准噶尔盆地东部沙帐地区中二叠统平地泉组一段致密油源储组合模式

严锐涛，徐怀民，易 震,王清辉,杨迪生,赵 磊,李 林

(1.中国石油大学(北京)地球科学学院，北京 102249；2.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理所，新疆乌鲁木齐 830000；3.中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东广州 510240)



准噶尔盆地东部沙帐地区中二叠统平地泉组一段致密油源储组合模式

严锐涛1，徐怀民1，易 震3,王清辉3,杨迪生2,赵 磊1,李 林2

(1.中国石油大学(北京)地球科学学院，北京 102249；2.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理所，新疆乌鲁木齐 830000；3.中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东广州 510240)

综合利用录井、镜下薄片及压汞等资料，对准噶尔盆地东部沙帐地区中二叠统平地泉组一段致密油储集层岩性、储集空间和孔隙结构等特征进行了分析，在此基础上结合平一段致密油纵向岩性组合特征及源储关系，总结了平一段致密油源储组合模式。研究发现平一段致密油储集层岩性以碎屑岩为主，云质类岩石次之，储层孔隙结构具“粗态型”、“偏细态型”和“细态型”，储集空间表现为常规孔隙与纳米孔隙并存；平一段源储组合表现为“泥包砂”、“砂包泥”和“砂泥互层”。研究表明：平一段储集层表现为致密储层特征，纳米孔喉是致密油储层的主体孔喉，平一段致密油具有源储一体型、源储交接型和源储隔离型三类组合模式。

储特征 源储组合 致密油 平地泉组 准噶尔盆地

0 引言

随着常规油气资源的日益减少，致密油逐渐成为石油地质领域研究的热点，是各种非常规油气资源中最现实、最容易取得突破的领域之一(邱振等，2013；曹喆等，2014)。中国致密油分布也十分广泛，主要分布在鄂尔多斯盆地、四川盆地、松辽盆地、准噶尔盆地和吐哈盆地等，具有广阔的勘探前景(贾承造等;2012;庞正炼等，2012)。

前人关于致密油的研究成果很多，但大多是将致密油烃源岩和储集层分离开来(Pratsch，1991；Price，1992；Magoon，1994；Hildenbrandetal.，2003；匡立春等，2012；姚泾利等，2013；张妮妮等，2013)，缺少针对致密油源储组合的研究(李建忠等，2013；宋涛等，2013)，尤其是准噶尔盆地东部二叠系致密油勘探还处于起步阶段，前人对致密油源岩、储层的性质及特征研究较少(路俊刚等，2014，袁波等，2014)，致密油源储组合关系及其在空间上的展布规律仍有待进一步研究，因此对其开展储层特征及源储组合模式的研究，对准噶尔盆地东部的致密油勘探具有重要的意义。

本次研究选取准噶尔盆地东部沙帐地区中二叠统平地泉组一段致密油为研究对象，在分析平一段致密油烃储集层岩性、储集空间及孔隙结构的基础上，明确源储纵向组合特征，进而结合源储接触关系总结源储组合模式，为研究区的致密油勘探提供理论指导。

1 工区概况

沙帐地区位于准噶尔盆地东部克拉美丽山前，呈北东向展布，西起五彩湾凹陷，东抵黄草湖凸起，北接克拉美丽山，南达沙奇凸起带，区域面积约3000km2，包括沙帐断褶带和石树沟凹陷两个二级构造单元(图1)。研究目的层为二叠系中统平地泉组一段(P2p1)，自下而上可分为三个砂组(P2p11、P2p12和P2p13)，主要发育辫状河三角洲—湖泊背景下的一套细粒沉积(刘春慧等，2002；李文等，2014)。

图1 研究区位置及构造分区图

2 致密油储层特征

2.1 储层岩石学特征

准东平地泉组一段岩性偏细，种类繁多，岩性在纵向上变化快，主体为一套湖相细粒沉积，按岩性可分为3大类和13亚类(表1)。岩石薄片资料统计结果表明，平一段云质类岩石占34%，正常碎屑岩占62%，凝灰质类岩石占4%(图2)。平一段不同砂组的岩石类型也有所差别，整体表现为偶见凝灰质类岩石，P2p13以云质类岩石为主，P2p11和 P2p12都以正常碎屑岩为主，但P2p12的碎屑粒度要比P2p11相对粗一些。

