克拉玛依油田一中区上克拉玛依组沉积相研究

李俊飞， 吴胜和， 许长福， 印森林， 蒋志斌， 杨青义

(1.中国石油大学(北京) 地球科学学院， 北京 102249； 2.中国石油大学(北京) 油气资源与探测国家重点实验室， 北京 102249； 3.中国石油新疆油田分公司 勘探开发研究院， 新疆 克拉玛依 834000； 4.渤海钻探井下技术服务公司， 天津 300283)

0 引言

一中区上克拉玛依组油藏经过多年的注水开发，目前已进入二次开发阶段，其综合含水率已达82%，剩余油整体高度分散、局部相对富集，当务之急是寻找剩余油富集区[1,2].以往对地下油藏的研究精度已经不能满足目前开发的需求，需要进行更加精细的地质研究.然而目前对一中区上克拉玛依组沉积微相及单砂体展布进行的系统研究还较少[3-7]，从而制约了对研究区剩余油分布规律的认识.为提高对研究区剩余油的挖潜，对上克拉玛依组开展单层级别的沉积微相研究是十分必要的.

1 区域地质概况

克拉玛依油田一中区位于克拉玛依市区以东12 km，区域构造上位于准噶尔盆地西北缘克-乌断阶带上盘.一中区北东与一东区相连，南西与一西区相连，北西以北黑油山断裂为界，南东以克-乌断裂为界，是一个断块油田(如图1所示).

研究区三叠系划分为4个组，自下而上发育百口泉组、下克拉玛依组、上克拉玛依组和白碱滩组.上克拉玛依组地层沉积厚度25～75 m，油藏中部埋深680 m.自上而下分为S1、S2、S3、S4、S5五个砂组，进一步细分为S11、S12、S21、S22、S31、S32、S41、S42、S51-1、S51-2、S52-1、S52-2共12个单砂层.S1砂组全区发育，S2、S3砂组仅在克-乌断裂附近部分发育，S4、S5砂组在工区西部遭受剥蚀.其中S1、S4、S5砂组是开发主力层.

图1 研究区构造位置图(据新疆油田分公司修改)

2 沉积相标志

2.1 岩石组合及颜色

研究区上克拉玛依组为一套砂岩、砾岩和泥岩互层沉积，砂岩和砾岩的总厚度约占地层总厚度的50%.其中砂岩和砾岩以细砾岩、含砾粗砂岩和中-细砂岩为主，呈灰绿色、深灰色，分选中等，磨圆呈次圆状，重矿物以钛铁矿、磁铁矿为主(见表1所示)；泥岩以粉砂质泥岩和纯净泥岩为主，呈灰绿色、深灰色或灰黑色.岩石组合反映上克拉玛依组沉积距离物源有一定的距离，沉积环境为弱还原环境.

表1 取心井T10193井重矿物分析表

采样深度/m陆源矿物/%钛铁矿磁铁矿褐铁矿锆石其它自生矿物/%654.231.1257.26.75.624.4

2.2 沉积构造

原生沉积构造是沉积时水动力条件的直接反映，是判断沉积相的重要标志之一[8].根据取心井岩心观察，研究区上克拉玛依组砂岩和砾岩中可见槽状交错层理、板状交错层理、波状交错层理、正粒序层理、逆粒序层理、平行层理和块状层理等；砂体底部常见冲刷-充填构造，局部发育泥砾；泥岩中主要发育水平层理和块状层理(见图2所示).沉积构造反映上克拉玛依组为较强水动力条件下的牵引流沉积.

图2 一中区上克拉玛依组岩心沉积特征

2.3 测井相特征

测井相是应用各种测井资料进行沉积相分析，对非取心井的岩石特征进行识别[9].不同的沉积微相具有不同的测井响应特征，利用测井曲线的幅度、偏移井段长度和形态能够有效地判断沉积微相.根据一中区的岩性和电性关系，选取自然电位和电阻率曲线，结合自然伽马、声波时差曲线进行沉积微相分析.

(1)钟形

自然电位底部低，顶部较高，曲线变化幅度较大，偏移井段长度在2～4 m；电阻率由大变小，底部电阻率较大，最大值可达60 Ω·m，顶部电阻率减小至14 Ω·m左右(见图3(a)所示).从岩性剖面中可以看出，底部岩性为突变接触，可见明显的冲刷面，表明水动力突然增强；底部水动力强，垂向上岩性以砂质细砾岩为主，向上依次变为粗砂岩、中-细砂岩，呈正韵律，反映水流能量逐渐减弱，常见于分流河道或水下分流河道微相.

