定邊—吳起地區(qū)長(zhǎng)6砂體結(jié)構(gòu)對(duì)油藏分布的控制

羅順社，李夢(mèng)杰，劉 俊，席明利，呂奇奇

(1.長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 430100；2.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 430100；3.中油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710021)

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定邊—吳起地區(qū)長(zhǎng)6砂體結(jié)構(gòu)對(duì)油藏分布的控制

羅順社1，2，李夢(mèng)杰1，劉 俊3，席明利1，呂奇奇1

(1.長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 430100；2.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 430100；3.中油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710021)

定邊—吳起地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組油源充足，存在由三角洲前緣砂體與分流間灣泥巖組成的大型巖性圈閉，經(jīng)過(guò)多年勘探，已在長(zhǎng)8、長(zhǎng)6和長(zhǎng)3油層組發(fā)現(xiàn)了一批油氣田。但該區(qū)長(zhǎng)6油層組的砂體結(jié)構(gòu)及展布規(guī)律尚不清楚，從砂體的形成機(jī)理方面入手，結(jié)合沉積、測(cè)井資料，查明該區(qū)主要存在4種單砂體類型(箱形、鐘形、漏斗形、指狀)和3種復(fù)合砂體類型，且油藏在漏斗形砂體結(jié)構(gòu)中分布最好；在鐘形或指狀砂體結(jié)構(gòu)中分布較好；在箱形砂體結(jié)構(gòu)中分布一般。對(duì)該區(qū)下一步勘探起到一定的指導(dǎo)作用。

砂體結(jié)構(gòu)；油藏分布；長(zhǎng)6油層組；鄂爾多斯盆地；定邊—吳起地區(qū)

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地晚三疊世主要受周邊西南、西北、東北和西部4大沉積物源的控制[1-3]。其中，定邊—吳起地區(qū)長(zhǎng)6油層組主要受西北和東北2個(gè)方向的物源控制[4]，巖性主要為灰色、淺灰色細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖，巖石的成分成熟度低，以辮狀河三角洲與湖相沉積為主，發(fā)育三角洲平原、三角洲前緣及半深湖—深湖亞相[5-6]，整體上是一個(gè)逐漸湖退的過(guò)程。該區(qū)砂體多為三角洲水下分流河道砂體和河口壩砂體[7]，局部發(fā)育砂質(zhì)碎屑流砂體和復(fù)合式砂體，但不同區(qū)域砂體在垂向及橫向上存在明顯差異。因此，精細(xì)刻畫(huà)長(zhǎng)6油層組砂體結(jié)構(gòu)對(duì)該層系的進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。

2 砂體結(jié)構(gòu)特征

2.1 砂體垂向組合

2.1.1 單砂體結(jié)構(gòu)

(1) 箱形砂體結(jié)構(gòu)(A型)。在測(cè)井曲線形態(tài)上表現(xiàn)為箱形，一般為厚層細(xì)砂巖，厚度為2～6 m，分布在水下分流河道與砂質(zhì)碎屑流中，為厚層細(xì)砂巖相。如A88井長(zhǎng)61上部水下分流河道中的細(xì)砂巖(圖1a)。該類砂體結(jié)構(gòu)是最好的儲(chǔ)層，若在油源中心，必然全是油層，且會(huì)高產(chǎn)。

(2) 鐘形砂體結(jié)構(gòu)(B型)。在測(cè)井曲線形態(tài)上表現(xiàn)為鐘形，反映的是向上變細(xì)的沉積序列，主要是由中—細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖至泥巖組成。砂體底部具有沖刷面，一般與下伏地層呈巖性或粒度突變接觸的關(guān)系，向上出現(xiàn)平行層理、波狀層理、小型交錯(cuò)層理與碟狀構(gòu)造。這種砂體結(jié)構(gòu)一般分布在水下分流河道中。如H71井長(zhǎng)61水下分流河道中的中—細(xì)砂巖(圖1b)。

