準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)頭屯河組巖石物理相特征

于景維，付 歡，張宗斌,吳愛成,柳 妮,文華國(guó)

[1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000； 2. 中國(guó)石油 新疆油田分公司 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院，新疆 克拉瑪依 834000； 3.中國(guó)石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000； 4. 克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 克拉瑪依 834000； 5. 成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院，四川 成都 610059]

準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)位于盆內(nèi)中央坳陷東部，東接北三臺(tái)凸起，北臨沙奇凸起，西靠阜康凹陷，南接阜康斷裂帶，勘探面積僅為600 km2(圖1)。侏羅系為該區(qū)重要的油氣勘探層系，自上而下主要發(fā)育齊古組(J3q)、頭屯河組(J2t)、西山窯組(J2x)、三工河組(J1s)和八道灣組(J1b)。侏羅紀(jì)準(zhǔn)噶爾盆地處于振蕩型陸內(nèi)坳陷盆地演化階段，對(duì)阜東斜坡區(qū)影響最大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是燕山運(yùn)動(dòng)。其中燕山運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕波及了準(zhǔn)噶爾盆地廣大地區(qū)，研究區(qū)出現(xiàn)較大規(guī)模的隆升，造成西山窯組的全部或部分剝蝕，形成切蝕地形。至頭屯河期，各構(gòu)造單元的持續(xù)隆升導(dǎo)致了湖盆的急劇萎縮與消亡，研究區(qū)為辮狀河三角洲和湖泊所占據(jù)，地層呈北薄南厚狀[1-2]。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Tectonic location of Fudong slope area

2011年阜東5井頭屯河組油藏的發(fā)現(xiàn)，揭開了阜東斜坡區(qū)侏羅系油氣勘探序幕[1-2]。受構(gòu)造、沉積和成巖等多方面因素的影響，儲(chǔ)集層的非均質(zhì)性很強(qiáng)，且儲(chǔ)集層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儲(chǔ)集性能出現(xiàn)較大差異。前人已對(duì)頭屯河組層序地層、沉積和成巖等影響儲(chǔ)層發(fā)育的單因素特征進(jìn)行一定的分析[1-7]，但隨著勘探精細(xì)化的要求，單因素研究似乎不能滿足現(xiàn)階段的勘探工作。目前發(fā)現(xiàn)的油氣藏和巖石物理性質(zhì)及滲流特征存在一定的關(guān)系，如何基于巖石物理相，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層有利區(qū)是急需解決的問題。

巖石物理相是指儲(chǔ)集層單元在沉積、成巖以及構(gòu)造作用的改造之下具有一定的巖石物理性質(zhì)，微觀方面主要表現(xiàn)為儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)特征[8-9]。前人對(duì)于某些地區(qū)巖石物理相的分類主要以成巖相劃分為主，沉積相和構(gòu)造相為輔，這就導(dǎo)致后續(xù)巖石物理相分析基本為成巖相的研究，不利于正確預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集層分布。本次巖石物理相的研究充分考慮到儲(chǔ)集層形成的3個(gè)主要控制因素，因此有利儲(chǔ)集層的預(yù)測(cè)相對(duì)單因素預(yù)測(cè)會(huì)更加準(zhǔn)確。

在前人對(duì)研究區(qū)頭屯河組研究的基礎(chǔ)上，利用40余口鉆井測(cè)井資料，15口井的巖心觀察和描述資料,200余張薄片,20余口鉆井實(shí)測(cè)DST數(shù)據(jù)以及覆蓋研究區(qū)的三維地震資料，結(jié)合研究區(qū)的構(gòu)造沉積背景，對(duì)影響頭屯河組有利儲(chǔ)集層分布的沉積相、成巖相和壓力相進(jìn)行研究。并據(jù)此對(duì)頭屯河組儲(chǔ)集層巖石物理相進(jìn)行分類，最終預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集層分布區(qū)，為頭屯河組油氣擴(kuò)邊勘探提供指導(dǎo)。

