范振峰,张金亮,王金凯

(1.中国海洋大学海洋地球科学学院,山东青岛266100;2.中国石化胜利油田分公司,地质科学研究院,山东青岛257015)

陡坡带砂砾岩体储集特征研究
——以车镇凹陷北带为例

范振峰1,2,张金亮1,王金凯1

(1.中国海洋大学海洋地球科学学院,山东青岛266100;2.中国石化胜利油田分公司,地质科学研究院,山东青岛257015)

箕状断陷盆地陡坡带发育有大规模的砂砾岩体,紧邻生油洼陷,是油气运移的主要指向,蕴藏着巨大的勘探潜力。由于砂砾岩体多属于近源快速堆积的产物,成岩作用强烈,储集物性普遍偏差,多数探井因此而失利,因此,分析砂砾岩体储层的成因机理,寻找有利的储集相带,对勘探有着至关重要的影响。本文以车镇凹陷北带砂砾岩体为例,通过分析化验与地质分析相结合的方法,表明次生孔隙与裂缝是主要储集空间类型,主要受到有机酸的溶蚀作用与异常高压的影响;通过对沉积作用的分析,明确了各类扇体的有利储集相带,指出了下一步的勘探方向。

陡坡带;砂砾岩体;储集物性;溶蚀作用;异常高压;沉积作用

1 研究区概况

车镇北部陡坡带位于济阳坳陷的西北部、埕南断层下降盘,北靠埕子口凸起,南临车西、大王庄、郭局子3个生油洼陷,古今系沉积时期发育有多类型、多期次的砂砾岩体,是油气运移的主要指向,蕴藏着巨大的勘探潜力(见图1)。根据第三次资源评价的结果,车镇北带砂砾岩体的总资源量约为1.5亿吨,是胜利油田下步勘探主要阵地之一。

图1 车镇北带区域位置图Fig.1 Regional location map of north belt of Chezhen depression

但该区勘探效果并不理想,自1970年代投入勘探以来,先后有40余口探井钻遇砂砾岩体,其中仅有车古25、车66、车660等少数几口探井获得工业油流,这与该区优越的成藏背景形成巨大的反差。综合分析表明,主要是由于储集物性差所致:由于紧靠埕子口凸起,碎屑物质出山口后直接堆积于断层根部,得不到有效的分选与磨圆,加之埋藏较深,成岩作用强烈,储集物性普遍偏差。因此,分析砂砾岩体的储层类型与影响因素,进而寻找有利的储集相带,就成为该区勘探的当务之急。

2 储层类型

古今系沉积时期,车镇北带发育有多期次、多类型的砂砾岩扇体,主要发育原生孔隙、次生孔隙和裂缝3类储层,储集空间类型多种多样,其形成机制也千差万别[1](见表1)。

表1 车镇北带砂砾岩扇体储集类型统计表Table 1 Table of glutenite reservoir type in north belt of Chezhen depression

由于车镇北带砂砾岩体埋藏较深,成岩作用强烈,原生孔隙已基本消失殆尽,对储集物性贡献较大的主要是次生孔隙和裂缝[2],而且它们在成因上也具有一定的联系,常常相互作用构成混合型储层,如在裂缝较为发育的部位常见溶蚀孔洞,这主要是由于裂缝的存在而加大了地层水的流通,从而容易发生溶蚀作用。

3 储集物性控制因素

车镇北带砂砾岩体中所发育的诸多储集空间类型,主要受到溶蚀作用、异常高压、沉积作用等三方面的影响。

3.1 有机酸的溶蚀是形成次生孔隙的主要原因

研究表明有机酸和酚蚀是导致岩石组分融解的重要溶剂,二者均主要来自有机质的演化。由于车镇凹陷沙三段发育有巨厚的烃源岩,在干酪根大量成烃之前会释放出大量的有机酸。从车66井的盐水包裹体分析可知,车镇北带沙三下及沙四上最高热解峰温110～120℃,为有机质热演化过程中最主要的有机酸产生时期[3],因而埋深在3 500 m以下的砂砾岩体具有发生溶蚀作用形成大量次生孔隙的物质条件。

