長嶺氣田登婁庫組儲層沉積特征及沉積微相研究

代金友，王勝華，王 靜，李子龍，張慧先

(1.中國石油大學(北京) 石油工程學院，北京 102249；2.中國石油長慶油田公司第二采油廠)

長嶺氣田登婁庫組儲層沉積特征及沉積微相研究

代金友1，王勝華2，王 靜1，李子龍1，張慧先1

(1.中國石油大學(北京) 石油工程學院，北京 102249；2.中國石油長慶油田公司第二采油廠)

松遼盆地南部長嶺氣田尚處于開發前期，儲層沉積微相及砂體展布規律認識不清。為指導后續開發，結合巖心觀察、薄片鑒定、測錄井等資料進行了沉積特征和沉積微相研究，明確了沉積微相類型及其空間分布和演化規律。結果表明：下白堊統登婁庫組儲層為辮狀河沉積，可細分為辮狀河道、心灘、決口扇、泛濫平原等4種微相；沉積微相具有繼承性，總體呈SE→NW向，辮狀河道和心灘是沉積主體，決口扇分布局限且與泛濫平原共生。其中，d4-2→d3-2沉積期河道帶不穩定、橫向擺動和局部調整頻繁。d3-1沉積期河流作用弱、泛濫平原發育，河道整體向西南部遷移；d2-3→d1-1沉積期河道穩定、橫向擺動幅度小。辮狀河道及心灘對油氣富集有利，93.4%氣層為河道及心灘砂體。

松遼盆地；長嶺氣田；登婁庫組；沉積微相；分布規律

長嶺氣田區域構造上處于松遼盆地南部長嶺斷陷中部隆起帶東南部,被南北斷洼所夾,為油氣運移聚集的有利區帶 (圖1)。中生界白堊系下統登婁庫組低孔低滲致密砂巖儲層是其主要的產氣層之一,埋深3 300～3 700 m。登婁庫組自上而下分為8個砂組，氣層主要賦存在上部1-4砂組，平均孔隙度5.1%、平均滲透率0.15×10-3μm2。

圖1 長嶺氣田構造位置示意

目前長嶺氣田尚處于開發前期，鉆井少、井距大(2～3 km)，儲層沉積微相及砂體展布規律認識不清。為指導后續開發與生產，在前人研究認識基礎上[1-9]，利用巖心觀察、薄片鑒定、測錄井資料，對登婁庫組1～4砂組儲層沉積特征和沉積相進行研究，明確了沉積微相類型及其空間分布和演化規律，對氣田后續深入開發與選區提供依據。

1 登婁庫組儲層沉積特征

長嶺氣田自下而上主要發育中生界上侏羅統火石嶺組、白堊系、新生界第三系和第四系地層。白堊系由下至上包括沙河子組、營城組、登婁庫組和泉頭組。火石嶺組、沙河子組、營城組沉積于斷陷發育期,火山活動強烈,形成大面積火山巖[1]。登婁庫組沉積于盆地斷坳轉換期,屬于多物源、近物源沉積。此時盆地水體變淺，大部分地區由深湖、半深湖演化為濱淺湖，廣泛發育淺水湖泊背景下的河流、三角洲、沖積扇砂體，沉積物源主要來自盆地南部[2-4]。

在繼承前人認識成果基礎上，通過巖心、鉆井和測錄井資料的進一步分析，確定登婁庫組儲層為辨狀河沉積，主要依據如下。

1.1 雜色泥巖的出現表明登婁庫組為水上沉積

巖性顏色是沉積巖最直觀、最醒目的標志，尤其是沉積巖的自生色，它不但反映了巖石中含鐵自生礦物和有機質的種類及數量，而且是沉積環境的良好指示劑。

巖心觀察及巖性錄井資料統計表明，登婁庫組1～4砂組主要由中砂巖、細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖和泥巖組成，其中，砂巖以灰色-灰綠色為主，而泥巖多呈氧化色(包括紫紅色、棕紅色、深紫色、紫色、紫灰色、綠灰色，占78%)，雜色泥巖的出現說明本區沉積物處于經常暴露的季節性干旱沉積環境。這種氣候環境會導致河道堤岸植被的覆蓋程度下降，從而使其穩固程度降低，容易被河水沖決而形成側向遷移較快的河流沉積。

1.2 儲層巖石學特征揭示登婁庫組為辮狀河沉積

登婁庫組沉積期長嶺斷陷處于由裂陷向坳陷轉變時期，湖盆發育。從盆緣到盆地中心其沉積充填樣式符合沖積扇-河流-三角洲-湖相的充填體系。在這種充填體系中，從盆緣沖積扇到湖邊的三角洲沉積，沉積物的成分成熟度和結構成熟度整體會逐步提高，即三角洲沉積將具有比河流沉積更高的成分和結構成熟度，而河流沉積則顯著好于沖積扇。

