高青松，曹桐生，張占楊

（中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006）

大牛地氣田致密砂巖儲層測井相類型研究

高青松，曹桐生，張占楊

（中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006）

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部，主要含氣層位為上古生界石炭系太原組、二疊系山西組和下石盒子組，為致密砂巖儲層。該區(qū)主要經(jīng)歷了晚石炭世海侵、早二疊世山西期海退形成的三角洲、下石盒子期河流發(fā)育的海–陸過渡沉積，形成的測井相類型多樣，利用自然伽馬曲線將該區(qū)儲層劃分為8種巖石相類型，明確了不同沉積體系儲層及有利沉積相帶；其中下石盒子組盒3、盒2、盒1段主要為辮狀河流相沉積，有利相帶為辮狀河主河道，山西組山2、山1段為三角洲平原沉積，有利相帶為分流河道，太原組太2段主要為障壁島–瀉湖沉積，有利微相為障壁砂壩。

大地氣田；致密砂巖；儲層測井相

大牛地氣田位于內蒙古自治區(qū)伊克昭盟伊金霍洛旗、烏審旗和陜西省榆林市交界處，構造位置位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部（圖1）。大牛地氣田鉆遇地層有第四系、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系、石炭系和奧陶系。目前，該區(qū)發(fā)育石炭系太原組、二疊系山西組和下石盒子組3套產(chǎn)氣層。主要儲層類型為致密砂巖儲層，本區(qū)實鉆證實，自然電位在本區(qū)的反映不如伽馬敏感，砂巖的電性特征主要為低伽馬，主要應用自然伽馬曲線進行測井相識別[1–2]。

1 區(qū)域沉積簡史

上古生界超覆于奧陶系灰?guī)r構造侵蝕面之上，本溪期南高北低，海侵來自東北方向；太原期南低北高，海侵來自東南方向；山西組北岔溝砂巖底面為一區(qū)域海退面，盆地北部顯著抬升，進入近海湖盆及內陸坳陷階段，河流、三角洲砂體向南進積，下石盒子期達到砂體發(fā)育的頂峰。海西構造旋回早期，鄂爾多斯地臺發(fā)生沉降，多次接受海相沉積，到晚石炭世第四次海侵達到高峰，本區(qū)形成了具有明顯海相特點的砂巖儲層；早二疊世鄂爾多斯地臺上升為陸，海水全部退出，揭開了陸相沉積的序幕，山西期發(fā)育了三角洲沉積，本區(qū)則位于三角洲平原部分，形成了分流河道的儲層沉積；下石盒子期河流相沉積發(fā)育，本區(qū)普遍沉積了較厚的河道砂巖。

沉積環(huán)境的不斷變遷，形成了不同類型的沉積物，包括不同類型的儲層砂巖和非儲層泥質巖類沉積物。在進行測井相分析時，必須同時考慮砂巖沉積的大環(huán)境和沉積微相之間的縱橫向聯(lián)系，特別是巖石相的組合特點，它是測井沉積研究的基礎。

圖1 大牛地氣田位置

2 主要巖石相類型

利用自然伽馬曲線進行沉積相的解釋，源于自然伽馬測井是測量地層和流體中不穩(wěn)定元素的自然放射性發(fā)出的伽馬射線，用以判斷巖石性質，特別是泥質含量可以反映物源的距離、水流的深淺及水動力的大小等沉積環(huán)境。

根據(jù)取心分析成果，自然伽馬能夠在一定程度上反映出沉積砂巖粒度、分選情況；從下至上，隨著砂巖粒度逐漸變小分選性逐漸變差，泥質含量增加，自然伽馬曲線數(shù)值增大，反映出水動力能量總體由強變弱，物源供應逐步減少。

2.1 塊狀層理砂礫巖相

主要由厚層塊狀砂質細礫巖、細礫巖組成，厚度較大，最厚可達幾米（圖 2A）。礫石一般分選較好，磨圓中等，分布多具定向性。礫石以石英礫為主，粒徑一般2 mm左右；同時可見變質巖、燧石礫石，粒徑一般小于5 mm，個別可達20 mm，呈懸浮狀分布在石英礫中。與下伏巖石相呈漸變接觸，主要出現(xiàn)在河道或分流河道中下部，為高能環(huán)境下的產(chǎn)物。

