巴音都兰凹陷阿尔善组碎屑岩储层特征及其主控因素

2015-06-15赵杰李宏为杨全凤朱敏吕德胜任晓丽赵紫印李翔

断块油气田 2015年3期

赵杰，李宏为，杨全凤，朱敏，吕德胜，任晓丽，赵紫印，李翔

（中国石油华北油田公司地球物理勘探研究院，河北任丘062552）

0 引言

内蒙古二连盆地已经经历多年深入的油气勘探［1-4］，巴音都兰凹陷作为二连盆地大三角地区重要的富油凹陷，也是二连盆地最早发现油气显示的凹陷之一。巴音都兰凹陷位于二连盆地马尼特坳陷的东北部，北部和东部与巴音宝力格隆起相邻，西部与阿拉坦合力凹陷接壤，南部与阿北、阿南凹陷毗邻，面积约1 200 km2。该凹陷早期为一个统一汇水湖盆，腾二段时期，整个凹陷由于受到构造反转运动的影响被分割成南、中、北3 个洼槽，各个洼槽具有东南断、西北超的单断箕状特征［5-11］。其主要油气储层发育段为阿尔善组K1ba4，K1ba3段。

由于二连盆地整体是由若干个断陷式小湖盆群构成，巴音都兰凹陷作为其中之一，近年来勘探方向由构造油藏转向了洼槽区岩性油藏。洼槽区受东南断、西北超单断箕状结构控制，发育一系列近物源陆相沉积体系，从而发育大量低孔、低渗性储层，制约着油藏的进一步有效勘探和开发。如何在低孔、低渗背景下寻找储层物性相对较好的高产区块，已是摆在油田井位综合研究人员面前的主要任务，为此，从已钻井资料出发，重点对其相对有利储层发育的主控因素进行了分析。

1 储层特征分析

1.1 储层物性特征

实钻井的测井物性数据统计结果表明：阿尔善组储层的有效孔隙度为0.60%～22.60%，主要分布在4.94%～14.27%，其中3.00%～9.00%的样品累积频率约为50%，9.00%～15.00%的样品累积频率为50%；渗透率为0.01×10-3～50.34×10-3μm2，其中0～2.00×10-3μm2的样品累积频率为77.15%，2.00×10-3～8.00×10-3μm2的样品累积频率为22.85%，反映了储层连通性较差的特点。储层总体上属于低孔、特低渗储层，但其中也存在相对有利的低孔、低渗储层，孔隙度为9.37%～11.55%，渗透率为6.14×10-3～6.27×10-3μm2，物性相对较好。

1.2 储层岩石学特征

1.2.1 岩心观察

通过观察分析巴音都兰凹陷阿尔善组碎屑岩岩心，认为该区发育的储层主要有成熟度相对较高的砂岩和砂砾岩，以及成熟度相对较低的砂岩和砂砾岩类（见图1），成熟度的差异反映出储层发育受控于不同沉积相带。

图1 巴音都兰凹陷阿尔善组储层岩心特征

1.2.2 薄片鉴定

在观察分析钻井岩心的基础上，进一步通过大量偏光显微薄片镜下观察分析认为，储层岩石类型主要以长石砂岩和砂砾岩为主，岩屑砂岩和长石岩屑砂岩次之（见图2）。其中，颗粒主要由2 部分组成：1）矿物碎屑成分，以石英、碱性长石为主，含少量斜长石；2）岩石碎屑成分，以凝灰岩岩屑为主，喷出岩岩屑次之，花岗岩岩屑和少量变质岩。填隙物则由黏土杂基、白云石、方解石胶结物组成。储集空间类型有粒间孔、粒内溶孔和粒间溶孔以及少量裂缝，孔缝率0～7%。整体表现为明显的近物源特征，受物源区母岩类型的影响，呈现出储层的结构成熟度和成分成熟度均较低的特点。

图2 巴音都兰凹陷阿尔善组砂岩三角形分类

2 有利储层发育的主控因素分析

2.1 沉积相

2.1.1 岩心相特征

综合钻井、录井、测井资料，观察分析不同成熟度岩心所处的沉积相类型（见图1），并统计不同沉积微相（见表1），发现油气富集程度对储集相带具有选择性，有利储集相类型是油气富集的决定条件之一［12］。其中：扇三角洲前缘分流河道和席状砂是主要有利相带，利于形成规模储量的岩性油藏；而扇三角洲平原分流河道、水下扇三角洲平原分流河道、水下重力流浊积扇，则往往是致密储层发育区（见表1），难以形成岩性油藏。

表1 巴音都兰凹陷阿尔善组K1ba储层储集相类型统计

2.1.2 单井相特征

从钻井、录井、测井综合资料入手，分析研究区阿尔善组主要的沉积相类型。如图3所示，以b1x井为例展开分析。

图3 b1x井单井沉积相柱状分布

阿尔善组主要发育扇三角洲沉积相，其中有利储集相带为扇三角洲前缘。主要包括：1）分流河道砂相，SP，R2.5m，AC，GR曲线呈现明显箱形状，GR值相对较低（泥质体积分数较低）；2）扇三角洲前缘席状砂，AC，R2.5m曲线呈现薄尖齿状，GR值相对较低（泥质体积分数较低）。这2 种亚相砂体录井均见到油气显示，是下步寻找的主要沉积相类型。然而，扇三角洲平原分流河道相，SP，R2.5m，AC，GR曲线虽呈现明显箱状，但GR值相对较高（泥质体积分数较高）；扇三角洲前缘分流河道间湾相，AC，R2.5m曲线呈现弱齿状，GR值高（泥质体积分数较高）：两者则均为不利储集相带（见图3）。

