东胜气田锦58井区盒3段沉积特征

2019-05-18荀小全

天然气技术与经济 2019年2期

荀小全

（中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006）

0 引言

东胜气田锦58 井区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北缘、泊尔江海子断裂南部，该区构造相对简单，断层不发育，整体表现为北东高、南西低平缓单斜，主要含气层位为二叠系下石盒子组、山西组，石炭系太原组[1-3]。目前在锦58井区下石盒子组已累计新建产能10 × 108m3，其中盒3 段储层相对发育、物性好、含气性好、完钻气井产能高，是主要的开发层位之一。通过测井、录井资料、岩心观察、化验分析资料整理等开展沉积特征研究，并刻画盒3段沉积微相展布特征，以指导东胜气田锦58 井区盒3段的后续天然气开发。

1 沉积特征

依据泥岩颜色、矿物组成、颗粒结构、沉积构造、粒度特征、测井相类型等开展锦58 井区盒3 段沉积相的识别和划分[4-7]。

1）泥岩颜色。沉积岩中岩石，尤其是泥岩的颜色能够反映沉积时期的沉积环境，通常以深暗色为主的泥岩代表深水还原沉积环境，以浅色为主的泥岩代表浅水半氧化、半还原沉积环境，以红色为主的泥岩代表氧化沉积环境。通过对锦58 井区内盒3段取心井泥岩的观察，该区主要发育红褐色、棕褐色泥岩，反映了在盒3沉积期处于以河流相为主的氧化沉积环境。

2）矿物组成。锦58井区盒3段砂岩碎屑组分以石英和岩屑为主，部分可见长石。岩屑中以火成岩、变质岩岩屑为主，含少量沉积岩岩屑，填隙物主要为粘土杂基和方解石胶结物。岩性以岩屑砂岩、长石岩屑砂岩为主（图1），岩屑石英砂岩非常少见。碎屑组分中，石英含量为54.0%～67.0%，平均为59.4 %；岩屑含量为22.0 %～39.0 %，平均为29.8%；长石含量为2.0%～18.0%，平均为10.8%。通过对该井区盒3段矿物组成进行分析，砂岩碎屑中石英含量较低，表示矿物成熟度较低，指示该区沉积环境对沉积物的改造程度较低，主要表现为近物源快速堆积的过程。

图1 锦58井区盒3段岩石学类型图

3）颗粒结构。锦58井区盒3段砂岩颗粒磨圆度较差，以次棱角状为主，其次为次圆状；分选以中等为主，表现为较低的结构成熟度。填隙物中杂基含量较低，以颗粒支撑为主，点—线状接触，孔隙式胶结为主，表明该区在盒3沉积期处于近物源的高能沉积环境。

4）沉积构造。碎屑岩中的沉积构造，特别是物理成因的原生沉积构造最能反映沉积物形成过程中的水动力条件[8]。根据对锦58井区盒3段岩心的观察，该区岩石沉积构造表现为多种类型，典型的有块状层理、交错层理、水平层理、平行层理、冲刷面等（图2），反映了该区沉积期水动力较强，且水动力条件强弱变化频繁的沉积特征。

图2 锦58井区盒3段典型沉积构造图

5）粒度特征。根据岩石颗粒粒度划分，研究区盒3 段岩石主要由砾岩、含砾粗砂岩、粗— 中砂岩、细砂岩、泥岩等组成，而岩石粒度主要受搬运介质、搬运方式、水动力等的控制，其中C-M 图和概率累积曲线是最常用的粒度研究方法。通过对岩石粒度特征的研究，可以了解锦58 井区盒3 段的沉积环境，以此作为判断沉积相的重要依据。锦58 井区盒3 段岩心粒度数据C-M 图（图3a）可划分为PQ、QR、RS 三段，不同区段代表不同沉积作用的产物。PQ 段代表以悬浮搬运沉积为主，含有少量滚动搬运颗粒；QR段代表以递变悬浮沉积为主；RS段代表以均匀悬浮沉积为主。在图3a 中C 值变化大，表示向下游滚动颗粒因水动力减弱而粒度明显减小。分析图3a 可知，盒3 段具有明显的牵引流沉积特征，为典型的辫状河沉积环境。通过对锦58 井区盒3 段粒度概率累积曲线（图3b）的分析，曲线呈典型的两段式或三段式，以跳跃总体为主要沉积特征，滚动组分欠发育，直线段斜率较缓，表示分选中等，代表了以辫状河为主的牵引流水道沉积，整体表现为强水动力条件下近源沉积的特点。