2.2 含礫粗砂巖相

一般為中–厚層狀，有時可見薄層狀。礫石分選中等–差，磨圓較好，為次圓狀和次棱角狀，多順層分布。一般底部礫石含量較高，粒度較粗，向上含量逐漸減少，粒度逐漸變細（圖 2B）。多為顆粒支撐，雜基含量較少，層理不明顯。主要出現(xiàn)在河道心灘或分流河道中下部，總體上代表了水體能量較強的沉積環(huán)境特征。

2.3 交錯層理粗砂巖相

砂巖分選中等–較好，磨圓次棱角狀–次圓狀，含少量雜基，與粗粒砂巖相呈過渡關系（圖 2C）。砂巖中發(fā)育大型交錯層理，由于巖心直徑的限制，在巖心中多呈塊狀產(chǎn)出。該巖相是中–高能環(huán)境的沉積產(chǎn)物，水體的分選能力較強，粒度較為均一，在辮狀河中，多為心灘沉積。

2.4 平行層理中粗砂巖相

巖性主要為粗砂巖和中砂巖，常呈中厚層狀產(chǎn)出（圖 2D）。砂巖分選中等–較好，磨圓次棱角狀–次圓狀，含少量雜基，與大型交錯層理粗、含礫粗砂巖相呈過渡關系。具有平行層理，粗粒砂巖中平行層理不易辨認，中粒砂巖中較易辨認。平行層理的形成水動力條件是水淺流急，因此，在辮狀河中作為河道的垂直生長沙灘出現(xiàn)。

2.5 小型交錯層理中細砂巖相

巖性主要為中砂巖、細砂巖和粉細砂巖，厚度較小，一般為幾公分到10 cm左右（圖2E）。小型交錯層理形成時的水動力條件比較弱，常出現(xiàn)在辮狀河道的頂部或廢棄河道中。

2.6 沙紋層理細砂巖相

巖性主要為細砂巖、粉砂巖（圖 2F），常與小型交錯層理砂巖相呈過渡關系。分選中等，常見云母片沿沙紋細層分布，厚度一般小于10 cm。沙紋層理形成的能量非常弱，常出現(xiàn)在天然堤和河漫灘中。

2.7 水平層理粉砂巖相

巖性為粉砂巖或泥質粉砂巖，分選中等，磨圓次圓–次棱角狀，雜基含量較高，云母含量較多，厚度較小（圖 2G）。常與沙紋層理呈過渡關系，也可單獨出現(xiàn)。單獨出現(xiàn)時，常夾于泥巖中。水平層理粉砂巖相形成于比較安靜的水體，多見于泛濫平原和河漫沉積中。

2.8 灰白色石英砂巖相

巖性主要為粗粒、含礫粗粒石英砂巖，巖性較純（圖 2H）。主要見于太原組。泥質含量較低，顆粒分選、磨圓較好，表明砂巖曾受到較強水流作用的改造。巖心中砂巖的層理類型多不明顯，可見低角度雙向交錯層理。

3 測井相類型

根據(jù)對大牛地氣田上古生界太原組、山西組和下石盒子組主要砂巖儲層測井相類型分析，本區(qū)主要的測井相類型包括典型箱形、齒化箱形、鐘形、漏斗形、弓形、齒形和指形等七種基本類型，其中弓形是本區(qū)海相砂巖特有的形態(tài)。

3.1 典型箱形

為頂?shù)淄蛔冃?，表明沉積初期水流能量強，對下部形成沖刷侵蝕；沉積后期水流能量突然減弱，或物源供應突然中斷，形成了此曲線形態(tài)。本區(qū)多為心灘沉積特征[3–5]，少量分流河道沉積物顆粒均勻，亦能形成典型箱形，僅在層厚度上相對變薄。巖石相類型主要為含礫粗砂巖相、交錯層理粗砂巖相[6]（圖3A）。