1 頭屯河組巖石物理相控制因素

由于儲(chǔ)集層的形成主要受到沉積、成巖以及構(gòu)造作用影響，巖石物理相充分考慮到儲(chǔ)集層形成的這3個(gè)主要控制因素，其中沉積相和成巖相的研究較為明顯，前人往往用裂縫發(fā)育特征來表示構(gòu)造作用[9]。結(jié)合本區(qū)沉積構(gòu)造背景，認(rèn)為發(fā)生于侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)的燕山運(yùn)動(dòng)對(duì)于研究區(qū)頭屯河組超壓形成起決定性作用。燕山運(yùn)動(dòng)造成對(duì)地層的水平擠壓相當(dāng)于側(cè)向壓實(shí)作用，隨時(shí)間而逐漸增加[10-11]。由于頭屯河組裂縫特征不明顯，因此用異常高壓特征來代表構(gòu)造作用對(duì)于儲(chǔ)集層的影響。因此巖石物理相的分類采取“沉積相+成巖相+壓力相”[10-11]。對(duì)3個(gè)相進(jìn)行詳細(xì)分析，進(jìn)而對(duì)巖石物理相進(jìn)行精確分類。

1.1 沉積相特征

研究區(qū)頭屯河組發(fā)育一套辮狀河三角洲相沉積，根據(jù)巖性組合自下而上總共分為3個(gè)段，頭屯河組一段發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積，頭屯河組二段和三段的辮狀河三角洲平原沉積面積逐漸擴(kuò)大。由于區(qū)內(nèi)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響不大，加之有平緩的斜坡和較淺的水深，致使(水下)分流河道砂體大面積縱橫交錯(cuò)，整體為大面積巖性油氣藏的發(fā)育提供有力條件。在沉積構(gòu)造背景的基礎(chǔ)上，主要根據(jù)巖心資料(圖2，圖3)，結(jié)合測(cè)井資料綜合判定頭屯河時(shí)期沉積環(huán)境主要為辮狀河三角洲沉積，水下分流河道十分發(fā)育，分流河道次之，整體延伸范圍較大。由于湖水的沖刷作用較強(qiáng)，河口砂壩規(guī)模不大，分流間灣微相發(fā)育于河道之間。

水下分流河道砂體巖性主要為灰、灰綠以及灰白色細(xì)粒、中細(xì)粒砂巖。巖屑含量較高，磨圓和分選較好，雜基含量受湖水的頻繁沖刷影響，總體偏低。儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集空間類型主要包括原生粒間孔和剩余粒間孔，儲(chǔ)集性能較好，厚度較大，在測(cè)井曲線上呈大套鐘形和箱形(圖2)。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)頭屯河組沉積特征Fig.2 Sedimentary characteristics of the Toutunhe Formation in Fudong slope area,Junggar Basina. 阜東2井,頭二段,埋深3 178.2 m,中粒巖屑砂巖;b. 阜東10井,頭二段,埋深3 071.3 m,細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖;c. 阜東081井,頭二段,埋深2 656.76 m,粉-極細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖;d. 臺(tái)15井,頭二段,埋深2 879.35 m,沖刷構(gòu)造;e. 臺(tái)30井,頭二段,埋深2 409.40 m,平行層理;f. 阜東2井,頭二段,埋深3 150.4 m,沙紋層理;g. 北70井,頭一段,埋深1 923.66 m,水平層理;h. 阜東10井,頭一段主河道測(cè)井相;i. 阜東8井,頭二 段水下分流河道測(cè)井相;j. 阜東052井，頭一段河口壩測(cè)井相;k. 阜東12井,頭一段分流間灣測(cè)井相

分流河道砂體巖性相對(duì)較粗，以紅色粗中粒砂巖為主，巖屑含量較高，分選性相對(duì)較差，填隙物含量較高。儲(chǔ)集空間以原生粒間孔為主，儲(chǔ)集性能一般，儲(chǔ)層非均質(zhì)性很強(qiáng)，測(cè)井曲線常呈鐘形。

河口壩砂體巖性較細(xì)，以灰綠色粉砂巖為主，巖屑含量最高，分選性較差。儲(chǔ)集空間以次生溶孔為主，儲(chǔ)集性能很差，測(cè)井曲線常呈漏斗形。

分流間灣所形成的的水動(dòng)力環(huán)境較弱，巖性主要為泥巖以及粉砂質(zhì)泥巖，不能成為有效儲(chǔ)層。常以不同厚度的隔夾層形式存在于水下分流河道砂體間，測(cè)井曲線呈齒狀(圖2)。