(3) 漏斗形砂體結(jié)構(gòu)(C型)。在測(cè)井曲線形態(tài)上表現(xiàn)為漏斗形，主要由細(xì)砂和粉砂組成，分選較好。垂向剖面上，往往是薄層砂巖、粉砂巖、泥巖互層的反粒序結(jié)構(gòu)，砂巖主要發(fā)育在上部。沉積構(gòu)造主要有板狀交錯(cuò)層理、平行層理和波狀層理。此外，常見(jiàn)包卷層理和滑塌變形構(gòu)造。這種砂體結(jié)構(gòu)主要發(fā)育在河口砂壩中，厚度為2～8 m。如C72井長(zhǎng)61中的砂體(圖1c)。

(4) 指狀砂體結(jié)構(gòu)(D型)。在測(cè)井曲線形態(tài)上表現(xiàn)為指狀，發(fā)育于決口扇和濁積巖中，以中細(xì)砂巖相為主，無(wú)粒序變化，層內(nèi)可見(jiàn)不規(guī)則分布的板條狀泥質(zhì)撕裂屑、植物葉片和漂浮的泥礫等。如L48井長(zhǎng)61中的砂體(圖1d)，該類砂體結(jié)構(gòu)主要位于油源中心，含油性良好，但相對(duì)致密，是目前致密油勘探的有利地區(qū)。

圖1 定邊—吳起地區(qū)長(zhǎng)6砂體結(jié)構(gòu)類型

2.1.2 復(fù)合砂體結(jié)構(gòu)

(1) 疊置水下分流河道砂體(B+B型)。測(cè)井曲線形態(tài)為多個(gè)鐘形或箱形疊置。該砂體是在基準(zhǔn)面上升早期，三角洲向湖盆進(jìn)積，提供了豐富的物源，多期水下分流河道砂體在垂向上疊加而形成。砂體厚度大，孔隙度、滲透率較好，橫向上連通性好、延伸遠(yuǎn)。砂體與砂體之間多為沖刷面接觸，有少量厚度薄的泥質(zhì)巖夾層，砂體底部具有沖刷面，可見(jiàn)沖刷泥礫順層分布。如Y149井長(zhǎng)61中的連續(xù)疊置水下分流河道砂體(圖1e)。

(2) 疊置河口砂壩砂體(C+C型)。測(cè)井曲線形態(tài)為多個(gè)漏斗形疊加而成，代表強(qiáng)烈的進(jìn)積作用。該砂體是由多期河口砂壩在垂向上疊加而成，疊加厚度最厚可達(dá)15 m。單個(gè)河口砂壩砂體厚度為2～4 m，巖性從下至上為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖。如G97井長(zhǎng)62中的砂體(圖1f)。

(3) 疊合型儲(chǔ)集砂體(B+C型)。該砂體主要是由于水下分流河道遷移過(guò)程中發(fā)生分叉與決口作用形成的。下部河口壩砂體被上部的水下分流河道砂體切割相互疊加組成。測(cè)井曲線形態(tài)為漏斗形與鐘形疊加，代表水流能量逐漸增強(qiáng)，物源供應(yīng)增加。如Y160井長(zhǎng)62段下部發(fā)育河口壩砂體，上部發(fā)育河道砂體，油層主要集中在河口壩砂體的上部與河道砂體的底部(圖1g)。

2.2 砂體橫向疊置

砂體結(jié)構(gòu)對(duì)油藏分布的控制除了不同砂體類型的含油性不同外，更重要的是各種砂體在橫向上的疊置關(guān)系。只有好的單砂體結(jié)構(gòu)在橫向上連通呈片分布，才能形成大的油藏。該區(qū)東西向砂體結(jié)構(gòu)剖面圖顯示(圖2)，長(zhǎng)63時(shí)期砂體厚度較薄，砂體連通性較差。其西部H62井砂體沉積厚度較大，測(cè)井曲線上主要表現(xiàn)為箱形和鐘形的河道砂體；向東至C103井，砂體厚度明顯減薄；總體上砂體由西部至中部的混合物源區(qū)厚度逐漸減薄，連通性變差；中部地區(qū)的C68井，砂體發(fā)育增強(qiáng)，主要砂體結(jié)構(gòu)為河口壩砂體與河道砂體組合而成的復(fù)合成因砂體；剖面最東面的X34至X15井砂體也較發(fā)育。長(zhǎng)62、61時(shí)期砂體厚度增加，連通性明顯加強(qiáng)，砂體結(jié)構(gòu)主要為河道砂體和少量河口壩砂體。

