马岭-镇北地区延长组长8油组的砂体类型与多层叠置的连续型油藏特征①

孟祥宏 王多云 李树同 李建霆 刘军锋 张其超 左 博

(1.北京师范大学资源学院 北京 100875;2.中国科学院油气资源研究重点实验室 兰州 730000;3.长庆油田第二采油厂 甘肃庆城 735101)

马岭-镇北地区延长组长8油组的砂体类型与多层叠置的连续型油藏特征①

孟祥宏1王多云1李树同2李建霆3刘军锋3张其超1左 博1

(1.北京师范大学资源学院 北京 100875;2.中国科学院油气资源研究重点实验室 兰州 730000;3.长庆油田第二采油厂 甘肃庆城 735101)

重点通过对马岭-镇北地区长8油藏储层的研究,将研究区长8油藏的储层砂体类型划分为2大类4小类:水道砂体(水下分流河道、水下深切水道、扇内水道)、河口坝砂体。在其它成藏条件的有机配置下,形成了以上述4种类型砂体为储层的多层叠置的连续型油藏。其特征为:①油藏分布在湖盆斜坡和中心位置的砂体连片叠置的沉积体系中;②4类储层单砂体在空间上呈随机性的多层叠置,其存在板状和交错两种叠置方式,且各自具有不同的方向和产状;③多套旋回的单砂体在空间上形成叠置连片的油层组合,但各自具有独立的油水界面系统,油、气、水、干层易共存。在此基础上,建立了研究区长8“多层叠置的连续型油藏”成藏模式。

储层砂体 连续型油藏 多层叠置 成藏模式 延长组

0 引言

众所周知,油气勘探经历了“油气苗”现象、“背斜”理论、“圈闭”理论的过程[1]。目前,岩性地层油气藏已成为的主要勘探对象,其中“连续型”非常规圈闭油气藏的研究具有重要意义[2,3]。早在1995年,美国地质调查局(USGS)提出了“连续油气聚集”的概念[4,5],Schmoker等认为连续型油气藏是指在含油气盆地的致密砂岩、煤层、页岩等非常规储层中,大面积聚集分布,圈闭界限模糊,缺乏明确油水界面的油气聚集[6]。在国内,邹才能等对四川盆地须家河组、鄂尔多斯盆地延长组等进行研究,指出湖盆斜坡和中心大规模连片叠置的厚砂岩是连续型油藏的储集层,其形成了大面积的连续型油气藏,其内涵是:主要分布在盆地中心及斜坡部位的大范围低孔渗储集体中,缺乏明显的圈闭界限,无统一的油水界面和压力系统,含流体饱和度不均,油、气、水、干层常共存[1,7-9]。大量研究表明,连续型油气藏中存在以河道、河口坝为“甜点”控制下的油气富集区带[8]。马岭-镇北地区长8地层中河道和河口坝砂体规模较大,其中,在不同的沉积条件下,形成了多种成因类型的水道砂体。因此,精细刻画该地区长8油组沉积微相,详细分析不同储层砂体的成因和特征,研究“甜点”控制下的连续型油藏特征和成藏模式,具有重要的学术意义和应用价值[10]。

1 地质背景

鄂尔多斯盆地属于地台型构造沉积盆地[11]。盆地内部以区域坳陷复合、地质构造平缓、缺少背斜与断层为特征[12]。马岭-镇北地区位于鄂尔多斯盆地西南,构造上横跨陕北斜坡和天环坳陷(图1)。晚三叠世,盆地内部形成大型内陆淡水湖泊,发育了一套完整的陆相河流-三角洲-湖泊沉积体系,沉积了上三叠统主力含油岩系延长组,自上而下分为长1-长10等10个油层组[13]。长8沉积期,鄂尔多斯盆地持续稳定沉降,沉积物稳定供应。马岭-镇北地区长8油组主要物源来自东北部、西南部和西部三个方向。西南和西部处于坳陷的陡坡边缘,并且离物源较近,形成辫状河沉积体系;东北部的物源经过长距离搬运,湖盆底形坡度较缓,发育正常三角洲-湖泊沉积体系[11,14,15]。两大沉积体系在研究区中部混合沉积,发育了水下分流河道、分流间湾、河口坝、远砂坝和前三角洲等沉积微相16,17],其储层砂体主要为水下分流河道和河口坝砂体[13,18,]。

