南堡3號構(gòu)造中深層優(yōu)勢儲層發(fā)育主控因素及模式

李亮 ，張敬藝 ，趙曉東 ，劉曉 ，卿穎 ，齊立新

（1.中國石油冀東油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北 唐山 063000；2.中國石油冀東油田分公司評價(jià)處，河北 唐山 063000）

0 引言

南堡3號構(gòu)造中深層勘探工作始于2011年，首口風(fēng)險(xiǎn)探井堡古2井在古近系沙河街組、寒武系潛山獲高產(chǎn)工業(yè)油流，揭開了南堡3號構(gòu)造中深層勘探序幕。2014年，南堡306×9井在古近系東營組再獲新突破，進(jìn)一步證實(shí)南堡3號構(gòu)造帶中深層具有較大勘探潛力。研究區(qū)油藏以構(gòu)造-巖性、地層-巖性為主［1-3］，儲層是控制油藏富集高產(chǎn)的主要因素之一［4-6］。近年來，一些學(xué)者對南堡3號構(gòu)造的沉積、構(gòu)造、微觀儲層進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，但針對中深層優(yōu)勢儲層研究程度不夠，尤其是儲層發(fā)育的主控因素、發(fā)育模式尚不清楚［7-9］，制約了后續(xù)勘探。因此，本文從巖石薄片鏡下觀察入手，通過開展優(yōu)勢儲層巖石學(xué)特征研究，進(jìn)行巖石學(xué)特征分析，明確儲層發(fā)育主控因素，建立優(yōu)勢儲層發(fā)育模式，為后續(xù)有利儲集砂體預(yù)測提供依據(jù)［10-11］。

1 地質(zhì)概況

南堡3號構(gòu)造位于南堡凹陷的南部，呈近東西向展布，南部緊鄰沙壘田凸起，西北部與南堡2號構(gòu)造相接，東部與南堡4號構(gòu)造相接，緊鄰南堡凹陷主要的生油凹陷曹妃甸次洼和林雀次洼（見圖1）。

圖1 南堡3號構(gòu)造區(qū)域位置

研究區(qū)為一個發(fā)育在寒武系古潛山的斷背斜，缺失古生界至中生界地層，目的層為中深層古近系東營組三段和沙河街組一段。沉積物主要來自南部沙壘田凸起，主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積，沉積微相包括水下分流河道、河口壩、水下分流間灣等［12-14］。油藏主要受控于構(gòu)造、巖性和地層，有利勘探面積約200km2。

2 儲層特征

研究區(qū)石英體積分?jǐn)?shù)平均在40%左右，巖石類型以長石砂巖和巖屑長石砂巖為主。通過巖心觀察和薄片資料分析，可見石英、長石和巖屑等組分。其中：石英在鏡下可見一級灰白干涉色（見圖2a），長石類型較多，主要有鉀長石（見圖2b）、斜長石（見圖2c）、微斜長石（見圖2d）；巖屑主要為變質(zhì)巖巖屑，鏡下呈齒狀嵌晶結(jié)構(gòu)（見圖2e），并發(fā)育花崗巖巖屑（見圖 2f）、燧石巖屑和泥屑；碳酸鹽膠結(jié)，泥質(zhì)雜基，膠結(jié)物為鐵白云石、方解石和硅質(zhì)（見圖2g）。研究區(qū)儲層巖性以砂礫巖（見圖2h）、含礫不等粒砂巖（見圖2i）和中砂巖為主，碎屑粒徑主要在0.35～2.00 mm，分選性、磨圓度較差，成分、結(jié)構(gòu)成熟度低，沉積搬運(yùn)距離較短，為近物源快速沉積。

圖2 南堡3號構(gòu)造中深層儲層鏡下及巖心特征

不同巖性含油氣級別不同，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在南堡3號構(gòu)造中深層?xùn)|三段，含礫不等粒砂巖和細(xì)砂巖含油級別高，但由于東三段所取的砂礫巖樣品較少，導(dǎo)致含礫不等粒砂巖在油浸、油斑中所占比例最大（見圖3a）。沙一段的砂礫巖、含礫不等粒砂巖和中砂巖含油級別高，其他巖性含油性較差（見圖3b），表明研究區(qū)優(yōu)勢儲層主要為含礫不等粒砂巖、砂礫巖和中砂巖。

