哈萨克斯坦NB油田白垩系沉积特征研究

王 艳

中国石油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010

NB油田位于里海东北部海岸的布扎奇半岛西北端，地处哈萨克斯坦境内，工区长约27 km，宽约7 km，总面积约125 km2。油田构造上位于北乌斯丘尔特盆地的西端，自下至上发育的地层有古生界、中生界和新生界[1-2]，主要勘探开发目的层为侏罗系和白垩系，白垩系油藏主要受沉积微相控制[3]，总体来说纵向上具有含油层数多(一般5～8层)、单层厚度小(一般0.5～3 m)、隔夹层发育的特点；横向上具有沉积相变快、砂体分布预测难、油水关系复杂多变的特点[4]。自2004年以来，NB油田正式进入快速上产阶段，累计投入开发井1 500余口，目前已处于上产阶段的中后期，日产油3 000余吨。研究区进行岩石学特征及沉积相带详细研究对认识油气富集规律具有重要的指导意义，也为优化注采井网提供了宝贵的地质依据。

1 岩石学特征

NB油田白垩系砂岩主要为灰色、灰绿色中砂—细砂—粉砂岩，以细砂岩、粉砂岩为主。碎屑成分主要为石英、长石及岩屑，石英含量占35%～58%，长石含量占15%～23%，以钾长石为主，岩屑含量占5%～34%，以粘土矿物和沉积岩岩屑为主，杂基、胶结物含量占1%～15%，以泥质为主[5-6]。按成分分类，白垩系储层主要为岩屑质长石砂岩、长石砂岩及长石质岩屑砂岩(图1)。砂岩粒径变化范围0.84～0.031 mm，平均粒径0.265 mm，中值0.25 mm，分选系数3.07，颗粒磨圆度较差，一般为棱角-次棱角-次圆状，分选中等—好，接触方式以杂基支撑为主，储集空间以粒间孔为主，反映了储层埋深较浅、成岩作用不强的特点。储层为孔隙型砂岩储集层，具有粒度细、成分成熟度较低、结构成熟度较高的岩石学特征，表明该区砂岩经过了中等水流、中等距离的搬运和沉积。

图1 NB油田白垩系砂岩碎屑成分三角图Fig.1 Triangulation of clastic composition of Cretaceous sandstone in NB oilfield

2 沉积背景特征

NB油田构造上为一完整的背斜，中部隆起并具有两个高点，高点之间以鞍部相接，向四周倾斜，北陡南缓(图2)，整体看可分为三个构造层，即三叠系、侏罗系、白垩系构造层，构造演化主要受印支运动、燕山运动控制[7-8]。三叠纪时期，受印支运动近南北挤压应力作用，F1主干断裂发育，东西展布形成两个褶皱山系，沟隆相间发育是三叠系构造的典型特点。侏罗纪时期，早期燕山运动使盆地受到挤压，中部构造高部位继续抬升，工区东南部地层遭受剥蚀，东西向存在左行的剪切应力，F1断层开始左旋走滑，形成雁列式断裂体系，这些断层向上一般断至白垩系。白垩纪主要受晚期燕山运动的影响，构造高部位继续抬升，但该期活动相对平缓，使得白垩系构造整体比较平稳，地层厚度变化不大。

图2 NB油田白垩系顶界构造图Fig.2 Structure map of the top of cretaceous in NB oilfield

从层序上划分，北乌斯丘尔特盆地三叠系为裂谷层序，侏罗系、白垩系为坳陷层序，自三叠纪到白垩纪，NB油田地区沉积环境经历了由浅海相—深海相—浅海相的变化过程，水体经历了由浅到深再到浅的变化。

白垩系经历了海水深—浅—深的过程，早白垩世沉积为侏罗纪后期构造抬升形成的地层剥蚀面上一个长期的海侵过程，之后沉积的地层又被一期大范围但短暂沉积的泥岩层所覆盖，这种富含有机质的页岩代表了早期海侵之前的最高海侵点[9]。中期为一套进积的滨海平原—三角洲前缘沉积物，是晚白垩世海侵前的一次短暂的进积过程，沉积了一套厚度较小的滨岸砂体，侵入到白垩系砂层组最上层的滨海平原和泻湖泥中[10]。晚白垩世时期研究区则为大面积的海侵，潮汐及波浪对三角洲前缘沉积的影响作用逐渐增强，在沉积岩中形成了大量的双向水流层理构造。

3 相标志与单井相特征

3.1 泥岩颜色

根据10口井的岩心资料，研究区内白垩系为砂泥岩的岩性组合，从岩心资料还可以看出，砂岩粒序自下而上变细，多呈正韵律，白垩系单层厚度薄，砂泥交互频繁，泥岩颜色主要为浅灰色、灰绿色和少量棕红色，反映浅水或者短暂暴露的沉积环境[11]。

