现场岩心精细描述技术及其在准噶尔盆地油气勘探中的应用

孙 靖，薛晶晶，宋明星，贾开富

（新疆油田公司 勘探开发研究院，新疆 克拉玛依834000）

1 背景及工区概况

1.1 现场岩心精细描述背景

岩心描述是勘探工作和地质研究最基础、最重要的工作之一，尤其在沉积、储层研究工作中。取心一般具有费时、费力、昂贵的特点，但是，与测井、地震等间接反映地下地质特征的资料显著不同，岩心是最直观、最直接、最可靠、最珍贵的观察，以及分析地下地层、岩石和含油气性等关键信息的“第一手”资料；与地震、测井资料相比，岩心分辨率可以达到厘米级，分辨率最高。因此，岩心是进行勘探综合研究最可靠、最精细的基础资料，以岩心描述和含油气水分析两者相结合的综合岩心精细描述技术在实际勘探工作中具有举足轻重的作用。

1.2 研究区概况

本文的研究对象主要是准噶尔盆地腹部达巴松凸起的达9井三叠系百口泉组（T1b）和莫索湾凸起莫21井侏罗系八道湾组（J1b）和三工河组（J1s）。这2口井具有很强的代表性和差异性，达9井百口泉组为典型扇三角洲前缘沉积，而莫21井八道湾组和三工河组为三角洲前缘沉积。达9井和莫21井均位于准噶尔盆地中央拗陷，分别位于达巴松凸起和莫索湾凸起上（图1）。

达巴松凸起东、西两侧紧邻盆1井西凹陷和玛湖凹陷两大生油气凹陷，该凸起石炭系沉积末期发生隆起抬升，早二叠世早期遭受明显剥蚀，沉积上表现为玛湖凹陷区与盆1井西凹陷区沉积厚度明显厚于达巴松地区；早二叠世中晚期，凸起又开始明显隆升，基本形成现今构造格局；晚二叠世—三叠纪，该区逐渐沉没，侏罗纪达巴松地区进入统一凹陷阶段，达巴松及周边凹陷均具有相对稳定的沉积，沉积厚度较为稳定；侏罗纪晚期，在燕山运动影响下，车莫古隆起形成，达巴松地区表现为近南北向展布的鼻状凸起，凸起高部位侏罗系顶部遭到剥蚀；白垩系发育巨厚且稳定沉积；白垩纪晚期开始，特别是古近纪时期，达巴松地区随全盆地整体向北西方向进一步抬升，形成了本地区向北西方向抬升的单斜构造特征［1－5］。

图1 达巴松凸起和莫索湾凸起（莫21井）位置图Fig.1 Location map of the Dabasong salient and the Mosuowan salient

达巴松地区百口泉组自下而上分为百一段（T1b1）、百二段（T1b2）和百三段（T1b3），地层整体厚度为100～200m，每段厚度平均为60～70m，3个层段均有油气发现。百口泉组岩性整体较粗，主要为细砾岩、砂砾岩，沉积时期气候干旱炎热，达巴松地区接近物源，地形坡度不大，形成了近源型、水体较浅、分布广泛、粒度较粗的扇三角洲沉积体系。

莫索湾凸起南、东、西三面紧邻沙湾凹陷、阜康凹陷、东道海子凹陷和盆1井西凹陷等4个生油气凹陷，为典型的拗中凸，构造位置十分有利。海西运动晚期，莫北—莫索湾凸起在盆地逆断裂挤压应力下发生持续抬升，与之相邻的盆1井西凹陷相应不断下降。海西运动后，上二叠统乌尔禾组超覆沉积在莫北凸起之上。早中生代，盆地进入大型内陆拗陷盆地及前陆盆地发育时期，为主要沉积期，逆断裂活动明显减弱。从侏罗系八道湾组到西山窑组沉积时期，盆1井西凹陷东环带处于相对稳定状态［6－14］。

莫索湾地区八道湾组自下而上划分为八一段（J1b1）、八二段（J1b2）和八三段（J1b3），地层整体厚度为600～700m，每一段平均厚度为200m左右。其中，八一段为主要勘探目的层，自下而上又可进一步分成J1b1－3、J1b1－2和J1b1－1砂组，3个砂组砂体均比较发育，J1b1－1砂组为主力含油气砂体。三工河组自下而上也划分三一段（J1s1）、三二段（J1s2）和三三段（J1s3），地层整体厚度为300～350m。三二段为主要勘探目的层，厚度为80～90m，自下而上又可进一步分成J1s2－2和J1s2－1砂组，砂体均比较发育，J1s2－1砂组为主力含油气砂体。八道湾组和三工河组沉积时期，莫北－莫索湾地区气候温热潮湿，莫索湾地区地形平缓，滨浅湖沉积水体分布范围大，形成了远源型、水体较浅、分布广泛、粒度较细的三角洲沉积体系。

