瑪北油田XIA72井?dāng)鄩K百口泉組鈣質(zhì)砂礫巖成因

伍順偉，夏學(xué)領(lǐng)，朱世杰

（1.中國(guó)石油 新疆油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.北京陽(yáng)光杰科科技股份有限公司，北京 100192）

碳酸鹽膠結(jié)砂礫巖常被稱(chēng)為鈣質(zhì)砂礫巖，是砂礫巖儲(chǔ)集層中廣泛存在的巖性之一，對(duì)儲(chǔ)集層性質(zhì)及油氣分布有著重要影響[1-6]。前人應(yīng)用薄片鑒定、巖心分析、測(cè)井解釋等方法，對(duì)鈣質(zhì)砂礫巖進(jìn)行了多方面的研究，如對(duì)遼東灣海域古近系沙河街組鈣質(zhì)砂巖的成因機(jī)制及控制因素進(jìn)行了研究，認(rèn)為鈣質(zhì)砂巖的形成和展布受沉積作用和成巖作用共同控制[7]；分析濟(jì)陽(yáng)坳陷鈣質(zhì)膠結(jié)物沉積機(jī)制，認(rèn)為大氣水淋濾作用、長(zhǎng)石溶蝕作用、壓實(shí)-壓溶作用、有機(jī)酸熱化學(xué)作用和黏土礦物轉(zhuǎn)化是鈣質(zhì)膠結(jié)物中鈣質(zhì)的主要來(lái)源[8]。

瑪北油田MA131 井區(qū)XIA72 井?dāng)鄩K下三疊統(tǒng)百口泉組發(fā)育的鈣質(zhì)砂礫巖一般較厚，巖性較為致密，物性及含油性差。鈣質(zhì)砂礫巖發(fā)育的區(qū)域，水平井隨鉆氣測(cè)全烴含量偏低，鉆時(shí)高，含油性差，降低了水平井鉆井效率和油層鉆遇率，從而影響開(kāi)發(fā)效果。除借鑒前人研究方法，本文結(jié)合地震多屬性分析，對(duì)XIA72井?dāng)鄩K百口泉組鈣質(zhì)砂礫巖進(jìn)行研究，為油藏后續(xù)開(kāi)發(fā)方案編制、水平井設(shè)計(jì)優(yōu)化及實(shí)施提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

瑪北油田MA131 井區(qū)XIA72 井?dāng)鄩K位于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷瑪湖凹陷西北斜坡區(qū)（圖1），整體為一單斜構(gòu)造，地層傾角為2°～7°。XIA72 井?dāng)鄩K的主力油層為下三疊統(tǒng)百口泉組，巖性以灰色—褐色砂礫巖、含礫泥質(zhì)粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，自下而上分為百一段、百二段和百三段，其中，百三段自上而下又可細(xì)分為百三一小層、百三二小層和百三三小層。XIA72井?dāng)鄩K百口泉組分布較穩(wěn)定，厚度為112～170 m，平均厚度為130 m。

百口泉組主要發(fā)育近源快速堆積的扇三角洲沉積體系，以扇三角洲平原和前緣為主，相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層主要分布在扇三角洲前緣近岸水下分流河道及河口壩，為大套厚層塊狀沉積體，無(wú)明顯泥巖隔夾層。XIA72 井?dāng)鄩K百口泉組油層主要分布在百三段和百二段頂部，百三段發(fā)育多套連續(xù)油層，油層平均厚度為15.3 m；百二段油層主要分布在斷塊西部，平均厚度為7.5 m。

2 鈣質(zhì)砂礫巖特征

2.1 巖石學(xué)特征

鈣質(zhì)砂礫巖的識(shí)別主要有薄片鑒定、巖心識(shí)別、測(cè)井識(shí)別及地震識(shí)別4 種途徑。根據(jù)XIA72 井?dāng)鄩KMA152井鑄體薄片鑒定結(jié)果，瑪北油田百三段中部大套砂礫巖粒徑大于2 mm，膠結(jié)類(lèi)型以壓嵌—孔隙型為主，分選差，顆粒支撐，以點(diǎn)—線狀接觸和線狀接觸為主，雜基為泥質(zhì)，膠結(jié)物為方解石（圖2）。

