春風油田沙灣組一段鈣質砂礫巖成因研究

明玉坤

(中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257061)

春風油田沙灣組一段鈣質砂礫巖成因研究

明玉坤

(中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257061)

春風油田沙灣組一段油層鈣質膠結嚴重，使部分層段物性變差，降低了局部油砂有效厚度，增加了儲層非均質性。在沉積相分析的基礎上，綜合應用巖心、測井、鏡下鑒定及微量元素實驗資料，研究了鈣質砂礫巖的成因和分布規(guī)律。在沉積后的成巖早期，來自北部扎伊爾山的高含鈾量水優(yōu)先沿厚度較大、原始滲透性好的水下河道和水下河道側緣亞相進入油層，在水體較淺的氧化-還原過渡帶，鈾析出形成碳酸根離子，形成了砂礫巖體的鈣質膠結，鈣質膠結程度主要受沉積微相控制，水下河道及側緣膠結厚度大，遠離河道方向膠結厚度小。

春風油田；沙灣組；鈣質膠結；砂礫巖成因

1 地質概況

春風油田位于新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市，東南向與車排子油田相鄰，東北向與紅山嘴油田相接(圖1)，構造上位于準噶爾盆地西部隆起車排子凸起東部。春風油田主力含油層系為新近系沙灣組一段1砂組，為一套厚約10 m的砂礫巖沉積，具有油藏埋深淺、油層薄、油稠等特點，具有較好的勘探開發(fā)前景。

圖1 春風油田區(qū)域位置

沙灣組一段儲層粒度粗、孔滲高、含油性好，但鈣質膠結層段的存在使得目的層的含油性明顯變差，大大降低了目的層有效厚度。在部分井區(qū)，單井中的含油有效厚度小，部分井段由于鈣質膠結程度較強而表現(xiàn)為干層，影響了開發(fā)效率。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽膠結物含量越高，儲層物性越差，當碳酸鹽巖含量大于20%時，無法成為有效儲層，目前對不同類型碳酸鹽巖成因有多種解釋[1-2]。為此，本文在前期沉積相分析的基礎上，綜合應用巖心、測井、鏡下鑒定及微量元素實驗資料，摸清了鈣質砂礫巖的成因和分布規(guī)律。

根據(jù)目前最新的研究成果，鈣質巖性的成因有原生、準同生和次生3大類和具體8種模式[3]；鈣質砂礫巖的研究方法，有同位素測試、微量元素測試、電鏡和薄片觀察等多種研究手段[4]。對準噶爾盆地相似地區(qū)的鈣質巖性而言，沉積作用、構造和白云石化作用共同影響鈣質巖性油砂的物性。沉積環(huán)境決定鈣質巖性的分布范圍；白云石化作用增強了巖石脆性；構造活動下裂縫發(fā)育，其作為儲集空間及通道，使得溶孔在裂縫周邊發(fā)育[5-7]。

2 鈣質砂礫巖識別

2.1 巖心識別

鈣質膠結砂礫巖的識別主要有巖心辨別、測井識別兩種途徑。從巖心上來看，儲層的膠結類型主要包括鈣質膠結和泥質膠結兩種。泥質膠結主要發(fā)育在層段底部底礫巖層段，由于埋藏淺、壓實作用弱，泥質膠結的砂礫巖較疏松、分選差、含油性欠佳。鈣質膠結的儲層呈灰白色，取心收獲率高，巖心較完整，儲層致密，與泥質膠結的儲層有較大差異。鈣質膠結物的成分為碳酸鈣，滴稀鹽酸明顯起泡。從巖性上來看，鈣質膠結的儲層可以是礫巖、礫質砂巖、含礫砂巖，更多的是鈣質膠結的粗砂巖、中砂巖及細砂巖，在韻律的任何位置都可能出現(xiàn)，較易識別。

鈣質膠結砂礫巖段巖性致密，基本不含油，但在局部可見鈣質膠結物溶蝕后形成的溶孔、溶洞及溶縫發(fā)育，這些溶蝕孔洞縫中常常有很好的含油性顯示。

2.2 測井識別

鈣質膠結砂礫巖在常規(guī)測井曲線上主要表現(xiàn)為自然電位曲線靠近基線、電阻率高值、微電極曲線尖刀狀高值且無或小幅度差、密度高值、聲波時差明顯低值等特征(圖2)。此外，研究區(qū)的鈣質膠結砂礫巖體大多數(shù)具有自然伽馬高值的特點，該特點與其他地區(qū)鈣質儲層特征相反，是分析研究區(qū)鈣質砂礫巖成因的重要線索。例如，排609-4井鈣質膠結層的各電測曲線的形態(tài)，就是較為典型的識別標志。

圖2 排609-4井鈣質砂礫巖識別的電性響應

3 鈣質砂礫巖分布特征

3.1 垂向分布特征

鈣質膠結砂礫巖在全區(qū)普遍存在。垂向上，從巖心和測井上識別出的鈣質膠結砂礫巖不僅發(fā)育在目的層頂部，在目的層中部、底部也有出現(xiàn)，膠結層數(shù)不大于4層。北部井區(qū)層數(shù)較多，多數(shù)發(fā)育2層以上，南部井區(qū)膠結層數(shù)一般在2層以下。膠結單層厚度從幾十厘米到幾米，累計厚度不大于8.7 m。