圖2 定邊—吳起地區(qū)長(zhǎng)6組Y36井—X15井砂體結(jié)構(gòu)剖面

該區(qū)砂體橫向疊置關(guān)系主要有孤立型、側(cè)向疊置連通型和搭接型3種。其中三角洲前緣亞相中水下分流河道砂體與半深湖—深湖亞相中砂質(zhì)碎屑流砂體主要表現(xiàn)為孤立型，且靠近湖中心，容易含有豐富的透鏡狀小油藏；側(cè)向疊置連通型砂體稍遠(yuǎn)離湖心，由河道擺動(dòng)造成疊置，為有利的儲(chǔ)層砂體，最易形成大規(guī)模油藏；搭接型砂體較孤立型砂體近湖中心，近油源，易形成有效儲(chǔ)層，但不易形成大的油氣藏。

3 砂體結(jié)構(gòu)對(duì)油藏分布的控制

影響油藏分布規(guī)律的主控因素有油源、沉積相的展布、沉積砂體的儲(chǔ)層物性[8]。而砂體結(jié)構(gòu)對(duì)油藏分布的控制作用主要取決于砂體垂向疊置關(guān)系[9-10]。長(zhǎng)6是最有利于長(zhǎng)7所生油氣富集的層位，距長(zhǎng)7生烴中心越近，成藏越好，越遠(yuǎn)則越差。而砂體結(jié)構(gòu)是在烴源巖所生油氣運(yùn)聚的有效范圍內(nèi)，一定程度上控制了油藏分布。

3.1 砂體結(jié)構(gòu)對(duì)油水層分布的控制

不同韻律的砂體中巖層垂向滲透率存在差異。滲透率高的巖層段，孔喉半徑較大，毛細(xì)管阻力和流體流動(dòng)阻力較小，這使得原油在運(yùn)移到砂層過(guò)程中，優(yōu)先進(jìn)入高孔滲層段，排除了孔隙水，占據(jù)孔隙；相反，在孔滲相對(duì)較低的層段，由于孔喉半徑較小，巖層毛細(xì)管阻力較大，使得原油很難進(jìn)入或少量進(jìn)入其中[11]。因此，在正韻律單砂體中，巖性由下至上主要為中—細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖至泥巖，物性由下至上越來(lái)越差，從而導(dǎo)致原油在砂體底部或中下部運(yùn)移，并在合適圈閉條件下富集成藏。因此，砂體從底部向頂部依次為油層、油水層和水層，但長(zhǎng)時(shí)期的油水分異作用，還會(huì)調(diào)整為水下油上。

相反，在反韻律單砂體中，巖性自下而上為泥巖互層、粉砂巖、薄層砂巖，且物性由下至上越來(lái)越好，原油則在砂體頂部和中上部運(yùn)移，砂體從底部向頂部依次為水層、油水層和油層。在復(fù)合韻律的砂體中，也具有相似的油水分布。因此，砂體結(jié)構(gòu)類型不同相對(duì)應(yīng)的油氣儲(chǔ)存位置也各不相同，其對(duì)油藏的分布有控制作用。