鈣質(zhì)膠結(jié)物在成巖早期對(duì)儲(chǔ)集層具有建設(shè)性作用，在成巖晚期具有破壞性作用[8]。從鑄體薄片來(lái)看，研究區(qū)百口泉組黏土礦物中伊蒙混層較多，大部分已向伊利石轉(zhuǎn)化，有自生礦物濁沸石出現(xiàn)，并發(fā)育少量裂縫，可見(jiàn)已經(jīng)處于成巖晚期，這與鉆井中發(fā)現(xiàn)的巖石較為致密的認(rèn)識(shí)是一致的。砂礫巖的膠結(jié)類(lèi)型可分為泥質(zhì)膠結(jié)和鈣質(zhì)膠結(jié)，研究區(qū)砂礫巖巖心滴酸反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生大量氣泡，為鈣質(zhì)膠結(jié)。從發(fā)育層段分析，研究區(qū)鈣質(zhì)砂礫巖多分布在大套砂礫巖的頂部。

2.2 測(cè)井響應(yīng)特征

XIA72 井?dāng)鄩K百口泉組鈣質(zhì)砂礫巖具高電阻率、高密度和低聲波時(shí)差，尤其是電阻率具有異常高值，在直井和水平井上都有明顯表現(xiàn)，是較為典型的鈣質(zhì)砂礫巖識(shí)別標(biāo)志。選擇典型水平井MaHW1145井進(jìn)行分析（圖3），在3 330—3 650 m 和3 900—4 000 m 井段鉆遇鈣質(zhì)砂礫巖，電阻率異常增大，部分井段電阻率超過(guò)1 000 Ω·m，密度增大，測(cè)井解釋的物性和含油性明顯變差。由于鈣質(zhì)砂礫巖較為致密，氣測(cè)全烴含量較低，通常小于0.4%，鉆時(shí)升高。

2.3 地震響應(yīng)特征

在地震剖面上，XIA72 井?dāng)鄩K百二段和百三段具中—弱振幅反射特征，鈣質(zhì)砂礫巖發(fā)育區(qū)振幅明顯增強(qiáng)，呈“亮點(diǎn)”反射特征（圖4）。由于鈣質(zhì)砂礫巖密度大，地震波傳播速度快，與周?chē)鄮r或物性較好的砂礫巖形成明顯的波阻抗差異，從而引起地震振幅增強(qiáng)，且鈣質(zhì)砂礫巖厚度越大，地震振幅增強(qiáng)越顯著。

3 鈣質(zhì)砂礫巖成因

鈣質(zhì)砂礫巖成因受沉積環(huán)境、埋深、后期成巖作用等多方面的影響。前人研究表明，碳酸鹽膠結(jié)物的形成主要受物質(zhì)來(lái)源影響，即碳酸鹽和鈣離子。碳酸鹽一般有3 種來(lái)源：成巖碳酸鹽、與生物氣有關(guān)的碳酸鹽和與有機(jī)酸脫羧作用有關(guān)的碳酸鹽[9-10]。鈣離子的來(lái)源主要有3 種：①層內(nèi)溶解作用，泥巖中鈣質(zhì)發(fā)生溶解，隨流體一起排入鄰近砂巖中；②泥巖中蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化排出鈣離子，這種轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在埋藏1 400 m 以深；③沉積水體原生鈣離子或孔隙水中的鈣離子[11]。

