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    渤海海域L油田新近系明化鎮(zhèn)組下段與館陶組儲層沉積微相研究

    2015-09-28 03:21:49徐中波申春生林國松
    巖性油氣藏 2015年5期
    關(guān)鍵詞:館陶辮狀河棱角

    徐中波,康 凱,申春生,何 濱,林國松,李 林

    (中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津300452)

    渤海海域L油田新近系明化鎮(zhèn)組下段與館陶組儲層沉積微相研究

    徐中波,康凱,申春生,何濱,林國松,李林

    (中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津300452)

    根據(jù)渤海海域L油田3口取心井的巖心觀察,結(jié)合室內(nèi)實驗測試數(shù)據(jù)和地球物理資料的綜合分析,對L油田新近系明化鎮(zhèn)組下段及館陶組儲層的巖石學(xué)和沉積學(xué)特征進行了綜合研究。L油田新近系明化鎮(zhèn)組下段與館陶組儲層以長石砂巖為主,明化鎮(zhèn)組下段儲層砂巖分選中等,磨圓度以次棱角—次圓狀為主,而館陶組儲層砂巖的分選較差,磨圓度以次棱角狀為主。儲層砂巖發(fā)育低角度交錯層理、槽狀交錯層理、沖刷面以及植物根莖等河流相沉積構(gòu)造特征,同時,泥巖以雜色為主,也反映了一種淺水弱氧化-弱還原環(huán)境和氧化環(huán)境。綜合粒度概率累積曲線、C-M圖與測井曲線圖,認為明化鎮(zhèn)組下段主要為曲流河沉積,發(fā)育邊灘、曲流河道、廢棄河道、決口扇和泛濫平原沉積微相;館陶組主要為辮狀河沉積,發(fā)育心灘、辮狀河道、河道邊和河道間沉積微相。

    儲層特征;沉積微相;明化鎮(zhèn)組下段;館陶組;渤海海域

    0 引言

    L油田位于渤海海域中南部,處于郯廬走滑斷裂帶渤南低凸起上,區(qū)域構(gòu)造受郯廬走滑斷裂影響,發(fā)育2組斷層:一組為近南北向的走滑斷層,另一組為北東東向的正斷層,油田范圍共發(fā)育185條斷層。L油田從上到下鉆遇的地層主要有第四系平原組、新近系明化鎮(zhèn)組與館陶組、古近系東營組與沙河街組。L油田目的層為明化鎮(zhèn)組下段和館陶組,含油層段劃分為13個油組、47個小層和141個單層,主體區(qū)含油層段高度約為500 m,油藏埋深為900~1400m,約70%的單層厚度小于4 m,具有埋藏淺、單油層多且厚度較薄的特征。本次研究的目的層為新近系明化鎮(zhèn)組下段與館陶組。區(qū)域研究顯示,研究區(qū)新近系河流相儲層發(fā)育,明化鎮(zhèn)組下段處于曲流河沉積環(huán)境,館陶組處于辮狀河沉積環(huán)境[1-4]。

    筆者通過L油田儲層精細對比、沉積模式與沉積微相研究,認識其單砂體分布規(guī)律,搞清其沉積微相分布及演化,并對單砂體級次沉積微相進行研究,以期指導(dǎo)水淹規(guī)律及剩余油研究,并為油田科學(xué)注水開發(fā)及調(diào)整挖潛提供地質(zhì)依據(jù)。

    1 沉積相標志

    1.1儲層巖石成分

    渤海海域L油田明化鎮(zhèn)組下段和館陶組共有3口取心井56塊巖石薄片樣品,其中明化鎮(zhèn)組下段8塊,館陶組48塊。分析結(jié)果(圖1)顯示,研究區(qū)目的層段儲層巖性以長石砂巖為主。

    圖1 渤海海域L油田明化鎮(zhèn)組下段和館陶組砂巖成分三角圖Fig.1 Triangular diagram of sandstone composition of lower N1m and N1g in L oilfield in Bohai Bay

    1.2儲層巖石結(jié)構(gòu)

