秦皇岛29-2油田与米桑油田的混合沉积储层对比_倪军娥.pdf

第 25 卷 第 1 期重庆科技学院学报(自然科学版)2023 年 2 月秦皇岛 29 2 油田与米桑油田的混合沉积储层对比倪军娥1甘云雁1伊 硕1王 龙2王兴龙1(1 中海油研究总院，北京 100028;2 中国海洋石油国际有限公司，北京 100028)收稿日期:2022 06 27基金项目:“十三五”国家科技重大专项“海外重点油气田开发钻采关键技术”(2017ZX05032 04 01)作者简介:倪军娥(1983 )，女，硕士，高级工程师，研究方向为开发地质。摘要:对比我国秦皇岛 29 2 油田与伊拉克米桑油田的储层岩性、储集空间、沉积模式等特征。秦皇岛 29 2 油田与米桑油田均发育混合沉积，前者发育湖相混合沉积，后者发育海相混合沉积。这两类沉积储层都具有岩性复杂多样、物性差异大的特点，且储集空间均以次生溶蚀孔隙为主，残余原生孔隙度不高，部分颗粒间有少量原生孔隙在一定条件下得以完好保存。二者储层岩性的差异在于:秦皇岛 29 2 油田的沙二段储层厚度变化大且规模有限，主要优质储层为生屑云岩层;米桑油田的储层厚度稳定且分布广泛，主要优质储层为含石英砂岩层。其储集空间的差异在于:秦皇岛 29 2油田沙二段受到淡水淋滤作用;米桑油田 Asmari 组在构造作用下形成大量微裂缝，扩大了储集空间，加大了储层的连通性。构造作用、沉积物源供给的差异导致了两油田储层规模和分布特征的差异。关键词:秦皇岛 29 2 油田;米桑油田;混合沉积;沙二段;Asmari 组;储层对比中图分类号:P618文献标识码:A文章编号:1673 1980(2023)01 0037 080前言近年来，在我国渤海湾盆地陆续发现了一批以滩坝砂体为储层的油气藏，其中不乏优质油田。这些油气藏储层岩性组合复杂1 6，其中混积滩坝最为特殊。位于石臼坨凸起东段斜坡带之上的秦皇岛 29 2 油田沙一段、沙二段发育有典型混积滩坝，且不同区块的储层特征也较为悬殊。伊拉克米桑油田是中海油最大的海外作业油田，其介于古近系和新近系的 Asmari 组 B 段发育一套混合沉积，储量规模大，储层埋深与秦皇岛 29 2 油田沙河街组相近。秦皇岛 29 2 油田与米桑油田储层均为混合沉积，二者成因机理相似，但储层特征又有较明显的差异。前者厚度变化大，相变快;后者横向展布相对稳定，以层状分布为主，厚度变化较小。学者们针对混合沉积的定义、分类、形成条件及其影响因素作了诸多研究7 10。混合沉积储层分布规律及储层成因机制比较复杂，其中关于优质储层主控因素的研究仍不够深入。为了深入研究优质储层的主控因素，本次研究从控制混积岩储层的地质条件入手，以秦皇岛 29 2 油田、伊拉克米桑油田为例对其混合沉积储层特征进行对比分析，探讨其优质储层的成因机制。1油田地质概况秦皇岛 29 2 油田位于渤海湾盆地渤中凹陷石臼坨凸起东倾末端，其中区块 1 和区块 2 分别紧邻73DOI:10.19406/ki.cqkjxyxbzkb.2023.01.014倪军娥，等:秦皇岛 29 2 油田与米桑油田的混合沉积储层对比秦南生烃凹陷和渤中生烃凹陷，背山面洼，居有利构造位置11 12。在该油田沙二段钻遇湖相碳酸盐岩和砂岩储层，其中:在区块 1 内完钻 2 口井，钻遇储层厚度从数十米到数百米不等，岩性复杂多样，厚度和岩性横向变化大;在区块 2 内完钻 3 口井，其中1 口井主要为生屑云岩，另外 2 口井主要为砂岩，完钻储层厚度相对稳定。米桑油田位于伊拉克东南部，与伊朗接壤。非洲 阿拉伯大陆与欧亚大陆的碰撞形成了托罗斯 扎格罗斯冲断带、山前褶皱带和未褶皱区的前陆盆地环境13 15。研究区位于未褶皱区内的美索不达米亚带盆地南部，为一个北西 南东向的长轴背斜。位于古近系 新近系的 Asmari 组为该油田的主力产层，储层厚度分布较稳定。2储层特征对比分析21岩石学特征广义上的混合沉积，也称混积岩，是指由碳酸盐岩与陆源碎屑结构混合组成的混积物和“纯”碳酸盐与碎屑沉积物的互层、夹层或横向相变。