3.2 齒化箱形

形狀及成因類似于典型箱形，不同點是頂?shù)卓缍仍黾?，齒化嚴重；代表水流動用強而不連續(xù)、物源豐富的沉積特點。主要發(fā)育于辮狀河心灘部位[7]，且應位于辮狀河發(fā)育的中心部位，河道和心灘往復變遷，沉積砂體間歇疊加，沉積厚度一般大于20 m。巖石相類型主要為含礫粗砂巖相、交錯層理砂巖相、塊狀砂礫巖相（圖3B）。

圖2 致密砂巖儲層主要巖石相類型

3.3 鐘形

主要特征為底部突變、頂部漸變，反映的水流能量逐漸減弱、物源供應不斷少的沉積特點。本區(qū)主要代表了三角洲平原分流河道以及少量的盒 2、盒3發(fā)育的曲流河特征[8–9]，沉積厚度一般5～10 m，最厚可達15 m。巖石相類型主要為平行層理砂巖相、小型交錯層理中細砂巖相（圖3C）。

3.4 漏斗形

主要特征為底部漸變、頂部突變，與鐘形曲線特征相反。為反粒序結構，反映水流能量逐漸加強、分選逐步變好的沉積特點。此種類型在本區(qū)相對不發(fā)育，主要代表了河口砂壩或決口水道沉積，反映了隨水流能量逐漸增強，洪水越過天然堤并對決口扇形成沖刷侵蝕，最終形成了新的分流河道，因此形成了下細上粗的反粒序結構。沉積厚度與水流能量有關，一般2～4 m，最厚可達15 m，巖石相類型主要為沙紋層理中細砂巖相、水平井層理粉細砂巖相（圖3D）。

3.5 弓形

與典型箱形曲線外形相似，沉積環(huán)境實則相差懸殊。曲線主要特征為底部減速漸變、中部平滑、頂部加速漸變式，此類型僅發(fā)育于大10井區(qū)太2段，厚度相對薄，一般5～15m，代表了早期為物源供應不足、水流能量弱的深水特征，具有遠砂壩反粒序特征；中期主要受波浪或潮汐作用淘洗，沉積物分選、粒度均勻；后期水流能量急劇減弱或物源供應迅速減少，形成了加速漸變的沉積特點（圖 3E）。總體反映了濱海砂壩的沉積特征。巖石相類型主要為灰白色石英砂巖相。

3.6 齒形

為水流能量相對低環(huán)境的沉積特征，幅度以中低為主，反映了三角洲平原的天然堤、分流間灣的泥質或細粒部分沉積，主要為沙紋層粉細砂巖相（圖3F）。

3.7 指形

為齒形的一種特殊類型，具對稱粒序、高幅度的特點，反映了在低能量環(huán)境下的一種高能量作用的均勻粗顆粒的沉積，主要代表了分流河道或海相灘壩沉積。巖石相類型主要為平行層理細砂巖相。

此外，本區(qū)還發(fā)育測井曲線的復合形態(tài)，常見的有漏斗形–箱形曲線和箱形–鐘形曲線；前者代表了在物源供應豐富條件下的砂體沉積，反映了水流能量變強且持續(xù)，反映了三角洲平原天然堤–決口扇–分流河道的沉積；后者代表了強水流量和物源豐富的河道沉積，后期由于河道遷移或廢棄導致能量降低形成了正粒序特征，主要反映辮狀河道的遷移特征，也可反映三角洲平原分流河道的部分沉積特征（圖3G）。

4 不同相帶的測井相

大牛地氣田沉積環(huán)境變化頻繁復雜，從海相障壁砂壩砂體到三角洲前緣水下砂壩、三角洲平原分流河道砂體、再到辮狀河道砂體，每一類型砂體的沉積環(huán)境和水動力條件各不相同，導致了在測井相類型上也不盡相同。

4.1 辮狀河沉積

辮狀河流相為河流發(fā)育的上游，一般來說，河道淺而寬，河道橫向遷移快，形成了分布廣泛、層層疊置的河道砂壩沉積，漫灘及天然堤不發(fā)育。本區(qū)辮狀河沉積主要發(fā)育在盒1段，具有砂多泥少的層序組合，心灘微相的曲線以典形箱形為主，但是由于物源充分但河道擺動快，對原沉積物的改造不徹底，大多具有微齒或齒化現(xiàn)象，形成了齒化箱形曲線，為有利相帶；當辮狀河道將要廢棄時，形成了向曲流河過度的沉積，箱形特征不明顯，具有鐘形或箱形+鐘形組合特征，為次有利相帶（圖4）。

