柴達(dá)木盆地昆北油田路樂河組沉積相及儲層特征

付 玲 張子亞 付鎖堂 宮清順 黃革萍

（1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安710069；2.中國石油青海油田分公司，甘肅 敦煌736202；3.中國石油杭州地質(zhì)研究院，杭州310023）

辮狀三角洲是由辮狀河體系前積到停滯水體中形成的富含砂和礫石的粗碎屑三角洲［1，2］。不同規(guī)模的辮狀三角洲沉積在中國中、新生代含油氣盆地大量發(fā)育并成藏，如準(zhǔn)噶爾盆地克拉瑪依油田下侏羅統(tǒng)八道灣組油藏［3］、勝利油田孤東礦區(qū)第三系沙河街組油藏［4］、塔里木盆地庫車拗陷古近系庫姆格列木群底砂（礫）巖段、白堊系巴什基奇克組和舒善河組油層［5］等，它們已成為中國碎屑巖油氣勘探的重要沉積體系之一。2009年柴達(dá)木盆地西南地區(qū)切602井獲工業(yè)油流，揭示了昆北油田切6區(qū)路樂河組油藏為巖性油藏。目前在路樂河組辮狀三角洲沉積體系中發(fā)現(xiàn)了切6區(qū)、切16區(qū)2個油藏。由于受資料限制，前人對柴達(dá)木盆地西南地區(qū)路樂河組沉積儲層研究較少，本文通過大量詳實(shí)的資料，解剖了路樂河組沉積相及儲層發(fā)育特征，從而對該區(qū)的油氣勘探生產(chǎn)具有重要意義。

1 區(qū)域背景

昆北油田位于柴達(dá)木盆地西部祁漫塔格山北緣的昆北斷階帶上。昆北斷階帶是在古生代變質(zhì)巖和海西期花崗巖復(fù)合基底之上，繼承性發(fā)育起來的一個古構(gòu)造，是昆侖山隆升向盆地?cái)D壓形成的昆北大逆斷裂主控的斷階構(gòu)造。新生代古近紀(jì)西高東低，新近紀(jì)構(gòu)造返轉(zhuǎn)，西部沉降東部抬升，這一構(gòu)造過程形成了眾多的構(gòu)造、巖性圈閉。昆北斷裂上盤埋深2km左右，下盤埋深4～6km。斷裂帶上盤由斷裂分隔，平面上呈分塊狀。研究區(qū)位于北傾斜坡背景上由反沖斷層控制的斷鼻或斷背斜構(gòu)造帶上［6～9］（圖1）。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1 Tectonic location of the study area

本區(qū)路樂河組地層（E1＋2）殘余厚度為92～200m，與下伏基巖地層的花崗巖、變質(zhì)巖呈區(qū)域角度不整合接觸，與上覆干柴溝組亦呈角度不整合接觸。依據(jù)層序地層學(xué)原理和巖性－電性組合特征，路樂河組被劃分為1個三級層序、3個四級層序。研究區(qū)內(nèi)切16井區(qū)位于古隆起區(qū)，缺失早期的Ⅰ層序地層。

2 沉積特征

沉積相研究的主要依據(jù)是相標(biāo)志及縱向組合序列［10］。本次研究所采用的沉積相標(biāo)志包括巖性、沉積構(gòu)造、重礦物、粒度及測井相標(biāo)志。

2.1 主要相標(biāo)志

a.巖性特征：巖屑錄井、取心資料揭示，路樂河組主要發(fā)育砂礫巖、礫狀砂巖、中－粗粒砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖等?？傮w表現(xiàn)為氧化色特征，早中期分選較差，后期分選中等－好，反映了早中期水上沉積、后期水下沉積的演變過程。

b.沉積構(gòu)造：路樂河組沉積構(gòu)造多樣，發(fā)育交錯層理、粒序?qū)永?、水平層理、塊狀構(gòu)造、變形層理、沖刷構(gòu)造、生物擾動構(gòu)造、蟲孔等。層理與巖性的不同組合是判斷沉積微相的重要依據(jù)，根據(jù)巖性與沉積構(gòu)造的組合，將路樂河組巖石類型劃分為3大類7小類（表1）。