2 描述流程及内容

2.1 精细描述流程

常规岩心描述一般侧重于对岩心本身进行详细描述，比较典型的是将岩心描述过程总结为8个步骤，即“八部曲”［15］。本文以前人研究和总结成果为基础，结合具体勘探实践中的油气水综合判别描述，系统建立了现场取心综合岩心精细描述流程（图2）。

通过系统归纳和总结，将现场取心综合岩心精细描述流程分为6步：第一步为描述前准备（包括岩心描述工具准备、理清岩心顺序、丈量取心长度等）和系统性地质认识（主要是以区域地质认识为基础初步明确岩心描述的重点）；第二步为取心段整体观察和认识（主要包括沉积韵律分析、沉积界面确定等）；第三步为岩心详细描述（包括岩石定名、构造识别、结构特征、胶结特征、化石鉴别和特殊矿物）和显示情况分析（包括含气试验、含水分析、出筒显示）；第四步为环境分析（包括水深和物源供给分析等）和油气水显示分析；第五步为沉积（微）相初判与分析、物性特征初判与分析以及油气水层初判与分析；第六步为沉积储层、油气水层综合分析。

图2 现场取心综合岩心精细描述流程图Fig.2 Flow diagram of elaborate description of the field cores

2.2 精细描述内容

如前所述，现场取心综合岩心精细描述流程中最为重要和关键的是取心段整体观察和认识，以及岩心详细描述和显示情况分析。取心段的整体观察和认识主要是整个取心井段沉积韵律的自下而上变化的分析和各种沉积界面的识别，岩心详细描述的内容主要包括岩石定名、构造识别、结构特征、胶结特征、化石鉴别和特殊矿物等6个方面的内容，显示情况分析主要包括岩心出筒油气显示和含水、含气试验情况。

2.2.1 岩心详细描述

沉积韵律是指岩石类型或者岩石粒度自下而上的粗细变化特征，主要分为正韵律（向上变细）、反韵律（向上变粗）、均质韵律（粒度基本不变）以及复合韵律（细－粗、细－粗－细、细－粗－粗、粗－细、粗－细－细、粗－细－粗等）等4种。其中复合韵律是岩心描述中最常见的类型；沉积界面是指地层中（取心井段中）不同沉积环境形成的不同岩性之间的上下接触关系及沉积变化特征，主要分为岩性渐变或突变面以及不整合面、冲刷面（形态、特征、泥砾）、暴露面（根土岩、植物根系）［15］等3种，沉积韵律和沉积界面是沉积（微）相分析和识别的主要依据之一。

对党忠诚，夯实道德力基础，首先要不忘初心，忠诚于共产主义理想和中国特色社会主义信念，深入学习党的基本理论特别是习近平新时代中国特色社会主义思想，要善于从马克思主义科学理论中汲取理想信念的精神营养、真理力量、精神支柱，以之为“金钥匙”解决好世界观、人生观、价值观这个“总开关”问题，真正做到对马克思主义虔诚而执着、至信而深厚。

岩石定名是岩心详细描述的起点，是对取心井段岩性或岩石类型进行准确的确定、沉积（微）相分析和判断的基础，主要有2种方式：相对简单的一种是岩石颜色＋层厚（规模）＋油气显示级别＋岩石类型；另一种是岩石颜色＋层厚（规模）＋粒度＋油气显示级别＋成分＋岩性。沉积构造是不同沉积环境（物理、化学、生物）以及不同沉积成因（水深、物源供给、水动力条件）在岩心上的直接反映，准确的构造识别是环境分析的基础。构造类型依据成因主要可分为机械或者物理成因构造（流动成因构造、同生变形构造）、生物成因构造和化学成因构造等［15－18］。在碎屑岩岩心中主要以流动成因构造和同生变形构造为主，前者主要是流水、浪成、风成等各种波痕，水平、平行、交错、波状、递变、块状等各种层理以及槽模、沟模、冲刷－充填构造等流动侵蚀痕；后者主要包括干裂、雨痕、冰雹痕等层面变形构造以及负荷构造、包卷层理、滑塌构造、泄水管和碟状构造等层内变形构造。

