侏罗系富县组油藏沉积相与储层特征研究

牛 伟，杨晋玉，杨 博，陈春恒，鲁晓斌

（1.西北大学，陕西西安 710018；2.中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西西安 710018）

三叠系末期的印支运动导致鄂尔多斯盆地整体抬升，前期沉积的三叠系地层遭受不同程度的剥蚀切割，形成了沟谷纵横、丘陵起伏、水系广布的古地貌形态，下侏罗统富县组是鄂尔多斯盆地侏罗系最早沉积的地层，即沉积于此古地貌之上，与下伏三叠系延长组呈不整合接触关系[1-4]。

近年来，在鄂尔多斯盆地胡尖山H154 地区富县组不断发现工业油流，展现了良好的油气资源前景，富县组沉积相在空间上存在较大变化，岩性差异明显，储层特征复杂[5，6]。开展对H154 区富县组的沉积特征和储层特征的研究，对于进一步提升油藏认识程度、降低勘探风险和改善油藏开发效果具有重要意义。

1 区域地质概况

富县及延安组沉积期受印支末幕的影响，形成“西高东低、北高南低”的沉积格局，在此基础上，发育宁陕、蒙陕、晋陕、甘陕和庆西等五条古河，形成早期“五条河流”向东汇聚，西部“粗富县”、东部“细富县”的沉积特征，物源方向以西北部和北部为主[7-10]。

综合地层厚度等值线图和砂体累积厚度等值线图，可以刻画出胡尖山地区富县组古地貌特征。该地区西北高地呈现剥蚀状态。根据沉积体特征，可以将富县组沉积前的古地貌划分为侵蚀河谷、斜坡带和河间丘3种类型。侵蚀河谷为典型的河流充填结构，胡尖山地区发育宁陕和蒙陕两个二级古河，呈北西-南东向分布，宽度2～10 km，河谷内富县组砂体厚度大于40 m。河间丘为古河河谷中剥蚀厚度相对较小的河中高地，河谷中富县组地层厚度变薄，沉积的砂岩厚度小于20 m。斜坡带是位于侵蚀河谷与河间丘之间的过渡地带，胡尖山H154 地区的斜坡带位于宁陕古河的左岸，沉积的富县组砂岩厚度为20～40 m，在该古侵蚀斜坡上发育有多条三级和四级古河道，其古河下切强度较小。

2 沉积特征

2.1 沉积相划分

在识别沉积相时，岩性、粒度、分选性、泥质含量、砂体形态及分布特征等都是重要的成因标志。这些成因标志是各种沉积环境中水动力因素作用的结果。目前测井相研究中使用最为广泛的是自然伽马和自然电位曲线的形态，根据电测曲线的特征及储层岩石岩性及沉积构造特征可以较好地识别沉积微相[11，12]。通过对研究区内300 余口井的测井曲线进行分析，认为胡尖山H154 地区富县组为辫状河沉积体系，在该区可以识别出辫状分流河道、心滩、河道边缘和泛滥平原4 种沉积微相（见图2）。

（1）辫状分流河道微相：为辫状河主要的沉积产物，以含砾砂岩、粗-中砂岩为主，砂体厚度较大，河道沉积内部常见各种内侵蚀面。主要发育大型交错层理、平行层理和快速沉积时期形成的块状层理（见图1（c）、图1（f））。自然电位曲线呈箱型及箱型-钟型组合，自然伽马曲线呈明显低值，表现出箱型及齿化的箱型-钟型特征。具有顶、底部呈突变关系或略显正韵律变化的特点（见图2（a）、图2（b））。

（2）心滩微相：心滩微相是辫状河在河道沉积的主体，水动力相对较弱，河道以侧向迁移为主，砂体岩性主要为中-细粒岩屑砂岩，发育板状、槽状交错层理和平行层理（见图1（b）），剖面具有明显的二元结构。自然电位曲线呈钟型，自然伽马曲线表现为明显低值，反映为钟型或齿化钟型（见图2（c））。

（3）河道边缘微相：岩性以细砂、粉砂岩为主，发育沙纹层理和水平层理，也可见波状层理和变形层理（见图1（a）、图1（g））。自然电位和自然伽马曲线常呈指型、锯齿状（见图2（d）），反映间歇性水流沉积特征。

