柴北缘石泉滩和冷湖三号储层特征对比研究.pdf

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第3 6 卷第6 期 中国矿业大学学报V 0 1 .3 6N o .6 2 0 0 7 年1 1 月J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g &T e c h n o l o g y N o v .2 0 0 7 文章编号1 0 0 0 1 9 6 4 2 0 0 7 0 6 8 3 7 0 6 柴北缘石泉滩和冷湖三号储层特征对比研究 屈争辉,姜波,王超勇 中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州2 2 1 1 1 6 摘要为了查明柴遮木盆地北缘石采滩与冷湖三号地区位置毗邻,储层产油性却相差甚远的原 因.运用沉积岩石学和储层研究的原理和方法,对石泉滩和冷湖三号地区下侏罗统小煤沟组储 层,分别从沉积相、岩矿组成、岩石结构、孔隙结构、成岩作用和物性特征等方面进行对比研究.结 果表明,石泉滩地区储层砂体为扇三角洲平原沉积,岩石刚性碎屑含量高、属孔隙式胶结、具较好 的孔隙结构特征、曾受强压实和溶蚀作用、主要类属于中高孔一低渗储层.总的表说,含油性能要 优于冷潮三号地区,但由于砂体厚度、构造活动和地层接触关系等诸多囡素的影响,在产油方面 却不及冷湖三号地区. 关键词柴北缘} 储层;扇三角洲;沉积特征;物陆 中图分类号T E1 2 2 .2 3文献标识码A C o n t r a s tR e s e a r c ho nR e s e r v o i rC h a r a c t e r i s t i c sB e t w e e n S h i q u a n t a na n dL e n g h u3i nN o r t h e r nM a r g i no fQ a i d a mB a s i n Q uZ h e n g - h u i ,J I A N G1 3 0 ,W A N GC h a o y o n g S c h o o lo lR e s o u r c e sa n dE a r t hS c i e n c e ,C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g T e c h n o l o g y ,X u z h o u .J i a n g s u2 2 1 1 1 6 .C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt oi d e n t i f yt h er e a s o nt h a tS h i q u a n t a n ,b e i n gc o n t i g u o u st oL e n g h u3 ,h a s m u c hl e s sp r o d u c t i o no fo i la n dg a st h a nL e n g h u3 .W i t ht h et h e o r ya n dm e a n so fs e d i m e n t a r y p e t r o g r a p h ya n dr e s e r v o i rs t u d y ,t h es e d i m e n t a r yf a c i e s ,r o c k - m i n e r a lc o m p o s i t i o n ,r o c kt e x - t u r e ,p o r es t r u c t u r e ,d l a g e n e s i sa n dp h y s i c a lp r o p e r t yo ft h er e s e r v o i ro fl o wJ u r a s s i cX i a o m e i g o uf o r m a t i o nb e t w e e nt h ea r e a so fS h i q u a n t a na n dL e n g h u3i nn o r t h e r nm a r g i no fO a i d a mb a s i nh a v eb e e nc o n t r a s t e da n ds t u d i e d .T h er e s u l t ss h o wt h a tt h e r e s e r v o i rs a n d s t