准噶尔盆地四棵树凹陷古近系－新近系储层特征研究

杨 凡

(长江大学，湖北 武汉 430100)

四棵树凹陷位于准噶尔盆地南缘西段，南邻北天山，西北为西准噶尔界山，向西直至艾比湖地区，东北与车排子凸起相接(图1)，面积约为6400km2。构造上属准噶尔盆地一部分，即北天山山前坳陷带西段的次级负向构造单元［1-2］。自独山子油田发现以来，四棵树凹陷区经历几十年的油气勘探历程，表明四棵树凹陷具有有利的成藏条件，同时研究区油气成藏条件复杂，有利目标区的选择具有很大的难度和挑战。

1 研究区地质概况

四棵树凹陷可分为卡因迪克、西湖、高泉、独山子四个区块，研究区新近系沙湾组和古近系紫泥泉子组均为较好储集层，主要发育河流、三角洲和湖泊沉积体系［3］，局部地区发育扇三角洲沉积体系。新近系沙湾组(图2)岩性为棕红色砂质泥岩夹灰红色、灰绿色砂岩、砾岩;古近系安集海河组分布较广，自东南向西北减薄，主要岩性较细，多为湖相沉积;紫泥泉子组(图3)上部为棕红色砂质泥岩，下部为棕红色石英砂岩，总体厚度不大，该组与下伏吐古鲁群呈不整合接触。研究区古近系－新近系主要包括两个生储盖组合，分别为古近系安集海河组半深湖-深湖相暗色泥岩-新近系沙湾组辫状河三角洲砂岩-新近系塔西河组滨浅湖相含膏泥岩的生储盖组合和古近系安集海河组半深湖-深湖相暗色泥岩-古近系安集海河组滨浅湖砂-古近系安集海河组顶部泥岩的生储盖组合。

2 储层特征

2.1 储层岩性及物性特征

研究区储层主要分布于紫泥泉子组和沙湾组中，其岩性主要有粗砂岩、中砂岩、中-细砂岩，粉砂岩，部分地区可见砾岩。不同地区发育不同沉积体系和砂体，因此不同地区的岩性有所不同，进而岩性和物性关系有所差异。卡因迪克地区沙湾组储层主要以中细砂岩为主，存在粗砂岩和少量砾岩;紫泥泉子组以中-细砂岩、细砂岩为主，存在粗砂岩。西湖地区紫泥泉子组储层主要以细砂岩、粉砂岩为主。砾岩主要分布于独山子地区，主要以砾岩、粗砂岩，细砂岩为主。

独山子地区发育扇三角洲沉积相带，扇三角洲砂体物性最好(图2)，平均孔隙度为15%，平均渗透率为127×10-3μm2;其次为卡因迪克地区辫状河三角洲平原砂体，平均孔隙度为12%，平均渗透率为30.9×10-3μm2。西湖地区发育湖泊相沉积体系，总体物性较差。研究区储层的孔隙度介于1.8% ～27.8%之间，平均值为 12.5%;渗透率介于(0.089～5000)×10-3μm2，平均渗透率 72.9 ×10-3μm2，表明研究区储层整体储集物性较好。

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

1.1 储集空间类型及特征

四棵树凹陷新近系沙湾组、古近系安集海河组及紫泥泉子组储集空间类型有原生孔隙、次生孔隙和微裂缝［4-6］。由图4可以看出，研究区主要以原生孔隙为主，包括粒间孔和剩余粒间孔，局部地区发育粒间溶孔、粒内溶孔等次生孔隙，存在少量微裂缝。研究区储层孔隙中次生孔隙占1% ～2%，次生溶蚀现象在研究区东北段独山子区块内最为明显，该区块部分储层孔隙中粒间溶孔，粒内溶孔等次生孔隙占80%～90%。

2.2 喉道类型及特征

根据研究区储层的喉道特征参数，将喉道类型划分为5类(图5):

(1)Ⅰ类喉道:此类喉道典型压汞曲线排驱压力较小，一般小于 0.05MPa，最大进汞饱和度在90%以上，中值半径大于5μm，饱和中值压力小于0.5MPa，可见喉道较粗，分选好，储集性能很好。

(2)Ⅱ类喉道:该类压汞曲线排驱压力介于0.05～0.2MPa，最大进汞饱和度在80% ～90%，饱和中值压力介于0.5 ～2MPa，中值半径为0.5 ～5μm，表明喉道较粗，分选较好，储集性能较好。

(3)Ⅲ类喉道:该类压汞曲线为负偏态中等孔喉型，物性中等，主要表现为中孔中渗或中孔低渗特征，最大进汞饱和度在70% ～80%，排驱压力为0.2～0.5MPa，中值毛管压力为 2 ～5MPa，饱和中值半径为0.2 ～0.5μm。

图2 沙湾组岩性剖面Fig.2 Lithologic section through the Neogene Shawan Formation

图3 紫泥泉子组岩性剖面Fig.3 Lithologic section through the Palaeogene Ziniquanzi Formation

图4 四棵树凹陷储层孔隙类型直方图Fig.4 Histograms showing the porosity types of the hydrocarbon reservoirs in the Sikeshu depression

(4)Ⅳ类喉道:该类压汞曲线为负偏态细孔喉型，孔隙度较低、渗透性较差。排驱压力为0.5～1.3MPa，最大进汞饱和度在50% ～60%，饱和中值压力为5 ～10MPa，中值半径 0.05 ～0.2μm，显示喉道很细，储集性能较差。