表1 昆北油田路樂河組主要巖石類型及特征Table 1 Rock types and characteristics of Lulehe Formation in the Kunbei oil field

c.粒度：研究區(qū)路樂河組粒度曲線以兩段式或復(fù)雜的兩段式為主（圖2），以躍移質(zhì)和懸移質(zhì)組成，一般不存在推移質(zhì)，懸移質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%左右，甚至可以達(dá)到45%以上，截點(diǎn)突變。這兩種粒度特征反映三角洲沉積環(huán)境下的分流河道和河口壩等成因環(huán)境。

d.測井相：研究區(qū)測井曲線形態(tài)主要包括箱形、鐘形、漏斗形、齒化箱形、齒狀、平直狀，層間接觸關(guān)系為突變和漸變接觸。

圖2 昆北油田路樂河組粒度概率累積曲線特征Fig.2 Grain size probability cumulative curve of Lulehe Formation in the Kunbei oil field

2.2 沉積相類型及相組合特征

2.2.1 沉積相類型

據(jù)沉積相標(biāo)志，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，認(rèn)為路樂河組主要發(fā)育一套退積型的辮狀三角洲沉積相，亞相類型包括辮狀三角洲平原亞相、辮狀三角洲前緣亞相［1］，微相類型包括（水下）分流河道、席狀砂、河口壩、泛濫平原、分流間灣等，各微相沉積特征見表2。

2.2.2 相組合特征

研究區(qū)縱向微相組合類型多樣，共有5類。Ⅰ型：分流河道－泛濫平原，下部發(fā)育多期河道疊加而成的厚層砂礫巖、礫狀砂巖，上部發(fā)育泥巖，粒度由粗變細(xì)（圖3－A）。Ⅱ型：泛濫平原－分流河道，整體處于水動力條件較弱的枯水期，河道充填不發(fā)育，發(fā)育厚層泥巖，局部夾間歇性河道沉積的透鏡狀砂體（圖3－B）。Ⅲ型：水下分流河道－分流間灣，下部發(fā)育厚層復(fù)合河道疊加的礫狀砂巖、中粗砂巖等，上部隨水動力減弱，物源供給減少，河道砂體上部覆蓋一套分流間灣泥巖，縱向上呈多期由粗到細(xì)的沉積旋回疊加（圖3－C）。Ⅳ型：水下分流河道－河口壩－分流間灣，該組合類型少見，在前緣局部保存下來的河口壩砂體與分流河道疊加，后期覆蓋分流間灣泥巖，構(gòu)成三角洲前緣較為完整的沉積序列（圖3－D）。Ⅴ型：席狀砂－分流間灣，研究區(qū)整體處于前緣與濱淺湖過渡區(qū)，河道砂體不發(fā)育，發(fā)育細(xì)粒席狀砂與厚層泥巖間互的組合特征（圖3－E）。

通過重點(diǎn)鉆井沉積序列分析，路樂河組Ⅰ層序內(nèi)微相組合以Ⅰ型組合為主；Ⅱ?qū)有騼?nèi)以Ⅰ型或Ⅱ型組合為主；Ⅲ層序內(nèi)微相組合多樣，包含Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型等組合類型。縱向相組合序列反映研究區(qū)辮狀三角洲呈退積型疊加樣式［11］，可容空間與沉積物補(bǔ)給速率比值（A／S比值）逐漸增大，沉積粒度由粗變細(xì)，砂體厚度由厚變薄，泥巖厚度由薄變厚，晚期主要發(fā)育厚層泥巖，砂巖呈薄層透鏡狀分布。

表2 不同沉積相類型特征表Table 2 Characteristic of each facies

圖3 昆北油田路樂河組骨架砂體剖面相組合序列圖Fig.3 The combination pattern of the main sand body section of Lulehe Formation

2.3 沉積相平面展布

通過重礦物、輕礦物、古水流恢復(fù)、稀土元素等物源分析方法可知，研究區(qū)路樂河組物源方向來自南部的祁漫塔格物源。結(jié)合古地貌、砂地比平面分布等，恢復(fù)路樂河組沉積古面貌，主體發(fā)育南西－北東向展布的辮狀三角洲沉積，伴隨可容空間與沉積物補(bǔ)給速率比值的不斷變化，不同砂層組沉積期的砂體形態(tài)、規(guī)模及平面展布特征不盡相同。路樂河組沉積期，研究區(qū)主體位于辮狀三角洲平原和前緣亞相，主要發(fā)育2期辮狀三角洲分支體系。一支位于西側(cè)的切16－切163－切15井，主河道位于切16－切161－切163井一帶，該分支體系整體位于平原亞相帶，切15井前端位于水下前緣亞相；東部一支位于切17－切14－切6－切13井，主體為平原亞相，往前端切1－切613－切8井過渡為前緣亞相。該體系分別向北西、北東向發(fā)育4支主要的復(fù)合分支水道，主水道分別位于切14井、切617－切602－切605－切606井、切13－切8、切13井東。兩期分支體系間的切4井區(qū)是持續(xù)古隆起區(qū)，起到分隔兩支水系的作用，該區(qū)的路樂河組砂體不發(fā)育（圖4）。