    (1)碎屑顆粒粒度

    碎屑顆粒粒度是指碎屑顆粒的大小,它是碎屑顆粒最主要的特征,直接決定著巖石的類型和性質(zhì)。研究區(qū)儲層砂巖薄片鑒定結(jié)果表明,明化鎮(zhèn)組下段儲層巖性以細—中粒塊狀結(jié)構(gòu)為主,占樣品總數(shù)的62.5%,其次為細粒塊狀結(jié)構(gòu),占樣品總數(shù)的37.5%(圖2)。該區(qū)明化鎮(zhèn)組下段儲層碎屑顆粒以中砂和細砂級為主,粒度中等,反映水動力條件整體較強的特征。館陶組儲層巖性以細—中粒塊狀結(jié)構(gòu)為主,占樣品總數(shù)的34.62%,中—粗粒塊狀結(jié)構(gòu)和細—中粒塊狀結(jié)構(gòu)次之,均占樣品總數(shù)的17.31%,其次為細粒塊狀結(jié)構(gòu)、不等粒塊狀結(jié)構(gòu)和粗粒塊狀結(jié)構(gòu),它們分別占樣品總數(shù)的15.38%,7.69%和7.69%。該區(qū)館陶組儲層碎屑顆粒以中砂和細砂級為主,分別占樣品總數(shù)的51.92%和32.69%,粒度中等,反映水動力條件整體較強(圖版Ⅰ)。

    圖2 渤海海域L油田明化鎮(zhèn)組下段(a)和館陶組(b)儲層巖心粒度概率Fig.2 Core grain size probability curves of lower N1m(a)and N1g(b)in L oilfield in Bohai Bay

    通過對研究區(qū)儲層砂巖692塊粒度分析樣品(明化鎮(zhèn)組下段111塊與館陶組581塊)的粒度概率累積曲線進行分析,發(fā)現(xiàn)其形態(tài)多樣,反映水動力條件復(fù)雜,但總體以跳躍+懸浮兩段式河流沉積特征粒度概率曲線為主。

    根據(jù)研究區(qū)巖心粒度分析結(jié)果編制C-M散點圖,并經(jīng)過深入分析,剔除標準偏差較大的異常散點。通過與帕塞加標準C-M圖形對比,筆者認為明化鎮(zhèn)組下段和館陶組均為牽引流沉積(圖3)。

    圖3 渤海海域L油田明化鎮(zhèn)組下段(a)和館陶組(b)儲層巖心粒度C-M圖Fig.3 Core grain size C-M plot of lower N1m(a)and N1g(b)in L oilfield in Bohai Bay

    (2)碎屑顆粒磨圓度

    研究區(qū)儲層砂巖薄片鑒定結(jié)果表明,明化鎮(zhèn)組下段儲層碎屑顆粒磨圓度以次棱角—次圓狀為主,占樣品總數(shù)的66.67%,棱角—次棱角狀次之,占樣品總數(shù)的33.33%;館陶組儲層碎屑顆粒磨圓度可分為棱角狀、棱角—次棱角狀、次棱角狀及次棱角—次圓狀,以次棱角狀為主,占樣品總數(shù)的46%,其次為棱角—次棱角狀和次棱角—次圓狀,分別占樣品總數(shù)的28.57%和21.43%,棱角狀樣品僅占樣品總數(shù)的3.57%。因此,研究區(qū)儲層砂巖結(jié)構(gòu)成熟度較低,明化鎮(zhèn)組下段儲層結(jié)構(gòu)成熟度高于館陶組(圖版Ⅰ)。

    (3)碎屑顆粒分選性

    碎屑巖中碎屑顆粒大小的均勻程度稱為分選性[5-6]。研究區(qū)薄片鑒定結(jié)果表明,明化鎮(zhèn)組下段儲層碎屑顆粒分選性可分為好、中等和差3個級別,分別占樣品總數(shù)的16.67%,67.67%和16.67%,其分選性為中等;館陶組儲層碎屑顆粒分選性也可分為好、中等和差3個級別,分別占樣品總數(shù)的2.17%,21.74%和76.09%,其分選性為差。明化鎮(zhèn)組下段儲層碎屑顆粒分選性明顯好于館陶組,表明明化鎮(zhèn)組下段儲層砂巖結(jié)構(gòu)成熟度明顯好于館陶組(圖版Ⅰ)。

    1.3儲層沉積構(gòu)造

    巖石的沉積構(gòu)造特征可直接反映沉積時占優(yōu)勢的沉積介質(zhì)和能量條件。研究區(qū)目的層段3口取心井巖心觀察中常見物理成因的沉積構(gòu)造,包含低角度交錯層理、槽狀交錯層理、波痕、不連續(xù)層理、平行層理、透鏡狀層理、沖刷面和遞變層理,同時還見少量的滑塌構(gòu)造、包卷層理、爬升波痕、反遞變層理及波狀層理等。各類沉積構(gòu)造的組合反映研究區(qū)目的層段具有河流沉積的特征。