(5)Ⅴ类喉道:该类压汞曲线为负偏态微孔喉型，物性很差。排驱压力普遍大于1.3MPa，最大进汞饱和度小于50%，饱和中值压力大于10MPa，中值半径小于0.05μm。

3 成岩作用

2.1 成岩作用序列

根据成岩阶段划分标准，结合镜质体反射率、粘土矿物、自生矿物等资料分析［7-10］认为，四棵树地区古近系-新近系储层目前所处的成岩阶段为早成岩阶段B亚期-中成岩阶段A亚期(图6)。储层的次生孔隙较少，接触关系以点接触-线接触为主，经历的成岩作用相对较弱，总体处于早成岩阶段B亚期;但在研究区东北部独山子部分地区岩层的Ro值较大，接触关系以线接触、凹凸接触为主，最高热解温度较高，该区域处于中成岩阶段A亚期。

早成岩阶段B亚期主要表现:镜质体反射率介于0.35% ～0.5%，最高热解温度430～435℃;石英次生加大属Ⅰ级，粘土矿物可见高岭石;孔隙类型以原生孔隙为主，发育少量次生孔隙。该阶段主要以机械压实作用为主，石英次生加大以及粘土矿物的胶结物也从此时期开始。

中成岩阶段A亚期主要表现:镜质体反射率介于0.5% ～1.0%，最高热解温度435～460℃;石英次生加大属Ⅱ级，粘土矿物可见高岭石、伊利石和绿泥石;孔隙类型以次生孔隙为主，保留少量原生孔隙。该阶段机械压实作用相对减弱，化学压溶和胶结作用较明显，薄片分析显示溶缝、微裂缝发育，胶结向压嵌型转化，主要胶结物为方解石。

2.2 孔隙演化特征

在成岩作用不同阶段，孔隙演化情况有所不同，二者存在一定关系。研究区储层孔隙类型主要以原生孔隙为主，局部地区存在一定比例的次生孔隙，个别地区可见少量微裂缝。

Scherer等［11，12］根据 Beard 和 Weyl提供的孔隙度与分选系数的资料，建立了原始孔隙度与分选系数的函数关系式:

其中:φ为原始孔隙度;η为分选系数。

研究区分选系数介于0.93～3.33之间，不同地区分选系数有所不同，取分选系数平均值为1.95，由公式(1)得出原始孔隙度约为33%。根据成岩作用的特征，结合薄片分析资料，分析研究区内碎屑岩储集层自埋藏后孔隙所经历变化，表1反映了四棵树凹陷受溶蚀作用影响较小的地区孔隙度变化情况(表1)。

四棵树地区储层原始沉积时其原始孔隙度大约为33%，研究区经历机械压实作用，致使岩石中的塑性颗粒发生变形，颗粒接触关系从点接触到线接触乃至凹凸接触，原生孔隙大幅下降，多数地区的埋深在4500m以上，使孔隙度明显降低。随后由于胶结作用，孔隙度进一步受到损失，最主要的胶结物为方解石，其次为粘土矿物。据薄片分析研究区胶结作用使孔隙减少约2%，局部可高达5%;该区储层中含高岭石、绿泥石、伊利石等粘土矿物，除了粘土矿物的胶结作用和充填孔隙外，还可通过储层敏感性降低储层孔隙度和渗透率。而局部地区后期方解石(浊沸石)等胶结物和长石及部分岩屑颗粒的溶蚀作用，又使储层物性得以改善，以独山子地区最为明显。

图6 四棵树凹陷成岩作用序列Fig.6 Diagenetic sequences in the Sikeshu depression

图5 四棵树地区储层的喉道类型Fig.5 Diagrams showing the pore throat types of the hydrocarbon reservoirs in the Sikeshu depression

表1 四棵树凹陷砂岩储层不同成岩作用孔隙度变化表Table 1 The variations in porosity of the hydrocarbon reservoirs in the Sikeshu depression

3 储层综合评价

3.1 储层评价标准

根据孔隙度、渗透率、孔隙结构参数、压汞曲线特征、沉积相等资料，将研究区储层划分为5类。由表2可以看出，Ⅴ类储层喉道微小，物性很差，并非有效储集层。

3.2 储层评价

根据储层评价标准分析，由表3可以看出，四棵树凹陷主要以Ⅱ，Ⅲ类储层为主，储层储集性均较好。独山子地区沙湾组存在Ⅰ类储层，Ⅱ类储层主要发育于卡因迪克和独山子区块，西湖区块以Ⅲ，Ⅳ类储层为主。

表2 准噶尔盆地南缘四棵树凹陷储层评价表Table 2 Evalution of the hydrocarbon reservoirs in the Sikeshu depression

4 结论

(1)四棵树凹陷古近系－新近系储层就物性而言，新近系沙湾组储层优于古近纪紫泥泉子组储层。研究区沉积相与储层的物性有一定关系，辫状河三角洲前缘砂体和扇三角洲砂体储集性能最好，是主要的储集体。

(2)四棵树凹陷古近系－新近系储层经历了压实，胶结，溶蚀作用的改造，总体处于早成岩B亚期-中成岩A亚期。孔隙在成岩作用的影响下从原始孔隙度演化为现今的孔隙度，溶蚀作用的影响使得局部地区孔隙度有所提高。

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