玛北油田XIA72井断块百口泉组钙质砂砾岩成因

伍顺伟，夏学领，朱世杰

（1.中国石油 新疆油田分公司 勘探开发研究院，新疆 克拉玛依 834000；2.北京阳光杰科科技股份有限公司，北京 100192）

碳酸盐胶结砂砾岩常被称为钙质砂砾岩，是砂砾岩储集层中广泛存在的岩性之一，对储集层性质及油气分布有着重要影响[1-6]。前人应用薄片鉴定、岩心分析、测井解释等方法，对钙质砂砾岩进行了多方面的研究，如对辽东湾海域古近系沙河街组钙质砂岩的成因机制及控制因素进行了研究，认为钙质砂岩的形成和展布受沉积作用和成岩作用共同控制[7]；分析济阳坳陷钙质胶结物沉积机制，认为大气水淋滤作用、长石溶蚀作用、压实-压溶作用、有机酸热化学作用和黏土矿物转化是钙质胶结物中钙质的主要来源[8]。

玛北油田MA131 井区XIA72 井断块下三叠统百口泉组发育的钙质砂砾岩一般较厚，岩性较为致密，物性及含油性差。钙质砂砾岩发育的区域，水平井随钻气测全烃含量偏低，钻时高，含油性差，降低了水平井钻井效率和油层钻遇率，从而影响开发效果。除借鉴前人研究方法，本文结合地震多属性分析，对XIA72井断块百口泉组钙质砂砾岩进行研究，为油藏后续开发方案编制、水平井设计优化及实施提供依据。

1 地质概况

玛北油田MA131 井区XIA72 井断块位于准噶尔盆地中央坳陷玛湖凹陷西北斜坡区（图1），整体为一单斜构造，地层倾角为2°～7°。XIA72 井断块的主力油层为下三叠统百口泉组，岩性以灰色—褐色砂砾岩、含砾泥质粉砂岩和泥质粉砂岩为主，自下而上分为百一段、百二段和百三段，其中，百三段自上而下又可细分为百三一小层、百三二小层和百三三小层。XIA72井断块百口泉组分布较稳定，厚度为112～170 m，平均厚度为130 m。

百口泉组主要发育近源快速堆积的扇三角洲沉积体系，以扇三角洲平原和前缘为主，相对优质储集层主要分布在扇三角洲前缘近岸水下分流河道及河口坝，为大套厚层块状沉积体，无明显泥岩隔夹层。XIA72 井断块百口泉组油层主要分布在百三段和百二段顶部，百三段发育多套连续油层，油层平均厚度为15.3 m；百二段油层主要分布在断块西部，平均厚度为7.5 m。

2 钙质砂砾岩特征

2.1 岩石学特征

钙质砂砾岩的识别主要有薄片鉴定、岩心识别、测井识别及地震识别4 种途径。根据XIA72 井断块MA152井铸体薄片鉴定结果，玛北油田百三段中部大套砂砾岩粒径大于2 mm，胶结类型以压嵌—孔隙型为主，分选差，颗粒支撑，以点—线状接触和线状接触为主，杂基为泥质，胶结物为方解石（图2）。

钙质胶结物在成岩早期对储集层具有建设性作用，在成岩晚期具有破坏性作用[8]。从铸体薄片来看，研究区百口泉组黏土矿物中伊蒙混层较多，大部分已向伊利石转化，有自生矿物浊沸石出现，并发育少量裂缝，可见已经处于成岩晚期，这与钻井中发现的岩石较为致密的认识是一致的。砂砾岩的胶结类型可分为泥质胶结和钙质胶结，研究区砂砾岩岩心滴酸反应剧烈，产生大量气泡，为钙质胶结。从发育层段分析，研究区钙质砂砾岩多分布在大套砂砾岩的顶部。