2.1.3 地震相特征

从实钻资料入手，对过井地震剖面分析发现，工区以扇三角洲沉积体系地震相为主，其次是湖泊相、水下扇三角洲及浊积扇沉积体系地震相。

扇三角洲沉积亚相扇三角洲平原地震相为边界大断层的根部，低频，强振幅，内部呈亚平行—杂乱—前积反射特征，靠近物源；扇三角洲前缘地震相为低频，强振幅，内部呈前积反射特征明显；前扇三角洲地震相为低频，中—弱振幅，内部反射特征不明显。

水下扇三角洲沉积体系地震相沿断层下降盘直接进入深水区，低频，强振幅，内部呈亚平行—杂乱—前积反射特征，外部呈现楔状特征，为重力流沉积体系。而湖泊相地震相上为内部平行反射特征，为稳定水体环境。滑塌浊积扇系地震相，可发育在扇三角洲前缘地形陡变处，呈透镜体状，为重力流沉积体系。

综合上述分析，编制了阿尔善组沉积相平面图（见图4），确定扇三角洲前缘分流河道和席状砂微相为有利储层分布相带，是下步有利勘探区带。

2.2 成岩作用

2.2.1 压实作用

在有利储层发育区，一些刚性骨架碎屑、高成熟度矿物，如石英，抗压实能力强［11］，与不稳定的长石等矿物，彼此之间存在着差异压实作用力，形成的机械压实作用相对薄弱区，可以保留沉积过程中发育的相对较多的原生残余粒间孔隙，且被原油充填。而强烈压实作用区，由于颗粒排列紧密，局部呈现的定向排列性，均使得储层储集空间被占据，孔隙不发育，易于形成遮挡型致密储层区。

此外，孔隙度与埋藏深度关系表明（见图5），随着埋深增加，压实作用持续增强，使得砂砾岩储层孔隙度整体随之减小。

2.2.2 溶蚀作用薄片鉴定资料表明工区为近物源的特点，长石颗粒发育程度较高，又是不稳定矿物，极易与地下酸性流体发生化学溶蚀反应。长石可顺着解理或者在其颗粒内部发生溶蚀作用，使得储层次生粒间溶孔和粒内溶孔发育［13］，可有效改善孔喉道间连通性，对有利储层发育具有建设性作用。统计研究区不同层段储层的孔隙度（见图5），结果表明，阿四段砂砾岩储层由于溶蚀作用使得次生孔隙带发育（红色椭圆框区域）［14-15］，孔隙度最大可达到23%。

图4 巴音都兰凹陷北洼槽阿尔善组沉积平面展布

图5 砂砾岩储层孔隙度与深度关系

在强溶蚀作用下形成的有利储层中，实测岩心物性也较好。如：b4x井，岩心孔隙度为12.40%，渗透率为4.60×10-3μm2（见图1a）；b92x井，岩心孔隙度为9.13%，渗透率为2.34×10-3μm2（见图1b）；b19井，岩心孔隙度高达22.40%，渗透率达86.20×10-3μm2（见图1c，1d）。而致密储层岩心孔隙度一般小于5%，渗透率小于1×10-3μm2，常为干层。

2.2.3 胶结作用

岩心和薄片鉴定资料表明，研究区储层填隙物主要有黏土杂基、石英的次生加大胶结物、白云石、方解石胶结物。

杂基支撑型储层（b76井，1 293.8 m，灰色砂砾岩；b79井，1 502.5 m，杂色砂砾岩）主要是由杂基构成基底式胶结，砾石多呈现直立状、漂浮状，大小混杂，分选性、磨圆度差，孔隙被杂基黏土矿物充填，发育致密储层。

颗粒支撑型储层的硅质胶结：石英的次生加大现象［14］明显，自生加大的石英颗粒与加大前的颗粒间具有明显的镶嵌式接触关系，占据着孔隙位，破坏了储层喉道间的各类连通性［11］，有效降低了储层孔渗性质。但是，石英自身作为具有稳定性和刚性的矿物颗粒，对上覆载荷的抗压实能力强，一定程度上对储层物性起到改善性作用。

颗粒支撑型储层的碳酸盐矿物胶结：包括泥晶白云石胶结物、泥晶方解石胶结物、经重结晶作用形成的连晶状白云石胶结物和连晶状方解石胶结物，以及亮晶方解石胶结物，这些胶结物堵塞孔隙，破坏储层，造成物性变差。但若后期储层中发生酸性流体作用，可使碳酸盐矿物产生一定的溶蚀，也能提高储层物性级别，形成有利储层。