结构特征描述主要是对岩石的结构成熟度的描述，包括碎屑颗粒的分选、磨圆、表面特征以及支撑结构等特征的描述。胶结特征主要是包括胶结程度和胶结类型两方面的判断，前者包括疏松、中等、致密等3类；胶结类型主要是靠滴盐酸来确定，主要类型有钙质、硅质、泥质（砂砾岩中常见）等。结构特征和胶结特征是取心储层砂体物性特征判别与分析的基础。化石鉴别主要是对岩心中所包含的动物和植物化石进行鉴别和描述，描述的内容主要包括名称、产状、颜色、成分、大小、形态、数量、分布及保存情况等［15，18］，不同的化石及化石组合代表了不同的沉积环境。特殊矿物主要包括煤层、炭屑、云母、泥砾、黄铁矿、结核、菱铁矿等，描述的内容主要为矿物名称、矿物颜色、产状、单体特征、密度大小等［15，18］，分布特征不同的特殊矿物反映了不同的沉积环境、含油气性以及物性特征等。

2.2.2 显示情况分析

岩心显示情况分析是现场取心综合岩心精细描述中另一项主要内容之一，主要是对岩心出筒油、气、水显示情况进行详细的分析和描述，从而对取心井段含油、气、水情况做出准确的判断，这对于实际勘探工作是至关重要的。

岩心含气试验的方法是将岩心浸入清水中，观察岩心中气泡大小、部位、数目、连续性、声响程度、持续时间等含气冒泡的具体显示情况［19，20］。含水分析主要包括含水观察和含水试验两部分，含水观察的方法是将刚出筒岩心剖开直接观察新鲜面的湿润程度，可大致分为湿润、有潮感和干燥三种［19，20］。含水观察只是对岩心含水情况进行初步的判断，要准确验证岩心含水情况，还需要进行含水试验。具体方法是用滴管在岩心新鲜面上滴一滴水，以1min为时间界限，根据水滴形状和渗入速率，可以分为不渗、微渗、缓渗和渗（速渗）等4级。

岩心出筒显示情况主要是对岩心含油级别的判断和确定，常规碎屑岩孔隙型储层含油级别依据出筒岩心的含油面积、含油饱满度、含油颜色、油脂感以及滴水试验情况等可以划分为饱含油、富含油、油浸、油斑、油迹以及荧光等6级，具体划分需参见相关标准［19，20］，含油程度整体依次降低。

3 精细描述应用

如前所述，岩心基础描述和含油气水分析两者相结合的现场取心综合岩心精细描述技术，在沉积、储层研究中具有广泛应用价值，尤其是在沉积（微）相类型及特征、相对优质储层砂体类型及特征分析，储集砂体岩性、电性、物性和含油气性等“四性”关系建立，沉积相与测井相响应关系分析以及相对优质储层砂体发育规律等方面具有应用价值。

3.1 沉积体系和相对优质砂体类型及 “四性”关系

通过岩心精细描述，明确了达巴松地区达9井百口泉组以扇三角洲前缘沉积为主，主要储层砂体为砂砾岩，储层质量相对较差，但存在以（含砾）细砂岩、中－细砂岩为主的“细粒相带相对优质砂体”（表1，图3）。莫索湾地区莫21井八道湾组第一段和三工河组第二段均发育三角洲前缘相对优质储层砂体，八道湾组第一段砂体以细砂岩为主；三工河组第二段储层具有“粒度粗细决定储层质量”特征，粒度越粗，储层物性越好，储层质量也越好（表1，图4）。

3.2 沉积相与测井相响应关系

通过岩心精细描述，明确了达9井、莫21井发育的3种沉积相类型（扇三角洲、正常三角洲和湖泊）及5种亚相（扇三角洲前缘、前扇三角洲、三角洲前缘、前三角洲和滨—浅湖）与测井相之间的关系（图5）。

扇三角洲相中扇三角洲前缘亚相的岩性以细砾岩、含砾粗砂岩为主，块状构造，GR和RT曲线形态一般为高幅齿化箱形，粒度为反韵律或者复合反韵律，总体上为反旋回沉积，顶、底均为突变沉积，粒度概率曲线主要为两段式，跃移载荷发育；前扇三角洲亚相的岩性相对较细，以泥岩、粉砂质泥岩为主，块状构造，GR和RT曲线形态一般为中低幅弱齿化的钟形、漏斗形和线形，粒度为正韵律或者正－反复合韵律，总体上为正旋回沉积，顶部为突变沉积，底部为渐变沉积。

三角洲相中三角洲前缘亚相的岩性以细砂岩、中－细砂岩为主，粒度比扇三角洲前缘要细，块状构造为主，GR和RT曲线形态一般为中幅弱齿化箱形，粒度为反韵律或者复合反韵律，总体上为反旋回沉积，顶、底均为突变沉积，粒度概率曲线主要为两段式，跃移载荷发育；前三角洲亚相以泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，块状构造，GR和RT曲线形态一般为中低幅弱齿化的钟形、漏斗形和线形，粒度为正韵律或者正－反复合韵律，总体上为正旋回沉积，顶部和底部分别为突变和渐变沉积。

