柴达木盆地油砂山油田滩坝储集体沉积特征与非均质性研究

2013-03-01刘一慧柳誉剑

天然气勘探与开发 2013年4期

关键词：油砂层理质性

何敏汤军刘一慧廖春柳誉剑

（1.“油气资源与勘探技术”教育部重点实验室·长江大学 2.中国石油青海油田勘探开发研究院）

柴达木盆地油砂山油田滩坝储集体沉积特征与非均质性研究

何敏1汤军1刘一慧1廖春2柳誉剑2

（1.“油气资源与勘探技术”教育部重点实验室·长江大学 2.中国石油青海油田勘探开发研究院）

运用综合地质分析方法结合岩心资料和测井资料，对柴达木盆地油砂山油田滩坝相沉积体系的岩性特征、沉积构造、沉积微相的划分和分布规律开展了深入的研究。从层内非均质性、层间非均质性、平面非均质性入手、探讨了油砂山油田滩坝相储集体的储集物性特点、单砂体的分布特点和控制作用。研究表明本区油砂体分布复杂、单砂体联通性较差，但剩余油相对富集，仍然有较大的勘探开发潜力。图12表1参11

油砂山滩坝相沉积特征非均质性

1 地质概况

柴达木盆地是中生代、新生代时印支板块与欧亚板块碰撞、挤压而发展起来的一个内陆盆地。盆地西部地区从E1＋2～N11经历湖侵后，随西南缘昆仑山脉的大规模隆升，N21开始进人湖退阶段，湖盆沉积中心自西南向东北方向迁移（图1）。油砂山油田位于青海省柴达木盆地西部拗陷区，茫崖拗陷亚区，狮子沟—油砂山二级构造带，油砂山Ⅱ号大逆断层上盘，油砂山构造油砂沟高点上。油砂山地区N1～N21即是在这样的背景下沉积的河流三角洲—浅湖体系。

图1 柴达木盆地发育图

2 沉积特征

2.1 岩石学特征

油砂山油田滩坝砂岩具有岩性细、储层单层薄的特点。岩性以细砂岩和粉砂岩为主，颗粒直径主要区间为0.05～0.25 mm。滩砂单层厚度一般小于1.5 m，坝砂厚度相对滩砂大，但一般小于4.5 m。储层岩性类型以岩屑砂岩和岩屑质长石砂岩为主，次为长石质岩屑砂岩。砂岩中石英含量为30%～40%；长石含量多数为25%～35%；岩屑总量为30%～38%。岩屑以碳酸盐岩为主，次为变质岩和火山岩。填隙物以泥质和钙质为主［2－4］。

2.2 沉积构造

滩坝砂体分选和磨圆都较好，颗粒以次圆状为主。常见板状交错层理、楔状交错层理，层系厚一般10～15 cm，反映水动力条件不断改变方向。波浪作用区特有的波状、透镜状和压扁层理，平行层理、低角度交错层理和丘状交错层理也较常见［1］，如中299井见的平行层理（图2）；各种波痕等层面构造也可见到，如中512井见近对称波痕，波高0.15 cm左右，波长3 cm左右，属波浪作用形成。因滩坝所在浅水区主要存在波浪和沿岸流，对底床的冲刷作用较轻，底部冲刷作用不明显，各层理和层系之间的界线较为平直［3］。由于柴达木盆地干旱的特殊性，水位浅也可有风暴成因的丘状交错层理（图3）。

2.3 沉积相特征

碎屑岩滩坝沉积体系一般形成于开阔的滨浅湖地区，在湖浪或沿岸流的作用下，将邻近地区三角洲或其他近岸浅水砂体再搬运、沉积而成。根据滩坝砂体的形态和产状，滩坝沉积可划分为坝亚相和滩亚相［5］（图4）。

图2 平行层理

图3 丘状交错层理

4 滩坝相沉积模式图

（1）坝亚相

坝亚相是主要形成于滨浅湖地区由于波浪在碎浪带形成的相对较粗的碎屑沉积，或波浪与沿岸流共同作用的产物［7］。在一个沉积旋回中，砂岩层数少但单层厚度大，单层厚度几米甚至更厚，一般大于3 m，平面上为与岸平行的条带状砂体，也可以斜交或与岸相连。