2.2 测井响应特征

XIA72 井断块百口泉组钙质砂砾岩具高电阻率、高密度和低声波时差，尤其是电阻率具有异常高值，在直井和水平井上都有明显表现，是较为典型的钙质砂砾岩识别标志。选择典型水平井MaHW1145井进行分析（图3），在3 330—3 650 m 和3 900—4 000 m 井段钻遇钙质砂砾岩，电阻率异常增大，部分井段电阻率超过1 000 Ω·m，密度增大，测井解释的物性和含油性明显变差。由于钙质砂砾岩较为致密，气测全烃含量较低，通常小于0.4%，钻时升高。

2.3 地震响应特征

在地震剖面上，XIA72 井断块百二段和百三段具中—弱振幅反射特征，钙质砂砾岩发育区振幅明显增强，呈“亮点”反射特征（图4）。由于钙质砂砾岩密度大，地震波传播速度快，与周围泥岩或物性较好的砂砾岩形成明显的波阻抗差异，从而引起地震振幅增强，且钙质砂砾岩厚度越大，地震振幅增强越显著。

3 钙质砂砾岩成因

钙质砂砾岩成因受沉积环境、埋深、后期成岩作用等多方面的影响。前人研究表明，碳酸盐胶结物的形成主要受物质来源影响，即碳酸盐和钙离子。碳酸盐一般有3 种来源：成岩碳酸盐、与生物气有关的碳酸盐和与有机酸脱羧作用有关的碳酸盐[9-10]。钙离子的来源主要有3 种：①层内溶解作用，泥岩中钙质发生溶解，随流体一起排入邻近砂岩中；②泥岩中蒙脱石向伊利石转化排出钙离子，这种转化主要发生在埋藏1 400 m 以深；③沉积水体原生钙离子或孔隙水中的钙离子[11]。

总之，形成钙质砂砾岩必须具备物质基础及环境条件。物质基础是指地层中存在形成碳酸盐胶结物的基本离子，就方解石而言，主要是钙离子。研究区百口泉组之上克拉玛依组具大套深灰色泥岩，含有丰富的有机质，提供了物质基础；成岩期在酸性水的作用下，黏土向高岭石转化，长石、岩屑、碳酸盐矿物等不稳定组分发生溶解和蚀变作用，从而为碳酸盐胶结作用提供钙离子和碳酸氢根。酸性水一般有3 个来源：①大气水淋滤产生的酸性水；②地下水，研究区测试资料显示，地层水基本都是NaHCO3型；③植物产生的有机酸形成的酸性水。环境条件主要指富含钙离子的流体能进入孔隙空间。

XIA72 井断块百口泉组主要发育扇三角洲前缘水下分流河道、滩坝及河口坝，提供了优质的储集层，钙质砂砾岩主要发育在扇三角洲前缘水下分流河道，形成了很好的物质基础和环境条件。因此，泥岩、砂砾岩储集层的匹配关系，对钙质砂砾岩的形成起着至关重要的作用。

4 钙质砂砾岩发育的控制因素

受沉积相控制的钙质砂砾岩在研究区主要以2种形式分布：①分布在大套厚层扇三角洲前缘水下分流河道砂体的顶部或者底部；②分布在扇三角洲前缘滩坝和河口坝的顶部。根据岩心及测井相分析，钙质砂砾岩形成于特定的岩性中，在粒度相对较粗的砂砾岩中较为常见，在粗砂岩中较少见。从测井相上看，主要分布于箱形或者漏斗形反粒序层段的中部或上部，在粗粒砂岩或者大套砂砾岩中较为常见。研究区储集层物性较好，原生孔隙能够大量保存下来，有利于酸性水的保存和流动，碳酸盐矿物易形成钙质胶结物保存下来。

