范振峰,張金亮,王金凱

(1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院,山東青島266100;2.中國(guó)石化勝利油田分公司,地質(zhì)科學(xué)研究院,山東青島257015)

陡坡帶砂礫巖體儲(chǔ)集特征研究
——以車(chē)鎮(zhèn)凹陷北帶為例

范振峰1,2,張金亮1,王金凱1

(1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院,山東青島266100;2.中國(guó)石化勝利油田分公司,地質(zhì)科學(xué)研究院,山東青島257015)

箕狀斷陷盆地陡坡帶發(fā)育有大規(guī)模的砂礫巖體,緊鄰生油洼陷,是油氣運(yùn)移的主要指向,蘊(yùn)藏著巨大的勘探潛力。由于砂礫巖體多屬于近源快速堆積的產(chǎn)物,成巖作用強(qiáng)烈,儲(chǔ)集物性普遍偏差,多數(shù)探井因此而失利,因此,分析砂礫巖體儲(chǔ)層的成因機(jī)理,尋找有利的儲(chǔ)集相帶,對(duì)勘探有著至關(guān)重要的影響。本文以車(chē)鎮(zhèn)凹陷北帶砂礫巖體為例,通過(guò)分析化驗(yàn)與地質(zhì)分析相結(jié)合的方法,表明次生孔隙與裂縫是主要儲(chǔ)集空間類(lèi)型,主要受到有機(jī)酸的溶蝕作用與異常高壓的影響;通過(guò)對(duì)沉積作用的分析,明確了各類(lèi)扇體的有利儲(chǔ)集相帶,指出了下一步的勘探方向。

陡坡帶;砂礫巖體;儲(chǔ)集物性;溶蝕作用;異常高壓;沉積作用

1 研究區(qū)概況

車(chē)鎮(zhèn)北部陡坡帶位于濟(jì)陽(yáng)坳陷的西北部、埕南斷層下降盤(pán),北靠埕子口凸起,南臨車(chē)西、大王莊、郭局子3個(gè)生油洼陷,古今系沉積時(shí)期發(fā)育有多類(lèi)型、多期次的砂礫巖體,是油氣運(yùn)移的主要指向,蘊(yùn)藏著巨大的勘探潛力(見(jiàn)圖1)。根據(jù)第三次資源評(píng)價(jià)的結(jié)果,車(chē)鎮(zhèn)北帶砂礫巖體的總資源量約為1.5億噸,是勝利油田下步勘探主要陣地之一。

圖1 車(chē)鎮(zhèn)北帶區(qū)域位置圖Fig.1 Regional location map of north belt of Chezhen depression

但該區(qū)勘探效果并不理想,自1970年代投入勘探以來(lái),先后有40余口探井鉆遇砂礫巖體,其中僅有車(chē)古25、車(chē)66、車(chē)660等少數(shù)幾口探井獲得工業(yè)油流,這與該區(qū)優(yōu)越的成藏背景形成巨大的反差。綜合分析表明,主要是由于儲(chǔ)集物性差所致:由于緊靠埕子口凸起,碎屑物質(zhì)出山口后直接堆積于斷層根部,得不到有效的分選與磨圓,加之埋藏較深,成巖作用強(qiáng)烈,儲(chǔ)集物性普遍偏差。因此,分析砂礫巖體的儲(chǔ)層類(lèi)型與影響因素,進(jìn)而尋找有利的儲(chǔ)集相帶,就成為該區(qū)勘探的當(dāng)務(wù)之急。

2 儲(chǔ)層類(lèi)型

古今系沉積時(shí)期,車(chē)鎮(zhèn)北帶發(fā)育有多期次、多類(lèi)型的砂礫巖扇體,主要發(fā)育原生孔隙、次生孔隙和裂縫3類(lèi)儲(chǔ)層,儲(chǔ)集空間類(lèi)型多種多樣,其形成機(jī)制也千差萬(wàn)別[1](見(jiàn)表1)。

表1 車(chē)鎮(zhèn)北帶砂礫巖扇體儲(chǔ)集類(lèi)型統(tǒng)計(jì)表Table 1 Table of glutenite reservoir type in north belt of Chezhen depression

由于車(chē)鎮(zhèn)北帶砂礫巖體埋藏較深,成巖作用強(qiáng)烈,原生孔隙已基本消失殆盡,對(duì)儲(chǔ)集物性貢獻(xiàn)較大的主要是次生孔隙和裂縫[2],而且它們?cè)诔梢蛏弦簿哂幸欢ǖ穆?lián)系,常常相互作用構(gòu)成混合型儲(chǔ)層,如在裂縫較為發(fā)育的部位常見(jiàn)溶蝕孔洞,這主要是由于裂縫的存在而加大了地層水的流通,從而容易發(fā)生溶蝕作用。