此外,有机质热演化可形成碳酸。在有机质演化剖面上,碳酸含量随埋藏深度(温度)的增加而升高,但其溶解能力较有机酸要弱[4]。

图2 车66井砂砾岩井段储层厚度与物性关系图Fig.2 Relation between reservoir thickness and physical properties in glutenite section of well Che66

而从已钻遇砂砾岩体的含油情况看,包裹在烃源岩中的砂砾岩体最易受到有机酸的溶蚀改造。以车66砂砾岩体为例,所钻遇的砂砾岩体多为3～5 m的薄层,最大单层厚度<20 m,岩性组合具有“泥包砂”的特点,即砂砾岩体与烃源岩呈互层状接触,因而具有较好的储集物性。薄片分析表明,储集空间类型主要为次生的溶蚀孔隙,具有以下的分布特点:①3～5 m的薄层储集物性较好,平均孔隙度>10%;厚层储集物性较差,多为5%左右;②就厚层而言,其顶底的储集物性要明显好于中间部位,这是受到酸性水溶蚀改造的典型特征(见图2)。由于溶蚀作用是普遍存在的,所以该类储集体不但物性好,且分布范围广。

3.2 异常高压

异常流体压力的存在对于储集物性的改善和保持有重要的作用。异常高压带与次生孔隙发育带具有较好的对应关系,位于高压封盖层之下的砂岩储层孔隙度比正常压实趋势下的砂岩高出3%～8%。

3.2.1 异常高压流体封存箱 车镇凹陷一个显著特点就是断裂较不发育,加之顶部东营组—沙二段发育有巨厚的泥岩盖层,油气纵向运移困难,主要被封存在深层,具备形成异常高压的地质条件。车镇北带砂砾岩体中的异常高压已为钻井所证实:该带在钻井过程中有多口井发生井喷、井涌,车66等井压力系数更是高达1.72。

封闭与分割形成异常高压流体封存箱的关键,并不是通常意义上的油气藏的盖层,而是由于矿化作用、充填作用等后生作用所造成的渗透率近于零的封闭层[5]。车镇北带的异常高压流体封存箱主要由3部分组成:顶封闭层、底封闭层和侧向封闭层所。就顶封闭层而言,主要与泥岩的钙化有关,在镜质组反射率达到0.9%时,干酪根进入生油高峰期,释放出大量二氧化碳,有助于碳酸盐岩砾石大量溶解形成次生孔隙,当这种碳酸盐溶液向上运移至镜质组反射率为0.4%～0.5%(埋深3 000～3 200 m)处,碳酸盐再次沉淀,形成顶封闭层。底封闭层是大的地层界面,即沙三段——沙四段的分界面。而侧向封闭靠的是边界断层根部的近岸水下扇体,这种扇体属于近源快速堆积的产物,相带分布窄,分选磨圆差,致使储集物性极差,可形成侧向封堵(见图3)。

3.2.2 异常高压对储层的影响 异常高压对储层物性的影响主要表现在:

(1)异常高压减小了地层的有效应力,可以减缓压实作用,有效地保护已形成的孔隙[6]。

(2)封存箱内的异常高压可使CO2的溶解度增大,从而促进了孔隙流体对灰岩砾石的溶蚀作用。

(3)封存箱内存在较大的剩余流体压力,可沿着层理面、冲刷面这些固结相对薄弱的环节释放,从而可形成水平产状的微裂缝。车66井的岩心观察和成像资料均表明,砂砾岩井段发育有一定数量的微裂缝,且多为水平产状。由于该井处于深洼陷部位,受构造作用影响较小,因此,微裂缝的形成应主要归因于封存箱内的异常高压。

3.3 沉积作用

车镇北带主要发育有近岸水下扇和浊积扇两种扇体类型,不同的沉积类型、不同的沉积相带,其储集物性往往有较大的差别。

图3 车镇北带异常高压流体封存箱Fig.3 Abnormal high pressure fluid compartment in north belt of Chezhen depression

