台北凹陷第三系油气储层特征及影响因素.pdf

收稿日期 2005鄄10鄄27 作者简介 罗权生1967-, 男, 甘肃秦安人, 高级工程师, 在读博士, 从事油田滚动勘探开发工作。 摇 摇 文章编号 1000鄄3754 2006 06鄄0018鄄04 台北凹陷第三系油气储层特征及影响因素 罗权生1,2, 徐摇 君1,2, 王加辉2, 陆林潭2, 何伯斌2, 胥东宏3 1郾 中国地质大学 资源学院, 湖北 武汉摇 430074; 2郾 吐哈油田分公司 勘探开发研究院, 新疆 哈密摇 839009; 3郾 吐哈油田分公司 录井工程公司, 新疆 哈密摇 839009 摘要台北凹陷第三系含油储层岩性以细砂岩为主, 岩石学类型以岩屑长石砂岩和混合砂岩为主, 含 气储层岩性以砂砾岩为主, 岩石学类型为岩屑砂砾岩。 储层微观储集特征发育剩余原生粒间孔、 粘土 矿物杂基内的微孔隙及微裂缝等储集空间类型。 孔隙结构以中孔、细喉道为主,为中高孔、中低渗型 储层。 通过对储层物性影响因素的研究认为,岩石组构、沉积微相、成岩作用是影响该区储层物性的主 要因素;碳酸盐胶结物及自生粘土矿物导致储层物性变差;粘土矿物在转化过程中释放的酸性水对碎屑 颗粒和胶结物的溶蚀作用及烃类的后期注入在一定程度上起到了对储层原生孔隙的改善和保存作用。 关键词冲积扇; 细砂岩; 碳酸盐; 黄铁矿; 原生孔隙; 烃类注入 中图分类号TE122郾 2 摇 摇 摇文献标识码A 摇 摇 台北凹陷早第三纪沉积了一套以北物源供给为主 的冲积河流红色碎屑沉积建造。 鄯善群底部的厚层 砂砾岩、 粉细砂岩为储集层, 与其上部的泥岩及桃树 园组泥岩、 石膏岩构成了台北凹陷内浅层非常重要的 储盖组合。 台北凹陷西南部的神泉和雁木西地区在鄯 善群发现了油层; 台北凹陷北部的鄯勒地区在鄯善群 发现了气层。 因此, 以雁木西油田和鄯勒气田为例, 深入系统地探讨该套含油气储层特征及物性影响因 素, 对油气田勘探开发具有重要的指导意义。 1摇 沉积特征 第三纪时, 位于吐哈盆地北部坳陷带的台北凹陷 在北低南高的构造背景下逐渐深陷并接受了一套以北 物源供给为主的 洪 冲积河流红色碎屑沉积建 造。 第三系自下而上发育了鄯善群、 桃树园组和葡萄 沟组 3 套地层。 鄯善群以底部的厚层砂砾岩、 粉细砂 岩为储集层, 以上部的紫红色泥岩及桃树园组泥岩、 石膏岩为盖层, 构成了台北凹陷内浅层非常重要的储 盖组合, 是台北凹陷浅层发现的很重要的一套含油气 组合。 台北凹陷西南部的神泉和雁木西地区在鄯善群 发现了油层; 台北凹陷北部的鄯勒地区在鄯善群发现 了气层。 受南北物源影响, 台北凹陷鄯善群含油储层 和含气储层沉积面貌存在明显差别。 根据 262 个样品碎屑组分、 重矿物及砂地比分析 统计, 结合地震相特征认为雁木西油田鄯善群沉积物 源主要来自南部的觉罗塔格山。 地层总体呈下粗上细 的正旋回, 厚度为 340 410 m, 自上而下进一步可 划分为 3 个砂岩组 玉、 域、 芋砂岩组。 芋砂岩组 储层为扇三角洲前缘水下分流河道沉积的细砂岩和含 砾砂岩, 储层厚度为 30 50 m, 下部为砂砾岩, 上 部为细砂岩。 电性特征表现为自然伽马值中等 为 70API; 密度值中等 为 2郾 2 g/ cm3; 微侧向有一 定的幅度, 呈箱形。 油层主要分布在上部的细砂岩 中。 该套储层由南向北有减薄的趋势, 在区域上各井 均发育这套储层, 是雁木西油田及台北凹陷第三系的 主力含油层。 