巖相是沉積相的重要組成部分，以上4種主要的沉積微相中的巖相存在較大差異，決定儲(chǔ)集層原始物性明顯不同。以巖心以及薄片分析為基礎(chǔ)，結(jié)合測(cè)井資料主要識(shí)別出5種巖相類型，分別是粗砂巖相、中砂巖相、細(xì)砂巖相、粉砂巖相以及泥巖相。

各巖相類型成分的差異可反映出原始儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能(表1)，在一定程度上為后期成巖作用改造提供物質(zhì)基礎(chǔ)。粗砂巖相、中砂巖相和細(xì)砂巖相中石英含量較高，有利于抵抗后期壓實(shí)作用，保存原生孔隙，同時(shí)大量的長(zhǎng)石和巖屑含量有利于后期溶蝕作用；粉砂巖相中石英含量很低，一方面受后期壓實(shí)作用影響較大，不利于原生孔的保存，另一方面巖屑中凝灰質(zhì)物質(zhì)等可溶物質(zhì)較少，不利于后期的溶解增孔。

包含粗砂巖相和中砂巖相的分流河道砂體孔隙度分布于10%～34%，滲透率分布于1×10-3～80×10-3μm2；包含中砂巖相和細(xì)砂巖相水下分流河道砂體孔隙度分布于5%～27%，滲透率分布于0.5×10-3～137 5×10-3μm2；包含粉細(xì)砂巖相的河口砂壩砂體孔隙度分布于5%～15%，滲透率分布于0.1×10-3～1×10-3μm2；包含泥巖相的分流間灣基本不具有儲(chǔ)集性。

1.2 成巖相特征

與沉積相包含內(nèi)容類似，成巖相主要包括成巖環(huán)境以及在該環(huán)境中形成的產(chǎn)物。頭屯河組儲(chǔ)集層所經(jīng)歷的成巖環(huán)境比較復(fù)雜，成巖演化過程中儲(chǔ)集層受到包括壓實(shí)、膠結(jié)、交代以及溶解等成巖作用的影響。

頭屯河組儲(chǔ)集層中壓實(shí)現(xiàn)象普遍存在，主要分為弱壓實(shí)和強(qiáng)壓實(shí)現(xiàn)象。弱壓實(shí)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為顆粒之間的點(diǎn)接觸，脆性顆粒保存完好(圖4a)；強(qiáng)壓實(shí)主要表現(xiàn)在云母等塑性顆粒受擠壓變形，充填于顆粒之間。部分顆粒間表現(xiàn)凹凸接觸，已無顯孔(圖4b)。

膠結(jié)作用主要是將松散的沉積物固結(jié)起來，在頭屯河組儲(chǔ)集層中主要表現(xiàn)為高嶺石與碳酸鹽的充填以及粘土礦物的包殼等膠結(jié)現(xiàn)象，硅質(zhì)膠結(jié)物比較少見(圖4c，d)。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地阜東7井頭屯河組巖-電關(guān)系Fig.3 Litho-electric relationship of the Toutunhe Formation in Well FD7,Junggar Basin

巖相類型石英平均含量/%長(zhǎng)石平均含量/%巖屑平均含量%巖漿巖變質(zhì)巖沉積巖 合計(jì)粗砂巖相23．0026．0038．0010．003．0051．00中砂巖相21．4422．8143．307．804．6555．75細(xì)砂巖相19．8323．3540．6612．323．8456．82粉砂巖相13．6722．5035．0018．3310．5063．83

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)頭屯河組儲(chǔ)集層成巖作用特征Fig.4 Diagenetic features of the reservoir rocks in the Toutunhe Formation in Fudong slope area,Junggar Basina. 阜東12井，埋深3 361.95 m，弱壓實(shí)，粒間孔發(fā)育,鑄體薄片；b.阜東2井，埋深3 152.07 m，強(qiáng)壓實(shí)，無顯孔,鑄體薄片；c. 北27，埋深2 591.78 m，方解石膠結(jié),鑄體薄片；d.阜東052井，埋深3 047.47 m，粘土包殼,鑄體薄片；e. 臺(tái)16井，埋深2 415.94 m，方解石交代,鑄體薄片；f. 臺(tái)17井，埋深2 028.55 m，粒間泥雜基向高嶺石轉(zhuǎn)化,鑄體薄片；g. 北70井，埋深2 010.70 m，壓實(shí)強(qiáng)，長(zhǎng)石溶孔發(fā)育,鑄體薄片；h. 阜東10井，埋深3 071.30 m，壓 實(shí)弱，長(zhǎng)石溶孔明顯,鑄體薄片