總之，形成鈣質(zhì)砂礫巖必須具備物質(zhì)基礎(chǔ)及環(huán)境條件。物質(zhì)基礎(chǔ)是指地層中存在形成碳酸鹽膠結(jié)物的基本離子，就方解石而言，主要是鈣離子。研究區(qū)百口泉組之上克拉瑪依組具大套深灰色泥巖，含有豐富的有機(jī)質(zhì)，提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；成巖期在酸性水的作用下，黏土向高嶺石轉(zhuǎn)化，長(zhǎng)石、巖屑、碳酸鹽礦物等不穩(wěn)定組分發(fā)生溶解和蝕變作用，從而為碳酸鹽膠結(jié)作用提供鈣離子和碳酸氫根。酸性水一般有3 個(gè)來(lái)源：①大氣水淋濾產(chǎn)生的酸性水；②地下水，研究區(qū)測(cè)試資料顯示，地層水基本都是NaHCO3型；③植物產(chǎn)生的有機(jī)酸形成的酸性水。環(huán)境條件主要指富含鈣離子的流體能進(jìn)入孔隙空間。

XIA72 井?dāng)鄩K百口泉組主要發(fā)育扇三角洲前緣水下分流河道、灘壩及河口壩，提供了優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集層，鈣質(zhì)砂礫巖主要發(fā)育在扇三角洲前緣水下分流河道，形成了很好的物質(zhì)基礎(chǔ)和環(huán)境條件。因此，泥巖、砂礫巖儲(chǔ)集層的匹配關(guān)系，對(duì)鈣質(zhì)砂礫巖的形成起著至關(guān)重要的作用。

4 鈣質(zhì)砂礫巖發(fā)育的控制因素

受沉積相控制的鈣質(zhì)砂礫巖在研究區(qū)主要以2種形式分布：①分布在大套厚層扇三角洲前緣水下分流河道砂體的頂部或者底部；②分布在扇三角洲前緣灘壩和河口壩的頂部。根據(jù)巖心及測(cè)井相分析，鈣質(zhì)砂礫巖形成于特定的巖性中，在粒度相對(duì)較粗的砂礫巖中較為常見(jiàn)，在粗砂巖中較少見(jiàn)。從測(cè)井相上看，主要分布于箱形或者漏斗形反粒序?qū)佣蔚闹胁炕蛏喜浚诖至Ｉ皫r或者大套砂礫巖中較為常見(jiàn)。研究區(qū)儲(chǔ)集層物性較好，原生孔隙能夠大量保存下來(lái)，有利于酸性水的保存和流動(dòng)，碳酸鹽礦物易形成鈣質(zhì)膠結(jié)物保存下來(lái)。

根據(jù)地震資料預(yù)測(cè)，XIA72 井?dāng)鄩K鈣質(zhì)砂礫巖主要在小斷層附近發(fā)育，呈條帶狀分布（圖5a）。而碳酸鹽膠結(jié)作用與酸性水有關(guān)，需要地層水不斷滲流交替，否則溶解和膠結(jié)作用很快將處于相對(duì)平衡狀態(tài)而停止[12-13]。XIA72 井?dāng)鄩K的小斷層是很好的滲流通道，為地下水、大氣水淋濾形成的酸性水的流動(dòng)提供便利條件，促進(jìn)碳酸鹽礦物的生成及碳酸鹽膠結(jié)作用的形成。

5 鈣質(zhì)砂礫巖分布特征

地震屬性是由疊前或疊后地震數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)變換推導(dǎo)出的有關(guān)地震波的幾何形態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)特征[14-16]，可用于巖性識(shí)別和儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)。由于地震屬性具有多解性，必須開(kāi)展地震多屬性分析，欲預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層分布，需優(yōu)選最能反映地質(zhì)體特征的地震屬性。本文選擇最大似然體、均方根振幅及最大振幅，來(lái)預(yù)測(cè)XIA72井?dāng)鄩K鈣質(zhì)砂礫巖的平面分布。