(2)漏斗形

自然电位由高变低，曲线变化幅度较大，偏移井段长度在2～4 m；电阻率由底部的15 Ω·m增大到顶部的70 Ω·m，曲线幅度变化大(见图3(b)所示).沉积物由底部的中-细砂岩，向上粒度增大，变为粗砂岩和砂质细砾岩，呈向上变粗的反韵律，反映沉积环境能量变强，为辫状河三角洲前缘的河口坝沉积.

(3)箱形

自然电位较低，曲线形态相对平直，偏移井段长度在3～6 m；电阻率较大，在20～70 Ω·m之间(见图3(c)所示).沉积物以细砾岩和砂质细砾岩为主，粒度较粗，呈均值韵律，顶底均为突变接触，反映物源丰富、水动力较为稳定，堆积速度快，常见于分流河道微相.

(4)指形

自然电位中部较低，顶底较高，曲线变化幅度小，偏移井段长度在1.5～2 m；电阻率变化幅度小(见图3(d)所示).沉积物以粗砂岩和中-砂岩为主，反映沉积过程中能量变化快，主要见于溢岸砂和席状砂微相.

图3 克拉玛依油田一中区上克拉玛依组测井相特征

2.4 砂体形态

砂体的几何形态也是重要的沉积相标志之一，不同成因的砂体往往具有不同的几何形态.根据对各单层多井连井剖面的对比结果和平面沉积微相图的分析，部分砂体在横剖面上呈顶平底凸的透镜状(见图4所示)，平面多呈条带状和网状，反映出河道沉积的特点；部分砂体在剖面上呈底平顶凸的透镜状，平面上连片分布，反映出河口坝沉积的特点.

图4 一中区1603—11-8S—13-9—T10183—1607井S52小层砂体剖面

3 沉积微相类型及特征

以上述沉积相标志为基础，结合岩心分析化验资料、500多口井的测井和生产动态资料，研究认为，一中区上克拉玛依组为辫状河三角洲沉积，并以辫状河三角洲平原沉积为主，其次为辫状河三角洲前缘沉积.辫状河三角洲平原亚相可以进一步细分为分流河道、溢岸砂、分流间湾等微相;辫状三角洲前缘亚相可细分为水下分流河道、河口坝、席状砂和三角洲前缘泥等微相.

3.1 辫状河三角洲平原亚相

(1)分流河道

分流河道是辫状河三角洲平原亚相的骨架砂体，岩性主要由细砾岩、含砂细砾岩、粗砂岩和中-细砂岩组成，垂向上呈粒度向上变细的正韵律，砂体厚度2～5 m.砂体内部发育块状层理、槽状交错层理、板状交错层理、正粒序层理和平行层理；底部常见冲刷面，局部可见泥砾，反映洪水冲刷时水动力较强.砂体在横剖面上呈顶平底凸的透镜状，在平面上呈条带状或网状分布.在测井曲线上，分流河道砂体表现为自然电位呈较强的负异常，曲线呈钟形、箱形，与底部呈突变接触.

(2)溢岸砂

溢岸砂沉积是洪水期间河道内部的细粒物质随洪水越过分流河道，在河道边部或者河道间的低洼地带沉积而成.岩性以粉砂岩、中-细砂岩和粗砂岩为主，局部可见粉细砂岩与泥质粉砂岩互层，呈向上变细的正韵律，砂体厚度一般为1～2 m.发育有波状交错层理、水平层理，底部可见冲刷面.砂体在剖面上常发育在分流河道沉积之上或分流间湾泥岩之中，平面上分布在分流河道两侧或孤立于分流间湾之中.在测井曲线上，表现为自然电位呈不明显的负异常，曲线呈指形.

(3)分流间湾

分流间湾发育在分流河道之间的低洼地区，由洪水泛滥期间携带的泥质细粒物质漫出河道而成.岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩和泥岩为主，泥岩中常见炭屑；沉积构造主要发育块状层理和水平层理，常见碳化的植物根茎.测井曲线表现为自然电位位于泥岩基线附近，电阻率曲线呈平直变化，由于泥岩内部偶夹粉砂质条带，曲线具有齿化特征.

3.2 辫状河三角洲前缘亚相

(1)水下分流河道

水下分流河道是辫状河三角洲平原分流水道在水下的延伸，是辫状河三角洲前缘粒度最粗的部分，沉积特征与分流河道极为相似.岩性以含砂细砾岩、粗砂岩和中-细砂岩为主，垂向上呈正韵律.砂体内部发育块状层理、槽状交错层理、板状交错层理和平行层理，砂体底部可见冲刷面.砂体厚度在1.5～3 m，随着河道向盆地方向推进，河道的冲刷作用减弱，在垂向上河道砂体厚度较小，在平面上河道砂体变窄.测井曲线特征表现为自然电位呈较强的负异常，曲线呈钟形、箱形，与底部呈突变接触.

