奈曼旗凹陷奈1區塊九佛堂組儲層特征

丁 楓 丁朝輝

1．成都理工大學地球科學學院 2．中國石油遼河油田公司勘探開發研究院

奈曼旗凹陷為遼河油田外圍盆地——開魯盆地西南側的一個次級負向構造單元，東至章古臺凸起，緊鄰八仙筒凹陷；西北到達與張三園子—新廟凹陷相望的烏蘭爾格—東三義井凸起。一組近南北向主干斷層將奈1區塊由西向東分成多個條帶，而后期北東向斷層對主干斷層具切割作用，最終形成九佛堂組上段特有的南陡、北緩正向不完整斷裂背斜構造，總面積約17．9 km2（圖1）。該凹陷白堊紀構造演化經歷了初始斷裂期、快速斷陷期、穩定沉積—萎縮期和坳陷期4個發育階段，下白堊統九佛堂組沉積受快速斷陷期構造活動控制，主要接受來自北東方向的物源，具備良好的生儲條件，油氣勘探開發潛力較大［1－2］。近年來針對該區塊九佛堂組已先后開展了儲層評價和油氣水分布規律確定［3］、層序地層格架建立和有利區塊預測［4］、油氣層測井解釋［5］等研究，但針對主力產層九佛堂組上段的沉積相和儲層特征仍缺乏深入細致的研究，這也是遼河油田外圍盆地油氣開發急需解決的問題之一。筆者基于前人的研究成果，結合地質地表露頭、巖心、測井等資料，對奈曼旗凹陷奈1區塊九佛堂組上段的巖石學、沉積相、儲集空間類型、物性及孔隙結構特征等進行了研究，以查明奈曼旗凹陷沉積相發育特征和儲層特征，為遼河油田外圍盆地的油氣勘探開發提供地質依據［1，6］。

1 沉積相特征

1．1 巖石學特征

奈曼旗凹陷奈1區塊九佛堂組上段巖性主要為淺灰色砂礫巖、礫狀砂巖、含礫不等粒砂巖、粗砂巖、細砂巖、粉砂巖等。其中砂礫巖中礫石含量超過60%，粒徑為2～5mm；砂巖含量占35%，碎屑顆粒以長石為主，石英次之。礫狀砂巖中砂質含量為60%，以細砂為主，骨架顆粒以長石為主，石英次之。含礫不等粒砂巖中礫石含量為10%，粒徑為3～4mm；砂巖含量為85%，中—細粒結構，碎屑顆粒以石英為主，長石次之。粗—細砂巖中骨架顆粒以石英為主，次為長石。以上幾種巖性中都見深色礦物，碎屑顆粒呈次圓—次棱角狀，分選中等，孔隙型膠結，顆粒支撐，線接觸或點—線接觸，鏡下可見淋濾縫、殘余粒間孔、溶蝕孔洞、石英次生加大等現象。

圖1 奈曼旗凹陷區域構造位置圖

1．2 粒度特征

圖2 奈1區塊九佛堂組上段粒度概率累積曲線圖

受搬運介質、搬運方式、沉積環境等因素影響，研究區下白堊統九佛堂組上段粒度概率曲線主要以懸浮組分及跳躍的兩段式組合為主，三段式（滾動、跳躍和懸?。┙M合次之（圖2）。統計發現：單段弧形占34%，表示水動力較強的情況下，不同粒徑的顆粒在水流中懸浮搬運而沉積下來的砂體；兩段式占46%，由跳躍總體和懸浮總體組成，跳躍搬運的方式在中等強度的水流中較常出現，在動蕩的水中或流水中容易對顆粒進行分選，因此跳躍總體是沉積樣品中分選最好的組分，構成分支河道砂體的主體；三段式占20%，其實是由兩個跳躍總體組成的假三段式，在有波浪沖刷回流作用的情況下，跳躍總體發育為兩個粒度次總體，表現為兩個相交的直線段，呈大的鈍角相交。

