安福屯陡岸砂砾岩体优势储层特征

蓝 阔

(中国石油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124000)

0 引 言

大民屯凹陷是发育于太古界、元古界和中生界基底之上的古近系断陷型凹陷，油气资源十分丰富，油气藏类型多样，经过多年的研究，相继发现了古近系复式油气聚集带、基岩及内幕油气聚集带，勘探程度较高，如何在老区探寻有价值的油气潜力区是该区当前面临的关键问题。2000年以来，针对砂砾岩开展勘探部署研究，向北发现平安堡、安福屯、兴隆堡和三台子扇体，各扇体相带变化显著，已发现的油藏零星分布。勘探早期以寻找构造油藏为主，勘探效果不甚理想，仅在南、北平安堡和三台子扇体获得规模储量，反映出低孔低渗储层非均质性强、含油性差异大、砂砾岩体成藏规律认识不清，制约了勘探进一步深化。安福屯砂砾岩体分布在西部陡坡带的中部，南、北分别与平安堡扇体和兴隆堡扇体相接，通过钻井取心资料分析，发现研究区具有“相带控储、物性控藏”的特点。结合沉积相与沉积环境开展综合研究，探索沉积相带对储层岩性、物性的控制作用，是解决研究区寻找油气资源的重点所在。

1 区域地质概况

大民屯凹陷西部地层由上至下发育新近系、古近系、中生界、元古宇和太古宇。太古宇是大民屯凹陷基底的主要地层，岩性主要为浅粒岩类、片麻岩类、混合岩类及角闪岩类；元古宇岩性主要为长城系大红峪组和高于庄组的白云岩和石英砂岩；中生界主要由红色砂砾岩、砂岩和泥岩组成，仅在西部的局部地区发育，其他地区仅有零星分布。

研究区盖层为古近系陆相扇三角洲—湖泊和冲积扇—泛滥平原环境沉积物，为多旋回的砂泥岩沉积构造。自下而上可划分为房身泡组和沙河街组四段、三段、一段以及东营组。沙四段和沙三段形成一个完整的三级层序。其中，沙四段是初始裂陷—深陷阶段沉积产物，分别对应于低位体系域和水进体系域。下部低位体系域的扇三角洲沉积体为杂色砂砾岩、砂岩、泥岩及油页岩互层，最大厚度接近400 m；上部为水进体系域沉积的湖相泥岩沉积层，深色泥岩中夹砂岩、含砾砂岩、粉砂岩，最大厚度可达500 m。

大民屯凹陷主要生油层以古近系沙河街组四段为主，沙四段沉积大量的暗色泥岩和油页岩，为大民屯凹陷油气成藏提供了物源基础。西部沙四段沉积砂体发育，早期发育冲积扇—扇三角洲—湖相沉积体系，低位体系域扇三角洲砂砾岩体平面上叠加连片，纵向上相互叠置。储层的非均质性变化大，含油气级别多样。砂砾岩体与湖相暗色泥岩指状接触，具有形成自生自储油藏的有利条件[1-3]。

2 安福屯陡坡带沉积特征

2.1 沉积背景

房身泡期—沙四段早期，大民屯凹陷处于湖盆初始裂陷期，基底断块翘倾，形成一系列北东向西倾的断层，这些断层沉降差异较大，西部安福屯断层沉降幅度最大，大于1 700 m(图1)。断层以西形成北东走向、西高东低持续沉降的断槽带，断层以东中央构造带主体部位呈宽缓台地背景。断槽带内不同部位沉降程度也有差异，同时受古地貌落差和次级断层的分割，进而形成洼隆相间的构造格局，断槽带内形成平安堡、安福屯和安福屯北等次级洼陷[4]。

图1 大民屯凹陷基底构造

湖盆沉积早期，断槽带边缘地势高、坡度大，陆相粗碎屑物质近源沉积到西部断槽水体内并快速堆积，形成大规模的扇三角洲砂砾岩体扇群分布。同时，随着沉降幅度加剧，断槽内次级洼陷水体逐渐加深，沉积厚层暗色泥岩，形成冲积扇—扇三角洲—湖相沉积体系。沙四段晚期，大民屯凹陷整体沉降，湖盆不断扩张，全区发育大套深湖相暗色泥岩，局部地区有继承性发育的扇体存在[5]。

