大民屯凹陷西侧中南段沙四段储层特征研究

吕文起 张宏艳 郑玉龙等

摘要：地震、地质相结合，利用高精度三维地震储层反演技术和储层地质评价技术，对大民屯凹陷西侧中南段古近系沙四段低渗透储层特征进行了系统分析，确定了储层的产状、岩石学特征、物性特征及微观特征等。分析认为该套储层为中孔低渗透、低孔超低渗透储层，针对微裂缝的存在，并结合油层改造措施，使这套储层仍具有较大的勘探和开发价值。研究内容对指导该区的下一步勘探以及同类储层的含油气评价都具有一定的指导和借鉴作用。

关键词：三雏地震储层反演；储层地质评价；储层产状；岩石学特征；物性特征；微观特征

中图分类号：TEl22.2文献标识码：A

引言

大民屯凹陷构造上可分为西侧斜坡带、中央洼陷带和东侧陡坡带。西侧斜坡带面积约300km²，2006年完钻的沈281井和沈275井分别在古近系沙四段和元古界古潜山获工业油气流，显示良好勘探前景。其中，古近系沙四段下部发育厚层块状砂砾岩，录井过程中不同程度地见到荧光、油迹、油斑显示，但由于显示不活跃、储层物性差，早期一般解释为干层或水层，后期地化录井、试油及开发实践证实该套储层为油层。为加强该套储层勘探与开发，对储层形成背景、孔隙结构等进行了研究，确定了该套储层的基本特征。

1区域地质背景

1.1构造特征

沙四段沉积期，大民屯凹陷构造运动强烈，凹陷西侧发育了一条控制凹陷形成和地层沉积的边界断裂，受古近系晚期构造应力场的改变影响，断层沿层面反向活动形成逆断层…。古近系沙四段和元古界古潜山属同一断裂系统，断裂走向主要为北东向、近北东向、近东西向、北西向和近南北向：北东向断层为本区主干断裂，同时控制地层沉积和构造格局的形成，具有分区、分带作用；东西向断裂为三级断裂，为二级断裂的派生断裂，控制区域构造面貌，形成一系列北掉断块构造，同时也对地层沉积和油气分布具有一定的控制作用；北西向断层和近南北向断层为调节性断层，主要起分割断块和平衡构造应力作用。

研究区整体表现为“两山夹一沟”的构造特征，其中，“两山”指位于相对构造高部位的西侧斜坡带和前当堡一安福屯古潜山带，中部沈257井一沈263井—沈268井—沈225井—沈241井—带为西侧斜坡带和古潜山带间的转折带，构造位置相对较低。

1.2沉积特征

伴随构造运动，大民屯凹陷古近系沙四段一沙三段沉积经历了“低位体系域一水进体系域一高位体系域”的一个三级层序沉积过程，沙四上亚段发育的全区可追踪对比的暗色泥岩顶面为最大湖泛面，沙四下亚段大范围发育的油页岩顶面及与之可对比的暗色泥岩底面作为初始湖泛面。其中，大民屯凹陷沙四段低位体系域沉积形成于辽河断陷湖盆发育初期，该时期断裂以北东向继承性断裂为主，强烈构造运动引起环境变化(地貌和水域)造成沉积体的时间和空间分布发生根本性变化。

受断裂及古地貌影响，低位体系域时期大民屯凹陷西侧中南段发育多个近物源、快速堆积厚层砂砾岩体：近物源区发育厚度大，岩性主要为角砾岩、砂砾岩夹薄层深灰色、红色泥岩；远离物源区发育厚度减薄，岩性相变为暗色泥岩、油页岩、细砂岩和粉砂岩。水进体系域主要发育厚度较大的暗色泥岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩，砂质含量低，深湖区常发育砂、砾混杂重力流沉积。高位体系域沉积于湖退背景，沉积沙三段绝大部分地层，岩性主要为砂砾岩、暗色或红色泥岩、炭质泥岩等。

2储层特征研究

2.1储层产状

沙四段沉积经历了大民屯凹陷初陷一深陷期，可分为沙四上亚段和沙四下亚段：沙四上亚段岩性以厚层灰褐色、深灰色泥岩为主，局部夹灰白色砂砾岩、粉砂岩，厚度一般为200～500m；沙四下亚段以厚层块状凝灰质角砾岩、浅灰色砂砾岩、细砂岩为特征，厚度一般为300～600m，其中所含碎屑岩为沙四段主要含油砂体。