交代作用主要是等容積的交換，使巖石的化學(xué)組成和礦物組成發(fā)生變化，在頭屯河組儲(chǔ)集層中普遍表現(xiàn)為方解石的交代作用，少數(shù)為高嶺石的交代。被交代的碎屑顆粒邊緣形態(tài)各異(圖4e，f)。

溶解作用往往表現(xiàn)為地下深處流體通過物質(zhì)與能量的交換對(duì)顆粒進(jìn)行溶蝕，在頭屯河組儲(chǔ)集層中溶解現(xiàn)象普遍存在，包括對(duì)長(zhǎng)石、火山巖巖屑和碳酸鹽等物質(zhì)的溶解，在顆粒之間以及內(nèi)部都可觀察到(圖4g，h)。

成巖相是在成巖與構(gòu)造等作用下，沉積物經(jīng)歷一定成巖作用和演化階段的產(chǎn)物，包括巖石顆粒、膠結(jié)物、組構(gòu)和孔洞縫等綜合特征[9]。本區(qū)頭屯河組成巖相劃分主要在成巖相定義的基礎(chǔ)上，結(jié)合本區(qū)頭屯河組4種成巖作用，且以壓實(shí)作用為主，膠結(jié)交代以及溶蝕作用為輔的特征[12]。將成巖相主要分為6類：弱壓實(shí)綠泥石包膜弱溶蝕相，弱壓實(shí)方解石交代相，弱壓實(shí)弱溶解相，強(qiáng)壓實(shí)強(qiáng)溶蝕相，強(qiáng)壓實(shí)鐵方解石膠結(jié)相和強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相，各自具體特征見表2。

巖相是一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合，它是成巖后的表現(xiàn)。成巖相是成巖作用的產(chǎn)物，反映巖相的成巖特征和演化，如果尋找有利儲(chǔ)集層，應(yīng)將二者進(jìn)行結(jié)合，否則僅僅討論結(jié)果或者過程意義不大。

1.3 壓力相特征

本次研究所定義的壓力相主要是構(gòu)造作用的產(chǎn)物，它同巖相以及成巖相有著不可分割的聯(lián)系。比如研究區(qū)頭屯河組異常壓力的形成和泥巖含量有一定聯(lián)系，泥巖本身不僅是塑性巖體，易被壓縮，同時(shí)大規(guī)模純泥巖可增加構(gòu)造斷裂封閉性能，防止壓力過多釋放。對(duì)研究區(qū)20余口重點(diǎn)井頭屯河組純泥巖含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)泥巖含量大于40%的井，其目的層壓力系數(shù)92%都大于1.2(超壓);而泥巖含量小于40%的井，其目的層壓力系數(shù)90%在1.2以下[6]。異常壓力同成巖作用也會(huì)存在著一定的關(guān)系，尤其是和壓實(shí)作用有一定的關(guān)系，它會(huì)抵消部分上覆地層的壓實(shí)作用，但是壓實(shí)作用的強(qiáng)弱并不能直接反映異常壓力的大小。影響異常壓力的因素有除了沉降埋藏外，還包括構(gòu)造擠壓作用、快速沉積引起的欠壓實(shí)作用、烴類的生成、流體熱增壓、礦物轉(zhuǎn)化脫水作用和他源超壓傳導(dǎo)作用等[13-19]。另一方面由于流體的流動(dòng)性受到限制，膠結(jié)作用等成巖作用的程度以及分布規(guī)律會(huì)受到影響，因此有利儲(chǔ)集層的形成，是三者相互作用的結(jié)果。

