2019, Vol. 28
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2. 西安石油大学 地球科学与工程学院, 陕西 西安 710065
2. School of Earth Sciences and Engineering, Xi'an Shiyou University, Xi'an 710065, China
靖边油田L区块面积约45 km2, 其长6段油藏类型为构造-岩性复合油气藏和准连续-非连续型油气藏[1-3], 储层为致密砂岩储层, 具有层间及平面非均质性强的特点[4-5].靖边油田在经过十几年来的勘探开发, 油田产量递减过快, 稳产困难等问题愈来愈突出, 究其原因, 主要在于对其长6沉积期沉积微相类型以及各小层沉积微相演化过程不够清楚[6].前人通过区域研究发现, 研究区长6沉积属于河控三角洲前缘亚相, 水下分流河道及河口砂坝是本区占主导地位的控砂微相[7].近年来, 随着该区块井网密度的逐渐加大, 开发井资料越来越丰富, 平均井距缩小到200 m, 甚至更小, 为在研究区开展沉积微相的精细刻画奠定了基础.
1 区域概况研究区位于鄂尔多斯盆地一级构造单元陕北斜坡的中西部.该斜坡为一平缓的近南北向展布、由东向西倾斜的大型单斜, 倾角小于1°, 平均坡降8~10 m/km左右, 局部发育因差异压实作用形成的鼻状隆起构造[8-9].研究区的构造基本上继承了鄂尔多斯盆地区域构造的整体特征:总的构造格局表现为由东向西倾斜的单斜, 地层倾角不足1°, 局部发育微幅鼻状隆起构造, 小高点、小洼地也有分布(图 1).
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图 1 研究区长6顶面构造及区域位置(据文献[7]) Fig.1 Superface structure contour and regional location of C-6 reservoir in the study area(From Reference [7]) 1-构造等高线(structure contour); 2-井位(well position); 3-地名(place name); 4-研究区(study area); 5-构造单元界线(boundary of tectonic unit); 6-盆地边界(basin boundary) |
根据标志层和测井曲线组合特征, 将研究区长6油层组自下而上划分为长64、长63、长62和长61等4个油层亚组, 并进一步将长63自下而上细分为长632和长631等2个小层, 将长62自下而上细分为长623、长622和长621等3个小层, 将长61自下而上细分为长613、长612和长611等3个小层.由于钻穿长64的井较少, 本次研究以长61、62以及63各小层为主.
2 岩石学特征根据岩心观察及室内45块砂岩薄片鉴定结果, 认为研究区长6油层组砂岩岩石类型主要以长石砂岩为主, 含少量的岩屑质长石砂岩.研究区砂岩碎屑颗粒含量为80%~94%, 碎屑成分以长石和石英为主, 其中, 长石含量为41.72%~64.68%, 平均57.14%, 石英含量为21.75%~30.82%, 平均26.32%.砂岩的成分成熟度较低(图 2).
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图 2 研究区长6储层砂岩分类三角图 Fig.2 Triangular diagram for the sandstone classification in C-6 reservoir 1-石英砂岩(quartz sandstone); 2-长石质石英砂岩(feldspathic quartz sandstone); 3-岩屑质石英砂岩(lithic quartz sandstone); 4-长石质岩屑石英砂岩(feldspathic lithic quartz sandstone); 5-长石砂岩(feldspathic sandstone); 6-岩屑质长石砂岩(lithic feldspathic sandstone); 7-长石质岩屑砂岩(feldspthic lithic sandstone); 8-岩屑砂岩(lithic sandstone) |
通过对研究区岩心的观察发现, 研究区长6油层组砂岩颜色主要为灰白色、浅灰色和棕褐色(含油)(图 3A、B、F、G), 总体反映出浅水氧化的沉积环境.泥岩颜色主要为灰黑色和黑色(图 3D、E), 这种深色泥岩总体上反映出一种缺氧还原的沉积环境, 但并不能说明水体深度进入深水范围.