三维储层反演结合井点分析显示，沙四段下部大套砂砾岩沉积体波阻抗值较高，上部深灰色泥岩波阻抗值较低。垂直构造走向过井反演剖面反映由西侧斜坡向凹陷内沙四段下部高波阻抗层(储层)厚度逐渐减薄，与钻井结果相吻合，至古潜山带相变为薄层细砂岩、粉砂岩与泥岩互层。平行构造走向连井反演剖面显示，由南向北斜坡带和转折带沙四下亚段储层均较为发育，受构造影响形成多个局部构造高点。波阻抗平面图显示，沙四下亚段沉积物源主要来自西侧斜坡带，并在构造背景控制下形成多个物源注入。

2.2储集岩结构及成份特征

受西侧边界断层控制，大民屯凹陷西侧斜坡带地层倾角为20～30°，形成斜坡背景下的一系列沉积体。根据岩心观察和薄片鉴定，研究区沙四下亚段储层岩性以砾岩、砂质砾岩为主，长石岩屑砂岩次之。砂质砾岩、砾岩中的砾石含量一般为55％～93％，砾石成分主要为变质岩块、中酸性喷出岩块和浅成岩块，石英岩块和动力变质岩块次之，砾岩颗粒粒径区间较宽，为2～22mm不等，砂质为砾石同成分细碎屑。岩屑砂岩石英含量较低，平均为16.9％，长石含量平均为34.5％，岩屑含量平均为48.3％，砂岩粒径一般为0.06～0.28mm，分选中等一差，次棱角状一次圆状，颗粒支撑，点一线接触，孔隙型胶结。49个薄片样品统计，储层填隙物含量平均为9.29％，填隙物以杂基泥质为主，平均含量为6.35％(占填隙物的60％以上)；其次为碳酸盐，平均含量在3％以上。碳酸盐中填隙物以泥微晶碳酸盐为主，其次为方解石和白云石。综合分析认为，研究区沙四段储层岩石颗粒粗、分选差、泥质含量低，储层岩石成分成熟度和结构成熟度低，具有近物源、迅速堆积特征。

2.3储层物性特征与储集空间

2.3.1储层物性

通过对研究区7口井17个样品点物性资料统计分析，储层平均孔隙度仅为6.19％，平均渗透率小于1×10²μm²，属低孔、超低渗透性储层。沈640、沈262等井虽然储层孔隙度较高，达15％左右，但储层渗透率仅为0.7×10²μm²，同样属于超低渗透性储层。

渗透率与孔隙度一般呈正相关关系，但研究区岩心常规物性分析显示孔隙度与渗透率不存在正相关性，甚至存在反相关现象，反映储层孔隙结构复杂。

2.3.2储层孔隙结构

大民屯凹陷内具有相近孔隙度和渗透率的储层，常常具有不同的产能和采收率。分析认为，研究区沙四段储层渗透性不仅受孔隙度大小影响，还在很大程度上受孔隙和喉道微观孔隙结构(大小、形态、分布、连通状况等)影响。

2.3.2.1喉道特征

根据压汞资料的p_d(排驱压力)、r_d(最大连通喉道半径)、r₃₀(中值半径)等参数结合物性分析，

储层孔隙结构与孔、渗关系划分为2种。

(1)孔隙结构好，孔、渗性差。沈257井岩心样品p。值一般小于0.5 MPa，少数样品P_a值甚至仅为0.03986MPa，r_d为0.37～18，45μm，平均为4.9μm，r₅₀平均为0.08μm，孔隙度平均为9.6％，但渗透率均值仅为1.72×10³μm²。

(2)孔隙结构差，孔、渗性也差。沈257—22—32井岩心样品P_a值一般为2.0MPa左右，r_d为0.37-0.71μm，平均为0.46μm，r₅₀平均为0.02μm，孔隙度平均为9.2％，渗透率平均为2，75×10^-3m²。虽然同属超低渗透储层，但由于沈257—22—32井岩心大孔喉不发育，p_d值远高于沈257井岩心样品，同时，由于其岩石颗粒分选较好，孔喉非均质性弱于沈257井，所以流体渗流阻力较小，渗透性较沈257井岩心好。

