鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長23沉積相及儲層非均質(zhì)性研究

陳建文，張曉博，韓 詹，曾鳳凰，王 玥，朱玉雙

（1．中國石油長慶油田分公司第十二采油廠，甘肅慶陽 745400；2．西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西西安 710069）

儲層非均質(zhì)性是指儲層特征在空間上的不均一性，而儲層非均質(zhì)性為地質(zhì)描述中的核心內(nèi)容，儲層非均質(zhì)性特征研究為后期開發(fā)以及提高采收率提供強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)[1-5]。鄂爾多斯盆地合水地區(qū)儲層非均質(zhì)性的研究基于裘懌楠[6]的儲層非均質(zhì)性分類方案，包括層內(nèi)非均質(zhì)性、層間非均質(zhì)性和平面非均質(zhì)性。合水地區(qū)構(gòu)造位置處于鄂爾多斯盆地二級構(gòu)造單元伊陜斜坡的西南部，在向西微傾的單斜構(gòu)造大區(qū)域背景下，地層發(fā)育較為平緩，局部發(fā)育鼻狀隆起構(gòu)造。區(qū)域地理上，屬于甘肅省慶陽市合水縣管轄范圍。前人關(guān)于合水地區(qū)長23儲層非均質(zhì)性的研究較少，本文對合水地區(qū)埋藏較淺的長 2儲層下部的長23亞段進(jìn)行儲層非均質(zhì)性分析，對該地區(qū)油氣資源的穩(wěn)產(chǎn)增儲提供強(qiáng)有力的支撐[7-10]。對于非均質(zhì)性的定義，國內(nèi)外的地質(zhì)學(xué)者都進(jìn)行了大量的研究，Amro和Mikes等眾多地質(zhì)學(xué)者都對此有深刻的見解[11-13]。非均質(zhì)性的研究方法同樣在地質(zhì)的歷史長河中不斷更新與優(yōu)化補(bǔ)充，楊帆等利用成巖巖相分析法對非均質(zhì)性進(jìn)行研究[14]；張世廣等利用高分辨率層序地層學(xué)來研究儲層的非均質(zhì)性[15]；以及利用潤濕性、真實(shí)砂巖微觀模型、CT圖像實(shí)驗(yàn)對非均質(zhì)性進(jìn)行了詳盡的研究[16-18]。

本次研究的儲層非均質(zhì)性是在沉積相研究的基礎(chǔ)上，研究夾層的分布規(guī)律以及通過相關(guān)滲透率參數(shù)對儲層特征進(jìn)行描述，為尋找良好物性發(fā)育的儲層有利區(qū)提供新思路和地質(zhì)科學(xué)依據(jù)[19-23]。

1 沉積相特征

鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長2儲層為一套三角洲沉積體系所形成的油氣儲層，受沉積及構(gòu)造作用的影響，長2段在構(gòu)造抬升后期遭受剝蝕，大部分地區(qū)都被剝蝕殆盡[24]。整個鄂爾多斯盆地在長 2段沉積期為湖盆萎縮消亡階段，所以盆地趨于平原化和沼澤化，長23亞段沉積期發(fā)育的三角洲前緣亞相也同時印證了沉積演化史[25]。長2儲層以長23亞段為主力層系，上部存在風(fēng)化殼，在合水地區(qū)長23亞段頂部被剝蝕，只留下底部的長23亞段。鄂爾多斯盆地中生界上三疊統(tǒng)延長組長23亞段的沉積環(huán)境在不同地區(qū)有所不同，合水地區(qū)長23亞段沉積期為湖盆萎縮消亡階段，砂巖以灰綠色為主，為水下沉積環(huán)境，主要發(fā)育三角洲前緣亞相，包括水下分流河道、水下天然堤、分流間灣等沉積微相[26-27]。

1.1 水下分流河道

水下分流河道主要以灰綠色厚層細(xì)砂巖為主，砂巖中發(fā)育平行層理、板狀交錯層理以及變形構(gòu)造（圖1a～c），代表水動力變化較大。河道砂巖中含碳質(zhì)紋層、蟲孔（圖1d～e）。巖心觀察可知水下分流河道常為2～3個砂巖所組成的沉積旋回，單個旋回可達(dá)4.00～9.00 m。水下分流河道砂體粒度主要為懸浮組分和跳躍組分，缺乏較為粗粒的牽引組分，表明水動力較弱或中等。自然伽馬和自然電位為低值，曲線形態(tài)呈箱形，局部的鋸齒狀突起可能為夾雜的碳質(zhì)紋層所影響。

1.2 水下天然堤

水下天然堤主要發(fā)育在水下分流河道的邊部，巖性主要為細(xì)砂、粉砂或泥質(zhì)粉砂巖。砂巖較薄，通常為 1.00～3.00 m，含包卷層理、滑塌構(gòu)造（圖 1f～g）。自然電位和自然伽馬值較低，曲線呈齒狀線形，旋回幅度較小。

1.3 分流間灣

分流間灣整體分布在亞相的邊側(cè)，或局部分布在河道中。巖性以粉砂質(zhì)泥巖和泥巖為主，發(fā)育植物莖干化石等（圖1h），沉積厚度較大（8.00～10.00 m）。自然電位和自然伽馬為高值，曲線呈齒狀。

2 儲層非均質(zhì)性

滲透率是表征儲層非均質(zhì)性的重要參數(shù)。合水地區(qū)長23儲層的孔隙度集中于12.0%～17.0%，平均為 16.4%；滲透率為 1.000×10-3～17.000×10-3μm2，平均為 13.055×10-3μm2，屬于低孔、低滲透儲層（圖2）。