3 儲層發(fā)育特征

3.1 儲層巖石學(xué)特征

路樂河組儲層具有成分成熟度中等－低、結(jié)構(gòu)成熟度中－差、雜基與膠結(jié)物含量低、粒度粗細(xì)不均、成巖作用弱等基本特征［12］。砂巖類型主要為巖屑長石砂巖和長石砂巖（圖5），少量的長石巖屑砂巖，石英平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%，長石平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39%，巖屑平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23%；成分成熟度指數(shù)（Q／F＋R）值分布范圍為0.35～1.08，平均值為0.63，顯示出成分成熟度中等偏低的特點(diǎn)。砂巖碎屑顆粒磨圓程度以次棱角狀－次圓狀為主，分選性中等，多以孔隙膠結(jié)為主，顆粒以點(diǎn)－線接觸、線－點(diǎn)接觸為主，顯示出結(jié)構(gòu)成熟度中等偏差的特點(diǎn)。儲層砂巖中雜基和膠結(jié)物含量低，雜基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%～5%之間，局部樣品高達(dá)15%以上；膠結(jié)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均在5.2%，類型有方解石、白云石、硬石膏及少量的沸石和石英加大。

3.2 儲層物性特征

儲層物性是決定儲層儲集性能的關(guān)鍵，其直觀的表述為孔隙度和滲透率的大小。據(jù)研究區(qū)儲層物性資料分析統(tǒng)計(jì)，路樂河組孔隙度變化范圍為1.9%～22.0%，平均為11.5%，峰值集中在7.5%～14.0%；滲透率變化范圍為0.01×10－3～501.5×10－3μm2，平均為3.6×10－3μm2，峰值集中在0.5×10－3～10×10－3μm2（圖6）。按照石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)屬于中低孔、中低滲型儲層。

3.3 儲層孔隙特征

a.孔隙類型：大量鑄體薄片與掃描電鏡研究表明，路樂河組儲層砂巖孔隙發(fā)育，分布比較均勻，孔隙連通性中等。儲集空間類型主要以原生粒間孔為主，見少量次生溶孔和微裂縫等（圖7）。其中原生粒間孔占現(xiàn)今總孔隙的70%～90%，次生溶孔僅占現(xiàn)今孔隙的10%～20%（圖8），多為溶蝕擴(kuò)大孔或粒內(nèi)溶孔。

圖4 昆北油田路樂河組沉積相平面分布圖Fig.4 Sedimentary facies distribution of Lulehe Formation in the Kunbei oil field

圖5 昆北油田路樂河組巖石分類圖Fig.5 Rock classification of Lulehe Formation in the Kunbei oilfield

b.孔隙結(jié)構(gòu)：根據(jù)壓汞資料統(tǒng)計(jì)分析，昆北油田路樂河組儲層砂巖的排驅(qū)壓力分布范圍為0.02～27.2MPa，平均為2.2MPa；飽和度中值壓力分布范圍為0.2～145MPa，平均為26.1 MPa；最大連通半徑分布范圍為0.03～35.5μm，平均為6.8μm；中值半徑分布范圍為0.006～3.6μm，平均為0.3μm；退汞效率分布范圍為9.8%～49.9%，平均為30.7%。整體上反映該儲層孔隙以微細(xì)喉道為主，孔喉分布不均勻，非均質(zhì)性較強(qiáng)，排驅(qū)壓力低－中等，飽和度中值壓力中等，退汞效率中等，為一套自身彈性能量相對中等偏好的碎屑巖儲層，儲層孔隙結(jié)構(gòu)中等［12］。

3.4 儲層控制因素

昆北斷階帶發(fā)育辮狀三角洲平原分流河道、前緣的水下分流河道、河口壩等砂巖儲集體，不同相帶儲層物性有所差異，其中辮狀三角洲平原相帶的分流河道砂體儲層孔隙度在8%～13%之間；至辮狀三角洲前緣水下分流河道與河口壩砂體分選較好、磨圓度較高，其物性相對變好，孔隙度在11%～15%之間；而主水道邊部－分流間灣區(qū)及辮狀三角洲前緣席狀砂的儲層物性明顯變差，孔隙度大多小于8%。

圖6 昆北油田路樂河組儲層巖心孔隙度、滲透率分布圖Fig.6 Core porosity and permeability map of Lulehe Formation in the Kunbei oilfield

圖7 昆北油田路樂河組儲層儲集空間類型Fig.7 The storages types of the Lulehe Formation reservoir in the Kunbei oilfield