研究區(qū)頭屯河組普遍存在異常壓力，它主要是侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)的燕山運(yùn)動(dòng)造成的水平擠壓所形成的斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造以及剝蝕等多種綜合因素共同作用的結(jié)果[6，13]。依據(jù)大量鉆測(cè)井資料，將壓力系數(shù)作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，壓力相可分為超強(qiáng)壓力相(壓力系數(shù)大于1.7)、高壓力過渡相(壓力系數(shù)在1.2～1.5)、高壓力相(壓力系數(shù)在1.5～1.7)和常壓力相(壓力系數(shù)小于1.2)[6]。超強(qiáng)壓力和常壓力相分布較少，主要為高壓過渡相和高壓力相(圖5)[6]。異常高壓可以明顯改善儲(chǔ)集層孔滲性，首先異常高壓可抵制上覆地層的壓實(shí)、壓溶作用和石英的增生，保存大量原生孔隙；其次，可使流體活動(dòng)性變?nèi)酰拗屏四z結(jié)作用范圍，一定程度上減少了儲(chǔ)集層物性降低的幅度；同時(shí)，異常高壓可產(chǎn)生高角度裂縫，在研究區(qū)內(nèi)只有幾口井發(fā)現(xiàn)有高角度裂縫，提高儲(chǔ)集層滲流性能；另外，垂向上每個(gè)異常高壓箱底部或頂部可增強(qiáng)流體的溶解性，一定程度上有利于次生孔隙的發(fā)育[5，20]。因此，壓力相的選取是有必要的，其識(shí)別主要依靠研究區(qū)大量鉆井實(shí)測(cè)壓力系數(shù)。

表2 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)頭屯河組各成巖相儲(chǔ)集層特征Table 2 Reservoir characteristics of each diagenetic facies of the Toutunhe Formation in Fudong slope area,Junggar Basin

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)頭屯河組地層壓力系數(shù)等值線Fig.5 Contour map of pressure coefficient of the Toutunhe Formation in Fudong slope area,Junggar Basin

2 頭屯河組巖石物理相分類

綜合上述分析，頭屯河組儲(chǔ)集層沉積微相類型主要包括(水下)分流河道粗砂巖相、中砂巖相、細(xì)砂巖相、河口壩粉砂巖相和分流間灣泥巖相；成巖相類型包括弱壓實(shí)綠泥石包膜弱溶蝕相、弱壓實(shí)方解石交代相、弱壓實(shí)弱溶解相、強(qiáng)壓實(shí)強(qiáng)溶蝕相、強(qiáng)壓實(shí)鐵方解石膠結(jié)相和強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相；壓力相可分為超強(qiáng)壓力相、高壓力過渡相、高壓力相和常壓力相。在單井沉積微相、成巖相和壓力相劃分的基礎(chǔ)上，將三者進(jìn)行疊加對(duì)巖石物理相分類定名。

沉積相決定儲(chǔ)集層原始特征，構(gòu)造相和成巖相綜合決定儲(chǔ)集層分布及演化規(guī)律，因此巖石物理相的分類和識(shí)別必須要綜合考慮這3個(gè)因素。儲(chǔ)集層的巖石物理相分類不能僅僅依靠理論上的劃分，其中會(huì)存在一些不合理的組合，另外有些組合即使合理，在研究區(qū)頭屯河組儲(chǔ)集層內(nèi)也未觀察到。為了確保研究的準(zhǔn)確性，必須要在所觀察的巖石薄片基礎(chǔ)上，對(duì)儲(chǔ)集層的巖石物理相進(jìn)行分類。首先通過薄片先確定出鉆井某深度下的成巖相和巖相，再利用實(shí)測(cè)DST資料確定該鉆井在頭屯河組的壓力系數(shù)，以“壓力相+巖相+成巖相”來綜合定名頭屯河組儲(chǔ)集層巖石物理相。在此基礎(chǔ)上，利用對(duì)巖石物理相較敏感的測(cè)井曲線建立一個(gè)判別函數(shù)，由取心井推廣到非取心井，使巖石物理相在縱向上的分布得以實(shí)現(xiàn)。最終利用地震資料確定巖石物理相的平面分布。

