留西油田沙三上亚段沉积微相与含油性关系研究

2010-09-29李国艳

石油地质与工程 2010年6期

关键词：砂坝油组辫状河

李国艳,董伟,孙康,谢爽,甘霖,熊俊

(1.成都理工大学能源学院,成都610059;2.中国石油青海油田公司)

留西油田沙三上亚段沉积微相与含油性关系研究

李国艳1,董伟1,孙康2,谢爽1,甘霖1,熊俊1

(1.成都理工大学能源学院,成都610059;2.中国石油青海油田公司)

通过大量岩心、录井和测井等资料分析,结合区域地质背景和各种相标志,对研究区的沉积相进行了详细划分,分析认为留西油田沙三上亚段为辫状河三角洲沉积体系和滨浅湖沉积体系。辩状河三角洲发育三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三个亚相;三角洲平原亚相发育辫状河道和漫滩2种微相,三角洲前缘亚相发育水下分流河道、河口砂坝、远砂坝3个微相。在此基础上,分析了沉积微相与含油性的关系,沉积微相控制着砂体的展布和储层物性,各种微相的分布与配置有利于油气藏的形成。

留西油田;沙三上段;沉积微相;含油性

留西油田位于冀中坳陷饶阳凹陷中南部留西构造带,整体构造为一大的断阶构造带,自东向西阶阶下掉,构成北向东延伸的长条形断阶结构,由北东向西南分为留416、留17、路44、留80等4个区块。区内断层密集,断块破碎,主要发育构造油藏。断层按走向分为北东向和北西向断层两大类,北东向断层是形成研究区构造形态的主控断层,为油气成藏起到至关重要的作用。该油田沙河街发育三套储层,分别是沙一段、沙二段和沙三段,主要的含油层段为沙三段。

1 岩石学特征

根据岩心薄片分析资料统计,研究区沙三上亚段砂岩岩石类型主要为长石砂岩和岩屑长石砂岩。在碎屑颗粒组分含量中,石英55%～65%,长石25%～35%,岩屑为8%～13%。长石颗粒中正长石占绝大多数,占长石相对含量的90%左右,较为稳定。岩屑以酸性喷出岩岩屑为主,含有少量花岗岩、沉积岩和变质岩岩屑。砂岩中的重矿物类型主要有石榴石、重晶石、电气石、绿帘石、磁铁矿、绿泥石等。从砂岩的矿物成分分析,该区砂岩的成分成熟度具有中等偏低的特征。砂岩中颗粒为次圆-次棱角状,分选中等-较好,颗粒支撑,颗粒以点-线接触、线接触为主。

2 沉积微相类型及特征

留西油田沙三上亚段为水进沉积,从上至下划分为三个油组,Ⅰ油组以滨浅湖沉积为主,Ⅱ、Ⅲ油组以辫状河三角洲沉积为主。结合测井曲线、岩心和录井等资料,将各类亚相进一步划分为辫状河道、漫滩、水下分流河道、河口砂坝、远砂坝、滨浅湖泥、滨浅湖砂坝等微相。

2.1 三角洲平原亚相

留西油田沙三上亚段发育的三角洲平原亚相主要发育于Ⅲ油组,正旋回结构,颜色杂,粒度较粗,分选中等,成分成熟度中等;底部发育底冲刷构造,一般上覆着泥砾。由辫状河道和漫滩沉积组成,其中以辫状河道沉积为主,为牵引流沉积。

(1)辫状河道:留西油田沙三上亚段发育的辫状河道岩性较粗,岩石相类型较多,包括灰白色砾岩相、灰绿色含泥砾中细砂岩相、灰绿色块状中细砂岩相及灰色钙质胶结中细砂岩相等,组成向上变细的序列,从砂砾岩、含砾砂岩至中细砂岩,顶部出现粉砂岩层。最下部发育冲刷面,底部以含泥砾粗砂岩粗碎屑沉积为主,颗粒支撑,泥质杂基含量很少,为明显的底部滞留沉积。累计概率曲线为两段式,代表由跳跃总体和悬浮总体组成。测井相特征十分明显,电阻率和自然电位曲线常呈钟状和箱状,电阻率曲线呈高值(图1)。

图1 研究区辫状河道沉积微相特征

(2)漫滩:由于研究区整体处于氧化环境,漫滩沉积表现为紫红色或杂色泥岩,含粉砂质泥岩和泥质粉砂岩,薄厚不等,一般为3～4m,泥岩具水平层理,有时会发育漫溢成因的小型的薄层状孤立砂体。电阻率曲线呈中低幅枣核状,电位和自然伽马均为高值。

2.2 三角洲前缘亚相

研究区三角洲前缘亚相长时间内处于水面之下,泥岩颜色以深灰色、暗色泥岩为主,局部夹有短期水面下降暴露形成的紫红色泥岩。据沉积特征的不同,进一步划分为水下分流河道、河口砂坝、分流间湾和远砂坝等微相[1]。

(1)水下分流河道:研究区水下分流河道微相基本上继承了辫状河道的特征,但沉积规模、几何形态和微相间的配置关系发生了变化,规模变小、粒度变细,下切侵蚀能力明显减弱,单砂层厚度变薄,砂层密度和砂/泥比也有所下降。由于研究区的河流作用较强,推移质与悬移质比值较高,因而水下分流河道较为发育,成为研究区辫状河三角洲前缘的主要砂体;砂体底部常具有明显的冲刷面,垂向上表现为正韵律或复合正韵律。单河道砂体厚度一般为2～5m,复合河道厚达数十米,SP高负异常,形态为箱形或钟形或者为箱形与钟形的叠加,微齿-光滑;GR低值,齿化,变化幅度较小;电阻曲线为高值,钟形(图 2)。

