春风油田沙湾组一段钙质砂砾岩成因研究

明玉坤

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257061)

春风油田沙湾组一段钙质砂砾岩成因研究

明玉坤

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257061)

春风油田沙湾组一段油层钙质胶结严重，使部分层段物性变差，降低了局部油砂有效厚度，增加了储层非均质性。在沉积相分析的基础上，综合应用岩心、测井、镜下鉴定及微量元素实验资料，研究了钙质砂砾岩的成因和分布规律。在沉积后的成岩早期，来自北部扎伊尔山的高含铀量水优先沿厚度较大、原始渗透性好的水下河道和水下河道侧缘亚相进入油层，在水体较浅的氧化-还原过渡带，铀析出形成碳酸根离子，形成了砂砾岩体的钙质胶结，钙质胶结程度主要受沉积微相控制，水下河道及侧缘胶结厚度大，远离河道方向胶结厚度小。

春风油田；沙湾组；钙质胶结；砂砾岩成因

1 地质概况

春风油田位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市，东南向与车排子油田相邻，东北向与红山嘴油田相接(图1)，构造上位于准噶尔盆地西部隆起车排子凸起东部。春风油田主力含油层系为新近系沙湾组一段1砂组，为一套厚约10 m的砂砾岩沉积，具有油藏埋深浅、油层薄、油稠等特点，具有较好的勘探开发前景。

图1 春风油田区域位置

沙湾组一段储层粒度粗、孔渗高、含油性好，但钙质胶结层段的存在使得目的层的含油性明显变差，大大降低了目的层有效厚度。在部分井区，单井中的含油有效厚度小，部分井段由于钙质胶结程度较强而表现为干层，影响了开发效率。统计发现，碳酸盐胶结物含量越高，储层物性越差，当碳酸盐岩含量大于20%时，无法成为有效储层，目前对不同类型碳酸盐岩成因有多种解释[1-2]。为此，本文在前期沉积相分析的基础上，综合应用岩心、测井、镜下鉴定及微量元素实验资料，摸清了钙质砂砾岩的成因和分布规律。

根据目前最新的研究成果，钙质岩性的成因有原生、准同生和次生3大类和具体8种模式[3]；钙质砂砾岩的研究方法，有同位素测试、微量元素测试、电镜和薄片观察等多种研究手段[4]。对准噶尔盆地相似地区的钙质岩性而言，沉积作用、构造和白云石化作用共同影响钙质岩性油砂的物性。沉积环境决定钙质岩性的分布范围；白云石化作用增强了岩石脆性；构造活动下裂缝发育，其作为储集空间及通道，使得溶孔在裂缝周边发育[5-7]。

2 钙质砂砾岩识别

2.1 岩心识别

钙质胶结砂砾岩的识别主要有岩心辨别、测井识别两种途径。从岩心上来看，储层的胶结类型主要包括钙质胶结和泥质胶结两种。泥质胶结主要发育在层段底部底砾岩层段，由于埋藏浅、压实作用弱，泥质胶结的砂砾岩较疏松、分选差、含油性欠佳。钙质胶结的储层呈灰白色，取心收获率高，岩心较完整，储层致密，与泥质胶结的储层有较大差异。钙质胶结物的成分为碳酸钙，滴稀盐酸明显起泡。从岩性上来看，钙质胶结的储层可以是砾岩、砾质砂岩、含砾砂岩，更多的是钙质胶结的粗砂岩、中砂岩及细砂岩，在韵律的任何位置都可能出现，较易识别。

钙质胶结砂砾岩段岩性致密，基本不含油，但在局部可见钙质胶结物溶蚀后形成的溶孔、溶洞及溶缝发育，这些溶蚀孔洞缝中常常有很好的含油性显示。

2.2 测井识别

钙质胶结砂砾岩在常规测井曲线上主要表现为自然电位曲线靠近基线、电阻率高值、微电极曲线尖刀状高值且无或小幅度差、密度高值、声波时差明显低值等特征(图2)。此外，研究区的钙质胶结砂砾岩体大多数具有自然伽马高值的特点，该特点与其他地区钙质储层特征相反，是分析研究区钙质砂砾岩成因的重要线索。例如，排609-4井钙质胶结层的各电测曲线的形态，就是较为典型的识别标志。

图2 排609-4井钙质砂砾岩识别的电性响应

3 钙质砂砾岩分布特征

3.1 垂向分布特征

钙质胶结砂砾岩在全区普遍存在。垂向上，从岩心和测井上识别出的钙质胶结砂砾岩不仅发育在目的层顶部，在目的层中部、底部也有出现，胶结层数不大于4层。北部井区层数较多，多数发育2层以上，南部井区胶结层数一般在2层以下。胶结单层厚度从几十厘米到几米，累计厚度不大于8.7 m。