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图 3 研究区长6典型岩心照片 Fig.3 Pictures of typical core samples from C-6 reservoir A-JH340, 1393.83 m, 灰白色细砂岩, 槽状交错层理(offwhite fine sandstone with trough cross-bedding); B-JH340, 1394.58 m, 浅灰色细砂岩, 砂纹交错层理(light gray fine sandstone with sand grain cross-bedding); C-JH167, 1524.81 m, 浅灰色细砂岩, 泥质条带(pelitic striped light grey fine sandstone); D-JH352, 1682 m, 黑色泥岩, 劣质煤(black mudstone, fault coal); E-JH358, 1382 m, 灰黑色泥岩, 植物碎片(grayish black mudstone with phytoclasts); F-JH167, 1529.36 m, 灰白色细砂岩, 煤层(offwhite fine sandstone, coal bed); G-JH901, 1652 m, 下段灰白色细砂岩, 中段灰白色细砂岩夹黑色泥岩, 可见冲刷面, 上段, 灰白色细砂岩(offwhite fine sandstone at lower, offwhite sandstone with black mudstone showing erosion surface in middle, and offwhite fine sandstone at top) |
长6油层组层理构造较为发育, 常见的层理构造类型有反映较强且不稳定水动力条件下形成的槽状交错层理(图 3A)、较弱水动力条件下形成的砂纹交错层理(图 3B)、较强水动力和弱水动力交互条件下形成的泥质条带构造(图 3C).长6油层组还可见到岩心底部发育有平行层理的灰白色细砂岩, 向上可见到灰白色细砂岩中夹有黑色泥岩, 并可见冲刷面构造(图 3G).
3.3 古生物标志长6油层组泥岩中普遍可以见到劣质煤、植物叶片、植物茎干或植物叶片化石印模(图 3D、E), 砂岩层理面上可见到丰富的碳屑及煤层(图 3F), 总体反映出沉积期气候条件为适合大量植物生长的湿润气候, 煤层为沼泽沉积环境的主要特征.
3.4 粒度标志长6油层组7个砂岩样品(岩样井深范围:1387.4~1341.6 m)薄片图像分析粒度概率图表明(图 4), 长6油层组砂岩粒度主要以细砂和极细砂为主, 粒度概率图具有典型的"两段式"特征.滚动次总体不发育, 主体以跳跃次总体和悬浮次总体为主, 跳跃次总体占80%以上.跳跃与悬浮次总体交截点在3.3~3.7 Φ区间内, 截点变化幅度较小, 表明沉积期水动力总体较为稳定, 跳跃次总体斜率较大, 表明砂岩分选较好.研究区砂岩粒度概率分布与典型的河道砂体粒度概率分布具有一定的相似性[10].
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图 4 研究区长6油层组粒度概率图 Fig.4 Granularity probability of C-6 oil Formation 1-粒度数据点(granularity data point); 2-概率累积曲线(probability cumulative curve) |
目前利用地球物理测井资料进行相分析, 已成为沉积相研究工作中不可缺少的手段之一[11].从测井曲线的形态上来讲, 研究区长6油层组主要发育箱型、钟型、低幅齿型和中幅齿型四种形态的测井曲线(图 5), 其中, 箱型和钟型测井曲线是河道沉积的良好测井相标志(图 5a、b); 低幅齿型测井曲线为河漫滩沉积的良好测井相标志, 沼泽沉积的测井响应主要为低伽马和高电阻(图 5c); 中幅齿型的测井曲线是天然堤沉积环境的良好测井相标志(图 5d).
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图 5 研究区测井曲线特征图 Fig.5 Logging curve shapes in the study area a-箱型测井曲线(box-shaped); b-钟型测井曲线(bell-shaped); c-低幅齿型测井曲线(low amplitude tooth-shaped); d-中幅齿型测井曲线(medium amplitude tooth-shaped); 1-粉砂质泥岩(silty mudstone); 2-细砂岩(fine sandstone); 3-粉砂岩(siltstone); 4-泥质粉砂岩(pelitic siltstone); 5-泥岩(mudstone); 6-煤层(coal seam) |
在研究区密井网条件下, 精细地层划分的基础上, 从研究区岩石颜色、沉积构造、古生物特征、粒度特征和测井相等相标志综合分析, 研究区长6油层组总体处于三角洲平原亚相, 全区未达到河湖交界边缘区, 并且进一步可将三角洲平原亚相细分为分流河道、河漫滩、沼泽和天然堤4种微相.