圖8 昆北油田切6區(qū)路樂河組儲層孔隙類型Fig.8 Pore types of the Lulehe Formation reservoir of Well Qie 6in the Kunbei oilfield

圖9 昆北油田路樂河組儲層物性與雜基含量關(guān)系Fig.9 Relationship between matrix content and physical properties of the Lulehe Formation reservoir of Well Qie 6in the Kunbei oilfield

雜基含量與儲層物性具有較明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖9）。由于泥質(zhì)雜基在壓實(shí)作用下易于變形充填于原生孔隙，使原生孔隙快速減少；并且粒間較高的泥質(zhì)雜基含量也可以使孔隙水流動不暢，膠結(jié)作用強(qiáng)，溶蝕作用減弱，使儲層物性變差。

從成巖角度分析，壓實(shí)作用是儲層物性的主控因素，膠結(jié)作用相對較弱。路樂河組膠結(jié)以及雜基的含量相對較高，但仍以壓實(shí)作用為主，平均壓實(shí)損失孔隙為14.8%，占原始孔隙的37.0%；膠結(jié)物平均減孔量占6.3%；儲層砂巖的溶蝕作用較弱，平均增孔在1%～2%。

昆北油田路樂河組優(yōu)質(zhì)儲層主要分布在主河道和分支河道發(fā)育的區(qū)域，呈北東方向展布，切6區(qū)儲層物性好，具有明顯的連片分布特征；切16區(qū)則受分支河道的巖性控制，砂體具有連續(xù)性，儲層物性好。在斷裂及不整合面疏導(dǎo)體系溝通下，油氣優(yōu)先運(yùn)移至儲集性能較好的辮狀三角洲（水下）分流河道砂體并聚集成藏，形成構(gòu)造背景控制下的構(gòu)造－巖性油藏。

4 結(jié)論

a.昆北油田路樂河組發(fā)育退積型的辮狀三角洲沉積，發(fā)育辮狀三角洲平原、前緣亞相，微相類型包括（水下）分流河道、席狀砂、河口壩、泛濫平原、分流間灣等；沉積相平面展布呈自南西向北東的扇形，平面上發(fā)育兩期分支體系。

b.儲層巖性包括礫狀砂巖、中粗砂巖及細(xì)砂巖等，儲層成分成熟度中等，結(jié)構(gòu)成熟度低，儲集空間以原生粒間孔為主，儲層孔隙結(jié)構(gòu)中等，儲層物性屬中低孔、中低滲型儲層。

c.壓實(shí)作用是儲層物性的主控因素，儲集性能主要受沉積相帶、雜基含量和成巖作用控制。

［1］趙澄林，朱筱敏.沉積巖石學(xué)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

［2］于興河.碎屑巖系油氣儲層沉積學(xué)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［3］朱水橋，林軍，金萍，等.克拉瑪依油田八區(qū)八道灣組辮狀河三角洲相的識別及特征［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2007，29（5）：58－62.

［4］李維鋒，高振中，彭德堂.勝利油田孤東礦區(qū)第三系沙河街組辮狀河三角洲沉積［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，29（5）：511－514.

［5］張麗娟，李多麗，孫玉善，等.庫車坳陷西部古近系－白堊系沉積儲層特征分析［J］.天然氣地球科學(xué)，2006，17（3）：355－360.

［6］趙東升，張敏，張道偉.柴達(dá)木盆地西部地區(qū)古、新近系油源成熟度［J］.沉積學(xué)報(bào)，2005，25（2）：319－324.

［7］羅群，龐雄奇.柴達(dá)木盆地?cái)嗔烟卣髋c油氣區(qū)帶成藏規(guī)律［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，25（1）：1－5.

［8］高先志，陳發(fā)景，馬達(dá)德，等.中、新生代柴達(dá)木北緣的盆地類型與構(gòu)造演化［J］.西北地質(zhì)，2003，36（4）：16－24.

［9］陳國民，萬云，張培平，等.柴達(dá)木盆地昆北斷階帶圈閉特征［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，32（4）：39－43.

［10］梅志超.沉積相與古地理重建［M］.西安：西北大學(xué)出版社，1994.

［11］紀(jì)有亮.層序地層學(xué)［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2005.

［12］吳勝和，熊琦華.油氣儲層地質(zhì)學(xué)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1998.

［13］馬達(dá)德，壽建峰，胡勇，等.柴達(dá)木盆地柴西南區(qū)碎屑巖儲層形成的主控因素分析［J］.沉積學(xué)報(bào)，2005，23（4）：589－595.

［14］壽建峰，張惠良，斯春松，等.砂巖動力成巖作用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2005.