鄯勒气田鄯善群含气储层为受北物源博格达山控 制的近源 洪 冲积扇扇中辫状水道砂砾岩沉积。 地层总体呈下粗上细的正旋回, 厚度为 340 m 左右, 自下而上划分为两段, 即鄯一段和鄯二段。 鄯一段中 下部为一套中厚层灰色或杂色砂砾岩夹棕红色泥岩、 含砾泥岩组合, 表现为中高阻、 低声波时差、 高密度 和相对低伽马值, 气层发育在该段顶部的砂砾岩中。 鄯一段进一步可划分为两套横向对比性较好、 分布稳 定的砂岩组 上砂岩组厚度为 20 40 m, 砂砾岩单 层厚度为 1 10 m; 下砂岩组平均厚度为25 m, 砂砾 岩单层厚度为 1 7 m。 2摇 储层特征 2郾 1摇 岩性特征 台北凹陷第三系油气储层岩性差异明显。 以雁木 西油田为代表, 含油储层岩性以细砂岩为主, 粉砂岩 81第 25 卷摇摇 第 6 期摇摇 大庆石油地质与开发摇 P郾 G郾 O郾 D郾 D郾 摇摇 2006 年 12 月 次之, 有少量中砂岩和不等粒砂岩; 以鄯勒气田为代 表, 含气储层岩性以砂砾岩为主。 雁木西油田第三系 Esh 含油储层岩石学类型 为岩屑长石砂岩和混合砂岩。 碎屑组分中石英平均含 量达 46, 长石平均含量为 36, 岩屑平均含量为 18, 主要成分为花岗岩、 流纹岩、 火山碎屑岩等。 重矿物以磁铁矿 25、 绿帘石 18、 石榴石 16、 赤铁矿 15、 锆石 8 矿物组合为 主。 碎屑颗粒多呈次圆次棱角状, 分选中等, 填隙 物包括杂基和胶结物, 杂基成分以泥质为主, 胶结物 以方解石为主, 其次有少量方沸石、 黄铁矿和硬石 膏。 胶结类型以孔隙型为主。 砂砾岩和粉砂岩中泥质 含量较高, 一般可达 15, 最高可达 30。 细砂岩 中泥质含量一般不超过 15, 方解石含量平均为 10, 在部分泥质含量低的砂岩中最高可达 31。 鄯勒气田储气砂岩岩石成分、 结构成熟度都很 低。 砂砾岩中砾石含量较多, 砾径一般为 1 4 mm, 最大达 6 mm; 砾石成分主要为中基性火山碎屑岩, 从勒 15 井岩石薄片来看, 岩屑含量可达 87, 其次 为长石 5、 石英 3, 颗粒分选差, 呈次棱 角状次圆状, 泥质胶结。 2郾 2摇 储集孔隙类型 根据 262 个样品的显微薄片、 铸体薄片和扫描电 镜的鉴定分析, 台北凹陷第三系含油储层的孔隙按成 因可分为原生孔隙和次生孔隙两大类。 其中, 原生孔 隙占 69, 是该区的主要孔隙类型; 次生孔隙仅占 31。 从勒 15 井 1 079郾 36 1 079郾 50 m 井段看, 第 三系储气层主要以泥质杂基内微孔隙和次生构造 溶蚀孔为主。 原生孔隙主要包括剩余原生粒间孔及杂基内的微 孔, 即原始孔隙经过早期压实和胶结作用后的剩余粒 间孔,呈不规则的外形,占原生孔隙的53 ;粘土 矿物杂基内的微孔隙包括微晶孔和杂基中的微孔, 占 47, 主要分布在伊利石等粘土矿物中。 次生孔隙是 成岩作用和构造作用的结果, 主要包括粒间溶蚀孔、 粒内溶蚀孔及微裂缝等 淤粒间溶蚀孔占 18, 主 要为充填的碳酸盐胶结物、 部分泥质杂基等受溶解而 形成; 于粒内溶孔占 37, 包括长石、 中酸性喷出 岩屑等不稳定碎屑内的溶蚀孔和胶结物内的溶蚀微 孔, 钾长石常见沿一组或两组双晶面溶蚀或交代形成 粒内溶孔; 盂微裂缝占 45, 主要是构造缝。 雁 301 井1 570郾 01 1 601郾 36 m 井段普遍发育网状裂缝, 缝 宽为 0郾 01 0郾 18 mm。 