3 儲(chǔ)集物性控制因素

車(chē)鎮(zhèn)北帶砂礫巖體中所發(fā)育的諸多儲(chǔ)集空間類(lèi)型,主要受到溶蝕作用、異常高壓、沉積作用等三方面的影響。

3.1 有機(jī)酸的溶蝕是形成次生孔隙的主要原因

研究表明有機(jī)酸和酚蝕是導(dǎo)致巖石組分融解的重要溶劑,二者均主要來(lái)自有機(jī)質(zhì)的演化。由于車(chē)鎮(zhèn)凹陷沙三段發(fā)育有巨厚的烴源巖,在干酪根大量成烴之前會(huì)釋放出大量的有機(jī)酸。從車(chē)66井的鹽水包裹體分析可知,車(chē)鎮(zhèn)北帶沙三下及沙四上最高熱解峰溫110～120℃,為有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中最主要的有機(jī)酸產(chǎn)生時(shí)期[3],因而埋深在3 500 m以下的砂礫巖體具有發(fā)生溶蝕作用形成大量次生孔隙的物質(zhì)條件。

此外,有機(jī)質(zhì)熱演化可形成碳酸。在有機(jī)質(zhì)演化剖面上,碳酸含量隨埋藏深度(溫度)的增加而升高,但其溶解能力較有機(jī)酸要弱[4]。

圖2 車(chē)66井砂礫巖井段儲(chǔ)層厚度與物性關(guān)系圖Fig.2 Relation between reservoir thickness and physical properties in glutenite section of well Che66

而從已鉆遇砂礫巖體的含油情況看,包裹在烴源巖中的砂礫巖體最易受到有機(jī)酸的溶蝕改造。以車(chē)66砂礫巖體為例,所鉆遇的砂礫巖體多為3～5 m的薄層,最大單層厚度<20 m,巖性組合具有“泥包砂”的特點(diǎn),即砂礫巖體與烴源巖呈互層狀接觸,因而具有較好的儲(chǔ)集物性。薄片分析表明,儲(chǔ)集空間類(lèi)型主要為次生的溶蝕孔隙,具有以下的分布特點(diǎn):①3～5 m的薄層儲(chǔ)集物性較好,平均孔隙度>10%;厚層儲(chǔ)集物性較差,多為5%左右;②就厚層而言,其頂?shù)椎膬?chǔ)集物性要明顯好于中間部位,這是受到酸性水溶蝕改造的典型特征(見(jiàn)圖2)。由于溶蝕作用是普遍存在的,所以該類(lèi)儲(chǔ)集體不但物性好,且分布范圍廣。

3.2 異常高壓

異常流體壓力的存在對(duì)于儲(chǔ)集物性的改善和保持有重要的作用。異常高壓帶與次生孔隙發(fā)育帶具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,位于高壓封蓋層之下的砂巖儲(chǔ)層孔隙度比正常壓實(shí)趨勢(shì)下的砂巖高出3%～8%。

3.2.1 異常高壓流體封存箱 車(chē)鎮(zhèn)凹陷一個(gè)顯著特點(diǎn)就是斷裂較不發(fā)育,加之頂部東營(yíng)組—沙二段發(fā)育有巨厚的泥巖蓋層,油氣縱向運(yùn)移困難,主要被封存在深層,具備形成異常高壓的地質(zhì)條件。車(chē)鎮(zhèn)北帶砂礫巖體中的異常高壓已為鉆井所證實(shí):該帶在鉆井過(guò)程中有多口井發(fā)生井噴、井涌,車(chē)66等井壓力系數(shù)更是高達(dá)1.72。

封閉與分割形成異常高壓流體封存箱的關(guān)鍵,并不是通常意義上的油氣藏的蓋層,而是由于礦化作用、充填作用等后生作用所造成的滲透率近于零的封閉層[5]。車(chē)鎮(zhèn)北帶的異常高壓流體封存箱主要由3部分組成:頂封閉層、底封閉層和側(cè)向封閉層所。就頂封閉層而言,主要與泥巖的鈣化有關(guān),在鏡質(zhì)組反射率達(dá)到0.9%時(shí),干酪根進(jìn)入生油高峰期,釋放出大量二氧化碳,有助于碳酸鹽巖礫石大量溶解形成次生孔隙,當(dāng)這種碳酸鹽溶液向上運(yùn)移至鏡質(zhì)組反射率為0.4%～0.5%(埋深3 000～3 200 m)處,碳酸鹽再次沉淀,形成頂封閉層。底封閉層是大的地層界面,即沙三段——沙四段的分界面。而側(cè)向封閉靠的是邊界斷層根部的近岸水下扇體,這種扇體屬于近源快速堆積的產(chǎn)物,相帶分布窄,分選磨圓差,致使儲(chǔ)集物性極差,可形成側(cè)向封堵(見(jiàn)圖3)。

3.2.2 異常高壓對(duì)儲(chǔ)層的影響 異常高壓對(duì)儲(chǔ)層物性的影響主要表現(xiàn)在:

(1)異常高壓減小了地層的有效應(yīng)力,可以減緩壓實(shí)作用,有效地保護(hù)已形成的孔隙[6]。

(2)封存箱內(nèi)的異常高壓可使CO2的溶解度增大,從而促進(jìn)了孔隙流體對(duì)灰?guī)r礫石的溶蝕作用。

(3)封存箱內(nèi)存在較大的剩余流體壓力,可沿著層理面、沖刷面這些固結(jié)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)釋放,從而可形成水平產(chǎn)狀的微裂縫。車(chē)66井的巖心觀察和成像資料均表明,砂礫巖井段發(fā)育有一定數(shù)量的微裂縫,且多為水平產(chǎn)狀。由于該井處于深洼陷部位,受構(gòu)造作用影響較小,因此,微裂縫的形成應(yīng)主要?dú)w因于封存箱內(nèi)的異常高壓。

3.3 沉積作用

車(chē)鎮(zhèn)北帶主要發(fā)育有近岸水下扇和濁積扇兩種扇體類(lèi)型,不同的沉積類(lèi)型、不同的沉積相帶,其儲(chǔ)集物性往往有較大的差別。

圖3 車(chē)鎮(zhèn)北帶異常高壓流體封存箱Fig.3 Abnormal high pressure fluid compartment in north belt of Chezhen depression

3.3.1 沉積類(lèi)型的影響 在埋深等其它外部條件相同的情況下,濁積扇體通常具有更好的儲(chǔ)層物性,主要有如下2個(gè)方面原因:一是濁積扇體多位于湖盆的中心部位,搬運(yùn)距離較長(zhǎng),相對(duì)于就近堆積的近岸水下扇而言,得到較好的分選和磨圓[7];二是濁積扇體往往是滑塌作用的產(chǎn)物,多見(jiàn)揉皺、包卷、泥巖撕裂等同生變形構(gòu)造,其固結(jié)相對(duì)薄弱,在外力和地層水的作用下,易于形成溶蝕縫洞等次生的儲(chǔ)集空間類(lèi)型,從而改善了扇體的儲(chǔ)集物性。

3.3.2 沉積相帶的影響 沉積亞相對(duì)儲(chǔ)集物性也有較大的影響,勘探實(shí)踐表明,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要集中在近岸水下扇的扇中-扇端以及濁積扇體的內(nèi)扇—中扇。

圖4 車(chē)古209-車(chē)古26井沉積物性剖面圖Fig.4 Profile of deposition and physical properties from well Chegu209 to well Chegu26

(1)近岸水下扇 近岸水下扇體屬于近源快速堆積的產(chǎn)物,整體儲(chǔ)集物性較差,但隨著搬運(yùn)距離的加長(zhǎng),其扇中和扇端部位得到一定的分選和磨圓,巖性變細(xì),單層厚度變小,儲(chǔ)層物性得到一定的改善,油氣也主要集中在該部位,而扇根多為厚層塊狀結(jié)構(gòu),基本上不具備儲(chǔ)集物性,主要形成側(cè)向封堵。以車(chē)3地區(qū)水下扇砂礫巖體為例,鉆遇扇根的的車(chē)古26井孔隙度<2%,而鉆遇扇中和扇端的車(chē)古206和209井,扇中孔隙度普遍>4%,扇端孔隙度>5%,最高可達(dá)8%以上,且有由扇中到扇端逐漸變好的趨勢(shì)(見(jiàn)圖4)。

(2)濁積扇 濁積扇體由于搬運(yùn)距離較遠(yuǎn),其內(nèi)扇和中扇亞相都得到較好的分選和磨圓,巖性較細(xì)、較純,以砂巖為主,具有較好的儲(chǔ)集物性。而隨著搬運(yùn)距離的進(jìn)一步加長(zhǎng),其扇端亞相泥質(zhì)含量明顯增加,主要為泥質(zhì)粉砂巖,儲(chǔ)集物性反而有所下降[8]。以車(chē)66扇體扇體為例,鉆遇內(nèi)扇和中扇亞相的車(chē)66與660井,孔隙度為5%～5.7%,而鉆遇外扇亞相的車(chē)662井,孔隙度僅有3.7%(見(jiàn)圖5)。濁積扇體含油部位主要集中在內(nèi)扇和中扇亞相,且所占比例較大,可達(dá)整個(gè)扇體的70%～80%。

圖5 車(chē)662～車(chē)661井沉積物性剖面Fig.5 Profile of deposition and physical properties from well Che662 to well Che661

4 結(jié)論

(1)砂礫巖體主要受到溶蝕作用、異常高壓、沉積作用等多方面的影響,形成了以次生孔隙和裂縫為主的儲(chǔ)集空間類(lèi)型。

(2)濁積扇體由于搬運(yùn)距離較遠(yuǎn),相帶展布較寬,其儲(chǔ)集物性和含油性普遍較好,是砂礫巖體勘探的重點(diǎn)對(duì)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

責(zé)任編輯 徐 環(huán)

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

國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)“渤海灣盆地精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)”(2008ZX05006)資助

2010-08-03;

2011-04-07

范振峰(1970-),男,高級(jí)工程師。E-mail:dzyfzf@slof.com