3.3.1 沉积类型的影响 在埋深等其它外部条件相同的情况下,浊积扇体通常具有更好的储层物性,主要有如下2个方面原因:一是浊积扇体多位于湖盆的中心部位,搬运距离较长,相对于就近堆积的近岸水下扇而言,得到较好的分选和磨圆[7];二是浊积扇体往往是滑塌作用的产物,多见揉皱、包卷、泥岩撕裂等同生变形构造,其固结相对薄弱,在外力和地层水的作用下,易于形成溶蚀缝洞等次生的储集空间类型,从而改善了扇体的储集物性。

3.3.2 沉积相带的影响 沉积亚相对储集物性也有较大的影响,勘探实践表明,优质储层主要集中在近岸水下扇的扇中-扇端以及浊积扇体的内扇—中扇。

图4 车古209-车古26井沉积物性剖面图Fig.4 Profile of deposition and physical properties from well Chegu209 to well Chegu26

(1)近岸水下扇 近岸水下扇体属于近源快速堆积的产物,整体储集物性较差,但随着搬运距离的加长,其扇中和扇端部位得到一定的分选和磨圆,岩性变细,单层厚度变小,储层物性得到一定的改善,油气也主要集中在该部位,而扇根多为厚层块状结构,基本上不具备储集物性,主要形成侧向封堵。以车3地区水下扇砂砾岩体为例,钻遇扇根的的车古26井孔隙度<2%,而钻遇扇中和扇端的车古206和209井,扇中孔隙度普遍>4%,扇端孔隙度>5%,最高可达8%以上,且有由扇中到扇端逐渐变好的趋势(见图4)。

(2)浊积扇 浊积扇体由于搬运距离较远,其内扇和中扇亚相都得到较好的分选和磨圆,岩性较细、较纯,以砂岩为主,具有较好的储集物性。而随着搬运距离的进一步加长,其扇端亚相泥质含量明显增加,主要为泥质粉砂岩,储集物性反而有所下降[8]。以车66扇体扇体为例,钻遇内扇和中扇亚相的车66与660井,孔隙度为5%～5.7%,而钻遇外扇亚相的车662井,孔隙度仅有3.7%(见图5)。浊积扇体含油部位主要集中在内扇和中扇亚相,且所占比例较大,可达整个扇体的70%～80%。

图5 车662～车661井沉积物性剖面Fig.5 Profile of deposition and physical properties from well Che662 to well Che661

4 结论

(1)砂砾岩体主要受到溶蚀作用、异常高压、沉积作用等多方面的影响,形成了以次生孔隙和裂缝为主的储集空间类型。

(2)浊积扇体由于搬运距离较远,相带展布较宽,其储集物性和含油性普遍较好,是砂砾岩体勘探的重点对象。

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Abstract: Mass glutenite deposited in steep slope zone of dustpan fault depression is adjacent to hydrocarbon generation sag.They are lying on the main path of petroleum migration and have great exploration potential.Because of the character of near source,rapid deposition and strong diagenesis,many wells exploration for glutenite failed.It will be very important to analyze glutenite reservoir’s forming mechanics and search for favorable reservoir facies.By studying on glutenite in north belt of Chezhen depression with laboratory analysis and comprehensive analysis of logging and geology,it shows that secondary porosities and fractures are the main reservoir space and dissolution of organic acid,abnormal high-pressure and deposition are the main factors effecting reservoir quality.Through analysis of deposition,favorable reservoir facies of varies types of glutenite are clear and the future exploration direction is pointed out.

Key words: steep slope zone;glutenite;reservoir quality;dissolution;abnormal high-pressure;deposition

责任编辑 徐 环

Characters of Glutenite Reservoir in Steep Slope Zone in Case of North Belt of Chezhen Depression

FAN Zhen-Feng1,2,ZHAN GJin-Liang1,WANGJin-Kai1
(1.College of Marine Geoscience,Ocean University of China,Qingdao 266100,China;2.Geological Scientific Research Institute,Shengli Oilfield Company of SINOPEC,Dongying 257015,China)

P618.130.2

A

1672-5174(2011)06-093-04

国家重大科技专项“渤海湾盆地精细勘探关键技术”(2008ZX05006)资助

2010-08-03;

2011-04-07

范振峰(1970-),男,高级工程师。E-mail:dzyfzf@slof.com