根據長深1-1、長深1-2、長深1-3井的薄片鑒定、粒度分析及碎屑組分分析資料統計表明，長嶺氣田登婁庫組砂巖應為辮狀河沉積：

(1)碎屑組分資料表明，1～4砂組砂巖顆粒主要由石英、長石和巖屑組成。其中，穩定性礦物石英含量低，僅占29%～40%(平均34.6%)；而不穩定長石礦物含量較高，在23%～31%(平均26.5%)；巖屑含量高，介于29%～45%(平均38.9%)；因此不穩定組分約占顆粒總數的2/3，說明儲層巖性以長石巖屑砂巖為主，成分成熟度比較低，具有近源沉積特點，更接近沖積扇和辮狀河流沉積環境。

(2)薄片鑒定顯示，1～4砂組砂巖顆粒磨圓中等，呈次棱角-次圓狀，巖石以顆粒支撐為主，接觸式膠結，接觸方式以線狀和縫合線狀為主，顆粒分選較好，反映其結構成熟度中等，巖石定名為中細粒長石巖屑砂巖。這些特征與沖積扇沉積巖性較粗、分選較差的特點具有明顯不同，而與辮狀河流沉積更為吻合。

(3)粒度分析表明：巖石樣品的粒度概率累積曲線多為兩段式，但以跳躍總體為主，含量一般為70%以上，與懸浮組分的截點一般在4φ左右。說明本區砂巖沉積載荷以跳躍和懸浮組分的混合負載為主，具有河流沉積的典型特點。

(4)CM圖(圖2)顯示本區砂巖主要為遞變懸浮沉積(QR段為主)，其次為以懸浮為主、含有少量滾動組分的PQ段，主要反映了河流沉積特點。

圖2 登婁庫組巖石C-M圖

1.3 砂體側向切割疊置現象普遍，指示河道側向遷移快，符合辮狀河特征

儲層結構是指儲集砂體的幾何形態及其在三維空間的展布，是砂體連通性及砂體與滲流屏障空間組合分布的表征。不同的沉積條件會形成不同的儲層結構類型，目前將儲層結構類型歸納為千層餅狀、拼合板狀和迷宮狀3類。

砂地比是衡量儲層結構直觀且重要的指標：拼合板狀儲層結構砂地比高，多表現為砂包泥特點；迷宮狀儲層結構砂地比低，多表現為泥包砂特征。區內4條沉積相剖面分析表明，區內井普遍具有砂泥不等厚互層特征，統計本區砂地比平均為73.1%，具有典型的砂包泥結構特點。這些特征完全有別于曲流河乃至三角洲平原泥包砂的結構特征，說明砂體側向切割疊置現象普遍，指示河道側向遷移快，符合辮狀河沉積特征。

2 儲層沉積微相

根據辮狀河沉積特點，結合實際的巖性、電性及其垂向序列和組合特征，將登婁庫組地層劃分為辮狀河道、心灘、決口扇、泛濫平原等4種沉積微相。

2.1 辮狀河道

辮狀河道位于河底滯留沉積之上，或通過沖刷面與下伏地層呈直接沖刷接觸，有時位于心灘沉積之上。在平面上，它位于河道內的心灘之間，但通常不是主活動河道，更多是在洪峰期間有水流通過時發生沉積，碎屑物在較短的時間內以填塞河道的方式堆積形成填積體。其形成機制包括沉積物快速卸載發生的填積或下游段的回流促使上游段的填積以及河道內砂丘的遷移沉積等。本區辮狀河道砂體以細砂巖填積沉積為主，與下伏地層突變接觸而與上伏地層漸變接觸，代表了一次河道沉積填積的過程。總體上具正韻律特征，反映了水體能量逐步減弱或物源供給減小的特點。巖石粒度由粗變細，向上常過渡為泥巖，測井曲線為鐘形。

2.2 心灘

心灘是辮狀河河道中標志性的地貌單元，也是本區最發育的微相之一。在完整的河道亞相序列中，它位于河底滯留沉積微相之上。在平面上，心灘位于河道的中心。沉積構造以大型槽狀交錯層理為主，并可見楔狀交錯層理、板狀交錯層理、塊狀構造、平行層理和小波痕層理。在垂向上，辮狀河河道易側向遷移和水流具陣發性的特點導致其形成的沉積序列無明顯的規律可尋，可形成多個正粒序的疊加或正、反粒序的疊加或是反粒序的疊加。

本區心灘沉積物以細砂巖為主，沉積構造包括大型槽狀交錯層理、平行層理、沙紋交錯層理等。砂體厚度較大,測井曲線為箱形、多齒化，反映沉積過程中水動力條件變化大、河道遷移快，水體能量變化頻繁導致泥質薄夾層比較發育。單旋回向上呈變細的正韻律特征，通常頂底部具有突變接觸特征。