2.2 沉积相及分布特征

凹陷形成初期，西部断槽带坡陡、水深、构造破碎，水源携带大量砂砾、泥等碎屑物质快速沉积，形成一系列扇群分布的扇三角洲沉积体，岩性主要为角砾岩、砂砾岩、中-粗砂岩及细砂岩夹泥岩沉积，进一步划分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲3个亚相(图2)。

图2 大民屯凹陷沙四段沉积相

扇三角洲平原亚相是扇三角洲的陆上部分，紧邻湖盆边缘，主要岩性为砾岩，夹不等粒砂岩；砾石成分复杂，砂泥混杂，多见杂基支撑和颗粒支撑，而且冲刷充填构造发育。扇三角洲前缘亚相是西部沙四段主要发育的相带类型，受水流作用影响明显，发育水下分流河道的粗碎屑沉积及河道间的细粒泥质沉积，延伸至断槽带的次级洼陷。沉积物以中-粗砂岩、不等粒砂岩和砂砾岩为主，具递变层理、块状层理及底部滞留沉积，砾石定向排列，反映出牵引流沉积特征，同时，还发育砂质碎屑流的重力流沉积。前扇三角洲亚相的沉积物以粉砂及泥为主，沉积稳定，分布范围广[6-7]。

西部安福屯扇体由湖盆边缘延伸到安福屯洼陷区，沙四期低位体系域为扇三角洲前缘亚相沉积，以分流河道砂体为主。

扇三角洲相带变化主要体现在沉积物的粒度、分选程度、层理及颗粒支撑物类型等变化(图3)。扇三角洲平原亚相靠近物源区，沉积物的粒度粗、变化大，砂泥混杂，分选磨圆程度差，重力流影响更显著。扇三角洲前缘亚相河道化明显，层理发育，沉积物砂体粒度适中、分选好，是最佳有利目标区[8]。前扇三角洲主要以粉砂岩及粉砂质泥岩为主，粒度偏细。

图3 大民屯凹陷西部沙四段砂砾岩体粒度变化

3 储层特征

由区域沉积相分析可知，西部扇三角洲砂砾岩体相变快、储层特征比较复杂。钻遇安福屯扇体沈268、354、358等井分析化验资料比较丰富，利于对储层性质进行系统研究。

3.1 岩石学特征

由岩心、岩屑分析化验结果可知，安福屯沙四段储集岩分为砾岩类储层和砂岩类储层，即砾岩、中-粗砂岩、细砂岩和粉砂岩。砾岩类储层具有砾状结构，变质岩、喷出岩等岩屑含量极高，石英和长石含量普遍较低。砂岩类的储层岩性一般是由长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩和岩屑砂岩为主，以陆源碎屑为主，石英、长石、岩屑含量偏少构成碎屑颗粒。岩石矿物含量成分分析发现，黏土含量最高，平均含量接近60.0%，石英平均含量为25.0%，斜长石与钾长石平均含量分别为4.0%和3.4%，并夹杂少量方解石。

砂砾岩体储层具有岩石粒度多样、结构复杂的特点，分选和磨圆较差、岩屑比例高。碎屑颗粒大部分比较紧密，接触方式以点-线为主。填隙物胶结类型主要为孔隙式或接触-孔隙式胶结。方解石等碳酸盐岩和黏土矿物为主要的填隙物，其结构通常为显晶粒状及星散状分布，或连晶镶嵌状分布。砾岩类储集岩和砂岩类储集岩结构成熟度普遍较低，其中中-粗、细砂岩结构成熟度相对较高，而砾岩中颗粒较大的，为近距离快速沉积，颗粒混杂，泥质杂基含量高，结构成熟度低。

3.2 储集空间类型及结构特征

依据普通薄片、铸体薄片等的观察和资料统计，研究区储集空间类型主要有原生孔隙、次生孔隙、微裂缝及其混合孔(图4)。

图4 安福屯砂砾岩体储层孔隙类型

其中，次生孔隙主要包括粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔及微裂缝等。粒间溶孔既有碎屑颗粒的选择性溶解，也包括填隙物的彻底溶解产生的粒间孔隙，属于研究区内较有意义的储集空间。粒内溶孔最常见的是长石、碳酸盐岩矿物节理缝溶解造成的粒内孔隙和岩屑颗粒的选择性溶解形成的粒内孔隙。微裂缝的产生常受构造活动影响，断裂破碎地带的刚性岩层中微裂缝发育，砾岩类储层存在微裂缝。