3.2 沉积构造

研究区内白垩系沉积构造类型较多，具有多种反映牵引流特征的沉积构造，岩心中可见小型交错层理、平行层理、冲刷充填构造，还有反映不稳定沉积环境的同生变形构造，以及反映海陆过渡环境受潮汐影响形成的波状层理、透镜状层理等[12]，反映了三角洲前缘相与浅海的沉积环境。

图3 NB油田NB1井岩心照片(302～305 m)(K2-A1)Fig.3 Core photos of well NB1 of NB oil Field (302～305 m) (K2-A1)

3.3 化石与自生矿物

砂岩中常见瓣腮类化石碎片及煤屑，还见生物潜穴及生物扰动构造，反映较强的水动力环境。砂泥岩中均可见黄铁矿结核与钙质结核，反映具有一定水体深度的弱还原环境[13]。

3.4 粒度特征

根据收集到的30块样品的粒度数据，其概率曲线可以分为两种类型(图4)：一类由跳跃总体和悬浮总体组成，无滚动总体，跳跃总体占80%～90%，此类的粒度分布区间大，在-9φ～2φ之间，分选较差，反映了比较强的水动力条件，为水下分流河道砂或河口砂坝的沉积特点[14]；另一类主要由跳跃总体组成，粒度相对较细，粒度范围-2φ～0之间，粒度概率曲线较陡，分选好，反映了水动力较弱的沉积条件[15]，为河道间砂、前缘席状砂等相对稳定的沉积环境。

3.5 电性特征

在岩心描述的基础上，结合区域沉积特征，应用测井相分析技术进行单井沉积微相划分，归纳沉积微相电性特征，建立测井相模型[16-19](表1)。

图4 NB油田白垩系砂岩粒度概率累积曲线Fig.4 Probability accumulation curve of grain size of Cretaceous sandstone in NB oilfield

表1 NB油田电性标志特征曲线Table 1 Electric characteristic curve of NB oilfield

(1)厚度较大的正旋回钟形或箱形：单砂体厚度大于5 m，多为正旋回，主要为三角洲前缘水下分流河道主河道，底部常发育底砾岩。

(2)厚度中等的钟形：单砂体厚度2～10 m，泥质含量增大，为分流河道侧缘沉积的天然堤和河口砂坝，以粉细砂岩沉积为主。

(3)具有一定的厚度的反旋漏斗形：砂体粒度为反韵律，反映河道间砂、前缘席状砂沉积。

(4)齿状曲线：单砂体厚度小于2 m，垂向上多个砂体叠加，形成齿状曲线，反映砂泥岩频繁交互的沉积环境，为前缘席状砂沉积。

(5)微伏平直形：岩性多为泥质岩类，GR曲线形态平直，呈线性状或微有起伏。平面上一般分布在河道间泥发育的低能地区。

4 沉积微相类型

综合取心井岩心观察描述、非取心井测井曲线资料分析和分析测试资料统计分析，从岩石类型、沉积成因、沉积构造和测井相等方面总结规律，将研究区目的层三角洲前缘亚相细分为水下分流河道、天然堤、河道间砂、河口砂坝、前缘席状砂和河道间泥等沉积微相[20-23]，并总结了不同沉积微相类型的识别标志。

水下分流河道：为陆上分流河道在水下延伸部分，向海延伸过程中河道逐渐加宽，并产生一系列分叉，流速减缓，堆积速度增大。沉积物主要为砂岩、粉砂岩为主，常发育平行层理、交错层理，以正韵律为主。河道砂体厚度比较大，由河道中心向两侧表现为岩性变细、厚度变薄。在三维地震剖面上呈顶平底凸的透镜状，伽玛和电阻率曲线主要为箱形和齿化箱型。

天然堤：为陆上天然堤的水下延伸部分，为水下分流河道两侧的砂脊，主要由细砂岩、粉砂岩、泥岩组成，粒度较边滩沉积细，比泛滥平原粗，垂向上突出的特点是砂、泥岩组成薄互层。随着河床迁移，天然堤砂体随边滩不断扩大、增长，平面上呈面状分布，厚度一般较薄，粒度变细，并逐渐过渡到泛滥平原沉积。在测井曲线形态上，伽玛和电阻率曲线常表现为指形或钟形。

河道间砂：位于水下分流河道之间，局部与河道相通的地带，砂质沉积多是河道漫溢沉积的结果，主要由灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩构成，含少量的细砂岩，发育平行层理、波状层理等。河道间砂主要发育与水下分支流河道的侧翼，一般纵向厚度较薄，砂体规模小，储层物性差。伽玛和电阻率曲线一般为指形或漏斗形。