1．3 沉積構造特征

奈曼旗凹陷奈1區塊九佛堂組上段沉積構造包括：均質層理、遞變層理、板狀交錯層理、平行層理、浪成沙紋層理、槽狀交錯層理等（圖3）。均質層理和遞變層理主要見于扇三角洲水下分流河道底部，大型板狀交錯層理在扇三角洲水下分流河道中部沉積中最典型，平行層理常與交錯層理共生，出現在水下分流河道中部，浪成沙紋交錯層理主要出現在三角洲前緣水下分流河道側緣或河口壩中，變形構造在研究區主要見球枕構造和包卷變形層理，主要位于分流間灣、水下分流河道側緣等相帶，而大型槽狀交錯層理常發育于水下分流河道中下部，層系底界常見沖刷面和泥礫。

綜合分析研究區及鄰區野外實測地質剖面、鉆井、巖心、錄井［6－7］、分析化驗、電性特征等資料，研究認為，下白堊統九佛堂組上段屬扇三角洲前緣沉積，可進一步劃分出4類沉積微相：水下分流河道、河口壩、水下分流河道側緣、分流間灣，以下分述之。

1．3．1 水下分流河道

該微相在整個扇三角洲沉積中占有相當重要的地位。以長石質巖屑砂巖、礫狀—含礫不等粒巖屑砂巖、礫巖等巖性為主，河道底部粒度曲線為單段弧形，中上部為兩段式或三段式（圖2－a）。垂向上反粒序較少，以不完整的正粒序為主；沖刷面見于河道底部，發育塊狀礫巖，塊狀或正粒序礫狀—含礫、含泥不等粒砂巖；中部發育槽狀、板狀、平行交錯層理；頂部漸變—突變，見小型低角度交錯層理、波狀交錯層理；自然電位曲線負異常幅度一般為7～30mV，與電阻曲線一起呈現出齒化鐘形和箱形，視電阻率值為30～80Ω·m［8－11］（圖3）。水下分流河道微相垂向上呈透鏡狀、平面上呈長條帶狀展布。

1．3．2 河口壩

該沉積微相位于水下分流河道之前方，雖沿水流方向向湖盆中央發展，但沉積范圍較小，規模較小，與正常三角洲河口壩相比含砂量較高。巖性為細砂—粗砂，分選較好，發育小型交錯層理、平行層理和逆粒序層理，偶見板狀交錯層理；粒度曲線呈段式（圖2－b）。自然電位曲線的負異常幅度一般為5～15mV，呈齒化漏斗形，視電阻率值為2．5～40Ω·m。河口壩微相垂向上為底平頂凸或雙凸的透鏡狀、在平面上呈扇形展布。

圖3 奈1－52－50井九佛堂組上段沉積相剖面圖

1．3．3 水下分流河道側緣

廣義上陸上天然堤的水下延伸部分即為水下分流河道側緣，本文是指水下分流河道兩側的決口漫溢砂體或砂脊。巖性為粉砂巖、細砂巖—粗砂巖、含礫不等粒砂巖，中間有厚的泥巖夾層；砂巖中主要發育平行層理，在較細的粉砂質泥巖中可見滑動變形層理、波狀層理和水平層理。較粗的砂巖粒度曲線呈兩段式，較細的砂巖呈三段式（圖2－c）。視電阻率曲線和自然電位曲線則分別表現為尖鋒狀和齒形，前者值為2．5～90 Ω·m，后者負異常幅度一般為2．5～7．5mV（圖3）。

特殊食品產業發展潛力與龐大的市場需求息息相關。中國企業聯合會中國企業家協會理事長朱宏任舉例說，2017年，我國60歲及以上人口達2.41億人，占總人口比例為17.3%，其中65歲及以上人口為1.58億人，占比達11.4%，人口結構變動，帶動了特殊食品消費；同時，隨著“兩孩”政策全面實施，2015年至2017年新出生人口達5114萬人，新生兒、低齡兒都有特殊食品消費需求。此外，隨著人們生活水平的不斷提高，中等收入群體不斷擴大，對保健食品等特殊食品具有需求的人群顯著增加，無疑都將帶動特殊食品產業高速發展。