2.2 储层储集空间类型

通过薄片鉴定、扫描电镜分析等资料，发现研究区储层储集空间多样、结构复杂，常规孔隙与纳米孔隙并存。可分为残余原生粒间孔、溶蚀孔、晶间孔、微孔隙、纳米孔隙和微裂缝等。

残余原生粒间孔主要发育于中-细砂岩中，孔径一般为20μm～500μm(图3a)。由于储层岩屑含量高(平均50%以上)，成分成熟度低，在埋藏压实作用过程中发生塑性变形和蚀变形成假杂基进入粒间孔隙，且胶结物含量高(平均值为15.5%)，使得能保存下来的原生粒间孔较少。

表1 沙帐地区平一段岩性分类表Table 1 Lithology classification of P2p1in the Shazhang area

图2 沙帐地区P2p1岩性分布图

溶蚀孔隙主要有粒缘溶孔、粒内溶孔、粒间溶孔和铸模孔，粒内溶孔和粒间溶孔最为发育，主要发育于粉细砂岩、砂屑云岩和粉砂质微晶云岩中，包括由方解石、白云石、生物碎屑、方沸石、长石和岩屑颗粒等溶蚀而形成的溶孔，粒缘溶孔和铸模孔较少，基本不发育(图3b)。

微裂缝主要为溶蚀缝、构造缝和压溶缝，形状不规则。裂缝宽度为0.02mm～0.1mm，有的已被方沸石充填(图3c、图3d)。裂缝虽然对孔隙度的贡献不大，但可极大地改善渗透性。

微孔隙主要有晶间孔和晶间溶蚀孔，以白云石晶间孔、石英次生加大形成后自行晶面之间的晶间孔以及长石溶蚀之后形成的晶间溶蚀孔为主(图3e、图3f)。纳米孔隙主要为白云石、伊利石、石英和长石等细小矿物晶间孔、晶内溶孔。孔径大多在100nm～700nm之间，区内发育大量的纳米孔隙。这类孔隙一般发育于灰质泥岩、白云质泥岩和灰质粉砂岩中(图3g、图3h、图3i)。

2.3 储层孔隙结构特征

孔隙结构指孔隙及喉道的形态、大小、发育程度及相互关系，其特征可通过喉道类型以及从毛管压力曲线获得的一些特征参数等来描述(乐有喜等，2001；任大忠等，2014；明红霞等，2015)。储层储集能力和渗流能力的好坏很大程度上取决于主体孔喉的分布，通过对研究区内压汞曲线形态及其特征参数进行分析，可将平一段致密油储层孔隙结构分为三种类型：

图3 沙帐地区平一段致密油储层储集空间类型特征

粗态型：该类储层最大孔喉半径平均值为1.14μm，饱和中值半径为0.44μm，孔喉半径平均值为0.54μm，最大进汞饱和度平均值为86.92%。主要发育于中细砂岩和白云质粉砂岩中，储层物性相对较好，孔喉连通性较好，渗流能力较强，渗透率一般大于0.3×10-3μm2(图4a)。

偏细态型；该类储层最大孔喉半径平均值为0.33μm，饱和中值半径平均值为0.07μm，孔喉半径平均值为0.13μm，最大进汞饱和度平均值为81.96%。主要发育于粉砂岩、泥晶白云岩、云质粉砂岩和泥质粉砂岩中。储层的物性和渗流能力中等，储层渗透率分布于0.1×10-3μm2～0.78×10-3μm2之间(图4b)。

细态型：该类储层饱和中值半径小于0.04μm，最大进汞饱和度平均值为33.65%，孔喉半径均值为0.09μm，孔喉连通性很差，主要发育于白云质泥岩和粉砂质泥岩中。对应储层的物性和渗流能力都很差，储层渗透率小于0.1×10-3μm2(图4c)。

图4 沙帐地区平一段致密油储层压汞及孔喉特征曲线

从孔喉分布图(图5)可以看出：沙帐地区平一段致密油聚集层段储层孔喉半径普遍偏小，半径小于0.1μm的占总体孔喉的23.74%，半径介于0.1μm～1μm的占54.68%，而超过1μm的孔喉在整个岩样中占的比例仅为21.58%，可见纳米级孔喉是研究区致密油储层的主体孔喉。