(2)河口坝

河口坝是分流河道带来的沉积物在河口处堆积而成.岩性主要由砂质细砾岩、粗砂岩和中-细砂岩组成，垂向上呈粒度向上变粗的反韵律，砂体厚度在2～4 m.砂体内部发育波状层理、槽状交错层理、板状交错层理、平行层理和块状层理.测井曲线特征表现为自然电位呈漏斗形，底部渐变过渡，顶部突变接触.

(3)席状砂

席状砂是河口坝砂体在波浪和岸流的改造下发生侧向迁移，重新沉积于河口坝前方或侧翼的薄层状砂体.岩性以中-细砂岩为主，其次为粗砂岩，分选很好，垂向韵律性不明显，可见波状层理、小型交错层理和平行层理.单砂体厚度较小，一般在1～2 m，测井响应特征表现为自然电位为偏离泥岩基线较小的负异常，曲线呈指形.

(4)三角洲前缘泥

三角洲前缘泥的岩性以灰绿色、灰黑色泥岩为主；发育块状层理和水平层理.测井响应特征表现为自然电位接近泥岩基线，电阻率较小，曲线变化幅度小.

4 沉积微相平面分布

沉积微相的平面展布规律是沉积相研究的核心，也是沉积相研究与实际生产联系的纽带[10].以沉积相单井相分析为点，剖面相分析为线，砂体厚度为面，点-线-面相结合确定了沉积微相的平面分布[11,12].

从各单层沉积微相平面分布图来看，S52-2单层以水下分流河道、河口坝、席状砂和三角洲前缘泥为主，S52-1到S51-1单层、S4砂组和S1砂组各单层以分流河道、溢岸砂和分流间湾为主.下面，以上克拉玛依组三个单层为例介绍其沉积微相平面分布特征.

4.1 S52-2单层沉积微相展布

S52-2单层沉积时期形成的砂体集中分布于研究区东部，沉积微相以连片分布的河口坝为主(见图5所示)，三条水下分流河道分布其上；其中水下分流河道砂体厚度在1.5～3 m，随着水下分流河道向前推进，其河道砂体的规模不断变小；河口坝砂体厚度向两侧有减薄的趋势；在河口坝的两侧，零散分布着规模不等的席状砂，砂体厚度在1～2 m.研究区西部广泛分布三角洲前缘泥，约占研究区面积的60%.

图5 一中区上克拉玛依组S52-2单层沉积微相平面分布图

4.2 S51-2单层沉积微相展布

S51-2单层沉积时期，砂体呈交织条带状在全区分布.主要的沉积微相类型有分流河道、溢岸砂和分流间湾.研究区共发育有6条分流河道，大致呈南北向展布(见图6所示).其中，西北部发育3条小规模的分流河道，后因构造运动抬升，地层遭受剥蚀而中断.中部和东北部发育3条规模较大的分流河道，分流河道不断地发生交汇和分叉；在河道交汇处，砂体相互叠置，连片性强；河道分叉之后，以单一河道形式孤立分布于分流间湾中.

图6 一中区上克拉玛依组S51-2单层沉积微相平面分布图

4.3 S12单层沉积微相展布

S12单层沉积时期,砂体发育程度高，在全区广泛分布(见图7所示).分流河道在研究区连片分布，砂体之间相互切叠，连通程度高，砂体厚度在3～5 m.溢岸砂呈串珠状分布在分流河道交汇处，砂体厚度较小，在1～2 m.分流间湾呈条带状或串珠状分布在分流河道低洼处.

图7 一中区上克拉玛依组S12单层沉积微相平面分布图

5 结论

(1)通过对岩石组合及颜色、沉积构造、测井相和砂体形态等沉积相标志的分析，认为一中区上克拉玛依组为辫状河三角洲沉积，亚相类型为辫状河三角洲平原亚相和辫状河三角洲前缘亚相.

(2)一中区上克拉玛依组可划分为分流河道、溢岸砂、分流间湾、水下分流河道、河口坝、席状砂和三角洲前缘泥等7种微相，其中上克拉玛依组最主要的储集层的微相类型是分流河道、河口坝和水下分流河道.

(3)通过点-线-面相结合，确定了上克拉玛依组各单层沉积微相的平面展布特征.其中，S52-2单层以水下分流河道、河口坝、席状砂和三角洲前缘泥等沉积微相为主，S52-1到S51-1单层、S4砂组和S1砂组各单层以分流河道、溢岸砂和分流间湾为主.

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