圖3 各測井相類型特征

圖4 大牛地氣田盒1段沉積相

4.2 三角洲平原沉積

本區(qū)三角洲平原沉積主要發(fā)育在山2、山1段，主要由砂巖、粉砂巖、泥巖、炭質泥巖和煤層等巖性組成，一般具正粒序特征。砂巖沉積的主要微相為分流河道，具有河道的正韻律特點，具有箱形或鐘形曲線特征；其中箱形特征表明水動力能量強，分選好，為最有利相帶；次有利帶主要表現(xiàn)為鐘形或箱形–鐘形特征，第三類儲層主要為齒化鐘形特征。在分流河道兩側附近，分布有天然堤、決口扇，主要沉積物為粉砂巖、細砂巖等，一般為下粗上細的結構，曲線特征為齒形、指形（圖5）。

本區(qū)整體上不發(fā)育三角洲前緣沉積環(huán)境，局部發(fā)育前緣河口砂壩具有反粒序特征的沉積。同時，在三角洲平原分流河道的兩側發(fā)育水上天然堤，由于海退的影響，三角洲向海方向推進，形成了前積特點，在天然堤沉積部位由于水流能量增強，物源充足，逐步發(fā)育成為決口扇、新的分流河道的沉積；從而具有了在特珠沉積環(huán)境下的反韻律沉積，即漏斗形曲線特征。

圖5 大牛地氣田山1段沉積相

4.3 障壁島–瀉湖沉積

本區(qū)的海相沉積主要發(fā)育在太原組太 2、太 1段，主要由石英砂巖、粉砂巖、泥巖、煤層和灰?guī)r等巖性組成。其中太2砂巖形成的主要沉積微相為障壁砂壩，底部為相對較細的沉積、向上漸變?yōu)橄鄬^粗的沉積、再向上又漸變?yōu)橄鄬^細的沉積；反映了早期濱海沉積環(huán)境→海退形成的障壁沉積環(huán)境→潮坪沉積環(huán)境，形成了本區(qū)相對較特殊的光滑弓形曲線。有利沉積相帶為障壁砂壩主體部位，測井相類型為弓形特征或近似弓形；次一級砂壩或沖積扇則泥質含量相對較高，主要呈現(xiàn)低幅度和齒化現(xiàn)象，儲層物性相對較差。太1砂巖形成的主要沉積微相為濱淺海潮坪砂壩，水流作用相對強，主要為指形曲線特征（圖6）[10–11]。

圖6 大牛地氣田太2段沉積相

5 結論

（1）本區(qū)發(fā)育海相–陸相的沉積體系，測井相類型多，基本類型為箱形、齒化箱形、鐘形、漏斗形、弓形、指形、齒形等7種類型，組合類型亦較多，其中弓形為本區(qū)海相砂巖沉積的特有類型。

（2）下石盒子組盒3、盒2、盒1段主要為辮狀河流相沉積，有利相帶為辮狀河主河道，有利微相為心灘，儲層測井相類型主要為典型箱形、齒化箱形，反映了心灘砂體垂向加積和多期沖刷疊置的特征；次級河道主要呈鐘形、箱形+鐘形等，具有辮狀河向曲流河過渡的特征。

（3）山西組山 2、山 1段為三角洲平原沉積，有利相帶為分流河道，儲層測井相類型主要為箱形或鐘形為主，少量箱形+鐘形組合。

（4）太原組太2段主要為障壁島–瀉湖沉積，有利微相為障壁砂壩，儲層測井相類型主要為弓形；太1段儲層測井相類型為指形。

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TE112.221

A

1673–8217（2017）06–0036–05

2017–04–20

高青松，高級工程師，1971年生，1994年畢業(yè)于成都理工學院石油地質勘查專業(yè)，現(xiàn)從事天然氣地質及氣藏開發(fā)技術研究。

國家科技重大專項“鄂爾多斯盆地北緣低豐度致密低滲氣藏開發(fā)關鍵技術”（2016ZX05048–002）。

蒲洪果