通過觀察200余張巖石薄片，發(fā)現(xiàn)頭屯河組儲(chǔ)集層巖石物理相總計(jì)可識(shí)別15種類型：高壓-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相(Ⅰ類)，高壓力過渡-中砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相(Ⅱ類)，高壓力過渡-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相(Ⅲ類)，高壓力過渡-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)方解石交代相(Ⅳ類)，高壓力過渡-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)弱溶蝕相(Ⅴ類)，高壓-粉砂巖-強(qiáng)壓實(shí)鐵方解石膠結(jié)相(Ⅵ類)，高壓力過渡-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)鐵方解石膠結(jié)相(Ⅶ類)，高壓力過渡-粗砂巖-強(qiáng)壓實(shí)鐵方解石膠結(jié)相(Ⅷ類)，高壓-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相(Ⅸ類)，常壓-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相(Ⅹ類)，高壓力過渡-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相(Ⅺ類)，高壓力過渡-粉砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相(Ⅻ類)，高壓力過渡-中砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相(ⅩⅢ類)，高壓力過渡-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)強(qiáng)溶蝕相(ⅩⅣ類)和泥巖-壓實(shí)相(ⅩⅤ類)。需要說明的是，從有利儲(chǔ)層的角度考慮，泥巖物性較差，因此不考慮壓力相，將處于不同壓力環(huán)境下的泥巖統(tǒng)一為一類巖石物理相。

在巖心歸位的基礎(chǔ)上，保證巖心深度和測(cè)井深度一致，選取5種對(duì)巖性、物性、流體及孔隙比較敏感的測(cè)井曲線(DEN，CNL，AC，GR以及RT)，在測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，利用不同巖石物理相所對(duì)應(yīng)的不同測(cè)井值特征，通過SPSS軟件對(duì)研究區(qū)15種巖石物理相類型進(jìn)行Fisher典型判別分析，最終建立15種巖石物理相的線性多元判別函數(shù)[公式(1)—公式(15)]。

Y1= -26 484.609+15 193.764DEN+301.871CNL+

80.641GR+228.410RT+18.567AC

(1)

Y2= -29 070.125+15 350.284DEN+377.174CNL+

78.16GR+287.299RT+15.153AC

(2)

Y3= -23 823.58+150 73.877DEN+136.6CNL+

63.976GR+118.179RT+28.913AC

(3)

Y4= -26 528.139+15 129.596DEN+313.822CNL+

78.943GR+247.668RT+17.388AC

(4)

Y5= -26 515.886+15 217.21DEN+312.748CNL+

78.058GR+213.465RT+18.283AC

(5)

Y6= -21 391.544+14 007.693DEN+143.622CNL+

73.907GR+133.089RT+25.55AC

(6)

Y7= -21 181.623+13 667.739DEN+147.445CNL+

80.805GR+140.691RT+24.73AC

(7)

Y8= -21 580.322+13 745.737DEN+154.178CNL+

82.571GR+157.465RT+24.285AC

(8)

Y9= -28 335.918+15 773.064DEN+303.335CNL+

77.635GR+223.815RT+23.77AC

(9)

Y10= -31 923.111+15 989.919DEN+346.365CNL+

89.13GR+371.282RT+17.809AC

(10)

Y11= -23 787.263+14 882.218DEN+160.894CNL+

75.624GR+156.338RT+25.242AC

(11)

Y12= -24 264.974+14 669.969DEN+275.884CNL+

76.839GR+205.191RT+18.84AC

(12)

Y13= -25 998.782+15 330.617DEN+274.409CNL+

76.787GR+220.854RT+19.727AC

(13)

Y14= -24 653.656+14 745.804DEN+293.784CNL+

74.712GR+212.789RT+17.983AC

(14)

Y15= -17 041.323+11 808.278DEN+119.073CNL+

74.066GR+113.751RT+23.646AC

(15)

上述式中的Y1—Y15分別代表15類巖石物理相的Fisher判別函數(shù)值?？梢岳梦粗獦悠返臏y(cè)試數(shù)據(jù)，代入上式進(jìn)行計(jì)算，最大值則代表相應(yīng)巖石物理相類型。為了確保所得結(jié)果的合理性，利用5口已知鉆井取心段的5種測(cè)井曲線數(shù)值，代入巖石物理相的線性多元判別函數(shù)，將所得結(jié)果同巖心所磨薄片的觀察結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果一致則認(rèn)為是合理，反之則不合理。通過Fisher定量判別結(jié)果，發(fā)現(xiàn)15類巖石物理相的回判符合率達(dá)到93%。這是由于有的巖石物理相僅對(duì)2～3種測(cè)井曲線較為敏感，并不是針對(duì)所有5種測(cè)井曲線都能表現(xiàn)出來，因此理論上回判符合率達(dá)不到100%。