o n eo f S h i q u a n t a nw a sf o r m e di na ne n v i r o n m e n to ff a nd e l t ap l a i n ,w h i c hb e l o n g st om e d i u m h i g hp o r o s i t y l o wp e r m e a b i l i t yw i t hh i g hc o n t e n to fr i g i dd e t r i t u s ,p o r ec e m e n t a t i o n ,g o o dp o r es t r u t t u r ec h a r a c t e r i s t i c sa n ds t r o n gc o n s o l i d a t i o na n dc o r r o s i o n ,a n de x h i b i t sh i g h e ro i l b e a r i n g p r o p e r t yt h a nt h a to fL e n g h u3 .A st h ee f f e c t so ft h i c k n e s so fs a n db o d i e s ,t e c t o n i cm o v e m e n t s a n ds t r a t i g r a p h i cc o n t a c tr e l a t i o n s h i p s ,t h eo i la n dg a sp r o d u c t i o ni sl e s st h a nt h a ti nt h ea r e ao f L e n g h u3 . K e yw o r d s n o r t h e r nm a r g i no fQ a i d a mb a s i n ;r e s e r v o i r ;f a nd e l t a , s e d i m e n t a r yc h a r a c t e r i s t i c s ;p h y s i c a lp r o p e r t y 研究区位于柴北缘西北部,是油气勘探与研究 的重点区域,尤其是冷湖三号地区,发现了柴北缘 西段惟一一个油气层位位于侏罗系的油气田,而区 内其它油田均位于古近系或新近系E l - z ] .目前,对柴 收稿B 期2 0 0 6 1 l 一2 1 基金璃目2 0 0 5 年垒阉油气资源战略选区调查与评价项日 作者简介屈争辉‘1 9 8 1 一 ,男,桕J 南省禹州市人,博士研究生,从事矿产普查与勘探方面的研究 E - m a g lq u z h e n g h u i y y 1 8 3 .c o m T e l 1 3 8 1 3 4 6 1 0 4 5 万方数据 8 3 8 中国矿业大学学报 第3 6 卷 北缘的研究主要在于构造及其对油气控制和区域 烃源岩及储集层沉积相和沉积特征等方面,对柴北 缘不同区块储层特征的精细研究较为薄弱[ 3 - 7 ] .因 此,针对与冷湖三号地区相邻的石泉滩地区一直没 有得到油气突破的现状,开展2 个地区下侏罗统小 煤沟组储层特征的对比研究是十分必要的. 1 区域地质概况 柴达木盆地是一个典型的中、新生代沉积盆 地,在印支期。由于特提斯洋壳向古欧亚大陆的一 次次俯冲,导致俯冲带后的走滑拉张,从而形成北 西西、北西向为主的基底断裂,由此在温暖湿润的 气候条件下开始了中生代断一拗陷湖盆的形成与 演化o ”;在喜马拉雅期,受到青藏高原因印度板块 挤压而向北运动的影响,形成我国西部重要的新生 代含油气盆地‘1 ” 柴北缘处于南祁连地块与柴达木地块的拼合 部位口“,属于盆地一级构造单元 图i ,是多年来 勘探证实的寻找侏罗系、古近系和新近系油气藏的 重点区块o ““.研究区位于柴北缘的西北部 图1 冷湖镇西北1 0k m ,区域构造上属于昆特依凹陷北 缘的基底断块的隆起部分,北距赛什腾山1 2k m . 自中生代以来该区经历了多期不同性质的构造运 动,形成了极为复杂的断裂系统,并控制了区内地 层的发育和分布.研究区侏罗纪地层较为发育,下 侏罗统湖西山组泥岩是良好的烃源岩,而其上部的 小煤沟组砂岩则可能是良好的储层.本文将通过石 泉滩和冷湖三号地区小煤沟组砂岩的对比研究,探 讨其差异性特征. 图l柴北缘构造分布及研究区位置 F i g .1 S k e t c ho fs t r u c t u r e si nn o r t h e r nm a r g i no f Q a i d a mb a s i na n dt h el o c a t i o no ft h er e s e a r c ha r e a I .