坝是滩坝相的主体部分，沉积水动力最强，沉积物粒度最粗，且结构和成分成熟度也最高。岩性以粉砂岩、细砂岩为主。生物潜穴以倾斜、垂直为主（图5），砂岩常见平行层理、交错层理、浪成沙纹层理及波状层理等。当坝沉积规模比较大时，又可分为坝主体和坝侧缘沉积。其中坝主体沉积物粒度最粗、沉积砂体厚度最大、水动力能量最强的沉积区。坝侧缘位于坝主体与正常滨浅湖沉积或滩沉积之间，为两者之间的沉积过渡带［8］。

（2）滩亚相

滩（沙滩）是发育于平坦的滨浅湖地区之上所形成的一套席状沉积体，一般平行岸线分布，分布面积大。沙滩的垂向剖面特征是砂岩和泥岩呈频繁的互层（图6），砂岩层数多但单层厚度较薄，粒度不明显或呈反序结构，单砂体平面延伸距离远。根据沉积砂体厚度、粒度、分布特征等，滩亚相可分为滩脊、滩席微相［9－10］。

图5 虫孔

图6 砂泥岩互层

·滩脊微相：滩脊微相发育于湖岸线附近波浪反复冲刷所形成的平行岸线分布的脊状砂体，一般为粉细砂岩，具反序结构，发育平行层理、浪成交错层理，生物扰动发育，生物潜穴多直立、倾斜，单砂体的厚度一般小于5 m，自然电位曲线为中高幅漏斗形、箱形组合。

·滩席微相：滩席为滩亚相的主体部分，沉积砂体粒度细，一般为泥质粉砂岩、粉砂岩，单砂体厚度薄，一般小于3 m，泥岩夹层发育，其中可发育生物介壳和碳质页岩。测井曲线上多表现为指状［10］。

（3）滨浅湖滩和坝的平面组合模式

滩和坝是发育于滨浅湖地区两种不同的沉积单元，由于滨浅湖地区的地貌特征、水动力条件等因素差异，导致了滨浅湖地区滩和坝两种沉积作用在空

间上存在3种组合关系。

·滩和坝共生的沉积

滩和坝沉积同时发育，沙滩亚相由于沙坝沉积发育而分布于沙坝两侧，因此由岸至湖盆中心的方向依次可划分出坝、外缘滩和内缘滩3个沉积单元。

·有滩无坝的沉积

在滨浅湖地区主要发育了呈席状分布的沙滩沉积，砂体厚度薄，且与薄层泥岩频繁互层，砂体垂向粒序结构不明显。受湖水进退的影响明显，可见泥裂、雨痕等暴露成因构造。

·有坝无滩的沉积

在滨浅湖地区主要发育了呈长条状分布的沙坝砂体，岩性剖面为厚层砂岩与厚层泥岩的互层，沙坝的两侧多为泥岩沉积，这种类型沙坝沉积主要表现为复合相序（细—粗—细）和反序结构（图7）。

图7 中299井综合柱状剖面图

3 储层非均质性特征

3.1 储层内非均质性

（1）坝亚相砂体层内非均质特征，储层非均质参数的定量统计数据见表1。

坝主体砂体厚度一般大于4 m，粒度也较大，且呈反粒序或复合反粒序。坝主体的砂体非均质性较弱。从参数看，坝主体处的砂体也存在较强非均质性的情况，这是由于坝主体顶部的极高渗透率值与其内薄层泥岩的低渗透率值之间的差距太大造成的。