4.1 分流河道研究区分流河道总体呈枝状分布, 分流河道与下伏泥岩的接触关系主要为2种:突变接触和渐变接触.与下伏泥岩呈突变接触的分流河道向上多形成巨厚的块状砂体, 与之相对应, 测井曲线多表现为箱型, 且曲线相对平滑(图 5a), 这种情况多为分流河道摆动导致其与河漫滩等控泥微相直接接触的结果.与下伏泥岩呈渐变接触的分流河道砂层厚度往往较薄, 测井曲线或表现为向上收敛的箱型、或表现为阶梯状钟型(图 5b), 这种情况多为分流河道微相与天然堤微相的渐变接触.
4.2 河漫滩河漫滩可发育于干旱的气候环境也可发育于湿润的气候环境[12], 但两种气候环境的沉积物具有很大的差异[13].研究区河漫滩由于其富含植物碎片化石等可判定为主要形成于湿润的气候条件, 由洪泛作用引起并发育在分流河道间, 沉积物多为暗色, 岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩, 富含各类植物化石, 陆源沉积物的沉积速率高于高等植物的堆积速率.自然电位曲线形态呈低幅齿型(图 5c).
4.3 沼泽沼泽主要发育在河漫滩之间的低洼地区或废弃的三角洲朵体下陷地区.研究区沼泽形成于湿润的气候条件, 与河漫滩不同的是, 研究区沼泽的陆源沉积物的沉积速率低于高等植物的堆积速率, 岩性主要为暗色富含有机质泥、泥炭或褐煤沉积, 少见薄的粉砂岩夹层, 具块状层理、透镜状层理, 可见生物扰动构造、虫孔、虫迹构造等, 常见大量水生卢木等植物碎屑、根系等.测井曲线特点主要为高电阻和低伽马(图 5c).
4.4 天然堤天然堤沉积主要发育于河道两侧, 由多期的洪泛作用形成, 向河道外侧可与河漫滩接触.岩性主要由粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩薄互层组成.天然堤沉积多发育小型的交错层理、脉状层理、生物扰动和砂纹层理等.自然电位测井曲线多为中幅齿型或指型等(图 5d).
5 沉积微相平面展布特征研究区长6油层组8个小层的沉积微相展布如图 6.
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图 6 研究区长6各小层沉积微相展布图 Fig.6 Planar distribution of sedimentary microfacies of each sublayer of C-6 1-井位(well position); 2-砂地比 < 0.3 (sandstone-formation ratio less than 0.3); 3-砂地比0.3~0.5 (sandstone-formation ratio of 0.3-0.5); 4-砂地比0.5~0.7 (sandstone-formation ratio of 0.5-0.7); 5-砂地比>0.7 (sandstone-formation ratio more than 0.7) |
1)长632沉积微相
长632沉积期, 研究区发育多条分流河道, 呈北东向带状展布, 河道分支明显, 多分叉、合并, 呈网状, 单条河道宽度多在500~1000 m之间, 分流河道之间发育有与河道平行分布的沼泽沉积, 沼泽沉积物以富含植物碎片化石以及劣质煤的黑色泥岩为主.
2)长631沉积微相
长631沉积期基本继承了长632的沉积特点, 由于气候的相对干旱以及沉积物供给的减少, 导致其与长632相比, 分流河道以及沼泽发育面积相对减小, 河道主要表现为宽度窄、分布广范的特点.
3)长623沉积微相
长623与长631相比, 由于沉积物供给的增多, 河流作用的增强, 研究区河道发育面积明显增大, 同时沼泽分布面积显著减小.河道在研究区全区分布, 并且砂地比多在0.7以上, 沼泽零散分布在河道两侧, 且沼泽的分布面积具有南多北少的特点.