呼通诺尔凸起} Ⅱ.昆特依『l J 】陷} Ⅲ.玲湖构造带; Ⅳ.潜西斜坡带} V .驼南构造带;Ⅵ.丘村构造带F Ⅶ.赛什腾凹陷} 憎.鱼卡断陷 2 沉积相分析 柴北缘侏罗纪为断陷盆地发育时期,以含煤粗 碎屑沉积为主,扇三角洲和近岸水下扇砂体是主要 的储集砂体[ ”1 .通过对下侏罗统小煤沟组岩样粒 .度曲线及钻井岩心的分析,结合前人的研究成果, 认为本区下侏罗统储层主要是扇三角洲沉积. 2 .1 石泉滩地区 石泉滩地区紧邻呼通诺尔凸起 图1 ,侏罗纪 早期接受来自呼通诺尔凸起的物源,沉积上具备多 物源、近物源、堆积快、变化大的特点,广泛发育扇 三角洲平原亚相.根据冷1 0 3 1 9 岩样的粒度分析 所绘制的概率累积曲线,呈现一段式,只由跳跃总 体组成,斜率为4 0 。~5 0 。,分选较差,粒度分布区间 .在0 .5 ~o .0 3 3m m 图2 ,这正是扇三角洲平原沉 积亚相浊流沉积的显著特点 地自然电 岩性剖面地屡电阻沉积 层位曲线率曲纯傲相 概率累积曲线 ≤。。 蒙 r扇三 觥 拦‘ 描 / 间 l嚣;{ / 小 、 t j d 日 三 { 煤 \ 沟 扇三 组 } 芒 铺铺 旨 l3 I 出面瓯 £~ \ 抽 颗粒直径,m ⋯ 坚蛙 段 目g 坚 往谈曲线是根据辟1 0 3 .I _ 9 岩样的粒虚分析绘制 l 置 匿 L 髓墨匕 { 图2 冷1 0 3 井沉积相柱状及粒度曲线 F i g .2 S e d i m e n t a r yh i s t o g r a ma n d g r a i n i n e s sC u r v eo ft h ew e l lL e n g1 0 3 该地区的沉积相还可以进一步划分为扇三角 洲平原分流河道和河道问微相,在岩相上前者主要 为砾岩、砾状砂岩、含砾中粗砂岩,且分选较差,以 块状构造为主;后者主要为棕黄色、浅棕红色和浅 棕褐色泥岩、砂质泥岩.在垂向上则呈现出如图2 中岩性剖面所示砾岩或含砾粗砂岩直接过渡为泥 岩或砂质泥岩的沉积序列,反映了该区物源的水系 不稳定,洪水起了重要作用,造成河道的频繁迁移. 尽管测井曲线没有明显的相标志,但结合该地区所 处的地理位置,以及粒度和岩相分析的结果,可以 认为该地区小煤沟组储层属于扇三角洲平原亚相 沉积. 2 .2 冷湖三号地区 冷湖三号地区位于石泉滩地厌的南东方向,来 自呼通诺身≮凸起的碎屑物质,部分先在石泉滩地区 沉积下来,部分经继续搬运在冷湖三号地区沉积下 来,形成扇三角洲前缘亚相沉积.与石泉滩地区明 万方数据 第6 期屈争辉等柴北缘石泉滩和冷湖三号储层特征对比研究 显不同,根据冷1 0 5 1 1 岩样的粒度分析绘制的概 率累积曲线,呈现2 段式,由跳跃总体和悬浮总体 组成,跳跃总体占5 0 %以上,斜率5 0 。左右,分选较 差} 细截点在0 .2 5m m 附近,悬浮总体含量约 2 0 %;斜率约2 0 。,分选较差 图3 .说明在沉积过 程中受到一定强度水动力条件的影响. 图3 石地2 2 井沉积相柱状和照片及冷1 0 5 井粒度曲线 F i g .3S e d i m e n t a r yh i s t o g r a ma n dp h o t o so ft h ew e l lS h i d i2 2a n dg r a i n i n e s sc u r v eo ft h ew e l lL e n g1 0 5 该地区的沉积亚相可以进一步划分为扇三角 洲前缘水下分流河道和河道间微相.岩相上前者主 要为砾状砂岩和粉砂岩,分选较石泉滩地区要好, 发育有块状构造,少量平行层理及断续状斜层理; 图3 中照片所示为不连续波状层理,夹2 ~3c m 具 波状层理、小型波状层理和变形构造的粉砂岩,反 映出沉积物在沉积过程中受到波浪的影响较大.后 者则主要为灰色、深灰色泥岩和粉砂质或砂质泥 岩.垂向上表现为与石泉滩地区相类似的如图3 中 岩性剖面所示含砾粗砂岩或粗砂岩直接过渡为砂 质泥岩的沉积序列,不同的是粒度变小并表现出下 粗上细的正韵律,说明该地区储层在沉积过程中洪 水作用依然重要但有所减弱.测井曲线的异常特征 不明显,但统过以上的分析,可以认为冷湖三号地 区小煤沟组储层属扇三角洲前缘亚相沉积. 3 储层特征 通过研究区主要钻井岩样的测试和资料的整 理分析,分别从储层砂岩的岩矿组成、结构、孔隙结 构、成岩作用和物性等方面对石泉滩和冷湖三号地 区下侏罗统小煤沟组的储层特征进行对比研究. 