根据地震资料预测，XIA72 井断块钙质砂砾岩主要在小断层附近发育，呈条带状分布（图5a）。而碳酸盐胶结作用与酸性水有关，需要地层水不断渗流交替，否则溶解和胶结作用很快将处于相对平衡状态而停止[12-13]。XIA72 井断块的小断层是很好的渗流通道，为地下水、大气水淋滤形成的酸性水的流动提供便利条件，促进碳酸盐矿物的生成及碳酸盐胶结作用的形成。

5 钙质砂砾岩分布特征

地震属性是由叠前或叠后地震数据经过数学变换推导出的有关地震波的几何形态、运动学、动力学和统计学特征[14-16]，可用于岩性识别和储集层预测。由于地震属性具有多解性，必须开展地震多属性分析，欲预测储集层分布，需优选最能反映地质体特征的地震属性。本文选择最大似然体、均方根振幅及最大振幅，来预测XIA72井断块钙质砂砾岩的平面分布。

最大似然体主要应用于岩性及断裂的识别，其理论基础是地层突变造成同相轴的不连续[17]。XIA72井断块钙质砂砾岩表现为强振幅“亮点”反射特征，与围岩中—弱振幅有明显差异，振幅突变特征清晰。从最大似然体平面分布上看，异常体主要为南北向条带状分布，即XIA723 井—XIA028 井一线、XIA722 井—MA157井一线和MA15井—MA152井一线3条小断裂带，并呈双轨状分布（图5a）。通过井上标定，确定这些异常体为钙质砂砾岩。

最大似然体刻画出3 个条带状的钙质砂砾岩分布区域，但对孤立的振幅异常反映不够清楚。因此，选择振幅属性预测XIA72 井断块钙质砂砾岩的平面分布，其中，均方根振幅和最大振幅对研究区振幅变化较为敏感，能够用于显示孤立或极值振幅异常，可较好地反映岩性的变化[18]，两者反映的岩性信息基本一致（图5b、图5c）。均方根振幅和最大振幅比最大似然体对钙质砂砾岩的预测更为准确，如MA152 井百三段中部顶端发育有一套厚度约为20 m 的钙质砂砾岩，最大似然体上不明显，在均方根振幅和最大振幅上较为清晰。因此，可利用均方根振幅和最大振幅预测研究区钙质砂砾岩平面分布。

通过地质分析，认为最大振幅对研究区钙质砂砾岩预测效果最好。特别是XIA723 井附近的2 条带状钙质砂砾岩，在完钻的10口水平井中得以证实（表1），实钻钙质砂砾岩井段与预测结果完全吻合。

表1 玛北油田XIA72井断块百三段钙质砂砾岩钻遇信息Table 1.Drilling data of calcareous sandy conglomerate in Bai 3 member in Well XIA72 fault block,Mabei oilfield

MA131 井区XIA72 井断块钙质砂砾岩主要分布在百三段，从预测的钙质砂砾岩平面分布可见，钙质砂砾岩主要呈南北向条带状和团块状分布，大致可以 分 为XIA723 井—XIA028 井 一 线、XIA722 井—MA157 井一线和MA15 井—MA152 井一线，分布较为零散（图5c）。其中，XIA723 井—XIA028 井一线及以西区域为XIA72井断块水平井实施区，钙质砂砾岩的精细刻画为后续勘探开发部署提供了重要依据。

6 结论

（1）玛北油田XIA72井断块钙质砂砾岩具高电阻率、高密度和低声波时差，地震剖面上呈“亮点”反射特征。

（2）研究区钙质砂砾岩的分布受到断层及沉积相的控制，分布在扇三角洲前缘水下分流河道、河口坝物性好的区域及小断层发育带。

（3）研究区百口泉组形成于成岩晚期的碳酸盐胶结物对储集层有破坏作用，导致岩石物性变差，影响油气分布。

（4）玛北油田XIA72井断块钙质砂砾岩呈南北向条带状或团块状分布，大致可以分为3 个区域，即XIA723 井—XIA028 井一线、XIA722 井—MA157 井一线和MA15井—MA152井一线。