2.3 決口扇

在高水位時，過量的洪水沖決天然堤，并在堤岸靠平原方向的斜坡上形成樹枝狀水系的扇狀堆積物，厚度小，一般由細砂巖和粉砂巖組成。決口扇在平面上與泛濫平原比鄰，沉積物越遠離河道，其粒度越細。常見沙紋層理、塊狀層理，局部層段發育浪成交錯層理，分選差。本區決口扇的測井曲線(GR與RT)一般呈漏斗形，上下與泛濫平原泥接觸。

2.4 泛濫平原

泛濫平原微相較常見，巖石以雜色泥巖、砂質泥巖為主，沉積構造以塊狀構造和水平層理為主。泛濫平原沉積物主要是從洪水越岸搬運的懸浮質中沉積下來的細碎屑沉積物。層內含有豐富的植物根系和分散的鈣質結核，發育水平層理， 測井曲線一般為平值基線，幅度低。

3 沉積微相展布及演化

長嶺氣田登婁庫組1～4砂組可細分為d1-1→d1-3、d2-1→d2-3、d3-1→d3-4、d4-1→d4-2等12個小層，在單井及剖面相標定基礎上，結合物源方向、砂體等厚圖、地震儲層預測結果及砂地比圖等資料，綜合編制了小層的沉積微相圖, 落實小層沉積微相分布和演化規律(圖3)：

(1)在d4-2→d3-2沉積期沉積微相分布具有繼承性，主要特點是河流作用強，心灘及河道砂體發育，主流線呈SE→NW向、水流方向包括NW、NNW、NE向。決口扇發育局限，泛濫平原零散分布且面積大小不一，二者相共生。對比發現，各小層泛濫平原分布位置變化較大，反映了河道不穩定、快速遷移和遞變特點，說明河流橫向擺動和局部調整頻繁。

(2)d3-1沉積期河道主流線呈SE→NW向，在長深1-1→長深102→長深107井河道心灘砂體發育，而長深103、長深104、長深105、長深1井均處于泛濫平原沉積，僅長深1-3井為決口扇。本期河道帶規模明顯縮小，整體向西南部遷移，泛濫平原十分發育。反映了基準面上升晚期可容空間大、水動力弱、沉積物供給不足的沉積特點。

(3)d2-3→d1-1沉積期沉積微相分布具有繼承性，又恢復了砂體大面積連片的特點。由于河流作用強，心灘及河道砂體發育，水流方向基本呈SE→NW向且變化不大。河道帶內決口扇分布局限，泛濫平原呈零散分布、面積大小不一，但各小層泛濫平原分布具有繼承性，反映河道穩定、繼承性好、河流橫向擺動幅度小等特點。

因此，長嶺氣田登婁庫組沉積特征表現為：河流作用強、河道帶寬、砂體厚度大，心灘及河道砂體發育，具有拼合板結構；決口扇不發育并與泛濫平原共生。在d4-2→d3-2沉積期河道帶不穩定、河流橫向擺動和局部調整頻繁。d3-1沉積期河流作用能力最弱，代表了最大湖泛期，具有離散式河道沉積特點； d2-3→d1-1沉積期河道穩定、河流橫向擺動幅度小。

測井解釋成果統計，氣層中有253.7 m為心灘沉積，占總有效厚度的79.2%；45.3 m為河道沉積，占總有效厚度的14.2%，說明辮狀河道及心灘對油氣富集有利。

4 結論

(1)長嶺氣田登婁庫組儲層巖石成分成熟度低、雜色泥巖發育、砂包泥結構明顯，為典型辮狀河沉積，可細分為辮狀河道、心灘、決口扇、泛濫平原等4種沉積微相類型；本區河流作用強、河道帶寬、砂體厚度大，心灘及河道砂體發育，決口扇不發育并與泛濫平原共生。

(2)河道帶主流線呈SE-NW，其中d4-2→d3-2沉積期河流作用強、河道帶不穩定并橫向擺動和局部調整；d3-1沉積期河流作用能力最弱、泛濫平原發育；d2-3→d1-1沉積期河流作用強、河道穩定且橫向擺動幅度小。

圖3 長嶺氣田登婁庫組1～4砂組部分小層沉積微相

(3)辮狀河道和心灘對油氣富集有利，93.4%氣層為河道及心灘砂體。

(4)長嶺氣田登婁庫組儲層沉積特征和沉積微相研究深化了儲層認識，對氣田后續深入開發與選區有實際意義。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)04-0005-04

2015-01-20

代金友， 副研究員，1975 年生，1997 年畢業于石油大學( 華東) 石油與天然氣地質勘查專業，2000 年畢業于中國石油大學( 北京) 油氣田開發地質工程專業，獲博士學位，現從事油氣田開發教學與研究工作。

國家重大專項“復雜油氣田地質與提高采收率技術”( 2008ZX05009 -004 -03)，中國石油大學( 北京) 基金資助( KYJJ2012 -02 -05)。

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