3 .1 岩矿组成 分别对石泉滩地区冷1 0 3 井的2 4 块岩样和冷 湖三号地区冷1 0 5 井的5 块岩样进行岩矿统计和 分析.结果表明冷1 0 3 井下侏罗统储层为岩屑砂 岩,石英质量分数2 0 %~4 0 %,平均2 9 %,长石质 量分数1 8 %~3 0 %,平均2 1 .2 %,岩屑质量分数 3 0 %~5 5 %,平均4 9 .8 %;在岩屑组分中,以石英 岩、花岗岩等刚性岩屑为主.冷1 0 5 井下侏罗统储 层为岩屑砂岩和长石砂岩,石英质量分数3 0 %~ 6 0 %,平均4 6 %,长石质量分数1 5 %~3 5 %,平均 2 5 %,正长石黏土化较普遍,岩屑质量分数1 5 %~ 4 5 %,平均2 9 %,在岩屑组分中,变质岩屑最多. 从岩矿特征对孔隙演化的影响考虑,石泉滩和 冷湖三号地区储层砂岩中刚性碎屑颗粒的含量均 较高,前者为7 7 .4 %,后者为7 l %,这有利于孔隙 的保存,相比而言,石泉滩地区储层的岩矿组成更 易形成良好储层.另外,石泉滩地区岩屑的含量远 大于冷湖三号地区 表I ,说明冷湖三号地区储层 砂体在沉积前经历了比石泉滩地区更为充分的洗 选. 表I冷1 0 3 与冷1 0 5 井下侏罗统小煤沟组岩矿组分 T a b l e1R o c ka n dm i n e r a lc o m p o s i t i o no fl o wJ u r a s s i cX i a o m e i g o uf o r m a t i o ni nt h ew e l lL e n g1 0 3a n dL e n g1 0 5% 钻井名称 石英长石岩屑 最小值~最大值 平均值最小值~最大值平均值最小值~最大值平均值 冷1 0 3 井 。 2 0 4 4 02 91 8 ~3 02 1 3 0 ~5 54 9 .8 堡 茎 i i i 1 3 .2 结构特征 通过岩石薄片显微结构分析 表2 ,2 个地区 在储层岩石结构特征方面较为相似.就胶结类型而 言,均属于孔隙式胶结,胶结物多为黏土,表明胶结 作用不明显,有利于原生孔隙的保存;碎屑颗粒的 接触方式则以点一线式为主,反映了成岩过程中强 烈的压实作用;岩石的分选等级参差不齐,属中等 分选,磨圆以棱角~次棱角为主,整体较差,反映了 扇三角洲相洪水作用显著的沉积环境. 万方数据 8 4 0中国矿业大学学报第3 6 卷 33 孔隙结构特征 研究区小煤沟组含油段孔隙结构较好,属于粗 歪度、中等分选、大中孔、大中喉、低排驱压力的孔 隙结构类型o .如表3 所示,冷1 0 3 井储层排驱压 力在0 .0 2 8 ~0 .1 3 8M P a 之间,平均为0 .1 0 3 M P a ;最大连通孔喉半径在5 .3 3 ~2 6 .25 p m 之 间,平均为8 .5 8p m ;饱和度中值压力在0 .8 5 ~ 3 3 .0M P a 之问,平均为7 .4M P a t 退汞效率在 1 9 .2 ~3 7 .8M P a 之间,平均为2 7 .8M P a .另外,冷 1 0 3 井储层扫描聚焦电镜照片 图4 反映了较好的 孔喉连通性,有利于形成良好储层. 表3 冷1 0 3 井储层孔隙结构参数 T a b l e3P o r es t r u c t u r ep a r a m e t e r so ft h e r e s e r v o i ri nt h ew e l lL e n g1 0 3 删m 淼巍篇。耥赢 图4 冷1 0 3 井储层扫描聚焦电镜照片 F i g .4S c a n n i n ga n df o c u s i n gm i c r o s c o p i c a lp h o t o o ft h er e s e r v o i ri nt h ew e l lL e z t g1 0 3 ①青海油田分公司勘探开发研究院内部资料 3 .4 成岩作用 压实和溶蚀作用是研究区主要的成岩作用形 式.压实作用表现在研究区储层岩石碎屑颗粒的接 触方式以点一线式为主 表3 ,反映了其在成岩过 程中受到较为强烈的压实作用;另外,通过岩石铸 体薄片和扫描电镜的观察表明,研究区硅酸盐颗粒 的溶蚀作用较强,尤其石泉滩地区冷1 0 3 井的淋溶 作用更加强烈,普遍见到长石和岩屑颗粒的强烈溶 蚀 图5 .冷1 0 3 井含油段 1 2 6 0 ~1 2 8 7 m 在铸体 薄片面孔率中,溶孔占1 _ 6 %;相比之下,冷湖三号 地区小煤沟组砂岩的溶蚀作用要弱得多,面孔率中 的溶孔量仅0 .6 %,表明石泉滩地区受到比冷湖三 号地区更为强烈的溶蚀作用. 