3.2 平面分布特征

從鈣質砂礫巖累計厚度分布上來看(圖3)，除了研究區(qū)中部的部分井區(qū)鈣質砂礫巖不發(fā)育外，其他地區(qū)廣泛分布鈣質膠結砂礫巖。研究區(qū)北部和西部地區(qū)是高值區(qū)，鈣質膠結厚度最大在6 m以上，向東南方向有逐漸減薄的趨勢。另外，鈣質砂礫巖的厚度與沉積相的平面分布也有一定關系，沿水下河道延伸一帶附近，鈣質膠結厚度相對較大，遠離河道方向膠結厚度有逐漸減小的趨勢。

碳酸鹽含量總體具有從西北部向東南部降低的趨勢。例如，西北部排609井碳酸鹽含量為28.3%，東北部排612井碳酸鹽含量為28.1%，西部排610井碳酸鹽含量為35.4%，南部排601-平191井目的層碳酸鹽含量為10.5%，排601-平1井碳酸鹽含量僅為3.9%。

圖3 鈣質砂礫巖分布形態(tài)

4 鈣質砂礫巖成因研究

4.1 鈣質膠結層鈾含量異常高

研究區(qū)發(fā)育的鈣質膠結砂礫巖普遍具有自然伽馬測井高值的特點，該特點與其它地區(qū)鈣質膠結層的特征明顯不同。為解釋該現(xiàn)象，針對鈣質膠結的砂巖樣品進行了微量元素測試。根據(jù)測試結果，發(fā)現(xiàn)樣品中的鈾含量異常高。通常巖石樣品中的鈾含量小于10 μg/g被認為是在正常范圍內(nèi)。排609-12、排612-11井鈣質砂礫巖實驗樣品中，鈾含量分別為27.8 μg/g和29 μg/g，遠比正常值要高，這是造成膠結層自然伽馬高值的主要原因。

4.2 油田水補給區(qū)也存在鈾含量異常高

根據(jù)準噶爾盆地西北部水文地質條件，研究區(qū)北部扎伊爾山水力梯度大，徑流強度大，巖石被強烈淋濾，是盆地重要的油田水補給區(qū)。國家地質局馮世榮(2002)的研究數(shù)據(jù)表明[8]，對扎伊爾山區(qū)不同時期進行放射性水化學調(diào)查，曾發(fā)現(xiàn)了5個鈾異常區(qū)(大于10.0×10-6g/L)。

研究區(qū)位于扎伊爾山南部徑流區(qū)，新近系沙灣組鈣質膠結層段的高含鈾量與扎伊爾山來水的高含鈾量有著密切關系。前期沉積相研究表明，沙灣組物源主要來自北部扎伊爾山，扎伊爾山對研究區(qū)沙灣組儲層的沉積和成巖具有重要影響。因此認為，目的層的鈣質膠結應當是成巖期來自北部的含鈾水補給儲層，造成鈣質沉淀。

4.3 水道控制鈣質砂礫巖發(fā)育

根據(jù)目的層鈣質膠結砂礫巖的分布特征，儲層鈣質膠結的程度與沉積相的分布具有密切關系。例如，春風油田排609區(qū)塊鈣質膠結厚度大、含量高的區(qū)域主要位于排609-5～排609-2～排624井區(qū)一帶，結合平面相情況可知，該高值帶正對應于水下河道及水下河道側緣亞相。向著遠離水下河道的方向，鈣質膠結厚度具有減弱趨勢。

從全區(qū)來看，鈣質膠結砂礫巖的發(fā)育程度與沉積相之間同樣具有類似關系和特征。這表明北部來水在成巖早期補給研究區(qū)時，優(yōu)先沿厚度大、原始滲透性較好的位置和層段進入沉積層，使得水下河道及河道側緣亞相膠結層數(shù)多、厚度大。

鏡下可見鈣質砂礫巖膠結類型主要為基底式、孔隙式膠結[9]，表明砂巖還未固結成巖就被膠結，膠結時期較早。

4.4 成巖早期含鈾水沿高滲相帶進入儲層成巖

鈾在油田水中的存在形式主要為碳酸鈾，當油田水處于氧化-還原過渡帶時，鈾從水中還原沉淀形成固體氧化物時，有大量碳酸根離子產(chǎn)生。在鈾含量較高的地區(qū)，伴隨著粗碎屑巖石被鈣質膠結，出現(xiàn)鈣質砂礫巖的現(xiàn)象[10-12]。結合相似地區(qū)鈣質砂礫巖野外露頭觀測，這些鈣質砂巖往往呈順層、斷續(xù)的串珠狀透鏡體分布，或呈不規(guī)則團塊狀順層理方向發(fā)育；剖面上連續(xù)性差，產(chǎn)出空間位置多為砂體的頂?shù)撞炕驔_刷面。

5 結論

(1)春風油田目的層的鈣質膠結區(qū)域主要在來自北部扎伊爾山鈾含量高的油田水補給區(qū)。水流優(yōu)先沿厚度較大、原始滲透性好的水下河道及側緣亞相進入油層，在水體淺的氧化-還原過渡帶，鈾析出的同時產(chǎn)生碳酸根，使砂礫巖體鈣質膠結。

(2)春風油田控制儲層鈣質膠結程度的關鍵因素是沉積微相，水下河道及側緣膠結厚度大，遠離河道方向膠結厚度減少。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2017)03-0042-03

2016-12-27

明玉坤，高級工程師，1982年生，2004年畢業(yè)于中國石油大學(華東)石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)研究工作。

中國石化重點科技攻關項目“極淺層特超稠油SAGD開發(fā)關鍵技術研究”(P13055)。

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