雁 630 井 在 1 579郾 77 1 651郾 15 m 井段普遍发育成岩碎裂缝 图 1。 据统 计, 构造缝主要发育在含泥的粉砂岩中, 未见有充填 物, 对物性的影响较大, 也有利于酸性溶液活动, 形 成次生溶孔, 对油气的运移极为有利。 2郾 3摇 孔隙结构特征 雁 301 井、 雁 630 井及神 111 井压汞资料显示 表 1, 第三系储层孔隙微观特征表现为中孔隙、 细 表 1摇 台北凹陷第三系储油层压汞资料 井 号 深摇 摇 度 / m 孔隙度 / 渗透率 /10-3滋m2 排驱压力 / MPa 饱和中值压力 / MPa 最大孔喉半径 / 滋m 孔隙半径 / 滋m 分选 系数 孔喉直径均值 / 滋m 最大进汞饱和度 / 雁 630 雁 301 神 111 1 618郾 24 1 618郾 3424郾 028郾 00郾 0761郾 0709郾 663郾 06郾 7075郾 0 1 620郾 23 1620郾 3324郾 023郾 00郾 2001郾 1003郾 743郾 06郾 7875郾 0 1 628郾 75 1 628郾 8519郾 032郾 00郾 0500郾 47014郾 622郾 86郾 4779郾 0 1 629郾 77 1 629郾 8924郾 0172郾 00郾 0370郾 23619郾 7217郾 422郾 76郾 7589郾 0 1 631郾 28 1 631郾 3915郾 05郾 50郾 0961郾 1107郾 7024郾 673郾 16郾 2371郾 0 1 601郾 70 1 601郾 8124郾 839郾 10郾 0430郾 29417郾 2917郾 037郾 3392郾 8 1 602郾 23 1 602郾 3424郾 010郾 00郾 0480郾 38915郾 2622郾 142郾 68郾 0697郾 0 1 602郾 42 1 602郾 5223郾 012郾 00郾 1260郾 4965郾 852郾 47郾 9592郾 0 1 605郾 51 1 605郾 6021郾 4317郾 00郾 0350郾 12020郾 982郾 76郾 7595郾 7 1 606郾 65 1 606郾 7413郾 83郾 70郾 1020郾 6347郾 242郾 57郾 2983郾 4 1 790郾 75 1 790郾 8419郾 00郾 0290郾 10225郾 032郾 76郾 2891郾 2 1 880郾 78 1 880郾 8816郾 0382郾 00郾 0570郾 15812郾 922郾 66郾 1289郾 0 1 883郾 14 1 883郾 2613郾 0196郾 00郾 0480郾 16915郾 342郾 36郾 7193郾 0 91摇 2006 年 12 月摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 罗权生等 台北凹陷第三系油气储层特征及影响因素 喉道及孔隙分选性较差。 储集层平均孔隙直径为 45 滋m, 孔喉直径平均值为 6郾 5 滋m; 排驱压力较高, 为 0郾 035 0郾 126 MPa, 中值压力平均为 0郾 98 MPa, 最 大进汞饱和度为 71 96, 介于玉域型之间, 以域类储集层为主[1]。 孔喉半径分布范围很大, 总 体呈窄频双峰型, 小于 0郾 1滋m 的无效孔喉约占总孔 喉的 21, 大于 0郾 1滋m 的孔喉分布频带宽为 0郾 1 6郾 3 滋m, 且没有形成明显的峰值, 说明有效孔喉分 选性也较差。 