    研究區(qū)目的層段巖心觀察中見到的與生物生長或活動相關(guān)的沉積構(gòu)造包含植物根、漫游跡、水平潛穴、垂直潛穴、舌形菌跡及生物擾動等。植物根在泥巖和部分薄層砂巖中較為常見,其次為水平潛穴和生物擾動構(gòu)造,反映陸上或極淺水(淡水或微咸水)的環(huán)境特征[7]。

    1.4泥巖顏色

    泥巖顏色受沉積環(huán)境影響較大,受成巖作用影響較小,因此泥巖顏色可作為沉積相標志并用于判斷沉積環(huán)境[8-9]。研究區(qū)3口取心井巖心描述表明,明化鎮(zhèn)組下段和館陶組黏土巖主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖。明化鎮(zhèn)組下段雜色泥巖顏色主要為橄欖灰色、褐色、紅褐色、灰褐色、黃灰色、紅灰色和白色混雜。館陶組雜色泥巖顏色主要為橄欖灰色、褐色、紅褐色、紫灰色、紅灰色、黃色、淺橄欖灰色、灰色、淺黃灰色和淺灰色等混雜。研究區(qū)泥巖顏色總體指示沉積環(huán)境以弱氧化-弱還原環(huán)境和氧化環(huán)境為主。

    2 單井沉積相

    渤海海域L油田明化鎮(zhèn)組下段和館陶組儲層砂體發(fā)育均質(zhì)、復(fù)合韻律、正韻律與反韻律等4種類型,明化鎮(zhèn)組下段GR曲線形態(tài)以鐘形和箱形—鐘形為主,少數(shù)為漏斗形和指形;館陶組GR曲線形態(tài)以箱形和鐘形—箱形為主,其次為指形,漏斗形較少(圖4)。在區(qū)域沉積背景分析的基礎(chǔ)上,對研究區(qū)儲層巖石粒度曲線特征及儲層巖心薄片等各類沉積相標志進行綜合分析,認為本區(qū)水動力條件中等—較弱,具有一定的波浪改造作用和河流作用,明化鎮(zhèn)組下段為曲流河沉積,館陶組為辮狀河沉積。研究區(qū)明化鎮(zhèn)組下段和館陶組47個小層及141個單層的沉積相可劃分為9種微相。曲流河沉積可細分為邊灘、曲流河道、廢棄河道、決口扇和泛濫平原等5種沉積微相;辮狀河沉積可細分為心灘、辮狀河道、河道邊緣和河道間等4種沉積微相。

    圖4 L6井沉積微相柱狀圖Fig.4 Columnar section of sedimentary microfacies in L6 well

    2.1曲流河沉積

    (1)邊灘。曲流河沉積過程中凹岸不斷被侵蝕,凸岸不斷被加積,并在每個曲流段的凸岸沉積了一個點砂壩,垂向上粒度下粗上細,自然伽馬曲線一般為鐘形(參見圖4)。研究區(qū)邊灘沉積厚度一般為2~4 m,主要為中—細砂巖,并發(fā)育槽狀與板狀交錯層理。

    (2)曲流河道。底部突變,可見礫巖,發(fā)育沖刷面,巖性以中—粗粒砂巖為主。

    (3)廢棄河道。沉積厚度一般小于2 m,粗粒物質(zhì)堆積在河床底部,正韻律,呈透鏡狀。

    (4)決口扇。主要由細砂巖與粉砂巖組成。粒度比天然堤沉積物稍粗。具小型交錯層理,常見沖蝕與充填構(gòu)造。巖體形態(tài)呈舌形,向河漫平原方向變薄或尖滅,剖面上呈透鏡狀。一般呈反韻律,漏斗形。

    (5)泛濫平原。洪水期形成的河漫沉積區(qū),主要為泥質(zhì)和砂質(zhì)。

    2.2辮狀河沉積

    (1)心灘。沉積物顆粒一般較粗,成分復(fù)雜,成熟度較低。對稱的螺旋橫向環(huán)流易導(dǎo)致心灘發(fā)生側(cè)向加積作用??尚纬筛鞣N類型的交錯層理,巖性以含礫粗砂巖為主,正韻律,厚度一般大于5 m,自然伽馬曲線為箱形(參見圖4)。

    (2)辮狀河道。河道遷移迅速,穩(wěn)定性差,天然堤、決口扇與泛濫平原沉積均不發(fā)育,一般不形成牛軛湖。巖性以中—粗粒砂巖為主,厚度一般為2~5 m,正韻律。