狭义上的混积岩，指同一岩层内陆源碎屑与碳酸盐相互混杂，即成分和结构上的混合沉积4 5。本次研究综合这两类概念，将秦皇岛 29 2 油田和米桑油田的储层统称混合沉积，在不同岩性间进行对比时采用狭义混积岩概念。岩心分析及镜下薄片观察表明，秦皇岛 29 2油田沙二段储层岩性主要包括碎屑岩、碳酸盐岩、混积岩(见图 1)。图 1秦皇岛 29 2 油田沙二段不同岩性砂岩83倪军娥，等:秦皇岛 29 2 油田与米桑油田的混合沉积储层对比其中:碎屑岩类主要包括凝灰质砂砾岩、砂砾岩和长石岩屑砂岩;碳酸盐岩主要包括生屑云岩、生屑灰岩和鲕粒云岩等;混积岩主要包括白云质砂岩、白云质鲕粒砂岩和含生屑白云质砂砾岩等。碳酸盐岩组分主要包含鲕粒、生物碎屑和碳酸盐岩胶结物等，其中生物碎屑主要为腹足类壳体，大都比较完整，具有原地生长的沉积特征6。油田区块 1 和区块 2 分别位于凸起东倾末端的北侧和南侧，二者岩性有一定的相似性，前者的碳酸盐岩含量低于后者。此外，纵向上不同层段的陆源碎屑和碳酸盐岩的混合程度不同，混积岩中碳酸盐岩组分含量变化大。米桑油田 Asmari 组储层岩性主要包括碎屑岩、碳酸盐岩和混积岩，其各类储层中均含有少量硬石膏团块。其中:碎屑岩主要为粗 中粒石英砂岩，其成分成熟度高于秦皇岛 29 2 油田;碳酸盐岩包括砂屑 生屑云岩、微 亮晶藻屑云岩、砂屑 微晶云岩、生屑/球粒灰岩，生物碎屑包括孔虫、双壳(瓣腮类)、棘皮、藻屑等;混积岩主要包括白云质砂岩、砂质白云岩(见图 2)。图 2米桑油田 Asmari 组不同岩性砂岩22物性特征秦皇岛29 2 油田各区块沙二段物性差异大，同一区块在平面和纵向上的差异也较大。区块 1 沙二段整体上具有低孔、低渗特点，平均孔隙度为 144%，渗透率为 4 5 103m2。区块 2 不同储层之间的物性差异较大:生屑云岩具有中高孔、中渗特征，平93倪军娥，等:秦皇岛 29 2 油田与米桑油田的混合沉积储层对比均孔隙度为 28%，渗透率为 442 0 103m2;长石岩屑砂岩具有中低孔、低渗特征，平均孔隙度为13.5%，渗透率为 44 0 103m2。二者相比，区块 2 的物性整体上更好。米桑油田 Asmari 组的石英砂岩物性最好，具有中高孔、中高 特高渗特征，平均孔隙度为 19%，平均渗透率为 710 0 103m2。碳酸盐岩储层物性变化较大，具有中低孔、低 高渗特征，43%的岩心样本点渗透率测试结果小于 10 0 103m2，20%的岩心样本点渗透率测试结果大于 100 0 103m2。当生屑含量高、石膏含量少、微裂缝发育时，碳酸盐岩储集空间大、储层物性好，混积岩的物性介于砂岩类与碳酸盐岩类之间。相比之下，秦皇岛 29 2 油田湖相混合沉积的储层岩性更加多样化，生屑云岩储层物性好，砂岩物性差，碳酸盐岩含量高、物性好;米桑油田海相混合沉积的砂岩成分成熟度高、储层物性好，白云岩储层较差，混积岩物性居中。23孔隙类型及结构铸体薄片、扫描电镜分析结果显示，秦皇岛29 2 油田沙二段各类储层中均以次生孔隙为主，原生孔隙较少。其中，生屑云岩的储集空间最大，混积岩的储集空间次之，碎屑岩及火山角砾岩的储集空间最小。区块 2 的生屑云岩孔隙发育好，以粒内孔、铸模孔和粒间孔为主。粒内孔多为生物体腔孔，孔隙分布不均匀，连通性较好，岩心分析结果显示其中发育少量微裂缝及溶蚀缝。在毛管压力曲线上，区块 2 的孔隙属于大孔细喉型。区块 1 内生屑云岩相对较少，另含少量鲕粒白云岩，孔隙发育比区块 2差，属于微孔微喉型。由于压实胶结作用较强，区块1内火山角砾岩、砂砾岩及砂岩对原生孔隙破坏严重，仅发育少量溶蚀粒间孔。相比之下，区块 2 的长石岩屑砂岩孔隙保留了少量原生粒间孔和溶蚀颗粒孔，但整体连通性也较差，属于大孔 中孔微喉型。米桑油田 Asmari 组也是以次生孔隙为主，原生孔隙较少，尤其是碳酸盐岩原生孔隙在成岩过程中几乎被破坏殆尽。