孔喉分布的不均质性致使喉管曲度增 加, 孔隙结构更加复杂。 孔隙结构的复杂化降低了有 效储集空间和渗流能力, 造成束缚水含量增加, 进而 增大了储集层的导电性和油层识别难度。 2郾 4摇 储层物性特征 台北凹陷西部第三系油层埋藏深度 1 550 1 650 m, 成岩作用较弱, 颗粒疏松, 原生孔隙发育, 储集 性能相对较好。 根据雁 301 井、 神 111 井等取心井 200 多个岩心分析样品的统计, 雁木西和神泉第三系 含油储层平均孔隙度为 23, 平均渗透率为 195郾 05伊 10-3滋m2, 为中孔、 中渗储层。 台北凹陷北部第三系含气储层埋藏浅, 深度为 520 740 m, 岩心未固结成岩, 呈松散状。 根据勒 9 井、 勒 11 井试油地层测试计算结果, 结合勒 13 井的 核磁共振测井处理常规孔隙度测井曲线标定, 计算气 层段孔隙度为 18 26, 有效渗透率为 0郾 20伊10-3 0郾 98伊10-3滋m2, 为中高孔特低渗透储层。 孔隙度和渗透率呈明显的正相关, 意味着该区孔 隙的缩小与喉道的压缩基本同步。 但是, 鄯勒气田存 在着孔隙度高、 渗透率低, 二者不同步的特点, 这主 要与该区近物源沉积、 泥质杂基含量高有关。 其次, 渗透率除受孔隙度影响外, 还受到孔道截面积大小、 形状、 连通性以及流体的性能等方面的影响。 3摇 储层物性影响因素分析 3郾 1摇 岩石组构的影响 第三系储油砂体的物性与岩石组分中的石英、 长 石含量呈不太明显的正相关。 以雁 630 井含油层段为 例, 石英和长石的总含量达 85, 与杂基及胶结物 含量呈负相关, 且相关性较好, 说明杂基及胶结物含 量对该区储油砂体物性的影响大。 进一步分析可以发 现, 当泥质含量大于 9时, 泥质含量对储层物性的 影响明显; 当泥质含量小于 9 时, 孔隙度、 渗透率 与泥质含量关系比较离散。 这说明当泥质含量较高 时, 岩石的抗压能力明显下降, 而当泥质的含量小于 某一数值 如 9时,泥质的存在并不影响岩石的抗 压能力。 相反,一定数量泥质薄膜的存在可以抑制胶 结物的沉淀,而且由于颗粒的支撑使压实作用减弱。 岩石结构对储层物性的影响主要表现在分选系数 和粒度中值对储层物性的影响。 孔隙度、 渗透率与分 选系数呈负相关, 即随砂岩分选性变好, 孔隙度和渗 透率呈增大的趋势。 粒径对孔隙性、 渗透性的影响表 现为 粒度愈小则孔隙度愈大, 这是因为细粒碎屑磨 圆度差, 呈棱角状, 颗粒支撑时比较松散, 因此它比 磨圆好的粗砂粒有更好的孔隙度[2]。 3郾 2摇 沉积微相的影晌 不同相带发育不同的岩相, 不同的岩相具有不同 的岩矿组成和不同的岩石结构, 不同相带储层的物性 差异是明显的。 相对而言, 扇三角洲前缘水下分流河 道微相的物性最好。 以雁木西油田为例, 油层物性属 中、 高孔中渗型; 冲积扇扇中辫状主河道砂体物性次 之, 如鄯勒第三系气层孔隙度可达到中、 高孔; 冲积 扇扇顶微相沉积的砂砾岩颗粒分选差, 杂基含量高, 物性则较差; 冲积扇扇缘微相砂层薄、 岩性细的甚至 整个砂体物性都非常差, 不能成为油气的储集体。 3郾 3摇 成岩作用的影晌 成岩作用研究结果表明, 研究区第三系储集砂体 目前处于早成岩 B 期, 经历的主要成岩事件有压实、 胶结作用和溶解作用等, 对该区储层物性影响比较明 显的主要是胶结作用和溶解作用。 