    (3)河道邊緣。沉積規(guī)模較小,多見波紋交錯層理,以粉砂巖與細砂巖為主,砂巖厚度一般小于2 m。

    (4)河道間。規(guī)模較小,巖性為大段的泥巖,多與河道邊緣沉積毗鄰出現(xiàn)[10]。

    圖5 渤海海域L油田砂巖厚度等值線Fig.5 Sandstone thickness contour in L oilfield in Bohai Bay

    3 沉積微相平面展布特征

    渤海海域L油田位于渤南低凸起的中段向北東傾沒的部位,前人對該區(qū)物源方向的認識存在分歧,既有觀點認為物源來自北東方向,也有部分觀點認為物源來自南西方向[11-13]。本次研究結(jié)合地震屬性資料,并依據(jù)鉆井單砂體及小層厚度編制了砂巖厚度圖(圖5)。從圖5可以看出,砂體走向以北東—南西向為主,物源主要來自北東方向。同時,利用鏡下薄片鑒定、重礦物和粒度等資料,采取巖屑對比法、ZTR指數(shù)法和粒度分析法等3種方法相互校驗,最終證實物源以北東向為主。

    通過單井相與剖面相分析,在充分考慮古物源及古水流方向、各小層砂巖厚度和砂地比等沉積特征的基礎(chǔ)上,分析各井測井曲線特征,參考砂巖厚度及砂地比在各小層的分布趨勢,進而對沉積微相平面展布特征進行研究。本次研究認為,研究區(qū)物源來自北東方向,沉積體系沿北東—南西向展布。研究區(qū)館陶組(L50~L120油組)為辮狀河沉積,發(fā)育心灘、辮狀河道、河道邊緣及河道間等4種沉積微相類型。辮狀河道寬而淺,水流湍急而不穩(wěn)定,沉積物粗而混雜,具典型的垂向加積特征。明化鎮(zhèn)組下段(L0~L40油組)各小層以曲流河沉積為主,主要發(fā)育邊灘、曲流河道、廢棄河道、決口扇及泛濫平原等5種沉積微相(圖6)。各油層組的沉積微相平面分布存在差異,不同位置砂體的沉積微相類型和規(guī)模差異較大,但是垂向上具有很強的繼承性。

    圖6 渤海海域L油田沉積微相Fig.6 Sedimentary microfacies in L oilfield in Bohai Bay

    館陶組砂體呈南西—北東方向展布,L58小層為條帶狀,研究區(qū)范圍內(nèi)砂體均勻分布;L56與L52小層均為透鏡狀,連續(xù)性差;L54與L50小層砂體連片展布,砂體沉積厚度大且連續(xù)性較好。L58小層心灘規(guī)模小且均勻分布,辮狀河道、河道邊緣與河道間微相均較發(fā)育;L56小層心灘規(guī)模很小,零星分布,該層主要發(fā)育辮狀河道及河道邊緣微相,河道間微相也較發(fā)育;L54小層較L56小層心灘規(guī)模明顯增大,辮狀河道較為發(fā)育;L52小層較L54小層水動力減弱,物源供給不足,心灘規(guī)模急劇萎縮,河道數(shù)目少,且河道邊緣較為發(fā)育,河道間非常發(fā)育;L50小層較L52小層心灘規(guī)模大,處于洪水期,研究區(qū)北部主要發(fā)育辮狀河道和河道邊緣微相[參見圖5(a)、圖6(a)]。

    明化鎮(zhèn)組下段從L40油組開始,河流水動力減弱,含砂量明顯減少,砂體顆粒變細,呈不連續(xù)的塊狀與條帶狀分布,由辮狀河沉積變?yōu)榍骱映练e[參見圖5(b)、圖6(b)]。研究區(qū)河流主要呈南西—北東方向延伸,其邊灘沉積規(guī)模差異較大,L42B單砂層?xùn)|部河道曲率較大,邊灘沉積發(fā)育,連續(xù)性較好,貫穿整個研究區(qū),特別是北部和西部井區(qū)砂體沉積厚度可達10 m以上;L44B單砂層的北部和東部井區(qū)邊灘連續(xù)性較好,規(guī)模較大,北東向延伸長度可達5 150 m,寬度可達1 200 m。依據(jù)邊灘沉積規(guī)模和沉積厚度來分析,L44B,L44A,L42B與L40A均為L40油組主力開發(fā)單砂體層。