圖3 主要巖性含油氣級別頻率分布

3 主控因素

3.1 沉積因素

南堡3號構(gòu)造中深層沉積條件復(fù)雜，砂體類型多樣，為辮狀河三角洲—濱淺湖/濁積沉積體系，主要為辮狀河三角洲前緣水下分流河道、河口砂壩、深水滑塌濁積巖以及濱淺湖灘壩等多種沉積相及微相類型。不同沉積微相的儲層砂體厚度、粒度、物質(zhì)成分、分選性、磨圓度、雜基體積分?jǐn)?shù)，以及物性、含油氣性等均有明顯差異。

研究區(qū)沉積物源來自南部沙壘田凸起，有異于南堡凹陷主體沉積特征。南部物源控制了沉積體系和砂體展布，靠近物源方向的沉積微相為水下分流河道和水下分流河道側(cè)緣，位于此類沉積微相的砂體分布較廣，厚度大，是優(yōu)勢儲集砂體主要的發(fā)育區(qū)；其次，體系域類型控制砂體宏觀富集層位。SQEd3下湖退域沉積時(shí)較SQEd3下湖侵域水動力及物源充足，因此該體系域砂體發(fā)育規(guī)模和厚度較SQEd3下湖侵域更大；同時(shí)，由于處于斷拗轉(zhuǎn)換時(shí)期，構(gòu)造活動較弱，構(gòu)造對沉積的控制作用也較弱。由前述儲層巖石學(xué)特征分析，近物源沉積巖石的結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均較低，因此水下分流河道砂體物性最好，砂體連續(xù)性強(qiáng)，是有利于儲層砂體發(fā)育的位置。

3.2 構(gòu)造作用

南堡3號構(gòu)造存在多個地塹和地壘構(gòu)造樣式，影響沉積相帶的發(fā)育和展布，研究區(qū)構(gòu)造作用對砂體的分布和發(fā)育影響主要表現(xiàn)在以下2個方面。

3.2.1 同沉積斷層對砂體發(fā)育的控制

南堡3號構(gòu)造物源來自南部沙壘田凸起，繼承性發(fā)育多條北東走向、北西掉向的同沉積斷層，在斷層下降盤形成溝槽帶，溝槽為南部物源提供優(yōu)勢輸送通道，進(jìn)而控制沉積相帶及優(yōu)勢儲層的分布。通過主要斷層生長指數(shù)計(jì)算得知，研究區(qū)主要斷層的大體正?；顒于厔轂閺?qiáng)—弱—強(qiáng)—弱—強(qiáng)，分別在SQEs3—SQEs2對應(yīng)時(shí)期增強(qiáng)，SQEs2—SQEs1對應(yīng)時(shí)期減弱，SQEd3對應(yīng)時(shí)期活動范圍增強(qiáng)，此后活動范圍減弱，SQEd2湖侵域?qū)?yīng)時(shí)期又有所增強(qiáng)。南部地區(qū)生長斷層在斷層主要活動期，生長指數(shù)基本大于1，斷層落差較大，下降盤地層砂體厚度遠(yuǎn)大于北部地區(qū)生長斷層控制范圍，是砂體廣泛發(fā)育的有利區(qū)。

3.2.2 古地貌對砂體發(fā)育的影響

通過對研究區(qū)古地貌的恢復(fù)得知，在古近系沙河街組早期，南堡3號構(gòu)造北西部及北部地勢較低，北東部、中部、南部地勢相對較高，湖盆內(nèi)部地勢較高的凸起部位對來自南部物源方向沉積物的搬運(yùn)、沉積起到一定的阻隔作用。但在SQEs1中—SQEd3下層序沉積時(shí)期，由于水動力加強(qiáng)，致使大量沉積物質(zhì)沖過高勢區(qū)，在緩坡帶及低洼地帶沉積較厚的砂體，也說明了沉積物在外力地質(zhì)作用的搬運(yùn)下，優(yōu)先沉積于低洼區(qū)及緩坡地帶。因此，西南部的構(gòu)造高勢區(qū)和北部的低洼帶是優(yōu)勢儲層砂體發(fā)育的有利構(gòu)造帶。