图5 沙帐地区平一段致密油储层孔喉半径分布直方图

3 源储岩性组合特征

研究区二叠系平地泉组沉积时期，随着湖盆的振荡性运动，湖平面发生周期性的升降，在纵向上形成了不同的岩性组合。通过对研究区关键井进行研究发现，依据源储组合的表现形式可归纳为以下3种：

第一种为“砂包泥”，即在相对厚层的砂岩或云质岩中夹有薄层的泥质岩类。如火南8井P2p12砂组1807.2m～1835.9m层段(图6a)，深灰色白云质泥岩(单层厚度2m～3m)与白云质粉砂岩(单层厚度5m～6m)互层，白云质砂岩普遍含油，油气显示以油浸、油斑为主，源储配置良好，具有典型的“砂包泥”特征。火北2井P2p12砂组2698.9m～2739.7m层段也具有类似的特点，半深湖-深湖相的泥岩及浊流沉积背景下，厚层的灰色粉砂质白云岩、白云岩中夹薄层的灰黑色白云质泥岩、泥岩(图6b)。

第二种是“泥包砂”，即在大套的泥质岩中夹有薄层的砂岩或云质岩。如石树1井P2p11砂组2410.1m～2443.4m层段，半深湖相背景下，在大套的灰黑色粉砂质泥岩、泥岩中夹薄层(单层厚度多在1m以内)的粉细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质白云岩，纵向上几乎所有岩性都有荧光及以上级别的油气显示(图6c)。同样，火东1井平一段2527.8m～2582.3m层段，大套半深湖-深湖相的深灰色泥岩、白云质泥岩中，薄层状的粉细砂岩、泥质粉砂岩、白云质粉砂岩(单层厚约2m～3m)断续以夹层形式出现，呈现出“泥包砂”的特征(图6d)。

第三种为“砂泥互层”，即砂岩或云质岩与泥岩类呈等厚互层。如火北1井P2p11砂组2449.3m～2499.0m层段，灰黑色荧光白云质泥岩与粉细砂岩、云质岩互层状交替出现，单层厚度为4m左右(图6e)。石树1井P2p13砂组2495.0m～2550.2m层段，大套粉砂质泥岩、含粉砂泥岩与泥质白云岩、粉砂质白云岩以较厚的互层状出现(图6f)。

4 源储结构组合模式

在分析岩性组合特征的基础上，根据研究区源岩、储层之间关系，可将研究区源-储结构关系分为3类(表2)。

表2 沙帐地区平一段致密油源-储结构类及特征表Table 2 Characteristics of source and reservoir combination models and of P2p1 tight oil in the Shazhang area

4.1 源储一体型结构模式

该类模式是指烃源岩即为储集层，油气形成具有自生自储的特点，形成页(泥)岩油(图7)。在生烃异常压力和构造运动的共同作用下，在源岩内部既可形成微米-纳米级孔喉系统，也可顺着纹层、水平层理发育大量微裂缝，微米-纳米级孔喉和微裂缝是其主要储集空间。

沙帐地区平一段，在最大湖泛面上下(P2p11的下部、P2p12和P2p13的上部)发育了多套全区分布稳定的半深湖-深湖相黑色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩、白云质泥岩沉积层，是该模式主要发育层位。火东向斜区、石树沟次凹陷区烃源岩演化程度高，是有利的源储一体结构模式的分布区块。

图7 源储一体型组合模式图

4.2 源储交接型结构模式

此类组合模式是指有效烃源岩与邻源储层直接接触，根据源-储层接触关系可进一步分为平行层状交接型和镶嵌交接型(图8)，前者储层是以连续、大面积分布为特征，类似于储层非均质中的“隔层”特征，是最佳的源储组合模式；后者是储层不连续地分散在烃源层内，类似于储层非均质中的“夹层”特征。此类源-储结构模式在接受临源排烃的同时，因为源岩内部储集体多为细粒过渡性岩石(泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质白云岩等)，储层本身亦有一定的生烃能力。

沙帐地区平一段三角洲前缘席状砂与半深湖相细粒沉积广泛发育，形成了大规模、连片分布的薄层粉-细砂岩、泥质粉砂岩、云质类岩等细粒致密储层，与半深湖-深湖相带内的灰黑色细粒的泥岩互层状或紧邻接触，构成了源储交接型组合模式。