    4 結(jié)論

    (1)渤海海域L油田儲層巖性以長石砂巖為主,磨圓度較差,整體以次棱角—次圓狀為主,且明化鎮(zhèn)組下段儲層磨圓度稍好于館陶組;明化鎮(zhèn)組下段儲層分選性中等,而館陶組儲層分選性差。

    (2)取心井巖心上常見低角度交錯層理、槽狀交錯層理、波痕、不連續(xù)層理、平行層理、透鏡狀層理、沖刷面、遞變層理等沉積構(gòu)造,以及植物根莖和生物擾動構(gòu)造。這些沉積構(gòu)造特征反映了河流相等陸上淺水沉積環(huán)境。

    (3)明化鎮(zhèn)組下段和館陶組泥巖的顏色整體上以灰褐色、黃灰色和褐色等雜色為主,反映其整體上以弱氧化-弱還原環(huán)境和氧化環(huán)境為主。

    (4)明化鎮(zhèn)組下段主要發(fā)育邊灘、曲流河道、廢棄河道、決口扇和泛濫平原沉積微相;館陶組主要發(fā)育心灘、辮狀河道、河道邊和河道間沉積微相。

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    圖版Ⅰ

    圖版Ⅰ說明:渤海海域L油田明化鎮(zhèn)組下段與館陶組碎屑巖巖石學(xué)特征。1.細砂巖與細—中砂巖,塊狀結(jié)構(gòu),分選中等,圓度低,棱角—次棱角狀,L8井,明化鎮(zhèn)組下段,928.50 m,鑄體薄片;2.細—中砂巖,塊狀結(jié)構(gòu),分選中等,圓度低,次棱角狀,L8井,館陶組,1 003.20 m,鑄體薄片;3.含細礫雜砂巖,塊狀結(jié)構(gòu),分選差,圓度低,次棱角狀,L8井,館陶組,1 052.30 m,鑄體薄片;4.中砂巖,塊狀結(jié)構(gòu),分選中等,圓度低,次棱角狀,L8井,館陶組,1 064.00 m,鑄體薄片;5.中—粗砂巖,塊狀結(jié)構(gòu),分選差,圓度中等,次棱角—次圓狀,L8井,館陶組,1 135.50 m,鑄體薄片;6.中—粗砂巖,塊狀結(jié)構(gòu),分選差,圓度低,棱角—次棱角狀,L8井,館陶組,1 183.30 m,鑄體薄片

    (本文編輯:李在光)

    Sedimentary microfacies of Neogene Guantao Formation and lower Minghuazhen Formation in L oilfield,Bohai Bay

    Xu Zhongbo,Kang Kai,ShenChunsheng,He Bin,Lin Guosong,Li Lin
    (Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin 300452,China)

    The reservoir petrology and sedimentology of lower Minghuazhen Formation(N1m)and Guantao Formation(N1g)were comprehensively studied by detailed core observation,lab experiment data and geophysical data of 3 coring wells in L oilfield in Bohai Bay.The reservoirs are mainly composed of feldspar sandstone.The sandstone of lower N1m is mainly of medium sorting and subangular-subround roundness,while the sandstone of N1g is mainly of poor sorting and subangular roundness.The sandstone developed various sedimentary structures that can reflect river deposition,including low angle cross bedding,trough cross bedding,erosional surfaces and plant roots.Meanwhile,the variegated mudstone deposited also reflects a kind of shallow weak oxidation-reduction and oxidation environment. Accorded to grain size probability cumulative curves,C-M plot and logging characteristics,the lower N1m mainly developed meandering river deposits that can be divided into point bar,channel,abandoned channel,crevasse splay and floodplain microfacies;whereas,the N1g developed braided river deposits that can be divided into channel bar,braided channel,channel margin and interchannel microfacies.

    reservoir characteristics;sedimentarymicrofacies;lower Minghuazhen Formation;Guantao Formation;Bohai Bay

    TE121.3

    A

    1673-8926(2015)05-0161-06

    2015-04-21;

    2015-07-18

    國家重大科技專項課題“渤海海域大中型油氣田地質(zhì)特征”(編號:2011ZX05023-006-002)資助

    徐中波(1984-),男,碩士,工程師,主要從事油田開發(fā)地質(zhì)方面的研究工作。地址:(300452)天津市塘沽區(qū)閘北路1號渤海石油研究院609信箱蓬萊開發(fā)室。電話:(022)25809474。E-mail:xuzhb2@cnooc.com.cn。

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