以阜東051井為例(圖6)，選取頭屯河組二段中的取心段測(cè)井曲線值，帶入上述公式發(fā)現(xiàn)所判別的結(jié)果為高壓-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)強(qiáng)溶蝕相。巖心顯示為細(xì)-極細(xì)砂巖，薄片中顯示填隙物少，強(qiáng)壓實(shí)，粒間孔保存較少，長(zhǎng)石溶孔普遍發(fā)育，與所判別結(jié)果較為一致。究其原因，發(fā)現(xiàn)阜東051井頭屯河組泥巖含量超過50%，同時(shí)距離斷裂較遠(yuǎn)，壓力得不到釋放，因此主要為高壓環(huán)境；巖石物理相所在的大套水下分流河道砂體主要是由多期河道砂體疊加而成，在砂體的頂?shù)?，往往表現(xiàn)為沖刷面，由于沖刷作用使得儲(chǔ)集層中填隙物含量較少，孔隙度和滲透率較好，孔隙內(nèi)流體活動(dòng)較為活躍，長(zhǎng)石以及巖屑的溶蝕作用較為發(fā)育。由于上覆地層的壓實(shí)作用較大，主要為強(qiáng)壓實(shí)環(huán)境。

3 頭屯河組巖石物理相平面分布

巖石物理相的平面分布對(duì)勘探具有重要的指導(dǎo)意義[8-9]，但是巖石物理相種類較多，同時(shí)縱向上的一大套砂體并不一定只有一種成巖相，這一套砂體可能是由多套河道砂體疊加而成，因此成巖相可能會(huì)產(chǎn)生較大差異。在進(jìn)行巖石物理相歸類的工作時(shí)，對(duì)厚度較小、巖性一致的砂體，測(cè)井曲線表現(xiàn)較為一致的條件下可算作一類巖石物理相；對(duì)厚度較大、巖性復(fù)雜，測(cè)井曲線變化較大，則先將大套砂體劃分成巖性一致且測(cè)井曲線變化一致的砂體，再進(jìn)行巖石物理相的判別。最終，根據(jù)同一巖石物理相厚度所占所有巖石物理相的優(yōu)勢(shì)百分含量(以砂巖儲(chǔ)層為主要優(yōu)選儲(chǔ)層，達(dá)到15%以上的最高的巖石物理相可算作平面分布的代表)。還要說明的是，有些無井區(qū)塊的巖石物理相主要是依據(jù)地震屬性所展現(xiàn)的與砂體連續(xù)性有關(guān)的信息進(jìn)行的推測(cè)。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地阜東051井頭屯河組二段測(cè)井識(shí)別結(jié)果檢驗(yàn)Fig.6 Verification of logging identification results of Well FD051,Junggar Basin

以頭屯河組為研究單位進(jìn)行巖石物理相平面分布的研究不滿足當(dāng)前精細(xì)勘探的要求，因此本次研究以段為單位，進(jìn)行巖石物理相平面分布研究，以應(yīng)對(duì)頭屯河組的擴(kuò)邊需求。巖石物理相的平面分布主要是建立在頭屯河組三個(gè)段的巖相古地理和頭屯河組壓力系數(shù)平面分布圖的基礎(chǔ)上，同時(shí)利用上述判別函數(shù)對(duì)每口井每個(gè)段主要的巖石物理相進(jìn)行分析，將三者進(jìn)行疊合。

從圖7中可發(fā)現(xiàn)，頭屯河組一段主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積，發(fā)育高壓力過渡-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相和泥巖-壓實(shí)相，在河道邊緣主要為高壓力過渡-粉砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相。頭屯河組二段出現(xiàn)“大前緣，小平原”，高壓-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相面積逐漸增大，高壓力過渡-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相面積逐漸縮小，辮狀河三角洲平原河道主要發(fā)育高壓力過渡-中砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相；頭屯河組三段的剝蝕線逐漸西遷，辮狀河三角洲平原面積逐漸擴(kuò)大，高壓-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相。高壓力過渡-中砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相以及高壓-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相為研究區(qū)主要發(fā)育的巖石物理相。