（4）泛滥平原微相：岩性主要为深灰、灰和灰绿色的泥岩、碳质泥岩和粉砂质泥岩，主要发育水平层理、沙纹层理（见图1（e）），广泛分布于河流两侧。自然电位曲线为低幅度的平直型或齿化平直型，中间偶有代表过渡岩性的指型小尖峰，自然伽马曲线则呈指状高值（见图2（e））。

图1 胡尖山H154 地区富县组储层岩石岩性及沉积构造图

图2 胡尖山H154 地区富县组测井曲线类型图

2.2 沉积相展布

研究区主力层位富21层物源来自北西、北部及北东方向，发育5～6 条辫状分流河道，河道在研究区中部交汇，形成大面积叠置砂体，主河道内发育的心滩砂体厚度较大，一般大于6 m。

建立覆盖全区的纵横沉积微相剖面，研究区主要发育辫状分流河道沉积，自南西向北东方向，河道发育规模逐渐减小，研究区中部心滩发育，河道砂体连续性好，心滩发育方向以近南北、北东向为主。

3 储层特征

3.1 储层岩石学及孔喉特征

统计分析表明，胡尖山H154 地区富县储层岩性主要为长石砂岩，偶见碎屑长石砂岩（见图3）。长石含量52.9%，高于石英含量33.7%，岩石成分成熟度中-低。岩屑以变质岩岩屑为主，主要成分为石英岩、千枚岩、云母。填隙物含量平均为8.5%，以水云母和绿泥石为主，含有少量的铁方解石、铁白云石和硅质，黏土矿物、铁方解石、铁白云石和硅质的含量分别为4.6%、0.9%、0.3%和2.3%。

图3 胡尖山H154 地区富县组岩石类型三角图

研究区富县组储层孔隙结构相对较好，主要孔隙类型为粒间孔（平均面孔率为8.4%，占总面孔率的78.0%）；其次为长石溶孔（平均面孔率为1.6%，占总面孔率的14.9%）及岩屑溶孔（平均面孔率为0.3%，占总面孔率的2.8%）（见图4、图5）。

图4 胡尖山H154 地区富县组孔隙类型直方图

图5 胡尖山H154 地区富县组铸体薄片图

根据毛管压力数据分析，富县储层平均中值半径1.64 μm，平均排驱压力0.071 MPa，中值压力0.803 MPa，最大进汞饱和度90.3%，表明研究区富县层储集性能、孔隙结构和渗流能力较好（见表1）。

表1 研究区富县组岩心压汞曲线特征参数统计表

3.2 储层非均质性特征

油气储层在形成时受沉积环境、成岩作用及构造作用的影响，储层空间分布及内部的各种属性存在不均匀的变化，这种变化称为储层的非均质性。储层非均质性是影响油藏开发效果的主要因素，决定了储层流体的流动和分布特点。由于渗透率是控制地下流体渗流的关键参数，因此在油田开发地质研究中，常把渗透率作为储层非均质性的集中体现[13，14]。

3.2.1 层内非均质性 层内非均质性指单砂层内，垂向上的储层特征变化。包括粒度韵律、渗透率韵律、渗透率的差异程度及渗透率的非均质程度。层内非均质性是影响单砂层内注入剂波及厚度的关键地质因素[15，16]。

3.2.1.1 渗透率韵律特征 受沉积环境和水动力条件的影响，渗透率在垂向上通常表现出一定的韵律特征，通过统计研究区富县组主力层富13小层的渗透率韵律特征，富13小层以正韵律和复合正韵律为主，个别井区发育反韵律，导致富县组剖面水驱效果较差。

3.2.1.2 层内渗透率非均质程度 渗透率垂向变化程度是定量描述层内非均质性的重要内容，其表征参数有渗透率变异系数Vk：是指各单砂层层内渗透率均方差与平均渗透率比值，表示与平均渗透率的偏离程度；渗透率突进系数Tk：是单砂层内最大渗透率与平均渗透率的比值，它表示流体在储层内的突进程度；渗透率级差Jk：最大渗透率与最小渗透率之比值，表示某一单元内渗透率的差异程度[17-19]，根据这三个参数，可以将层内非均质性分为强、中和弱三级（见表2）。