最大似然體主要應(yīng)用于巖性及斷裂的識(shí)別，其理論基礎(chǔ)是地層突變?cè)斐赏噍S的不連續(xù)[17]。XIA72井?dāng)鄩K鈣質(zhì)砂礫巖表現(xiàn)為強(qiáng)振幅“亮點(diǎn)”反射特征，與圍巖中—弱振幅有明顯差異，振幅突變特征清晰。從最大似然體平面分布上看，異常體主要為南北向條帶狀分布，即XIA723 井—XIA028 井一線、XIA722 井—MA157井一線和MA15井—MA152井一線3條小斷裂帶，并呈雙軌狀分布（圖5a）。通過(guò)井上標(biāo)定，確定這些異常體為鈣質(zhì)砂礫巖。

最大似然體刻畫(huà)出3 個(gè)條帶狀的鈣質(zhì)砂礫巖分布區(qū)域，但對(duì)孤立的振幅異常反映不夠清楚。因此，選擇振幅屬性預(yù)測(cè)XIA72 井?dāng)鄩K鈣質(zhì)砂礫巖的平面分布，其中，均方根振幅和最大振幅對(duì)研究區(qū)振幅變化較為敏感，能夠用于顯示孤立或極值振幅異常，可較好地反映巖性的變化[18]，兩者反映的巖性信息基本一致（圖5b、圖5c）。均方根振幅和最大振幅比最大似然體對(duì)鈣質(zhì)砂礫巖的預(yù)測(cè)更為準(zhǔn)確，如MA152 井百三段中部頂端發(fā)育有一套厚度約為20 m 的鈣質(zhì)砂礫巖，最大似然體上不明顯，在均方根振幅和最大振幅上較為清晰。因此，可利用均方根振幅和最大振幅預(yù)測(cè)研究區(qū)鈣質(zhì)砂礫巖平面分布。

通過(guò)地質(zhì)分析，認(rèn)為最大振幅對(duì)研究區(qū)鈣質(zhì)砂礫巖預(yù)測(cè)效果最好。特別是XIA723 井附近的2 條帶狀鈣質(zhì)砂礫巖，在完鉆的10口水平井中得以證實(shí)（表1），實(shí)鉆鈣質(zhì)砂礫巖井段與預(yù)測(cè)結(jié)果完全吻合。

表1 瑪北油田XIA72井?dāng)鄩K百三段鈣質(zhì)砂礫巖鉆遇信息Table 1.Drilling data of calcareous sandy conglomerate in Bai 3 member in Well XIA72 fault block,Mabei oilfield

MA131 井區(qū)XIA72 井?dāng)鄩K鈣質(zhì)砂礫巖主要分布在百三段，從預(yù)測(cè)的鈣質(zhì)砂礫巖平面分布可見(jiàn)，鈣質(zhì)砂礫巖主要呈南北向條帶狀和團(tuán)塊狀分布，大致可以 分 為XIA723 井—XIA028 井 一 線、XIA722 井—MA157 井一線和MA15 井—MA152 井一線，分布較為零散（圖5c）。其中，XIA723 井—XIA028 井一線及以西區(qū)域?yàn)閄IA72井?dāng)鄩K水平井實(shí)施區(qū)，鈣質(zhì)砂礫巖的精細(xì)刻畫(huà)為后續(xù)勘探開(kāi)發(fā)部署提供了重要依據(jù)。

6 結(jié)論

（1）瑪北油田XIA72井?dāng)鄩K鈣質(zhì)砂礫巖具高電阻率、高密度和低聲波時(shí)差，地震剖面上呈“亮點(diǎn)”反射特征。

（2）研究區(qū)鈣質(zhì)砂礫巖的分布受到斷層及沉積相的控制，分布在扇三角洲前緣水下分流河道、河口壩物性好的區(qū)域及小斷層發(fā)育帶。

（3）研究區(qū)百口泉組形成于成巖晚期的碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)集層有破壞作用，導(dǎo)致巖石物性變差，影響油氣分布。

（4）瑪北油田XIA72井?dāng)鄩K鈣質(zhì)砂礫巖呈南北向條帶狀或團(tuán)塊狀分布，大致可以分為3 個(gè)區(qū)域，即XIA723 井—XIA028 井一線、XIA722 井—MA157 井一線和MA15井—MA152井一線。