河口砂坝：位于水下分支河道的河口处，沉积速率最高，也是三角洲前缘亚相沉积主体，纵向上砂体多呈复合韵律和反韵律组合，偶尔也见正韵律。平面上单砂体顺物源方向呈指状、舌状、扇状展布。砂体岩性相对分流河道微相变细，以细岩、粉砂岩为主，单砂层厚度较大，一般单层厚度在5～10 m，砂体的侧翼和前缘较砂体变细、层数增多、砂层变薄，具有互层的特点。沉积构造多发育平行、板状和斜层理为主。伽玛和电阻率曲线一般为钟形或指形。

前缘席状砂：由于河口砂坝经海水冲刷作用再沉积于周边而形成的席状砂体，主要为细砂、粉砂及泥质砂岩类，发育波状层理、水平层理及生物扰动层理，砂体的单层厚度较小，一般小于2 m。伽玛和电阻率曲线表现为小型的漏斗形及齿形。

河道间泥：位于水下分流河道间的相对低洼地带，岩性主要为灰黑色、灰色、灰绿色泥岩，常夹有洪水沉积的薄层砂岩，发育水平层理，含炭屑、螺化石、树叶化石、蚌壳化石。伽玛和电阻率曲线表现为微伏平直状。

5 沉积微相分布特征

通过单井测井相分析，结合地震相特征、砂体分布特征等，对白垩系各小层的沉积微相分布进行了研究。以单层K2—A1和K2—B1的沉积微相平面分布图为例(图5、图6)，物源供给随着洪水期和枯水期的变化，三角洲前缘水下分流河道的位置不断发生迁移，分布于不同部位的水道构成了三角洲前缘的骨架砂体，也是目的层储层的主体部位。主力砂体之间被分流河道间较细粒沉积所分隔，水下分流河道呈南北向沿着物源方向条带状发育，侧向上相互叠加，局部河道砂体连片分布，反映了水下分流河道不断分流改道的特征。

K2—B1主要物源分布在研究区中部的构造高部位，发育八条三角洲前缘水下分流河道，分流河道向海延伸过程中不断的分流，互相交叉，河道间主要以河道间砂微相为主，局部地区发育河道间泥微相，并在河口处发育三个扇形河口砂坝。研究区东部和西部地区主要发育前缘席状砂和河道间泥沉积，局部发育水下分流河道微相。

由于研究区中部的可容空间逐渐变小，K2—A1沉积中心变换到研究区的西部，从物源方向发育七条水下分支流河道，向海延伸过程中河道逐渐汇聚为四条，河道宽度和砂体厚度逐渐增大。中部的构造高部位处于河口砂坝发育的主体部位，砂体厚度和分布均具有较大的规模。研究区东部地区仅发育一条北西向的主河道，向东过渡到河道间砂和河道泥沉积，向西地区以前缘席状砂沉积为主，并发育较大范围的河道间泥。

图5 NB油田白垩系K2-B1层沉积微相平面分布图Fig.5 Sedimentary microfacies distribution map of K2-B1 stratum of Cretaceous in NB oilfield

图6 NB油田白垩系K2-A1层沉积微相平面分布图Fig.6 Sedimentary microfacies distribution map of K2-A1 stratum of Cretaceous in NB oilfield

6 结论

(1)白垩系岩性以细砂岩和粉砂岩为主，碎屑成分主要为石英、长石及岩屑，成分成熟度较低，结构成熟度较高，发育小型交错层理、平行层理、冲刷充填构造等层理构造，表明研究区母岩经过了中等水流、中等距离的搬运和沉积。

(2)化石、自生矿物、泥岩颜色反映了白垩纪主要为还原环境，具有一定的水深。砂岩粒度概率曲线多为二段式，沉积物存在跳跃和悬浮两种搬运方式，具有牵引流的典型特征，结合岩心的层理构造推测研究区白垩纪为三角洲前缘亚相。

(3)将研究区三角洲前缘亚相细分为水下分流河道、天然堤、河道间砂、河口砂坝、前缘席状砂和河道间泥等沉积微相，并建立了相应的测井相识别模型。

(4)白垩系水下分流河道自北向南呈条带状发育，河道的位置不断发生迁移，构成了三角洲前缘的骨架砂体，目的层K2—B1层河道较窄，主要分布于中部构造高部位，K2—A1层河道主要分布于西部，主力砂体之间被河道间砂、河口砂坝、前缘席状砂等较细粒沉积所分隔，共同组成了NB油田白垩系砂体构型。