新港地区白云岩储层预测与成藏条件研究

2014-12-06张丽萍王昌丽赵同泽韩淑敏

岩性油气藏 2014年4期

张丽萍，王昌丽，赵同泽，韩淑敏

（1.中国石油勘探开发研究院西北分院，兰州730020；2.中国石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津300280；3.中国石油集团东方地球物理有限公司，河北涿州072750）

0 引言

新港地区位于黄骅坳陷北部海河断层的上升盘，勘探面积约1 850 km2。该地区的油气勘探始于1964年，目前已钻探56口井，勘探高峰期分别为20世纪70年代和90年代，已发现的油层主要分布于沙三2、沙三3、沙三4和沙三5等亚段（图 1），其中96%的探明储量分布于砂岩储层，白云岩储层探明程度较低，仅有10口井钻遇，主要分布于沙三5亚段。随着塔里木盆地和田河气田、四川盆地普光超大型气田和鄂尔多斯盆地苏里格气田等白云岩储层均已获得油气勘探的重大突破［1-5］，新港地区白云岩储层也逐渐得到科研工作者的重视［6］。

图1 新港地区沙三段综合柱状图Fig.1 Comprehensive stratigraphic column of E s3 in Xingang area

前人的研究主要是针对中生界之前的白云岩储层［1-5，7-9］，其岩性一般较纯，测井曲线具有低自然伽马、高电阻率及低声波时差的特点。新港地区白云岩因泥质含量较高，测井曲线表现为高自然伽马、高电阻率及低声波时差的特点，基本能与砂岩相区分；在地震剖面上，白云岩与砂岩一样具有强反射界面，因此在地震资料上很难将其与砂岩区分开来。根据新港地区白云岩储层的特点，笔者将实际钻井及取心资料相结合，从构造和沉积特征等基本地质条件入手，利用数据体融合技术对该套白云岩储层的展布规律进行预测，从而明确其勘探规模及潜力区块。

1 构造特征

新港地区为一靠近物源的浅凹陷，整体呈北断南超的构造格局，东西两侧受基底隆升影响，早期湖盆范围较小，地层向西超覆于基岩之上，为一古地貌斜坡。受基底背景的影响，以大神堂断层为界，新港地区整体发育两大斜坡构造带，即北部的新村斜坡区和南部的塘沽—新港斜坡区（图2）。

图2 新港地区沙三3亚段底界面构造Fig.2 Bottom structure of E s33 in Xingang area

1.1 新村斜坡区

新村斜坡区位于北塘凹陷西部，为一早期受北东向茶淀新河村控凹断层控制的单斜构造带，主要发育北东向断层。这些反向调节断层继续将该斜坡复杂化，形成众多的断块构造。断层在沙河街组沉积期活动强烈，至东营组沉积末期逐渐消失［10］。茶淀新河村断层控制了该区地层沉积及构造的形成与演化。晚期由于构造抬升作用，该区沙三2和沙三3储层上超减薄，沙三1储层遭受剥蚀。

1.2 塘沽—新港斜坡区

塘沽—新港斜坡区位于海河断层上升盘，为一受东西向海河控凹断层控制的东南倾斜坡。该斜坡沿北西—南东向展布，主要发育近东西向断层，从而将该斜坡复杂化，形成众多的断块构造。东西向展布的海河控凹断层以及塘沽—新港潜山构造带均控制了该区地层沉积及构造的形成与演化。

2 地层及沉积特征

2.1 地层特征

新港地区沙三段沉积时期，构造活动比较强烈，地层沉积速率快，沉积厚度较大，旋回性明显。按照岩性及旋回特点，可将沙三段地层自下而上划分为5个亚段（参见图1）。

沙三5亚段沉积时期为盆地构造演化进入裂陷阶段的初始沉降时期，地层主要发育深灰色泥岩，其中下部夹薄层泥质粉砂岩及砂岩，上部夹泥质白云岩和白云质泥岩的高阻泥岩段，底部以不同层位超覆不整合于中生界之上，并以深灰色泥岩段作为底界。沙三4亚段沉积时期为下旋回的高水位期，岩性为深灰色泥岩夹砂岩和薄层白云质灰岩及泥灰岩，以低电阻率泥岩段为底界。沙三4亚段是新港地区的主要含油层，砂岩较发育，平面分布较广。沙三2和沙三3亚段沉积时期整体均为正旋回沉积时期，岩性为深灰色泥岩与砂岩或砂砾岩互层，以一组正旋回砂组作为沙三3亚段的底界，其特征与上覆沙三1亚段下部深水环境形成的具有平整电阻率曲线特点的泥岩段特征有较大区别。沙三1亚段属上部层序湖泛期沉积，岩性为深灰色泥岩或深灰色泥岩夹砂岩和砂砾岩，并以泥岩电阻率最低值作为该亚段的底界特征。