图8 源储交接型组合模式图

4.3 源储隔离型结构模式

该类源储组合为与常规油气藏类似的源-储不直接叠置，可细分为远源隔离型组合和近源隔离型组合(图9)，前者组合需要有与有效源岩紧邻的断裂、不整合面的存在，使源岩形成的油气通过断裂、不整合面的长距离疏导进入常规储层形成常规油气藏；后者组合是在致密油聚集体系内，有效源岩与储层不直接接触，烃类物质需要经具有连通能力的云质岩类、砂岩类输导进入致密储层中的“甜点”形成油气聚集。这一组合强调烃类达到生烃门限后，不仅在源内或近源聚集，还发生了一定程度的小范围的二次运移，在与源岩有一定距离的致密储层中聚集成藏。前者实际上属于常规油气藏的范畴；后者属于过渡类型，源储虽然不相邻、但距离不远，可称之为近源型致密油气。

图9 源储隔离型组合模式图

远源隔离型组合主要形成于断裂附近和不整合面附近，在平一段一砂组、二砂组上部、三砂组下部层位，火烧山-火南、沙丘河区块发育。近源隔离型组合主要形成于烃源岩发育层系，在火东向斜区、石树沟次凹陷区P2p11的下部、P2p12和P2p13的上部发育。

5 结论

(1)研究区平一段储集层以碎屑岩为主，云质类岩石次之，凝灰质类岩石较少，自下而上平一段三个砂组云质岩的含量逐渐降低，碎屑岩的含量则明显增加；储层孔隙结构可划分为“粗态型”、“偏细态型”和“细态型”，总体上表现为致密储层特征；储集空间多样，常规孔隙与纳米孔隙并存，纳米孔喉是研究区致密油储层的主体孔喉。

(2)研究区平一段源岩与储层在纵向上的岩性组合表现为“泥包砂”、“砂包泥”和“砂泥互层”特征；依据研究区源储关系，总结出平一段致密油具有源储一体型、源储交接型和源储隔离型三类组合模式。

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Composite Model of Sources and Reservoirs for Middle Permian P2p1Tight Oil in the Shazhang Area,Eastern Junggar Basin

YAN Rui-tao1,XU Huai-min1,YI Zheng3,WANG Qing-hui3,YANG Di-sheng2,ZHAO Lei1,LI Lin2

(1.CollegeofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249；2.ResearchInstituteofEngineeringExplorationandDevelopment,PetroChina,Urumqi,Xinjiang830000；3.ShenzhenBranchofChinaNationalOffshoreOilCorporationLtd.，Guangzhou,Guangdong510240)

This paper studies the lithology,storage space and porosity structure of reservoirs of Middle Permian P2p1tight oil in the Shazhang area,eastern Junggar Basin by analyzing data of well logs,thin sections and mercury penetration synthetically.Then it studies the lithological composition characteristics and relationship between sources and reservoirs and proposes a Composite model of sources and reservoirs.It shows that there are different types of reservoirs among which clastic rocks and dolomitic rocks are the main rock types.The pore structure is of the coarse type,partial fine type and fine type.In addition,the storage space includes conventional pore and nanometer-scale pore and the composition of sources and reservoirs show the characteristics of sand containing mud,mud encompassing sand,and sand and mud interstratification.The results indicate that the reservoirs of P2p1have the feature of tight reservoirs and the nanometer-scale pore throat plays an important role.In addition,three kinds of source-reservoir structure models are established：integrated source-reservoir model,connected source-reservoir model and isolated source-reservoir model.

characteristics of source and reservoir,Composite model of source and reservoir,tight oil,Pingdiquan Formation,Junggar Basin

2016-03-09；

2016-07-09；[责任编辑]陈伟军。

国家重大科技专项(编号：2011ZX05001)资助。

严锐涛(1989年-)，男，博士研究生，现主要从事油藏地质评价研究工作。E-mail：wsdlh520@163.com。

徐怀民(1962年-)，男，教授，博士生导师，工学博士，主要研究方向为油藏地质评价。E-mail：xuhm@cup.edu.cn。

TE122

A

0495-5331(2016)04-0783-08

Yan Rui-tao,Xu Huai-min,Yi Zhen,Wang Qing-hui,Yang Di-sheng,Zhao Lei,Li Lin.Composite model of sources and reservoirs for Middle Permian P2p1tight oil in the Shazhang area,Eastern Junggar Basin[J].Geology and Exploration,2016,52(4):0783-0790.