1．3．4 分流間灣

位于水下分流河道之間，河道側方砂脊之外。巖性由灰綠色粉砂質泥巖、泥巖及灰色、淺灰色細砂、粉砂互層組成；粒度圖上表現為細顆粒、分選中等偏差的砂泥混合沉積（圖2－d）；沉積構造主要有：透鏡狀層理、水平層理、波狀層理、變形層理、包卷層理、泄水構造、球枕構造、生物擾動構造、蟲孔等，見生物介殼和植物殘體（圖3）。

2 儲層特征

2．1 儲層巖石學特征

奈曼旗凹陷奈1區塊九佛堂組上段視厚度為564 m，上部以含灰粉砂質泥巖、粉砂質泥巖、灰—深灰色泥巖為主，夾灰色砂巖、含灰砂巖，中部為灰色粉砂質泥巖、淺灰色粉砂巖、褐灰色油斑砂礫巖不等厚互層，下部為灰—淺灰色、灰綠色砂質、粉砂質泥巖，淺灰色細砂巖、砂礫巖不等厚互層。九佛堂組上段從下而上可分為Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ共4個亞段。結合鏡下薄片微觀特征分析（表1），九佛堂組上段儲層碎屑中的穩定組分石英Ⅰ～Ⅳ亞段平均含量為15．78%；非穩定組分長石Ⅰ～Ⅳ亞段平均含量為27．07%；巖屑組分Ⅰ～Ⅳ亞段平均含量為57．12%。總體特征為穩定組分含量低，非穩定組分含量高，特別是巖屑含量占有絕對的優勢，表明巖石成分成熟度較低，下部的淺灰色細砂巖、砂礫巖，中部的褐灰色油斑砂礫巖為較好的儲集砂體。同理，通過對研究區儲集巖碎屑結構的統計分析表明：九佛堂組上段巖性結構成熟度中等，反映出細中砂—砂礫巖類由于距物源有一定搬運距離且水動力條件較強，儲集性能較好［6，10］。

2．2 儲層空間特征

2．2．1 儲層孔隙類型

九佛堂組上段各亞段孔隙類型多樣，以殘余粒間孔、溶孔為主，兩者所占相對比例大體相當?？傮w上巖石孔隙不發育。特征如下：長石顆粒見淋濾溶蝕現象，有的形成順層的淋濾縫（圖4－a、b）；還可見殘余粒間孔（圖4－c），大小介于7～100μm，平均為39．3μm，孔隙空間較大；孔隙類型最發育的則為溶孔（圖4－d），大小介于2～219μm，平均為89μm。另外，鏡下可見各種成巖自生礦物：高嶺石、伊利石、伊／蒙混層等黏土礦物，呈孔隙充填式及襯墊式產出（圖4－e），占據儲集空間，降低了儲集性能。而長石和石英的次生加大（圖4－f）也不利于儲層發育。

2．2．2 儲層孔隙結構

根據選取的131塊鑄體樣品統計（表2），研究區九佛堂組上段各亞段的微觀孔隙結構總體表現出連通性差、配位數低、孔隙分布不均，孔大喉小的特征，與鑄體薄片中統計參數差別不大［6，10－11］。