4 頭屯河組有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

對(duì)頭屯河組已知油氣藏進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)頭屯河組油藏主要巖相為細(xì)-中砂巖，處于高壓-高壓力過渡的環(huán)境，以富含粘土礦物包殼為特征[4-7]。由于影響儲(chǔ)層特征的因素是復(fù)雜的、多方面的，只有對(duì)儲(chǔ)層作出符合地質(zhì)實(shí)際的分類與評(píng)價(jià)，才能提高鉆探的成功率，減少勘探乃至開發(fā)的盲目性。前述巖石物理相研究已結(jié)合物性資料進(jìn)行的分類，有利儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)除了涉及物性資料，還需要結(jié)合儲(chǔ)集砂體厚度以及含油氣性進(jìn)行綜合研究，最大限度使評(píng)價(jià)結(jié)果更加真實(shí)可靠。在試油資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合已知油藏特征以及上述巖石物理相分類，對(duì)研究區(qū)頭屯河組儲(chǔ)層進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)(表3)。

頭一段時(shí)期大面積分布高壓力過渡-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相為Ⅱ類儲(chǔ)層勘探區(qū)域，可能會(huì)形成大面積巖性油氣藏，小面積分布的高壓-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相為Ⅰ類儲(chǔ)層勘探區(qū)域，但由于連續(xù)性較差，可能會(huì)形成“小而肥”的油氣藏；頭二段時(shí)期大面積分布的高壓-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相為Ⅰ類儲(chǔ)層勘探區(qū)域，砂體厚度大且連續(xù)性較好，可能會(huì)形成大面積巖性油氣藏，其次是高壓力過渡-中砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相為次要Ⅰ類儲(chǔ)層有利勘探區(qū)域；頭三段時(shí)期大面積分布的高壓-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相為Ⅰ類儲(chǔ)層勘探區(qū)域，但是由于砂體厚度不大，因此可能會(huì)形成“大而瘦”的油氣藏。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)頭屯河組巖石物理相平面分布Fig.7 Petrophysical facies map of the Toutunhe Formation in Fudong slope area,Junggar Basina. 頭一段;b.頭二段;c.頭三段

分類指標(biāo)Ⅰ類儲(chǔ)層Ⅱ類儲(chǔ)層Ⅲ類儲(chǔ)層Ⅳ類儲(chǔ)層巖石物理相類型高壓-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相，高壓力過渡-中砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相高壓力過渡-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相，高壓-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相，高壓力過渡-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相，高壓力過渡-粉砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相高壓力過渡-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)方解石交代相，高壓力過渡-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)鐵方解石膠結(jié)相，常壓-細(xì)砂巖-強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相高壓-粉砂巖-強(qiáng)壓實(shí)鐵方解石膠結(jié)相，泥巖-壓實(shí)相砂體厚度中等-厚較厚較薄極薄-無含油氣性好較好一般差代表井號(hào)阜東5井阜東2井阜東022井阜東053井

5 結(jié)論

1) 阜東斜坡區(qū)頭屯河組識(shí)別出主要的5種沉積巖相類型，分別是(水下)分流河道粗砂巖相、中砂巖相、細(xì)砂巖相、河口壩粉砂巖相以及分流間灣泥巖相；識(shí)別6類成巖相，分別是弱壓實(shí)綠泥石包膜弱溶蝕相、弱壓實(shí)方解石交代相、弱壓實(shí)弱溶解相、強(qiáng)壓實(shí)強(qiáng)溶蝕相、強(qiáng)壓實(shí)鐵方解石膠結(jié)相和強(qiáng)壓實(shí)高嶺石充填相；識(shí)別四類壓力相，分別是超強(qiáng)壓力相、高壓力過渡相、高壓力相和常壓力相。

2) 巖石物理相充分考慮到儲(chǔ)集層形成的3個(gè)主要控制因素，其分類采取“沉積相+成巖相+壓力相”，共識(shí)別出高壓-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相、高壓力過渡-中砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相等15種巖石物理相。利用利用5種敏感測(cè)井曲線的組合特征，在測(cè)井曲線處理的基礎(chǔ)上，采用Fisher典型判別形成了各巖石物理相的定量判別函數(shù)。

3) 在上述成果基礎(chǔ)上，結(jié)合試油資料以及砂體厚度認(rèn)為高壓-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相為最有利儲(chǔ)層勘探區(qū)域，其次為高壓力過渡-中砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相和高壓力過渡-細(xì)砂巖-弱壓實(shí)粘土包膜強(qiáng)溶蝕相。

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