与秦皇岛 29 2 油田相比，米桑油田 Asmari 组的砂岩孔隙发育更好，在石英颗粒边缘溶蚀、石英次生加大边溶蚀及长石颗粒边缘或解理缝溶蚀的过程中，形成了大量粒内溶孔或粒间溶孔。砂屑 微晶/粉晶云岩以晶内溶孔为主，砂屑 生物屑云岩、微 亮晶藻屑云岩及生屑含云灰岩选择性溶蚀生屑粒间孔、粒内孔和铸模孔。砂岩储层的孔喉偏粗，连通性最好，孔喉半径大;混积岩的孔喉结构变化较大，孔喉半径从偏粗到偏细，初始排驱压力跨度也较大;混积岩的连通性均比砂岩差;白云岩的孔喉结构整体上比砂岩和混积岩差，其毛管压力曲线形态差异大，孔喉变化较大，大部分样品孔喉偏小，连通性较差。此外，由于构造作用，Asmari组普遍发育微裂缝，微裂缝在增大储集空间的同时也改善了碳酸盐岩的储层物性，增强了流体的渗流能力。3主控因素分析31构造背景对沉积体规模的控制通过沙二段和 Asmari 组的构造背景对比可知，前者构造上位于石臼坨凸起东倾末端边界断层的陡坡带(见图 3)，在断陷湖盆背景下沙二段沉积时期的构造运动以整体缓慢沉降为主，沉积与沉降总体均衡。此外，早期构造活动相对强烈，所形成的古地貌在横向上差异较大;后期构造活动逐渐趋缓，石南一号边界断层活动基本停止，其上升盘的隆起幅度不大6。油田离物源近且物源供给有限，古地貌对沉积物分布有影响，因此所形成的扇三角洲和生屑滩横向规模有限。从厚度上看，Asmari 组形成于古近系西浅东深的前陆盆地雏形 13，构造相对平缓，有利于形成大规模沉积体。阿拉伯地台隆升剥蚀为美索不达米亚盆地的过程中带来了大量的碎屑岩物源，Asmair 组沉积在伊拉克和伊朗多个油田中均有发育。32构造作用对微裂缝的控制在构造作用下，Asmari 组形成了一系列高角度断层和微裂缝，通过岩心可观察到大量的微裂缝(见图 4)，裂缝走向与断层展布方向基本一致。这表明裂缝是因构造应力而形成，且越靠近构造的轴部，裂缝的倾角越大。米桑油田的微裂缝改造了孔喉结构，增大了有效储集空间，显著地提高了储层渗透率。33物源供给对优质储层分布的控制陆相断陷湖盆背景下的混合沉积模式，可归纳为与扇三角洲体系伴生混积模式、湖岸或湖湾混积模式、孤立隆起混积模式16。秦皇岛 29 2 油田的沉积模式属于第一种，油田离物源近，碎屑岩杂基含量高，沉积物分选性、磨圆度及整体物性差。通过岩心能观察到水下分流河道的平行层理及河道底部砾石的定向排列特征。沉积后期湖盆沉降和沉积作用04倪军娥，等:秦皇岛 29 2 油田与米桑油田的混合沉积储层对比缓慢补偿，湖水开阔，气候湿热温暖，在物源供给周期性停止时发育生屑云岩。生屑云岩的发育与碎屑物源的供给呈此消彼长的关系。研究表明，渤海湾盆地沙一段、沙二段生物类型比较单一，以个体不大的螺为主，另含少量介形类、双壳类生物。这与生屑云岩局部发育、横向展布范围有限的特点一致(见图5)。图 3秦皇岛 29 2 油田沙二段地震剖面图 4米桑油田 Asmari 组地震剖面Asmari 组的优质储层为砂岩，在海退期的缓坡浅海沉积环境下，砂体搬运距离远，成分成熟度高。早期物源充足，发育厚层三角洲平原或前缘;中期由于海平面上升和物源减少，三角洲规模缩小，以过渡环境中的三角洲碎屑岩和局限 半局限碳酸盐岩混积台地为主，含两类储层互层及成分混合的沉积模式;后期则以干旱蒸发环境的局限碳酸盐岩台地沉积环境为主(见图 6、图 7)，储层相对较差。总体上，砂岩全区发育，厚度大，横向展布稳定，对比性强。混积岩和白云岩储层的厚度相对较薄，在部分小层稳定发育。图 5秦皇岛 29 2 油田区块 2 沙二段储层对比14倪军娥，等:秦皇岛 29 2 油田与米桑油田的混合沉积储层对比图 6米桑油田 Asmari 组 B 段储层对比图 7沉积模式对比34岩石颗粒含量对成岩作用的影响沙二段和 Asmari 组埋深接近，储层均处于中成岩阶段。通过对沙二段和 Asmari 组的岩心薄片分析，发现沙二段的碎屑岩沉积物中杂基含量高、分选性差、泥质含量高。同时，由于埋深大，压实作用强，原生孔隙破坏严重，后期储层溶蚀作用弱，因此其物