2.2 沉积特征

沙三段沉积早期，盆地进入初始裂陷期，水体较浅，矿化度较高，沉积环境为陆上平原及浅湖，古生物中裸子类、麻黄和杉粉含量均较高，代表干燥环境下的沉积（图3）。该时期西部沧县隆起和北部燕山物源［11］供给不充足，只在湖盆的边缘发育数个小型扇体，而在大面积的滨浅湖区发育一套深灰色泥岩夹油页岩、白云岩和泥质白云岩，其中白云岩厚度为25～106m，有机质丰度高，是主要的生油岩，沉降中心在北部A1井附近，此时湖盆面积较小，约 450 km2。

图3 新港地区沙三段古生物与岩性组合Fig.3 Paleontology and lithology com posite chartof E s3 in Xingang area

沙三4亚段沉积时期，随着大规模的水进作用，水体不断加深，湖盆逐渐扩大，此时麻黄粉属大量减少，气候已趋湿润，渤海藻和副渤海藻均开始发育；湖盆继续扩大，物源供给充足，发育北部辫状河三角洲和西部扇三角洲沉积体系，地层整体呈东薄西厚的特征。

沙三2和沙三3亚段沉积时期，湖盆继续扩大，环境变得更为潮湿，为半深湖—深湖相，晚期发育大量沟裸藻和污脏棒球藻，华北介开始发育，北部辫状河三角洲和西部扇三角洲沉积体系仍均大面积分布，岩性以深灰色泥岩与块状灰白色砂岩、砂砾岩互层为主，上部常出现重力流沉积。从图4可以看出，沙三段储层整体发育含砾不等粒砂岩，见交错层理与变形构造，粒度概率累积曲线主要为悬浮式和过渡段，表明沉积具有牵引流兼重力流的特点，亦即为扇三角洲前缘沉积的特征。

图4 A4井岩心综合柱状图Fig.4 Com prehensive core column of A4well

3 烃源岩特征

沙三段沉积时期，新港地区堆积了一大套半深湖—深湖相暗色泥岩和油页岩。泥岩有效厚度为400～1 000m，油页岩有效厚度最厚达20m，为该地区提供了良好的烃源岩。

新港地区有机质类型统计表明：有机质以Ⅱ2—Ⅲ型为主，其中沙三4+5亚段烃源岩有机质以Ⅱ1—Ⅱ2型干酪根为主，沙三1+3亚段有机质以Ⅲ型干酪根为主。从表1可以看出，烃源岩具有中等有机质丰度、中—低转化率、中—低生烃强度、中等产烃量及低成熟的特点，原油组分具有饱和烃、非烃和沥青质含量均较高的特点，并且有机质丰度由北向南呈逐渐增大的趋势。这套白云岩顶底被深灰色泥岩所包裹，油源十分充足。通过对新港地区沙三段烃源岩可溶有机质随深度变化的统计得出，当深度达到2 500m时，总有机碳含量、氯仿沥青“A”含量及总烃含量等各项指标均呈增大趋势；深度约3 000m时，上述各项指标均达到最大值；深度约3 700m时，上述各项指标均逐渐降低。因此，生烃主带深度为2 500～3 700m，生烃高峰对应的地层埋深约为3 000m，镜质体反射率在地层埋深大于2 600m时可达到0.55以上。通过对上述指标的分析，可以确定新港地区的生烃门限为2 600m。

表1 新港地区烃源岩有机地球化学数据Table 1 Organic geochem istry data of source rocks in Xingang area

有机质向烃类转化的时间因地层温度和沉积埋藏速率而定。新港地区沙三段烃源岩排烃和运移高峰期为馆陶组—明化镇组早期，此时白云岩储层经过一系列的同沉积、沉积期后的溶蚀改造和多期次的构造运动，溶蚀孔洞和裂缝较发育，储层储集性能较好，有利于油气的储集。将A5井的原油色谱与新港、板桥和歧口地区的泥岩色谱进行对比，发现新港地区的原油与烃源岩谱峰特征一致。综合认为，新港地区沙三段储层属于源储一体的原生油气藏。

4 储层特征及预测

4.1 单井储层特征

新港地区的白云岩储层主要分布于沙三5亚段，位于滨浅湖区，厚度由南向北逐渐减薄。该套白云岩储层的测井曲线主要表现为高自然伽马、高电阻率及低声波时差的特点，而纯白云岩储层一般表现为低自然伽马、高电阻率及低声波时差的特点。该地区白云岩储层自然伽马测井值普遍偏高的主要原因是泥质含量较高。