2.3.2.2喉道连通性

最大进汞饱和度可以反映储层孔喉连通程度，研究区沙四段储层最大进汞饱和度平均为59.43％，孔喉半径小于0.1μm的孔隙体积平均占68.22％，说明约有接近9％的汞进入样品孔喉半径小于0.1μm的微孔隙中，而实际进汞量的80％进入孔喉半径小于1.0μm的孔隙空间。进汞饱和度与孔喉半径关系研究表明，有效孔喉在总孔喉中所占比例较高。综合分析毛管压力曲线、进汞饱和度柱状图及渗透率贡献值累积曲线与孔喉半径关系认为：主要的储集空间为微小孔隙，较大孔喉所占比例小；较大孔喉决定储层渗透性，少数量大孔喉贡献了大部分渗透率。

2.3.2.3孔隙类型

岩心薄片和扫描电镜观察认为，研究区孔隙由原生孔隙和次生孔隙组成，原生孔隙主要为残余粒间孔，次生孔隙主要有胶结物晶间微孔隙及长石和岩屑被溶蚀形成的次生粒间孔、溶蚀孔、次生粒内孔等。另外，研究区裂缝发育，包括颗粒裂缝、构造缝和溶解缝等，虽然发育程度较低，裂缝宽度平均也仅为20μm，但裂缝能够有效提高储层渗流能力，沈257等井超低渗透储层获得工业油流与裂缝发育可能存在密切关系。

2.4储层综合评价

综合分析认为，研究区储层质量很差，低孔、低渗为主要特征。原生孔隙不发育，次生孔隙以胶结物晶间微孔为主，孔喉细小，9块岩心样品分析中，仅有1块样品喉道平均半径为1.275μm，其余8块样品喉道平均半径均小于1μm，9块样品平均喉道半径仅为0.33μm，依据辽河油田储层微观结构分类标准为“微细”喉道级别。

根据岩心观察及试油、试采资料分析，随着储层岩性变细和颗粒分选变好，储层物性趋好，油井产量增加，但研究区沙四段储层均需经压裂后才能形成工业产能，且同类储层在相同开采条件下，产油能力也存在较大差别。分析认为，岩性和储层物性是控制沙四段油气圈闭条件的关键因素。

3结论

(1)受构造和沉积背景的影响，大民屯凹陷西侧中南段沙四段低渗透储层砂体为多期、多物源，快速堆积，砂体具有纵向叠置厚度大、平面上相变快等特征。

(2)岩石学研究表明，大民屯凹陷西侧中南段沙四段储层填隙物主要为泥质，虽然泥质含量一般不大于10％，但由于岩石成分成熟度和结构成熟较低，颗粒粒径区间较宽，颗粒混杂堆积使孔隙不发育，孔隙结构复杂，渗透率表现为低渗一超低渗特征。

(3)大民屯凹陷西侧中南段沙四段储层物性总体上表现为中一低孔隙度、微一细孔喉，孔隙结构复杂，连通差，以中、小孔为主，油藏开发过程中应充分重视小孔隙空间的作用。

(4)综合分析表明，大民屯凹陷西侧中南段沙四段储层物性较差，虽然砂体为厚层、块状，但从试油试采反映平面和纵向上产能差异较大，建议加强沉积相研究，寻找有利储集相带，扩大勘探成果。

参考文献：

[1]郑孟林，吴铁生，王桂梁，等，辽河拗陷断层的选择性反转特征[J]，石油地球物理勘探，2004，39(2)：228～231.

[2]王丹，陈永成，潘克，等，大民屯凹陷沙四段沉积体系特征及展布[J]，特种油气藏,2007，14(2)：36—39.

[3]孙素青，沈渭洲，大民屯凹陷沙河街组四段、三段层序特征及其与油气成藏条件之间的关系[J]，地球学报，2006，27(1)：57—62.

[4]李传亮，油藏工程原理[M]，北京：石油工业出版社，2005：46～4.，

[5]裘亦楠，薛叔浩，等，油气储层评价技术[M]，北京：石油工业出版社，2001：207～208.

[6]王瑞飞，陈明强，孙卫，鄂尔多斯盆地延长组超低渗透砂岩储层微观孔隙结构特征研究[J]，地质论评，2008，54(2)：270～273.