坝边缘砂体厚度一般在2～4 m，沉积物粒度较细，在垂向上，坝主体高渗透性砂体与坝间的低渗透泥岩频繁互层，故其非均质性较强

坝间砂体的厚度较小，一般在0～2 m，沉积物粒度较小，发育低角度冲洗层理和小型交错层理。由于薄层砂与厚层泥互层，因此非均质性最强。

表1 非均质参数的定量统计表

（2）滩亚相砂体层内非均质特征

从非均质参数的定量统计结果来看，滩间砂体非均质性最强，滩边缘其次，滩主体非均质性最弱；滩坝砂体层内非均质性严重，各个微相砂体相比，坝

（滩）主体砂体厚度大，泥质含量低且物性好，非均质性弱；而坝（滩）边缘的砂体厚度较小，非均质性较强；坝（滩）间砂体厚度小，泥质含量高，储层非均质性最强。

3.2 层间非均质性

层间非均质性是指各个砂组内小层或单砂体之间的垂向差异性，包括层组的旋回性、各小层或单砂体的渗透率的非均质程度、隔夹层分布等。储层层间非均质性是指垂向上各种环境的砂体交互出现的规律性，以及隔层的发育和分布情况，是对一套含油层系的总体研究，属于层系规模的储层描述。

（1）砂层的发育与分布

通过对油组的划分，再用5级旋回划分小层，即沉积微相所对应的沉积时间单元。从划分的结果看，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ油组（油组处于各标准层之间，有13个油组）均以正旋回为主，各由8，8，11个小层组成。引用分层系数和砂地比来描述层间砂体发育情况。根据统计结果，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ3个油组的砂地比平均为38%，42%，40%，分层系数平均为5.09层／100 m，5.51层／100 m，5.46层／100 m，可见3个油组的分层系数与砂层密度总体上差别不大，但是分布范围却比较大，说明在不同的井中砂层发育程度差异较大［3］（图10）。

（2）层间隔层

根据细分小层及隔夹层的分布特征，各细分小层之间大多发育有稳定的泥岩隔层，同时也是本区的标准层和辅助标准层。隔层岩性主要为泥岩和泥质粉砂岩，厚度比较稳定，一般为2～10 m，部分井区隔层厚度较大，如Ⅲ油组1号隔层厚度可以达到25 m，仅在部分小层之间无隔层。因此，从砂层及层间隔层的发育与分布的情况来看，本区层间非均质性相对较弱［3］。

（3）层间物性非均质性

层间非均质性主要反映了垂向上各小层之间的隔夹层分布、渗透率变化特征及砂体发育的旋回性，因此，层间非均质性是造成垂向上层间油气分布不均、水淹状况及剩余油分布状况不同的根本因素。不同砂层组间储层物性不同，同一砂层组内不同断块间储层物性也不相同。为油砂山油田13个标准层）层孔隙度值较K1、K4层值大（图8），渗透率值基本与之匹配（图9），含油饱和度高（图11），为主要的产油层位。各断块之间的物性参数也有较强的非均质性，II、III断块（图13）孔隙度渗透率普遍较好，而且含油饱和度高，为一主要的产油区。分析为水下分流河道，滩坝主体和席状砂部分。

图8 孔隙度直方图

图9 渗透率直方图

图10 砂体厚度直方图

图11 含油饱和度直方图

3.3 平面非均质性

平面非均质性是指由储集砂体的几何形态、规模、顶底起幅、孔隙度和渗透率的空间变化引起的非均质性。

（1）本区滩坝砂体主要有2种几何形态：①带状砂体，呈条带状分布，长宽比大于3，有一定延伸，剖面呈顶凸底平，这是本区最常见的砂体形态，一般分布在坝主体部位；②不规则砂体，其形状不规则，有一定的延伸方向，剖面呈不对称楔状，在坝边缘较为常见［6］。

（2）砂体展布特征。本区砂体有小多散的特点，一般在40～120 m，最大不超过400 m；砂体长度一般

在100～200 m，最大达500 m；砂体厚度一般在0.5～15 m.滩砂的宽厚比在40左右，坝砂在20左右［9］（图12）。

图12 油砂山构造图

（3）砂体联通性。本区砂体由于受岩性和物性的控制，形成以圆形或椭圆形以及受断层遮挡的弧立砂体，因此砂体联通性较差。本区最主要的连通方式是砂体的叠加连通，尤其是在坝主体，上下两层之间的砂体常连通。另外，本区断层发育，且断层为张性，断层封闭性不强，断层将不同层位砂体错开，使得不同层位的砂体接触，从而增加了一定的砂体间的连通性。