安福屯地区砂砾岩和角砾岩储层碎屑颗粒混杂、胶结致密，储集空间类型主要有粒间溶孔以及微裂缝、溶蚀缝；而中-粗砂岩和细砂岩等砂岩类储层碎屑颗粒分选磨圆较好，储集空间类型以粒间溶孔为主，见少量粒内溶孔。

分析研究区的压汞数据可知，砂岩孔隙结构特征以低渗、中孔、细—微细喉不均衡型为主。研究区砾岩类储层最大孔喉半径为0.70～200.00 μm，排驱压力为0.03～5.00 MPa。砂岩类的孔喉半径为0.06～4.80 μm，排驱压力为0.15～2.00 MPa。以上数据可以看出研究区的孔隙喉道差异较大，储层的非均质性普遍较强。砾岩类储层平均孔喉半径分布范围更大，比砂岩类储层非均质性强。

3.3 物性特征

研究区储层普遍具有低孔特低渗特点。常规物性分析可知，砾岩类的孔隙度主要为2.0%～18.0%，渗透率主要为0.06～28.00 mD，平均为1.70 mD(59个样品)；砂岩类的孔隙度主要为2.5%～21.7%，平均为10.4%(128个样品)，渗透率主要为0.06～7.50 mD，平均为0.80 mD(128个样品)。

4 优势储层分布

西部砂砾岩体储集物性较差、非均质性强，含油气级别变化差异大；沉积相带岩性差异显著，岩性与物性相关性明显，影响含油性的分布。如何寻找有利沉积相带、明确优势储层分布是油气勘探的重点。

4.1 有利相带是控制优势储层分布的前提条件

沉积作用主要从 2个方面对砂岩储集层孔渗性能产生影响，首先是构成岩石骨架颗粒的结构特征，其次是填充物的种类和含量。由于沉积环境不同，碎屑颗粒搬运距离远近及搬运水动力条件的差异，储层的颗粒结构特征和填隙物含量在不同沉积体系或同一体系不同相带存在着显著差异，是控制不同沉积相带储集性能差异大的直接原因[9]。

安福屯扇三角洲砂砾岩体不同沉积微相从扇三角洲平原亚相过渡到前扇三角洲亚相，储层碎屑颗粒逐渐变细，依次发育角砾岩、砂砾岩、含砾砂岩、中-粗砂岩、细砂岩、粉砂岩及泥岩。随着搬运距离的逐渐变远，碎屑物质搬运方式从重力流过渡为牵引流，沉积岩的成分成熟度和结构成熟度整体变好，储层物性条件有明显变化。实测资料的统计结果表明，储层骨架颗粒的大小对孔隙度的影响远大于对渗透率的影响，前缘亚相细砂岩储层孔隙度多为10.0%～15.0%，远好于中-粗砂岩及扇三角洲平原亚相砾岩类储层。同时，细小颗粒的填隙物在储集层中具有附着在附加颗粒表面的特性，从而减小了喉道半径，使得渗透性能降低。砂岩类储层渗透率分布相对集中，普遍为0.10～10.00 mD；砾岩类储层渗透率变化幅度较大，多为局部裂缝因素导致。因此，安福屯砂砾岩扇体前缘亚相带储层条件较好，构造位置适中，是勘探部署的有利相带。

4.2 溶蚀作用产生次生溶孔是优势储层发育的有利因素

西部陡坡带砂砾岩体埋深普遍大于2 800 m,强压实带对原生孔隙的影响远超过沉积作用的影响。特别是砂砾岩体碎屑颗粒成分成熟度和结构成熟度低，碎屑塑性组分含量高，颗粒混杂，填隙物含量高，压实作用显著，导致储层物性普遍较低。

沙四段砂砾岩体储层胶结物成分主要是碳酸盐岩类中的方解石，其次为绿泥石、高岭石等黏土矿物。碳酸盐胶结物充填堵塞孔隙，其含量与储层孔隙度、渗透率呈负相关，但其对后期溶解作用和次生孔隙的形成提供了有利条件。