图1 研究区位置Fig.1 The location of the study area

2 储油砂体类型及特征

根据岩心、测井和野外露头资料,从地层结构、储层岩性、物性、沉积构造及粒度等方面研究,将马岭-镇北地区长8油组的储层砂体沉积微相分为水道、河口坝两大类,其中水道细分为三小类。

2.1 水道成因砂体

马岭-镇北地区长8油组水道成因砂体在远离物源或者较高坡度背景下沉积,具有三角洲前缘和深水扇体的混合成因。研究区水道成因砂体存在三种类型:(1)在三角洲前缘形成的正常沉积特征的水下分流河道;(2)具有砂质碎屑流和正常牵引流混合特点的厚度较大的水下深切水道;(3)具有碎屑流性质和滑塌或者浊积性质的扇内水道。三种类型的水道综合特征见表1。

2.1.1 水下分流河道(图2-A)

河道的底部具有冲刷面,砂岩为块状,向上发育有大型的槽状层理、平行层理、小型的交错层理和流水波纹层理,粒度向上变细,逐渐过渡到分流间湾泥岩,SP和GR曲线为钟形。由浅灰绿色砂岩和粉砂岩组成,岩性为中粒岩屑长石砂岩,含云母及暗色矿物。物性较好,平均孔隙度为9.36%,渗透率为0.442 X10-3μm2。

2.1.2 水下深切水道(图2-B)

深切水道具有快速堆积特征。砂体厚度一般为20～30 m,最厚可达50 m,顶底与半深湖-深湖泥岩突变接触,底部的泥岩中有印模,沉积构造以块状为主,底部为块状砂岩,含有大量的泥砾和植物茎杆,顶部发育有交错层理和平行层理。SP和GR曲线为箱形。平均孔隙度为8.63%,渗透率为0.395 X 10-3μm2。

2.1.3 扇内水道(图2-C)

图2 马岭-镇北地区长8油组储油砂体沉积微相示意图Fig.2 Themicrofacies of Chang 8 oil reservoir in Maling-Zhenbeiarea

主要为中-细砂岩,砂体厚一般在15 m以下,不大于20 m。顶底与泥岩或者前缘席状砂突变接触,具有冲刷面,底部为块状砂岩,含有泥砾,上部有低角度斜层理和平行层理,具有正韵律性,多期砂岩相互叠置。SP和GR曲线底部为箱形上部为钟形。平均孔隙度为7.28%,渗透率为0.32 X10-3μm2。

表1 水下分流河道、水下深切水道和扇内水道综合特征Table1 The comprehensive characteristics of subaqueous distributary channels, subaqueous deep-incised channels and waterways in fans

2.2 河口坝成因砂体(图2-D)

主要为粉砂岩、细砂岩,岩石类型主要为石英砂岩和岩屑砂岩,分选性和磨圆度较好。砂体呈反韵律递变,向上变粗,泥质含量减少,下部发育水平层理和沙纹层理,顶部出现交错层理和平行层理。SP和GR曲线为中幅漏斗形。平均孔隙度为5.93%,渗透率为0.11 X10-3μm2。

3 多层叠置的连续型油藏形成条件及其特征

3.1 油藏形成条件

层序地层格架内三角洲沉积体系、湖盆中心砂体与暗色泥岩夹层有机配置是多层叠置的连续型油藏形成的主要条件[7]。马岭-镇北地区长8时期以半深湖沉积环境为主,盆地水体相对稳定,湖盆内沉积了较厚的油页岩,特别是长7时期的最佳烃源岩为该地区油藏的形成提供了充足的油气资源[19];前人研究表明,长8期存在基准面转换面[20]。当基准面下降到最低时,三角洲前缘沉积体系向湖盆内部进积,形成了以各种水道和扇体为主的储油砂体(图3、图4)。以上砂体连片发育,分布面积大,物性较好,是良好的油气储集体;半深湖沉积环境中大量发育的湖泛泥岩、扇间泥岩、分流间湾泥岩在横向和侧向上对储层砂体内的油气形成了包裹和遮挡,低渗透致密砂岩对河道砂体等优质储层的上倾封堵,形成连续型油藏中油气聚集的良好条件。