由A3井岩心资料可以看出，白云岩岩性以灰色泥岩与浅黄色白云岩为主，以纹层、等厚薄互层和不等厚互层等3类互层产状为主，白云岩局部呈透镜状分布，岩心表面见裂缝渗滤出的黑色油带，而且新鲜剥离面也可见油污分布，约占50%，说明该套储层有很好的含油气性。通过显微镜薄片观察发现，该储层主要发育泥晶白云岩（图版Ⅰ-1）与白云质泥岩（图版Ⅰ-2），并且白云岩裂缝比泥岩裂缝发育（图版Ⅰ）。岩心观察表明，裂缝产状以直立缝、斜交缝（图版Ⅰ-3）和网状缝（图版Ⅰ-4）为主，发育溶蚀孔洞，而且孔洞之间有缝沟通（图版Ⅰ-5）。根据钻遇该套白云岩储层的10口井的物性资料得出，储层孔隙度为6.3%～9.4%，渗透率为1～3mD，属于低孔、特低渗储层，但发育的大量裂缝和溶洞很好地改善了储层的物性。

4.2 白云岩储层预测

A5井为2013年钻探的一口开发井，通过合成地震记录标定发现，夹于泥岩中的白云岩储层在地震剖面上与砂岩具有同样的强反射特征；在常规波阻抗反演剖面上，高波阻抗值既可能对应砂岩储层，也可能对应白云岩储层，说明其对白云岩储层的识别具有多解性。

由常规测井资料分析发现，白云岩储层的自然伽马值为 75～116 API，电阻率值为 5～50Ω·m，声波时差值为212～291μs/m，为高自然伽马、高电阻率和低声波时差特征；砂岩储层的自然伽马值为36～64 API，电阻率值为 4.6～54 Ω·m，声波时差值为190～305μs/m，为低自然伽马、中—高电阻率和低声波时差特征。总体上，在砂岩、泥岩和白云岩岩性关系图版上，泥岩具有高声波时差值的特征，而砂岩和白云岩均具有低声波时差值的特征，同时砂岩具有低自然伽马值的特征，而白云岩具有高自然伽马值的特征。

根据砂岩、泥岩和白云岩这3种岩性的测井曲线变化特征，按以下流程可实现对白云岩储层的预测与识别：①采用测井参数反演方法，分别得到声波时差和自然伽马数据体；②将上述2种数据体的数值相乘，得到融合后的岩性数据体；③在融合数据体上，白云岩对应的数值大于砂岩且小于泥岩，根据此特征可对白云岩储层进行解释［图5（a）］。

图5 反演数据体融合剖面（a）和白云岩储层平面分布（b）Fig.5 Profile of inversion data volume fusion （a）and distribution of dolom ite reservoir（b）

运用上述方法，对新港地区白云岩储层进行了有效预测。结果表明，砂三5亚段白云岩主要发育于新村斜坡区和塘沽—新港斜坡区的主体区，南部一直延伸到海河断层，北部到A7井以北逐渐减薄尖灭，面积约 120 km2［图 5（b）］；白云岩储层主要集中在A5井附近，最厚达100m。实际钻井结果表明，A5井钻遇白云岩厚度为108m，这与预测结果的吻合度较高，说明预测出的白云岩储层平面展布范围准确度较高。

4.3 白云岩储层裂缝预测

储层特征分析表明，白云岩发生断裂时所允许的应变率较其他岩性要低，这使其更容易发生破裂而形成裂缝［12］。在白云岩储层中，岩石类型、温度、压力和应变率对岩石裂缝的发育均有较大影响。构造面曲率在一定程度上控制了裂缝的密度、方向和宽度，构造主曲率越大，构造面就越弯曲，越易形成裂缝［13］。根据此原理，对砂三5亚段单个层面内白云岩空间断裂缝隙的发育程度作出预测，地层曲率高值区对应裂缝发育区［图6（a）］。结合曲率属性图、单井岩心及薄片鉴定等资料分析认为，白云岩储层在新村斜坡区和塘沽—新港斜坡区均有所发育，但塘沽—新港斜坡区的裂缝更发育［图6（b）］。因此，塘沽—新港斜坡区可作为下一步寻找白云岩储层的潜力区块。

图6 新港地区沙三5亚段白云岩曲率属性（a）和评价（b）Fig.6 The curvatureattributes（a）and evaluation （b）of dolom ite of E s35 in Xingang area

5 结论

（1）新港地区沙三4和沙三5亚段均具有优质的烃源岩，油气藏类型为源储一体的原生油气藏，分布面积较大；在沙三5亚段沉积时期，大量的滨浅湖区有利于白云岩储层的发育，并且白云岩储层中存在大量的裂缝和溶孔，大大改善了储层的物性。

（2）白云岩储层的地震响应特征与砂岩类似，均具有高频强反射特点，而普通波阻抗反演并不能很好地提取该套储层的信息。应用由常规波阻抗、自然伽马和拟声波时差曲线重构的波阻抗反演数据体进行信息融合能有效识别白云岩储层，达到预测储层的目的。由单井岩心、薄片分析资料及沙三5亚段白云岩曲率属性图预测出塘沽—新港斜坡区的裂缝较发育，是下一步寻找优质白云岩储层的潜力区块。

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