湖泊相中滨－浅湖亚相沉积以粉－细砂岩、细砂岩为主，粒度比三角洲前缘要细，GR和RT曲线形态一般为中低幅弱齿化的线形和指形，粒度为反韵律或者复合反韵律，顶部和底部均为渐变沉积。

3.3 相对优质储层砂体发育规律

以岩心精细描述为基础，以单井沉积相综合分析、连井沉积相综合分析为依据，结合地震相分析和地震属性分析，可以确定达巴松地区百口泉组和莫索湾地区八道湾组第一段沉积体系展布，明确不同沉积体系相对优质砂体的发育特征（图6，图7）。

达巴松地区百口泉组主要物源方向为东北方向（北偏东50°～60°），物源来自于达巴松凸起北部高部位隆起区。沉积相为扇三角洲相和湖泊相，亚相主要为扇三角洲平原、扇三角洲前缘以及滨－浅湖。扇三角洲平原和前缘亚相由水下分流河道复合砂砾岩体构成，厚度为50～110m，平均为70m左右，平面主要呈朵状，全区广泛分布。三角洲前缘砂体平均延伸长50km左右，宽约25 km，长宽比近似2∶1。莫索湾地区八道湾组第一段有2个主要物源，东北（北偏东40°～50°）方向的克拉美丽山和西北（北偏东40°～45°）方向的哈拉阿拉特山。沉积相为河控建设性三角洲相和湖泊相，三角洲平原和前缘以及滨－浅湖亚相发育。三角洲前缘亚相由水下分流河道复合砂体构成，平面主要呈鸟足状，垂直或斜交湖岸分布，平均宽约20km，延伸长约35km，长宽比近似1.5∶1。

表1 达9井和莫21井现场取心岩心精细描述表Table 1 Elaborate description of the cores from Well Da-9and Well Mo-21

图3 达9井三叠系百口泉组沉积储层综合柱状图Fig.3 The comprehensive column of sedimentary reservoirs in the Baikouquan Formation in Well Da-9

整体上，达巴松地区百口泉组和莫索湾地区八道湾组沉积时期，物源区沉积物供给较充足，水动力作用较强，沉积砂体不断向湖中心推进，三角洲前缘沉积侧向不断增宽，延伸长度不断变长。扇三角洲前缘水下分流河道砂体以及三角洲前缘水下分流河道砂体为相对优质砂体，为主力含油气砂体，入湖后侧向尖灭可形成有效岩性圈闭，与背斜或断裂结合可形成构造－岩性复合油气藏。

4 结论

a.岩心描述在油气勘探及地质研究中具有举足轻重的作用，在实际工作中迫切需要以岩心基础描述和含油气水分析两者相结合的综合岩心精细描述技术。岩心描述要做到取心现场描述，保证岩心在最完整的情况下，进行精细岩心描述，做到提前介入、及时描述。

图4 莫21井三工河组第二段沉积储层综合柱状图Fig.4 Comprehensive column of sedimentary reservoirs in Member 2of the Sangonghe Formation in Well Mo-21

b.现场取心综合岩心精细描述流程分为6步：第一步为描述前准备和系统性地质认识；第二步为取心段整体观察和认识；第三步为岩心详细描述和显示情况分析；第四步为环境分析和油气水显示分析；第五步为沉积（微）相、物性特征以及油气水层初判与分析；第六步为沉积储层、油气水层综合分析。

c.取心段整体观察和认识以及岩心详细描述和显示情况分析是现场取心综合岩心精细描述的关键，整体观察和认识主要是整个取心井段沉积韵律的自下而上变化的分析和各种沉积界面的识别。岩心详细描述主要包括岩石定名、构造识别、结构特征、胶结特征、化石鉴别和特殊矿物等6个方面的内容，显示情况分析主要包括岩心出筒油气显示和含水、含气试验情况。

图5 达9井、莫21井岩心沉积相与测井相关系图Fig.5 Relationship of the core sedimentary facies and the log facies of Well Da-9and Well Mo-21

图6 达巴松地区三叠系百口泉组沉积体系展布图Fig.6 Sedimentary facies of the Baikouquan Formation in the Dabasong area

d.通过现场取心综合岩心精细描述，明确了达巴松地区达9井三叠系百口泉组扇三角洲前缘和莫索湾地区侏罗系八道湾组和三工河组第二段三角洲前缘不同沉积体系类型的相对优质砂体类型，系统建立了不同沉积相类型与测井相之间的关系，明确了不同沉积体系相对优质砂体的发育特征，为进一步的勘探工作奠定了坚实的基础。

图7 莫索湾地区侏罗系八道湾组第一段顶部砂岩沉积体系展布图Fig.7 Sedimentary facies of the first member Badaowan Formation（top sandbody）

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