表1 奈1區塊九佛堂組上段各亞段巖石成分統計表

圖4 奈曼旗凹陷奈1區塊下白堊統九佛堂組上段巖性微觀特征圖

表2 九佛堂組上段各亞段鑄體參數表

表3 九佛堂組上段孔隙結構類型劃分表

2．3 儲層物性特征

324塊巖心樣品的物性統計分析表明（圖5）：4個亞段儲層平均孔隙度分布范圍為13．76%～15．15%，平均為14．59%。其中Ⅰ亞段平均孔隙度15．14%，最大孔隙度25．1%；Ⅱ亞段平均孔隙度14．32%，最大孔隙度23．8%；Ⅲ亞段平均孔隙度13．76%，最大孔隙度20．1%；Ⅳ亞段平均孔隙度15．15%，最大孔隙度20．9%?？紫抖冉橛?0%～25%之間的樣品比例最大。整體上，4個亞段孔隙度都屬于低—中孔隙度，孔隙度均值反映Ⅰ、Ⅳ亞段略優于Ⅱ、Ⅲ亞段。4個亞段儲層平均滲透率值分布范圍為4．84～48．62mD，平均為29．22mD，其中Ⅰ亞段平均滲透率4．84mD，最大滲透率156mD；Ⅱ亞段平均滲透率15．57mD，最大滲透率522mD；Ⅲ亞段平均滲透率48．62mD，最大滲透率2 175mD；Ⅳ亞段平均滲透率47．83mD，最大滲透率232mD。依據各亞段的滲透率均值統計分析，縱向上Ⅲ、Ⅳ亞段滲流能力優于Ⅰ、Ⅱ亞段，總體上Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ亞段表現為低滲透特征，Ⅰ亞段則表現為特低滲透特征，各亞段中僅局部存在一些中、高滲透層?？傮w上，九佛堂組上段儲層屬中—低孔隙度、低—特低滲透率儲層。

圖5 九佛堂組上段各亞段孔隙度、滲透率頻率分布圖

3 儲層發育的控制因素

結合巖心、薄片、物性和其他資料綜合分析，表明沉積微相、巖性以及成巖作用對奈1區塊九佛堂組上段儲層的發育具有較大的影響與控制作用。

3．1 沉積微相和巖性對儲層發育的控制

不同類型及規模的孔隙結構組合及演化特點受控于沉積相及其控制的巖性，從而表現為不同沉積相、不同巖性的儲集性能大不相同［8，12］。綜合奈1區塊下白堊統九佛堂組上段300余塊樣品分析（表4），扇三角洲前緣水下分流河道微相具有最好的儲集物性，發育礫巖或礫狀、含礫、含泥不等粒砂巖為主，表現出平均孔隙度16．1%，平均滲透率29．3mD的中孔隙度、低滲透率特征；其次為河口壩，巖性以細砂—粗砂為主，表現出平均孔隙度16．7%，平均滲透率7．6mD的中孔隙度、特低滲透率特征；以上兩類沉積微相雖然整體物性達不到優質儲層標準，但仍然存在部分中孔隙度、中滲透率甚至高滲透率層。水下分流河道側緣微相整體表現為低孔隙度、低滲透率類差儲層特征；分流間灣微相整體表現為特低孔隙度、特低滲透率的差儲層或非儲層特征。

表4 九佛堂組上段不同沉積微相孔滲物性參數統計表

3．2 成巖作用對儲層發育的控制

研究區已達晚成巖階段，儲層埋藏成巖作用明顯加強［6，9］，主要包括膠結作用、次生加大、壓溶作用及次生溶蝕作用等。其中長石、石英的次生加大對孔隙以及喉道的充填作用降低了儲層的孔隙度，并且這種降低孔隙度的作用隨深度的增加而增加。然而普遍發育的次生溶蝕孔隙，雖然一定程度上改變了研究區的儲層物性，但由于泥、鈣質等物質的充填，以及溶蝕作用的不均勻，使得次生溶蝕孔隙對儲層物性變好的貢獻有限，加上自生礦物（包括綠泥石、高嶺石為主的自生黏土礦物及微晶、顯晶碳酸鹽巖礦物）對孔隙以及喉道的充填，使得研究區儲層物性在成巖作用過程中趨于變差，已成為導致奈1區塊下白堊統九佛堂組上段中—低孔隙度、低—特低滲透率儲層、不均勻特細喉道孔隙類型的根本原因。

4 結論

1）奈1區塊下白堊統九佛堂組上段主要為扇三角洲前緣沉積環境，而水下分流河道和河口壩微相為相對優質的儲集微相。

2）九佛堂組上段以中—低孔隙度、低—特低滲透率儲層為主，以中—低孔隙度、低—特低滲透率特細喉道不均勻型孔隙結構類型為主。

3）沉積微相、巖性以及成巖作用對儲層物性起著決定性的控制作用，其中長石、石英次生加大以及自生礦物充填作用對儲層起破壞作用；次生溶蝕作用雖對儲層起建設性作用，但由于成巖過程中自生礦物的充填及次生溶蝕的不均勻性導致對儲層發育貢獻不大。

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