3郾 3郾 1摇 胶结作用对物性的影响 胶结作用对储层物性起破坏作用是该区储层物性 变差的主要因素。 胶结物主要为碳酸盐矿物, 其次为 自生粘土矿物, 含油层段发育少量黄铁矿。 这主要是 因含硫酸盐的地下水与油气相遇, 在硫酸盐的参与 下, 油气将氧化铁还原而成黄铁矿。 碳酸盐胶结物主要为泥晶和粉晶方解石, 平均含 量为 10。 碳酸盐含量对储层物性有比较明显的影 响 图 2。 对孔隙度影响比较明显的界限是碳酸盐 含量约为 8, 当碳酸盐含量高于 8 时, 孔隙度、 渗透率与碳酸盐含量呈明显的反比关系, 低于 8 时, 孔隙度、 渗透率随碳酸盐含量的变化不明显。 分 02大庆石油地质与开发摇 P郾 G郾 O郾 D郾 D郾 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 第 25 卷摇 第 6 期 析其原因 淤碳酸盐含量低时, 只在颗粒接触点上被 胶结物胶结, 形成接触式胶结, 其在岩石结构中只起 到固结骨架颗粒的作用, 对孔隙减小的影响可以通过 骨架作用延缓压实程度来补偿; 于碳酸盐含量增高 时, 随着胶结物含量的增加, 颗粒胶结方式逐渐由孔 隙式、 基底式变为呈镶嵌结构, 从而使颗粒彼此紧密 接触, 孔隙空间缩小, 渗透性变差[3-4]。 泥质胶结物自生粘土矿物的成分主要为伊/ 蒙混 层矿物 占 65, 其次是伊利石 占 25, 绿泥 石占 5, 高岭石占 4。 伊/ 蒙混层矿物呈片状、 卷 曲丝发状分布于颗粒表面而使孔隙度减小, 自生伊利 石在扫描镜下观察呈丝发状、 纤维状桥式结构, 容易 堵塞孔喉。 3郾 3郾 2摇 溶解作用对物性的影响 根据对铸体薄片的观察, 长石和岩屑表面局部溶 蚀明显并形成有粒内溶蚀微孔。 另外, 沿长石的解理 缝以及胶结物表面也发现有溶蚀现象。 溶解作用是使 储集层物性得到改善的建设性作用。 3郾 4摇 烃类的注入对储层具有一定的保护作用 烃类的后期注入阻止了压溶作用的进行, 从而抑 制化学致密作用进程, 有利于储层孔隙的保存。 因为 抑制作用一方面阻止了大规模胶结作用的发生, 另一 方面, 小规模的胶结使砂岩的固结程度大大提高, 有 效地缓解了压实对孔隙的损失程度。 雁木西油田同一 砂体含油部位比不含油部位的孔隙度高说明了这一 点。 除以上因素外, 以膏岩为主的盖层因其热导率 高、 隔热性差, 使得下部储层的热量容易散失, 从而 大大降低了成岩演化作用的速率, 因此使砂岩中的原 生孔隙得以很好地保存[5]。 4摇 结摇 论 1 台北凹陷第三系鄯善群油气储层砂体总体 属于受博格达山北物源控制的冲积扇沉积。 在凹陷西 南部雁木西地区发育受南物源控制的冲积扇河流 扇三角洲沉积体系, 其中扇三角洲水下分流河道砂体 是良好的含油储集岩。 2 受南北物源影响, 台北凹陷鄯善群含油储 层和含气储层特征差异明显 含油储层岩性以岩屑长 石砂岩和混合砂岩、 细砂岩为主, 颗粒分选中好, 磨圆度以次圆状为主; 含气储层岩性为岩屑砂砾岩, 杂基含量高。 二者的孔隙类型均以原生孔为主, 属中 高孔中渗低渗型储层。 3 岩石组构和沉积微相对该区储层物性有重 要影响, 成岩作用是影响区内储层储集性能的主要因 素。 碳酸盐胶结物及自生粘士矿物是导致储层物性变 差的主要原因, 粘土矿物在转化过程中所释放出的酸 性水对碎屑颗粒和胶结物的溶蚀作用以及烃类的后期 注入在一定程度上起到了对储层的保存和改善作用。 