4)长622沉积微相
研究区长622沉积微相发育特点基本继承了623沉积微相的发育特点, 但与长623相比, 研究区河流作用明显加强, 砂地比大于0.7的河道分布范围更为广泛, 同时随着河流作用的加强, 沼泽发育面积进一步减小.长622是研究区整个长6沉积期河道最为发育的时期, 河道呈北东向稳定分布, 河道宽度大、形态明显.
5)长621沉积微相
长621与长622相比, 研究区河道发育面积相对减少, 但分流河道仍为研究区内主要的微相类型, 沼泽主要分布在研究区北部边缘、中部和南部边缘, 其中, 中部的沼泽发育面积最大, 几乎将南北的分流河道分开.
6)长613沉积微相
研究区长613沉积期, 随着气候的湿润以及河流作用的相对减弱.长613是研究区整个长6沉积期河道最不发育, 但是沼泽最发育的一个时期.河道主要分布在研究区西北部、东部边缘和南部边缘, 且河道宽度窄, 分布面积小.沼泽微相在研究区广泛分布, 形态多为椭圆形和不规则形.
7)长612沉积微相
长612与长613相比, 随着物源供给的增多, 河道分布面积有所增大, 沼泽分布面积有所减小.河道主要分布在研究区西北部边缘、东部和南部边缘, 且在研究区东部-中部最为发育, 由东北部流入到研究区的河流向南延伸, 由研究区南部流出.沼泽相主要位于研究区西部.
8)长611沉积微相
长611与长612相比, 河道分布面积继续增大, 沼泽分布面积再次减小.与长612不同的是, 由于河流作用的进一步增强, 由东北方向流入研究区的河流向西扩展, 将研究区西部的沼泽沉积区分成小块, 位于研究区南部的河道分布面积变化不大, 河道整体仍呈北东向带状展布.
6 沉积模式及微相演化根据研究区长6油层组沉积微相的展布规律, 以现代沉积学原理为指导[14-16], 建立了研究区的沉积模式(图 7).研究区长6整体发育多条多分叉的分流河道, 河道发育具有良好的继承性.
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图 7 研究区三角洲平原沉积模式图 Fig.7 Sedimentary model of delta plain in the study area |
长6油层组沉积微相在平面展布上具有很强的规律性, 分流河道外侧发育天然堤, 在气候湿润的洪泛期研究区发育分布广泛的河漫滩, 河漫滩上往往具有一定的植被生长, 在河漫滩的低洼部位, 沼泽大面积分布, 其上生长的植被茂密程度要高于河漫滩, 高等植物的堆积速率高于陆源碎屑物质的沉积速率, 为成煤的主要微相.纵向上, 从长63到长62分流河道微相发育规模逐步增大, 长63沉积期河漫滩等控泥微相的分布区域在长62沉积期逐步被分流河道等控砂微相所代替; 从长62到长61, 分流河道微相逐渐退出研究区, 河漫滩等控泥微相再一次在研究大规模发育.研究区长62各小层分流河道微相较为发育, 特别是长622小层, 分流河道微相最为发育, 分流河道所占研究区面积80%以上, 长613为研究区长61、62、63段沼泽微相最为发育的时期, 沼泽微相所占研究区面积40%以上.
7 结论1) 研究区长6段沉积亚相为三角洲平原亚相, 沉积微相类型主要有分流河道微相、天然堤微相、河漫滩微和沼泽微相.
2) 长63到长62, 分流河道微相发育规模逐步增大; 长62到长61, 分流河道微相逐步退出研究区, 河漫滩等控泥微相大规模发育.
3) 研究区长6段三角洲平原的沉积模式:平面上, 分流河道外侧发育天然堤, 在气候湿润的洪泛期广泛发育河漫滩, 在河漫滩的低洼部位, 发育大面积沼泽.纵向上, 分流河道、沼泽和河漫滩相互叠置.
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