图5 冷1 0 3 和石地2 2 井储层扫描电镜照片 F i g .5S c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p i c a lp h o t o s o ft h er e s e r v o i ri nt h ew e l lL e n g1 0 3a n dS h i d i2 2 35 物性特征 储层孔隙度、渗透率是决定油气储量及产能的 重要参数.中国石油天然气总公司对孔隙度和渗透 率的等级划分作了统一规定,如表4 ,可以作为储 层物性评价的主要依据⋯] .按照该分类标准,石泉 万方数据 第6 期屈争辉等柴北缘石泉滩和冷湖三号储层特征对比研究 滩地区以中高孔一低渗储层为主,而冷湖三号地区 则以中低孔一低渗储层为主 表5 . 表4 碎屑岩储层分类标准 T a h i e4c J a s s i f i e dM a n d a r do fc J a s t i ep L “J e T V o i r 表5 研究区储层类型统计 望竺1 2 1 1 11 1 望竺堕 坠堡 竺 区域井位丐i ;姜i ;;三i 器储层类型 可见,研究区储层的渗透率均较低,这与该区 当时的沉积环境有关,近物源、堆积快的扇三角洲 沉积环境使得沉积物富含基质,再加上后续沉积的 压实作用导致了该区低渗的特点.然而。研究区储 层的孔隙度却比较高,以中高孔和中低孔为主,与 储层的低渗透率形成明显的不匹配.其原因在于, 研究区储层岩石的岩矿组成以刚性碎屑为主,且磨 圆较差以棱角一次棱角为主,有利于原生孔隙的保 存,再加上后期溶蚀作用的影响,尽管压实作用比 较强烈,仍然能保持相对较高的f L 隙度. 另外,相比之下石泉滩地区储层无论是孔隙度 还是渗透率都高于冷湖三号地区,而现在的情况 是,前者的埋深要远高于后者,理应受到更大的压 实作用.其原因在于,储层的孔渗性不仅受现在压 实作用的影响,更重要的是在其沉积后不久所受到 的压实作用.结合研究区的沉降史,石泉滩地区更 接近于印支期形成的呼通诺尔凸起,无论是在早侏 罗世的沉积期,还是中、晚燕山的剥蚀期均处于高 位,当时所受的压实作用要弱于冷湖三号地区.同 时,石泉滩地区遭受了比冷湖三号地区更为强烈的 溶蚀作用,次生孔隙更为发育,致使石泉滩地区储 层的孔渗性高于冷湖三号地区. 通过以上分析,石泉滩地区储层要优于冷湖三 号地区,应较冷湖三号地区具有更好的油气聚集条 件,然而勘探实际的结果却恰恰相反.其原因可能 为1 自中生代以来石泉滩地区经历了更为强烈的 构造运动,且处于呼通诺尔凸起附近,下侏罗统小 煤沟组剥蚀严重.对研究区钻井小煤沟组砂体厚度 的统计资料表明,石泉滩地区仅冷1 0 3 井钻遇小煤 沟组储层砂体,厚度约1 2 0 m ,其它钻孔均未见.冷 湖三号地区钻井大都钻遇小煤沟组地层,砂体厚度 3 0 0 m 左右.虽然,前者的勘探程度要低于后者,但 现有资料仍能说明,无论是小煤沟组储层砂体的展 布还足厚度,玲湖三号地区都优于石泉滩地区,为 该地区形成油气田奠定了良好的基础;2 冷湖三号 地区属于扇三角洲前缘亚相,邻近深湖相沉积,烃 源岩与泥岩相呈指状交互,较扇三角洲平原相更容 易形成岩性油气圈闭. 4结论 1 研究区储层为扇三角洲相,其中石泉滩地 区主要为扇三角洲平原亚相,可进一步被划分为扇 三角洲平原分流河道和河道间微相;冷湖三号地区 主要为扇三角洲前缘亚相,可进一步被划分为扇三 角洲前缘水下分流河道和河道问徽相. z 石泉滩和冷湖三号地区储层砂岩均含有较 多刚性碎屑颗粒,有利于储层孔隙的保存,相比而 言石泉滩地区要优于冷湖三号地区l 岩石的胶结类 型属于孔隙式胶结,碎屑颗粒的接触方式以点一线 式为主,反映了储层在成岩过程中所受的弱胶结和 强压实作用} 岩石的孔隙结构属于粗歪度、中等分 选、大中孔、大中喉、低排驱压力的孔隙结构类型, 且具有较好的孔喉连通性,有利于形成良好储层; 成岩作用以压实和溶蚀作用为主,石泉滩地区溶蚀 作用要强于冷湖三号地区;物性上,石泉滩地区储 层要优于冷湖三号地区,前者以中高孔一低渗储层 为主,后者以中低孔一低渗储层为主. 3 作为储层,石泉滩地区要优于冷湖三号地 区,应较冷湖三号地区具有更好的油气聚集条件, 然而勘探实际的结果却恰恰相反.这可能是砂岩厚 度、构造活动和地层接触关系等诸多因素共同作用 的结果. 参考文献 [ 1 ] 穆剑,饪立群.论柴达术盆地冷湖一南 仙构造带 的含油气前景[ J ] .石油学报。1 9 9 9 ,2 0 2 1 8 2 2 . 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