图3 马岭-镇北地区延长组长8油藏横剖面图Fig.3 Cross section of Chang 8 oil pools in Maling-Zhenbei area

3.2 多层叠置的连续型油藏特征

连续型油藏的总体特征是:油气弥散式分布于大规模连片的非常规储集体中,多数为近源储集或源储一体,缺乏明显的圈闭界限;流体分异较大,无统一油水界面和压力系统,含油气饱和度差异较大,油气水多相宜共存[1]。河道、河口坝砂体的物性好于周围泥质岩类、特低渗致密砂岩,为油藏中的“甜点”,是油气富集区带。本文重点分析马岭-镇北地区长8油组中以河道、河口坝为“甜点”的油气富集区带形成的“多层叠置的连续型油藏”(图5)。其内涵为: “多层”是指长8段三角洲体系中含有多套旋回的单砂体,即一个含油区有多个小油层存在;“叠置”是指油层可以是板状叠置也可以是交错叠置,各自有不同的方向和产状(图3);“连续”是指不属于同一小层的油层形成一套连续的油层组合,平面上整体呈现连续的大油藏。该油藏有以下几个主要特征:

①油藏分布在湖盆斜坡和中心位置的砂体连片叠置的沉积体系中。如图4,马岭-镇北地区长8段三角洲沉积体系中,河道砂体规模较大,平面上连片发育,纵向上叠置组合。水下分流河道分布在三角洲平原亚相中。深切水道一般发育在盆地斜坡上,在基准面下降初期,河口坝失去湖水的顶托力,容易形成滑塌体,到基准面下降晚期时,深切水道持续下切,在深湖区形成碎屑流性质的低位扇体,所以同一期的深切水道砂体叠加在扇内水道和滑塌浊积体之上。河口坝和远砂坝组成向三角洲下超的进积复合体,顶部被水道砂体截切超覆。河道和河口坝砂体储层为连续型油藏中的“甜点”,油藏横剖面上呈多个透镜状油藏叠置分布(图3)。

②各类储层砂体在空间上呈现多层的单砂体随机性叠置,其存在板状和交错两种叠置方式,且各自具有不同的方向和产状。马岭-镇北地区长8时期接受了东北、西南、西部3个方向的沉积物[16,17],3个沉积体系在该地区汇合,形成等时的席状、不等时叠置层状的砂体展布样式。由于深切水道和扇内水道发育的随机性和不确定性,各种水道砂体、河口坝和扇整体上呈现“不规则指状或板状的杂乱交错式叠置”(图3,图5)。

③多套旋回的储层单砂体在空间上形成连续的油层组合,但各自具有独立的油水界面,油、气、水、干层易共存(图3)。在层序地层格架内,彼此孤立的多套储层单砂体在空间上连续叠置组合,平面上连片分布。这些砂体来自不同的物源方向[16,17],有分流河道、深切水道、扇内水道、河口坝等不同的沉积方式,具有不同的渗透率和孔隙度,单个砂体有的充满油气,有的部分含油,具有独立的油水界面,没有统一的油水界面,各储层含油气饱和度差异大,油层、水层和干层常共存(图3)。

图4 马岭-镇北地区延长组长8储油砂体沉积微相剖面Fig.4 Cross section ofmicrofacies of Chang 8 oil reservoir in Maling-Zhenbei area

图5 “多层叠置的连续性油藏”成藏模式图Fig.5 The reservoir formingmode of“multilayer oil reservoir overlays each other”

4 成藏模式分析

由于研究区处在坡度较陡的坡折带和湖盆中心,并且不同物源方向的沉积体系在此汇合沉积,此背景下,碎屑流性质的深切水道和滑塌性质的扇内水道的堆积是不确定的和随机的,因而,这些优质的储油砂体与周围泥质岩类、特低渗致密砂岩的组合关系不是“规则的三明治式的层状叠置”而是“不规则指状或板状的杂乱交错式叠置”。研究区长8多层叠置的连续型油藏中水道和河口坝控制的油气富集区带横向连通性差,沿水流方向条带状分布,纵向上叠置组合,通过油藏横剖面图可见:不同层位的储油砂体,来自不同的物源方向,有不同的沉积方式,具有各自的形态和方向,砂体的孔隙度和渗透率也不同,因而各油层不连续,没有统一的油水界面。从大范围、平面上看,储油砂体多层叠置后呈大面积“连续型”展布,即“多层叠置的连续型油藏”(图3,图5)。