2.1 層內(nèi)非均質(zhì)性

層內(nèi)非均質(zhì)性是砂體在單砂層內(nèi)的垂向變化，層內(nèi)非均質(zhì)性的定量表征是研究中的核心部分，表征參數(shù)有夾層參數(shù)（夾層分布頻率、夾層分布密度）、滲透率參數(shù)（級差、突進(jìn)系數(shù)、變異系數(shù)）[28-29]，結(jié)合行業(yè)評價標(biāo)準(zhǔn)（表1），通過多種參數(shù)綜合對合水地區(qū)長23儲層的非均質(zhì)特征進(jìn)行研究。如表2所示，長 23儲層級差、突進(jìn)系數(shù)、變異系數(shù)分別為 2.67，1.34，0.34，整體上屬于中等偏均質(zhì)。

2.2 層間非均質(zhì)性

層間非均質(zhì)性是指砂體在垂向上的關(guān)系，層間隔層的厚度同樣反映層間非均質(zhì)性[30-33]。研究區(qū)隔層以泥（頁）巖為主，分布范圍廣、厚度大的隔層將上下兩個砂層封隔，成為兩個獨(dú)立的含油儲層。長23儲層發(fā)育的泥巖是該層主要的隔層類型。

通過統(tǒng)計(jì)各小層之間隔層厚度可以看出，合水地區(qū)長23亞段隔層最小厚度為1.05 m，最大厚度為27.10 m，平均厚度約8.83 m。水動力強(qiáng)，物源持續(xù)供給形成的復(fù)合砂體是隔層厚度較小的主要因素。分析計(jì)算合水地區(qū)長23儲層的層間非均質(zhì)性，得到長 23儲層非均質(zhì)性相關(guān)參數(shù)。長 23儲層級差為1.10～29.98，平均為 3.62；突進(jìn)系數(shù)為 1.10～2.89，平均為1.43；變異系數(shù)為0.10～1.34，平均為0.42。從長23儲層的層間非均質(zhì)性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，合水地區(qū)長23儲層的非均質(zhì)性整體屬于中等偏均質(zhì)。

圖1 合水地區(qū)長23亞段層典型沉積構(gòu)造

圖2 合水地區(qū)長23亞段物性特征

表1 非均質(zhì)性參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

表2 合水地區(qū)長23亞段層內(nèi)非均質(zhì)性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.3 平面非均質(zhì)性

合水地區(qū)長 23儲層沉積砂體呈南西-北東向展布（圖3），長23亞段沉積期發(fā)育4～6條分流河道，平面上大多呈條帶狀分布，砂體規(guī)模大的地方呈席狀分布，縱向上呈“頂平底凸”的半圓柱形透鏡狀。

綜合野外露頭、巖心和單井相分析成果，通過對合水地區(qū)密井網(wǎng)區(qū)深入解剖，沿垂直物源和順物源方向的連井剖面對研究區(qū)砂體的疊置樣式進(jìn)行分析，參照封從軍[33]對三角洲前緣水下分流河道砂體疊置機(jī)理的研究成果，總結(jié)了研究區(qū)砂體的疊置樣式（圖4）。

根據(jù)砂體側(cè)向厚度差異、高程差異、測井曲線組合形態(tài)、韻律的變化特征以及不連續(xù)的河間砂和廢棄河道分析砂體的疊置關(guān)系。結(jié)果表明，合水地區(qū)長23儲層砂體縱向疊置關(guān)系主要有側(cè)切式、對接式和間灣接觸。

孔隙度和滲透率平面展布特征表明（圖 5、圖6），合水地區(qū)長23儲層孔隙度和滲透率呈南西-北東向席狀展布，相對高孔高滲區(qū)位于中部和西部，呈帶狀、土豆?fàn)罘植?，受控于沉積相的展布。其中，分流間灣、水下天然堤等微相處孔隙度和滲透率相對較低；水下分流河道微相處和砂體厚度較大的有利沉積相帶處孔隙度和滲透率逐漸變高，高孔高滲帶大都重合，即高孔帶為對應(yīng)的高滲帶。

圖3 合水地區(qū)長23亞段砂巖厚度分布特征

圖4 合水地區(qū)砂體側(cè)向接觸樣式及測井識別標(biāo)志

圖5 合水地區(qū)長23亞段孔隙度特征

圖6 合水地區(qū)長23亞段滲透率特征

3 結(jié)論

（1）合水地區(qū)長23亞段屬于三角洲前緣亞相沉積，主要發(fā)育水下分流河道、水下天然堤、分流間灣，測井曲線形態(tài)以鐘形、箱形、鋸齒形為主，其中，鐘形、箱形反映水下分流河道的沉積特征，鋸齒形反映水下天然堤和分流間灣的沉積特征。

（2）合水地區(qū)長 23儲層非均質(zhì)性整體上屬于中等偏均質(zhì)，由于發(fā)育厚層復(fù)合砂體，砂體上下層呈疊置關(guān)系，導(dǎo)致隔層厚度變小。平面非均質(zhì)性主要表現(xiàn)為孔隙度、滲透率在平面展布上的特征不同，在水下分流河道微相處和砂體厚度較大的有利沉積相帶區(qū)孔隙度和滲透率都逐漸變高，高孔高滲帶大都重合，即高孔帶為對應(yīng)的高滲帶。