6）测井相类型。测井曲线的形态能够定性地反映地层岩性、粒度和泥质含量等的变化，进而反映地层的垂向组合序列及沉积环境的变化[9]。锦58 井区自然伽马曲线能较好地反映砂泥含量、碎屑粒度垂向变化的沉积序列和演化特征，通过对该区大量岩心进行观察与自然伽马曲线形态对照总结分析，共识别出以下几种类型：①光滑箱形。自然伽马曲线形态呈箱形，曲线顶部、底部幅度突变，内部曲线光滑，反映了物源充足、强而稳定的水动力特征；岩性主要为含砾粗砂岩、粗—中砂岩，基本不发育粉砂或泥质夹层。②齿化箱形。其形态与光滑箱形类似，但内部曲线幅度波动较大，形似锯齿状，反映了水动力条件强但不稳定、强弱频繁交替的特征；岩性以含砾粗砂岩、粗—中砂岩为主，中间常夹有细砂岩、粉砂岩及泥岩。③钟形。自然伽马曲线形态呈钟形，曲线底部幅度突变，自下而上自然伽马值逐渐增大，反映了水动力由强逐渐变弱的特征。岩性具正粒序结构，下部一般为粗—中砂岩，向上逐渐变化为细砂岩、粉砂岩及泥岩。④漏斗形。自然伽马曲线形态呈漏斗状，曲线幅度顶部突变，自下而上自然伽马值逐渐减小，反映了水动力由弱逐渐变强的特征。岩性具有反韵律特征，上部以粗—中砂岩为主，下部主要为细砂岩、粉砂岩、泥岩互层。⑤线形。自然伽马曲线在垂向上基本无变化且数值较高，反映静水沉积环境，物源供给严重不足。岩性往往以细粒沉积为主，泥质含量高。

图3 锦58井区盒3段岩心粒度分析图

锦58 井区盒3 段测井相以光滑箱形、齿化箱形、钟形、线形为主，漏斗形较少见，表明盒3沉积期辫状河水动力较强，多期河道叠置，心滩发育。

图4 锦58井区锦95井综合柱状图

7）单井沉积相划分。依据沉积特征研究，结合前人研究成果认为，锦58井区盒3段为近物源的辫状河沉积体系，该区陆源碎屑供给充足，地表冲积水系发育，水动力条件较强，主要发育心滩、辫状水道及河漫沉积微相[10-12]（图4），其中心滩沉积微相占绝对优势：①心滩。辫状河最典型的沉积微相为心滩，其发育于河道内，故也称为河道砂坝。由于辫状河流不断移动、游荡，河流持续垂向加积易形成心滩沉积。岩性以含砾粗砂岩、粗—中砂岩为主，砂体较厚，内部常发育泥质夹层，但夹层厚度薄，主剖面上河道砂明显多于泛滥平原细粒沉积物，形成“砂包泥”的特点。主要发育块状层理、槽状交错层理、板状交错层理。测井相上自然伽马值较低，曲线以箱形为主。②辫状水道。辫状水道沉积发育于辫状河的河道砂坝之间，以砂质充填为主，亦可见泥质半充填，少见泥质充填。岩性以中细砂岩为主，底部可见滞留沉积，顶部为粉细砂岩与泥岩互层。主要发育槽状交错层理、板状交错层理、平行层理。测井相上自然伽马曲线以箱形、钟形为主。③河漫。由于辫状河中河床不固定，所以该微相在辫状河沉积体系中厚度较薄，岩性主要为棕褐色泥岩、浅灰色粉砂岩，发育水平层理。测井相上自然伽马值较高，曲线以线形为主。

2 沉积相分布特征

通过沉积特征分析，盒3段为近物源的辫状河沉积，沉积地层厚度为29～41 m，为便于河道刻画及满足开发需求，根据地层厚度、沉积旋回、砂体叠置关系等将盒3段分为盒3-1和盒3-2两个沉积时期。

2.1 纵向分布特征

辫状河多发育于山区，具有河道坡降大、宽而浅、侧向迁移迅速等特征，辫状水道和心滩以砂质沉积为主，泥质含量较少，东胜气田锦58 井区盒3段纵向上叠置沉积砂体厚度主要介于8～16 m，局部砂厚大于16 m，通过该区由北向南顺河道的沉积剖面（图5）分析纵向沉积特征。盒3-1 期自然伽马值低，曲线以光滑箱形、齿化箱形为主，反映该时期水动力较强，纵向上以多期辫状水道和心滩沉积为主，砂岩厚度大，泥岩较薄，具典型的“砂包泥”现象；沿河道砂体连续性好，心滩叠合发育。盒3-2沉积期水动力较盒3-1沉积期减弱，纵向上以单期辫状水道和心滩沉积为主，但河漫沉积也较发育，总体表现为以砂质沉积为主、泥质沉积增多的特征。

2.2 平面展布特征

锦58 井区盒3 沉积期，北部为公卡汉凸起，地势较高，向南逐渐降低，发育辫状河。锦58 井区辫状河河道被心滩分割，形成辫状水道绕着心滩不断分叉及重新汇合。该区辫状河心滩和辫状水道都不稳定，河岸极易受到冲刷，河床地貌形态变化极快，而心滩是在多次洪泛事件不断向下游移动的过程中垂向加积而形成的。

盒3-1 期该区辫状河发育规模大，物源来自北部，平面上呈北西—南东向，发育7～8条河道，叠置河道宽度为3～5 km。心滩发育规模大，位于河道中心部位，沉积物颗粒较粗，以粗—中砂岩为主，是主要的油气储集砂体（图6a）。盒3-2 期继承了盒3-1期的沉积特征，仍以辫状河沉积为主，但发育规模降低，平面上呈北西— 南东向，发育5～6 条河道，叠置河道宽度为2～3 km，心滩个数及规模明显减小（图6b）。