3.3 成巖作用

南堡3號構(gòu)造中深層儲層主要成巖作用有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用等，成巖作用對優(yōu)勢儲層發(fā)育具有顯著影響，其中溶蝕作用為優(yōu)勢儲層形成的關(guān)鍵因素。研究區(qū)長石體積分?jǐn)?shù)較高，并且具有多種長石類型。長石的溶蝕現(xiàn)象普遍存在，研究區(qū)主要存在長石粒內(nèi)部分溶蝕而改善儲層，鏡下可見沿長石解理縫溶蝕，長石顆粒的粒內(nèi)溶蝕及其邊緣的溶解（見圖4）。伴隨溶蝕作用的增強(qiáng)，整個顆粒被溶解，產(chǎn)生長石的鑄?？紫?，而石英比長石穩(wěn)定，石英的溶蝕作用少見，僅有少量發(fā)生在石英加大邊和顆粒邊緣。

圖4 南堡3號構(gòu)造中深層儲層溶蝕作用特征

受成巖作用控制，儲層物性平面上具有一定的差異性，發(fā)育 3 個孔隙帶：3 950～4 000 m，4 030～4 080 m，4 250～4 350 m，為溶蝕型次生孔隙和裂縫性孔隙，位于SQEs1中湖退域頂部。結(jié)合沉積相研究和儲層物性特征，將孔隙度大于10%、滲透率大于20×10-3μm2的儲集砂體定義為有效儲集砂體，砂體連通性好，砂巖沉積顆粒較粗。有效儲集砂體由于受交代和溶解作用影響，一般發(fā)育次生粒間孔隙和粒內(nèi)溶孔，部分有效儲集砂體受裂縫的影響，儲集物性得到明顯改善。

4 發(fā)育模式

中深層近物源優(yōu)勢儲層發(fā)育主要受構(gòu)造、沉積及成巖控制，具有北東走向斷層控制溝槽發(fā)育位置及規(guī)模、溝槽控制沉積相帶分布、沉積相控制砂體分布范圍、砂體與構(gòu)造高低共同控制油氣成藏的特征。研究區(qū)南部湖盆緩坡帶靠近物源方向，優(yōu)勢儲層為辮狀河三角洲前緣水下分流河道砂體，河道砂體單層厚度大，沿物源方向河道呈規(guī)律分布，垂向上呈零星展布的透鏡狀砂體。中深層遠(yuǎn)物源優(yōu)勢儲層發(fā)育主要受局部構(gòu)造影響，地勢低洼區(qū)半深湖—深湖相以滑塌濁積砂體為主，沉積物厚度較大，平面展布上各層缺乏規(guī)律性，垂向上砂體具有單層厚度小、多次出現(xiàn)的特點(diǎn)（見圖5）。

圖5 南堡3號構(gòu)造中深層優(yōu)勢儲層發(fā)育模式

5 結(jié)論

1）南堡3號構(gòu)造中深層巖石類型以長石砂巖和巖屑長石砂巖為主，優(yōu)勢儲層巖性主要為含礫不等粒砂巖、砂礫巖和中砂巖。

2）優(yōu)勢儲層的發(fā)育主要受沉積、構(gòu)造和成巖作用控制，近物源的水下分流河道砂體是有利儲層砂體最為發(fā)育的位置；西南部的構(gòu)造高勢區(qū)和北部的低洼帶是發(fā)育的有利構(gòu)造帶；溶蝕作用為形成的關(guān)鍵因素，長石體積分?jǐn)?shù)較高為溶蝕作用奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3）南堡3號構(gòu)造中深層優(yōu)勢儲層發(fā)育模式主要為近物源優(yōu)勢儲層發(fā)育，主要受構(gòu)造、沉積微相及成巖作用控制，具有北東走向斷層控制溝槽發(fā)育位置及規(guī)模、溝槽控制沉積相帶展布、沉積相控制砂體分布范圍、砂體與構(gòu)造高低共同控制油氣成藏的特征。

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