3.2 平面分布特征

从钙质砂砾岩累计厚度分布上来看(图3)，除了研究区中部的部分井区钙质砂砾岩不发育外，其他地区广泛分布钙质胶结砂砾岩。研究区北部和西部地区是高值区，钙质胶结厚度最大在6 m以上，向东南方向有逐渐减薄的趋势。另外，钙质砂砾岩的厚度与沉积相的平面分布也有一定关系，沿水下河道延伸一带附近，钙质胶结厚度相对较大，远离河道方向胶结厚度有逐渐减小的趋势。

碳酸盐含量总体具有从西北部向东南部降低的趋势。例如，西北部排609井碳酸盐含量为28.3%，东北部排612井碳酸盐含量为28.1%，西部排610井碳酸盐含量为35.4%，南部排601-平191井目的层碳酸盐含量为10.5%，排601-平1井碳酸盐含量仅为3.9%。

图3 钙质砂砾岩分布形态

4 钙质砂砾岩成因研究

4.1 钙质胶结层铀含量异常高

研究区发育的钙质胶结砂砾岩普遍具有自然伽马测井高值的特点，该特点与其它地区钙质胶结层的特征明显不同。为解释该现象，针对钙质胶结的砂岩样品进行了微量元素测试。根据测试结果，发现样品中的铀含量异常高。通常岩石样品中的铀含量小于10 μg/g被认为是在正常范围内。排609-12、排612-11井钙质砂砾岩实验样品中，铀含量分别为27.8 μg/g和29 μg/g，远比正常值要高，这是造成胶结层自然伽马高值的主要原因。

4.2 油田水补给区也存在铀含量异常高

根据准噶尔盆地西北部水文地质条件，研究区北部扎伊尔山水力梯度大，径流强度大，岩石被强烈淋滤，是盆地重要的油田水补给区。国家地质局冯世荣(2002)的研究数据表明[8]，对扎伊尔山区不同时期进行放射性水化学调查，曾发现了5个铀异常区(大于10.0×10-6g/L)。

研究区位于扎伊尔山南部径流区，新近系沙湾组钙质胶结层段的高含铀量与扎伊尔山来水的高含铀量有着密切关系。前期沉积相研究表明，沙湾组物源主要来自北部扎伊尔山，扎伊尔山对研究区沙湾组储层的沉积和成岩具有重要影响。因此认为，目的层的钙质胶结应当是成岩期来自北部的含铀水补给储层，造成钙质沉淀。

4.3 水道控制钙质砂砾岩发育

根据目的层钙质胶结砂砾岩的分布特征，储层钙质胶结的程度与沉积相的分布具有密切关系。例如，春风油田排609区块钙质胶结厚度大、含量高的区域主要位于排609-5～排609-2～排624井区一带，结合平面相情况可知，该高值带正对应于水下河道及水下河道侧缘亚相。向着远离水下河道的方向，钙质胶结厚度具有减弱趋势。

从全区来看，钙质胶结砂砾岩的发育程度与沉积相之间同样具有类似关系和特征。这表明北部来水在成岩早期补给研究区时，优先沿厚度大、原始渗透性较好的位置和层段进入沉积层，使得水下河道及河道侧缘亚相胶结层数多、厚度大。

镜下可见钙质砂砾岩胶结类型主要为基底式、孔隙式胶结[9]，表明砂岩还未固结成岩就被胶结，胶结时期较早。

4.4 成岩早期含铀水沿高渗相带进入储层成岩

铀在油田水中的存在形式主要为碳酸铀，当油田水处于氧化-还原过渡带时，铀从水中还原沉淀形成固体氧化物时，有大量碳酸根离子产生。在铀含量较高的地区，伴随着粗碎屑岩石被钙质胶结，出现钙质砂砾岩的现象[10-12]。结合相似地区钙质砂砾岩野外露头观测，这些钙质砂岩往往呈顺层、断续的串珠状透镜体分布，或呈不规则团块状顺层理方向发育；剖面上连续性差，产出空间位置多为砂体的顶底部或冲刷面。

5 结论

(1)春风油田目的层的钙质胶结区域主要在来自北部扎伊尔山铀含量高的油田水补给区。水流优先沿厚度较大、原始渗透性好的水下河道及侧缘亚相进入油层，在水体浅的氧化-还原过渡带，铀析出的同时产生碳酸根，使砂砾岩体钙质胶结。

(2)春风油田控制储层钙质胶结程度的关键因素是沉积微相，水下河道及侧缘胶结厚度大，远离河道方向胶结厚度减少。

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编辑：赵川喜

1673-8217(2017)03-0042-03

2016-12-27

明玉坤，高级工程师，1982年生，2004年毕业于中国石油大学(华东)石油工程专业，现从事油气田开发研究工作。

中国石化重点科技攻关项目“极浅层特超稠油SAGD开发关键技术研究”(P13055)。

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