参考文献 [1] 袁明生, 梁世君, 燕列灿, 等 郾 吐哈盆地油气地质与勘探实践 [M] 郾 北京 石油工业出版社, 2002郾 [2] 熊琦华 郾 测井地质基础 [M] 郾 北京 石油工业出版社, 1993郾 [3] 何更生 郾 油层物理 [M] 郾 北京 石油工业出版社, 2003郾 [4] 刘娅铭, 姜在兴, 朱井泉, 等 郾 东河砂岩中碳酸盐胶结物特征及 对储层的影响 [J] 郾 大庆石油地质与开发,2006,25313鄄15郾 [5] 罗权生, 荆文波, 聂朝强 郾 台北凹陷第三系膏盐岩对油气运聚的 意义 [J] 郾 石油勘探与开发, 2000, 27 1 29鄄31郾 编辑 狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮狮 宋玉梅 上接第 17 页 倒影关系仅在张性沉积盆地中对应关系较好, 因此在 挤压性沉积盆地及其他地区应用 Moho 面埋深的经验 公式时应加以注意。 此外, 该项研究的结果在很大程 度上取决于不同大地构造背景下的莫霍面 上地幔 处的热流值, 对这方面资料的研究程度还不够, 有待 于进一步积累和深入。 参考文献 [1] 吴冲龙, 杨摇 起, 刘摇 刚, 等 郾 煤变质作用热动力学分析的原理 与方法 [J] 郾 煤炭学报, 1997, 22 3 225鄄229郾 [2] 吴冲龙, 李摇 星, 刘摇 刚, 等 郾 盆地地热场模拟的若干问题探讨 [J] 郾 石油实验地质, 1999, 21 1 1鄄7郾 [3] Mckenzie D郾 Some Remarks on the development of sedimentary basins [J] 郾 Earth and Planetary Science Letters, 1978郾 [4] Lerche I, Yarzab R F郾 Determination of paleoheat flux vitrinite re鄄 flectance data [J] 郾 AAPG Buletin, 1984郾 [5] 庞雄奇, 陈章明, 陈发景 郾 非线性变化古热流回剥模拟计算方法 探讨 [J] 郾 大庆石油学院学报, 1994, 18 2 9鄄16郾 [6] 陈增智,柳广弟,郝石生 郾 多构造期古老盆地古热流史模型及其应 用[J]. 石油大学学报自然科学版, 1999,23117鄄19郾 [7] 汪集旸, 汪缉安 郾 辽河裂谷盆地地幔热流 [J] 郾 地球物理学报, 1986, 29 5 450鄄459郾 [8] Wu Chonglong, Li Sitian , Cheng Shoutian郾 The statistical prediction of the vitrinite reflectance and study of ancient geothermal field in Songliao Basin, China [J] 郾 Journal of China University of Geosci鄄 ences, 1991, 2 1 91鄄101郾 [9] 卢双舫, 刘新颖, 王振平, 等 郾 松辽盆地深层剥蚀量探讨及其意 义 [J] 郾 大庆石油地质与开发, 2005, 24 1 20鄄22郾 编辑 宋玉梅 12摇 2006 年 12 月摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 罗权生等 台北凹陷第三系油气储层特征及影响因素