表2 储层非均质性评价标准

根据物性资料统计分析，研究区富县层内部不同深度层段，变异系数、渗透率突进系数和渗透率级差也不相同（见表3）。说明渗透率受沉积环境影响较大，主力层（富13、富21）表现出中等偏强的非均质性，非主力层系整体表现出强非均质性。

表3 胡尖山H154 地区富县层内渗透率非均质性统计表

3.2.2 层间非均质性 由于发育辫状河沉积相，河道侧向迁移频繁，早期河道沉积物往往被后期的沼泽洼地沉积物覆盖，使不同时期的河道砂体间连通性差，在纵向上产生了非均质性。层间非均质性是指垂向上各种沉积环境下的砂体交互出现的规律性，以及隔层在剖面上的发育和分布状况，是对砂泥岩间互的含油层系的总体研究。

3.2.2.1 分层系数 分层系数是指一套层系内砂岩的层数，常用平均单井钻遇的砂体层数来表示，分层系数越大，层间非均质程度越严重，油层开发效果一般较差[20]。利用研究区100 余口井的测井及录井解释资料，在精细小层划分的基础上，详细统计了单井钻遇的砂层数（见表4），统计结果表明：研究区储层分层系数较小，层间非均质性中等偏弱。

表4 胡尖山H154 地区富县各小层砂岩层数统计表

3.2.2.2 隔层分布特征 通过对单井岩性剖面及物性参数的精细解释，认为研究区富县段主要发育泥质隔层，隔层厚度分布较为稳定，主力层富13与富21之间隔层普遍发育，厚度在0.8～10.3 m，平均厚度4.7 m，富21与富22之间厚度在0～13 m，平均厚度1.7 m，部分井区隔层不发育。

3.2.3 平面非均质性 平面非均质性是指储层砂体在平面上的分布规律、几何形态、组合特点、连通方式和连通程度，主要是反映储集特征在平面上的变化情况，直接关系到开发过程中井网的布置和注入水的平面波及效率[21，22]。

砂体内参数的变化主要是指砂体平面孔隙度和渗透率的变化，富13层孔隙度主要分布在15%～18%，平均为16.5%，渗透率主要分布在10×10-3μm2～30×10-3μm2，平均为19.2×10-3μm2；富21层孔隙度主要分布在15%～17%，平均为16.5%，渗透率主要分布在10 ×10-3μm2～20×10-3μm2，平均值为14.4×10-3μm2。通过富13层和富21层两个主力层和孔隙度、渗透率平面分布图来看，孔隙度和渗透率均延砂体方向呈带状、片状以及点状或不规则状展布，沿砂体条带延伸方向，孔隙度和渗透率变化不大，而垂直砂体延伸方向的孔隙度和渗透率变化较大，向两翼明显变小。

4 结论

（1）综合地层划分和砂体厚度统计结论，可以将鄂尔多斯盆地胡尖山地区富县段的古地貌单元划分为侵蚀河谷、斜坡带和河间丘3 种类型，侵蚀河谷和河间丘是该区主要的古地貌单元，发育宁陕和蒙陕两条二级古河，胡尖山H154 地区位于宁陕古河左岸的斜坡带和河间丘上。

（2）通过岩心观察和测井曲线分析，建立了胡尖山H154 地区富县组沉积相识别标志，综合古地貌和砂体展布特征，确定了研究区富县组为辫状河沉积体系，主要发育辫状分流河道、心滩、河道边缘和泛滥平原等沉积微相。

（3）胡尖山H154 地区富县组储层岩石类型主要为长石砂岩，储层空间主要包括粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔和粒间溶孔，包含少量的晶间孔及微裂隙。毛管压力资料显示，研究区富县组储集层具有良好的储集性能、孔隙结构和渗流能力。

（4）受沉积环境的影响，研究区富县组储层主要表现出正韵律沉积特征，各小层渗透率值在层内纵向上存在差异性，导致层内整体呈现中等偏强的非均质性。平面上，孔隙度和渗透率的分布受砂体展布的影响，顺砂体延伸方向，物性变化平缓，非均质性较弱，垂直砂体方向，储层非均质性较强。