5 结论

(1)马岭-镇北地区延长组长8油组属于三角洲-湖泊沉积体系,储层砂体的类型主要有水道和河口坝砂体两大类,其中水道又细分为水下分流河道、深切水道、扇内水道三种类型。这些砂体的分布区为油气富集区带,是油藏中的“甜点”。

(2)本地区多层叠置的连续型油藏具有三个特征:分布在湖盆斜坡和中心位置的砂体连片叠置的沉积体系中;多层的储层单砂体随机叠置,其存在板状和交错两种叠置方式,且各自具有不同的方向和产状;多套储层单砂体在空间上形成连续的油层组合,但各自具有独立的油水界面,油、气、水、干层易共存。

(3)在研究区处于坡折带和盆地中心,不同物源汇合沉积的背景下,受多种水道、河口坝等储层砂体沉积模式的影响,各油层随机叠置分布,研究区长8油组具有“多层叠置的连续型油藏”成藏模式。

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Characteristics and Reservoir Form ing M ode of the Oil Pools of Chang 8 Reservoir in M aling-Zhenbei Area,Ordos Basin

MENG Xiang-hong1WANG Duo-yun1LIShu-tong2LIJian-ting3LIU Jun-feng3ZHANG Qi-chao1ZUO Bo1
(1.College of Resources Science&Technology,Beijing Normal University,Beijing 100875; 2.Key Laboratory of Oil and Gas Resources,Chinese Academ y of Sciences,Lanzhou 730000; 3.The Second Oil Production Plant of Changqing Oilfield Company,Qingcheng,Gansu 745101.)

By using the principles and research methods of sedimentology,the observation and description of core, integrated with the use of logging data,and so on.This paper investigates the characteristics of various kinds of sand bodies from the aspects of lithology,logging property and sedimentary structures and so on.Through the reservoir study of the Chang 8 oil pools,the sand bodies in Chang 8 oil pools are divided intomouth bars and channels,among which channels can be further Subdivided into 3 types,including subaqueous distributary channels,subaqueous deepincised channels and waterways in fans.The time and space distribution of sand bodies are regular.With the organic coordination of other oil accumulation conditions,such as the favorable reservoir forming conditionswhich extensively developed reservoir sandstone,adjacent to chang-7 source rock formation,shielded by mudstone,and influenced by the sedimentarymodes of sand bodies,the oil pools in which multilayer oil reservoir overlays each other and distributes continuously are formed by the above 4 types of sand bodies.The characteristics of the oil pools are as follow: Firstly,the oil pools are in the sedimentary system in which sand bodies overlay each other and distribute continuously in slope zones and center of lakes.Toward the lake center,there are subaqueous distributary channel zone,themixing zone of subaqueous deep-incised channels and waterways in fans,and the mixing zone of waterways and mouth bar.Secondly,the 4 types of sand bodies overlay each other random ly in space.The overlaying patterns are both of tabular and staggered.However,they have different stratigraphic attributes.Thirdly,multilayer sand bodies contribute to continuous reservoir,but they have respective oil-water systems.Oil reservoir,gas reservoir,water layer and dry layer are concomitantwith each other.On the basis of above,this paper finds the reservoir formingmode of“multilayer oil reservoir overlays each other”of Chang 8 Formation.

reservoir sand bodies;continuous petroleum reservoirs;multilayer reservoir overlay;reservoir forming mode;Yanchang Formation

孟祥宏 男 1985年出生 硕士研究生 储层沉积学 E-mail:mxhbj2008@163。com

王多云 E-mail:wdy@bnu.edu.cn

TE122。

A

1000-0550(2011)06-1206-07

①国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”子课题(编号:2008ZX05001-004-04)资助。

2010-08-06;收修改稿日期:2011-01-29