图2 研究区水下分流河道沉积特征

(2)河口砂坝:在研究区,河口砂坝大多发育于离湖岸线较远的分流河道的末端而很少发育于入湖的河口处,这是因为辫状河水流能量较强,分流河道入湖后在水下继续延伸一段距离并不马上发生沉积作用[2]。另外,分流河道迁移性较强,河口不稳定,形成的河口砂坝规模小而无法与正常三角洲前缘的大型河口坝砂体相比。岩性以砂岩为主,也有粉砂岩,厚度一般大于4m,有的可达10m以上,在垂向上一般呈下细上粗的反韵律,可见平行层理和波纹层理。电阻率和自然电位曲线呈中高幅的漏斗状(图 3)。

图3 研究区河口砂坝沉积特征

(3)远砂坝:研究区远砂坝常呈孤立的透镜状或与河口坝相连,厚度一般在0.5～3m,以砂岩、粉砂岩为主,垂向韵律不明显。由于该区湖流或波浪能量较强,远砂坝砂体基本上连成一片。测井曲线上表现为中幅的指状,上下渐变或突变为泥岩基线。

2.3 前三角洲亚相

前三角洲亚相以深灰色的泥岩和粉砂质泥岩为主,含有大量的有机质。研究区前三角洲亚相主要发育暗色及灰绿色泥岩、粉砂质泥岩,夹有灰白色薄层状远砂坝沉积。

2.4 滨浅湖亚相

(1)滨浅湖泥:研究区滨浅湖泥岩微相由岩性非常单一的泥、页岩夹薄层粉砂岩或粉砂质泥岩组成。代表了低能的环境,颜色以深灰色、灰绿色为主,有时也夹有少量由于湖湾淤塞或短期暴露形成的红色泥岩。发育水平层理,厚度在全区分布较稳定。自然电位曲线为光滑平直的等幅曲线,正异常十分明显;自然伽马曲线较高,齿化;电阻率曲线为低值,弱齿化,局部高值,可能指示钙化。

(2)滨浅湖砂坝:研究区滨浅湖砂坝微相的岩性为灰色、灰绿色粉砂岩、细砂岩,垂向剖面上与滨浅湖泥岩夹层发育。发育平行层理,砂体单层厚度薄(一般2～6m),其成因与沿岸流或湖浪对沉积物的簸选和再搬运、沉积作用有关。测井响应特征为:自然电位曲线负异常,自然伽马曲线低值呈指状,电阻率曲线相对为高值。

3 沉积微相与含油性关系

沉积作用是形成储层的基础,它直接或间接影响着储层砂体展布、砂体连通性和连续性、纵向隔夹层的发布和油气富集成藏规律等[3-4]。通过对研究区沉积储层、含油气性等方面的研究,认为该区沉积微相与含油性有如下关系。

3.1 沉积微相控制着砂体的展布

不同沉积微相所形成的砂体岩性、厚度和形态各不相同。对研究区Ⅱ、Ⅲ油组各沉积微相进行分类统计可知,砂体厚度呈现出“平原辫状河道-分流河道-河口砂坝-远砂坝”依次减薄的趋(表1),平原辫状河道砂体平均厚度为14.3m,并出现巨厚(＞20m)主河道砂,分流河道砂体平均厚度为11.8 m,河口砂坝砂体平均厚度为6.55m,远砂坝砂体平均厚度为5.8m。分流河道以细砂岩为主,呈条带状分布,延伸远;河口坝砂以细砂岩、粉砂岩为主,呈朵状。

表1 不同微相砂体厚度以及物性统计对比

3.2 沉积微相控制着储层的物性

据岩心物性分析资料统计发现,不同沉积微相的砂岩储层物性差异较大(表1)。Ⅱ油组水下分流河道主体部位和河口砂坝的储集性能好,粒度较粗、分选好,平均孔隙度达到15%以上,两微相的平均渗透率分别为 12.43×10-3μm2和 18.63×10-3μm2;Ⅲ油组各沉积微相的砂岩平均孔隙度相差不大,但平均渗透率差别较大。通过比较分析,Ⅱ油组砂体对油气的储集能力和渗流能力好于Ⅲ油组。

3.3 沉积微相的分布有利于油气藏的形成

留西油田沙三上亚段下部发育三角洲沉积,上部发育滨浅湖沉积,形成正粒序组合,宏观上形成了下储上盖组合模式,有利于油气的聚集和保存。纵向来看,辫状河道、水下分流河道、河口砂坝和远砂坝等砂体,能形成良好的储层,前三角洲亚相、漫滩微相和滨浅湖亚相沉积以泥岩为主,是良好的生油层和盖层(或隔层),能够形成良好的岩性油藏圈闭,同时可形成上生下储式油藏。横向来看,分流间湾等微相形成的泥岩分割了沉积砂体,影响砂体的横向展布,同时,分流间湾沉积的泥岩也是良好的生油岩,所生油气能及时运移到邻近砂体聚集,形成自生自储式油气藏。通过计算,研究区Ⅱ、Ⅲ油组含有丰富的石油地质储量。