溶解作用产生的次生孔隙是改善储层物性的主要机制。大民屯凹陷砂砾岩体储集岩埋深大，原生孔隙破坏严重，次生孔隙的形成，对提高孔渗性能有重要作用。次生孔隙与有机质的演化脱羧基及烃类裂解相伴生，沙四段前缘亚相与前扇三角洲(或湖相)泥岩互层沉积或指状紧密接触，前缘亚相砂岩类储层更易受到泥岩有机质演化作用的影响，储层孔隙度得到改善；而砾岩类储层与暗色泥岩接触范围有限，溶蚀作用与前者相比不显著，这也是大民屯凹陷沙四段砂岩类储层孔隙度普遍高于砾岩类储层的原因之一[10]。

4.3 构造裂隙对砾岩类储层的改造作用

大民屯凹陷沙三期之后的晚期断裂活动对深层构造影响较小，但边界走滑作用强烈，断至深层沙四段产生一系列构造裂隙。构造裂隙一方面成为有效的油气运移通道，另一方面使湖盆边部平原相致密储层发育网状裂缝。由沙四段砾岩类铸体薄片可知，角砾岩、砂砾岩碎屑颗粒进一步碎裂，微裂缝发育，同时伴随微裂隙产生一些次生溶孔，有效改善储层的储集性能。

渗透率较大而孔隙度一般的情况可能与储集层中存在裂缝等渗流通道有关，对西部砂砾岩体而言，构造裂隙及微裂缝对砾岩类储层渗透性的影响更为明显，因此，砾岩类储层尽管孔隙度小于砂岩类储层，但平均渗透率明显高于后者。

综上研究可知，沙四段沉积的扇三角洲砂体储层含油气程度随着岩性变化而变化，而相带直接决定了岩性展布和源储配置关系(表1)。结合取心井段岩性与试油结果来看，前缘亚相块状粗砂岩、细砂岩储层含油性普遍较好，以油浸、油斑显示为主，通过压裂均见到较好的试油效果。

表1 大民屯凹陷西部岩性与含油气级别关系

5 砂砾岩体油气成藏特征

安福屯砂砾岩体优势储层分析对西部断槽带其他扇体的拓展勘探起到推进作用。通过对完钻井的岩心资料数据分析，确定沉积相带、储层分布及特征，并与试油结果相互验证，探索各类岩性与含油性的关系，明确优势储层分布。结合成藏规律及主控因素，落实有利目标区，指导油气勘探[11]。

安福屯地区发育陡岸扇三角洲沉积体系，砂砾岩体延伸至安福屯洼陷中，与烃源岩紧密接触，有利于油藏的形成，是油气勘探的有利区带。前缘相带砂岩类储层具有较好的物性条件，发育粒间溶孔，与湖相烃源岩直接接触，优先捕获油气，含油气条件较好。上倾方向的扇三角洲平原亚相砾岩类储层储集性能较差，致密储层形成有效的物性遮挡。油气富集程度由储层物性决定，物性与岩性紧密相关，油气藏含油丰度不高，一般是单套或多套砂体含油，大套砂体的上部以及夹在泥岩中的砂体由于与生油岩接触面积大更易成藏(图5)[12-17]。

图5 砂砾岩体物性控藏剖面

安福屯砂砾岩体沉积特征、成藏条件与西部断槽带内的其他扇体具有一致性，整体具有“相带控储、物性控藏”的特征，上倾方向扇三角洲平原亚相砾岩物性封堵，前缘砂岩类发育优势储层，同时与暗色泥岩指状侧向接触或上覆暗色泥岩，进而形成上倾方向物性封堵的岩性油气藏。

6 结 论

(1) 陡岸砂砾岩体具有分布范围大，砂体厚度在横、纵向变化快，储层物性非均质性强，含油气级别变化差异大，因此，在勘探部署研究中首先分析相带分布，优选出有利储层，最后结合油藏主控因素分析结果可落实有利区带。

(2) 确定了目标区的沉积相带分布，通过含油产状分析，厘定了研究区的有利相带为扇三角洲前缘亚相，优势储层为砂岩类储层。

(3) “相带控储、物性控藏”是西部砂砾岩体成藏的普遍规律。通过对沉积相研究，结合物性分析，可进一步明晰研究区油藏特征。