3.2 砂體垂向疊置對(duì)油藏的控制

由于源儲(chǔ)之間的溝通性較差，長(zhǎng)6儲(chǔ)層難以得到充足的油源供給，在厚度較大的疊置砂體中，由于原油供給能力的限制，使其難以完全驅(qū)替地層水，導(dǎo)致多處厚層砂體中底水和邊水發(fā)育。而當(dāng)一定量原油沿著裂縫在厚層砂體內(nèi)部運(yùn)移時(shí)，難以得到有效的遮擋，使裂縫成為原油橫向運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)輸導(dǎo)通道；只有當(dāng)原油沿著上傾方向運(yùn)移到單個(gè)厚層砂體或者中等疊置砂體時(shí)，由于砂巖厚度橫向上變薄、物性變差，最終尖滅在封閉性好的泥巖層中，成為油氣富集的主要場(chǎng)所。通過(guò)對(duì)多口井單層砂體組合的分析可以發(fā)現(xiàn)，油藏主要發(fā)育在厚度較大的單砂體(厚度大于6 m)及多個(gè)中等厚度砂體(厚度為2～4 m)疊置的組合，孤立的薄層砂往往為干層，厚層砂多含水，多個(gè)薄層砂體的疊置具有良好的油氣顯示。

表1 定邊—吳起地區(qū)長(zhǎng)6砂體結(jié)構(gòu)與油水層關(guān)系分析

3.3 砂體結(jié)構(gòu)平面分布與油藏有利區(qū)

長(zhǎng)6油層組具有低孔、低滲特點(diǎn)，各油井的含油性和產(chǎn)量明顯受砂體形態(tài)、沉積微相展布特征控制。通過(guò)研究區(qū)砂體結(jié)構(gòu)在平面上的分布，以長(zhǎng)63砂體結(jié)構(gòu)平面圖為例(圖3)，發(fā)現(xiàn)在平原部分發(fā)育多個(gè)A型砂體，向前緣過(guò)渡時(shí)發(fā)育B型砂體，至三角洲前緣入湖處發(fā)育C型砂體，湖相沉積環(huán)境中多發(fā)育D型砂體。其中C—B型或C型油藏分布最好；B型或D型油藏分布較好；A型油藏分布最差。

從盆地中生界延長(zhǎng)組的石油地質(zhì)特征看，80%儲(chǔ)量在三角洲前緣砂體中，并且主要以地層、巖性隱蔽油藏為主。因此可以說(shuō)，只要找到長(zhǎng)6油層組的三角洲前緣的水下分流河道砂體、河口砂壩砂體，特別是幾個(gè)三角洲前緣水下分流河道砂體或朵狀體匯合處砂體連片處，在很大程度上也就意味著能找到油藏。可見(jiàn)，定邊—吳起地區(qū)長(zhǎng)6油層組的砂體結(jié)構(gòu)具備形成油藏的有利因素。

4 結(jié) 論

(1) 定邊—吳起地區(qū)長(zhǎng)6油層組主要存在箱型、鐘型、漏斗型、指狀4種單砂體類型和疊置水下分流河道砂體、疊置河口砂壩砂體、疊合型儲(chǔ)集砂體3種復(fù)合砂體類型。

(2) 研究區(qū)厚度較大單砂體(厚度大于6 m)、多個(gè)中等厚度砂體(厚度為2～4 m)的疊置組合以及多個(gè)薄層砂體的疊置組合往往具有良好的油氣儲(chǔ)量，而孤立的薄層砂往往為干層，孤立的厚層砂多含水。

(3) 平面上，油藏在漏斗型砂體結(jié)構(gòu)中分布最好，在鐘型或指狀砂體結(jié)構(gòu)中分布較好；在箱型砂體結(jié)構(gòu)中分布一般，且不同砂體結(jié)構(gòu)類型油氣儲(chǔ)存位置各不相同。

圖3 定邊—吳起地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)63砂體結(jié)構(gòu)平面分布與有利區(qū)預(yù)測(cè)

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編輯 黃華彪

20140911；改回日期：20150220

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”(2011ZX05044)

羅順社(1961-)，男，教授，《特種油氣藏》第九屆編委，1983年畢業(yè)于西北大學(xué)巖石礦物專業(yè)，2008年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)能源地質(zhì)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事沉積學(xué)教學(xué)和科研工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.02.002

TE111.3

A

1006-6535(2015)02-0008-05