积， 最终形成连片发育的大型群 带状辫状河三角洲前缘砂体。南堡凹陷同沉积断裂比 较发育， 走向呈NE-SW向， 对三角洲前缘砂体的空间 展布具有一定控制作用。前缘河口坝砂体的持续堆积 为深水浊积扇的形成提供了充足的物质基础， 在外界 触发机制下 （如同沉积断层的活动） ， 未固结的河口坝 砂体发生滑塌、 二次搬运和堆积， 在辫状河三角洲前缘 以深的半深湖深湖区泥岩背景上形成深水浊积扇。 物源供给、 古地貌和同沉积断裂是影响南堡凹陷 南部物源区沉积相发育及分布的重要因素， 主要表现 为 物源供给决定了沉积砂体的发育范围和规模； 古地 貌坡度控制着沉积相的发育类型； 湖底同沉积断裂不 仅影响着砂体的分配和展布形态， 而且控制着深水浊 积扇的形成。 4结论 （1） 南堡凹陷南部物源区东营组整体发育一套辫 状河三角洲相、 湖泊相和深水浊积扇沉积组合， 可识别 出水下分流河道、 水下分流河道间湾、 河口坝、 远砂坝、 深湖半深湖泥等沉积微相。 （2） 空间分布上， 辫状河三角洲前缘砂体呈裙带状 连片展布， 面积最广； 深湖半深湖泥岩分布也比较广 泛， 是主要的烃源岩； 深水浊积扇分布范围相对局限， 仅发育在辫状河三角洲前缘前方局部深水区。 （3） 物源供给、 古地貌和同沉积断裂是影响南部物 源区东营组沉积相发育及分布的重要因素， 主要表现 为物源供给决定了沉积砂体发育范围和规模， 古地貌 坡度控制着沉积相类型， 同沉积断裂影响着砂体展布 形态和深水浊积扇形成。（下转第72页） 69 2020年第10期西部探矿工程 荷呈现阶跃式变化， 或者欠返率超过30， 或者振动筛 处返出小的掉块， 及时采取停钻循环或者短起下等措 施， 待各项参数恢复正常后继续钻进。 （3） 风险削减段。当水平段超过2000m之后， 设备 能力即将达到极限， 井下风险急剧升高， 因此该阶段以 削减并控制井下风险为主， 必要时采取适当控时钻 进。该阶段采用旋转导向， 钻压 120～150kN， 转速 100～120r/min， 排量28～30L/s， 泵压32～35MPa。利 用摩阻扭矩和岩屑返出量对比的方法识别井下风险。 3现场应用 长宁页岩气钻井提速关键技术现场应用6口井， 平 均完钻井深5252m， 平均水平段长度1900m， 平均钻井 周期65.4d， 平均机械钻速7.70m/h， 创造多项记录。与 去年相比， 在平均井深增加452m和水平段长度增加 350m的前提下， 平均钻井周期持平 （65.3d） ， 平均机械 钻速提高10.1。 （1） NH-9井完钻井深5950m， 最大井斜100.48， 水平段长 2500m， 优质页岩钻遇率 100， 机械钻速 8.04m/h， 钻井周期59.19d， 钻完井周期71.21d。该创 出当时中油油服水平段最短钻井周期15.44d、 长宁地 区已完井最长裸眼段3725m记录和相同水平段长度最 高机械钻速8.49m/h等三项纪录。 （2） NH-5井311.2mm井眼中应用旋冲螺杆， 进 尺1540m， 平均机械钻速10.25m/h， 滑动平均机械钻速 4.20m/h， 创造了311.2mm井眼一趟钻完钻、 单只钻 头进尺最多两项记录。 （3） NH-2井660.4mm井眼中应用空气钻井， 机 械钻速较邻井提高146， 施工周期缩短24d， 创造长宁 地区空气钻井最深纪录。 4结论及建议 （1） 长宁页岩气表层溶洞和裂缝发育， 多发生失返 性漏失。对于不出水井段采用空气钻井防漏； 对于出 水量较小的井段使用空气雾化钻井； 对于出水量超过 5m3/h的井段使用清水钻进， 当发生失返性漏失时， 采 用速凝水泥浆堵漏。 （2） 须家河地层振动类型为横向振动， 降低转速、 提 高钻压有利于缓解断钻具问题， 但是提速效果一般。建 议试验 “陀螺稳定工具狮虎兽钻头” ， 主动吸收横向振 动， 提高钻头抗冲击性能， 达到减震提速双重效果。 （3） 311.2mm井眼中使用旋冲螺杆可以有效缓 解定向托压， 提高定向效率； 215.9mm井眼中使用水 力振荡器可以有效缓解定向托压， 提高定向效率。 （4） 215.9mm井眼是提速提效与风险兼顾的关 键井段， 实钻过程需要利用软件预测和实钻数据对比， 结合摩阻扭矩和岩屑返出量的变化实时识别井下风 险， 尽可能提高钻压、 转速和排量， 提高机械钻速。 参考文献 [1]万夫磊.长宁页岩气表层防漏治漏技术研究[J].钻采工艺， 2019，42428-31. 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