沉積微相控制下儲層分類評價及預測
——以鄂爾多斯盆地環西—彭陽南段地區長8 段為例

張祥龍，劉一倉，張攀，王貴文，3，李棟，馬源，江程舟，包萌，陳康軍，劉秉昌，解宇強

1.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249 2.中國石油長慶油田分公司第十一采油廠，甘肅慶陽 745000 3.中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249

0 引言

鄂爾多斯盆地位于中國中北部地區，是中國內陸第二大沉積盆地，面積約37×104km2，是我國重要的含油氣盆地和油氣生產基地[1-3]，油氣資源量巨大，其中三疊系延長組是石油聚集的有利層位之一，具有重要的研究價值和經濟價值[4]。

近年來，對儲層的分類評價與預測，國內外諸多學者進行了研究。Ashrafet al.[5]利用三維地震及測井資料對非均質性極強的薄層互層砂泥巖相進行分類預測；Aliet al.[6]利用巖性、孔隙度、流體特征建立巖石物理模型對儲層進行分級評價；Mahgoubet al.[7]利用沉積微相組合的非均質性對儲層分布和儲層質量進行評價及預測。而國內部分學者根據高壓壓汞曲線及物性參數特征對儲層進行分類[8-11]；部分學者根據儲層的某一特點進行分類評價，例如根據粒間孔對滲透率的貢獻分類評價致密砂巖儲層[12]；一些學者通過劃分儲層巖石物理相并根據不同相對儲層物性和產能的影響建立致密儲層綜合評價標準[13]；還有一些學者認為恒速壓汞獲得的孔喉半徑比可作為儲層評價的重要參數指標[14]。但是僅根據儲層的某一特點進行分析則過于片面，無法全面反映儲層的綜合品質，因此在這些方法的基礎上，部分學者引入沉積微相，并與儲層分類評價相結合，利用沉積微相進行約束，在此約束下進行儲層分類評價與預測，例如依據砂體構型、沉積微相等參數建立起儲層分類評價方法[15]；依據沉積微相、物性參數等建立起儲層分類評價方法[16]。利用沉積微相的約束，建立起儲層分類評價的平面展布模式，以此便于開展有利儲層預測，從而對于后期“甜點”的發現、有利區優選具有重要指導意義。

環西—彭陽南段地區屬于天環坳陷西緣與西緣逆沖帶過渡帶（圖1），目前尚未開展系統研究。筆者通過綜合巖心觀察、常規測井曲線形態分析將長8段劃分為5個小層，并建立了環西—彭陽南段地區長8段不同沉積微相的測井識別典型圖版，識別出了分流河道等沉積微相，刻畫了各小層的沉積微相平面展布特征，基于沉積微相的約束，結合物性等資料分析，開展了儲層分類評價與預測。研究成果對于該區域的勘探增儲、產能建設具有重大意義。

圖1 研究區位置圖及重點井位圖Fig.1 Location map of research area and map of important well locations

1 區域地質概況

鄂爾多斯盆地是一個整體沉降穩定的多旋回克拉通盆地，原本屬于大華北盆地的一部分，中生代后期逐漸與華北盆地分離，并演化為一大型內陸盆地[17]。根據盆地基底性質、現今構造形態及特征，鄂爾多斯盆地可劃分為伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、陜北斜坡、天環坳陷及西緣沖斷構造帶六個一級構造單元[18]。三疊紀總體為一西翼陡窄東翼寬緩的不對稱南北向矩形盆地。三級構造以鼻狀褶曲為主，而幅度較大、圈閉較好的背斜構造不發育，缺乏油氣富集的二級構造帶和構造圈閉，巖性圈閉是其主要的勘探目標[19]。鄂爾多斯盆地早中三疊世，湖盆范圍繼續擴大，主要發育沼澤湖泊相的碎屑巖。晚三疊世湖泊范圍最大，然后開始萎縮直至消失[20]。環西—彭陽地區的延長組，屬于晚三疊世，其下部為三疊世紙坊組沉積，上部則為侏羅系富縣組沉積。盆地延長組地層發育完整、連續性好，依據巖性特征從下到上劃分為五個段共計十個油層組，油層組從上至下依次為長1~長10[21-22]，經歷了湖盆的形成、發育、擴張、萎縮及消亡演化的全過程，是一套以大型內陸凹陷盆地為背景的，以沉積河流相、三角洲相和湖泊相為主的陸源碎屑巖沉積體系[23]。

2 沉積體系特征

2.1 沉積演化

對于鄂爾多斯盆地南部延長組物源問題，眾多學者通過輕、重礦物組分分析、巖屑及碎屑成分分析以及古水流測量等方法[26-31]進行了研究。其中環西—彭陽南段地區長8 段為湖盆擴張時期的辮狀河三角洲平原沉積體系，物源方向為西南方向，分流河道砂體沿南西—北東向連片分布。研究區長8 段的砂巖與長7段底部和長9段的油頁巖緊密相鄰，形成了良好的生儲組合，為油氣藏的形成提供了條件。

2.2 小層精細劃分

2.2.1 對比劃分標準

（1）長81小層分界：單尖峰狀凝灰質泥巖特征

（2）長82小層分界：單尖峰狀泥巖特征

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2.2.2 區域小層對比劃分

2.3 沉積微相研究

依據前人研究及現今基礎地質資料，環西—彭陽南段地區長8 段為湖盆擴張時期的辮狀河三角洲平原沉積體系，劃分出分流河道、越岸沉積、分流間灣三個沉積微相，物源方向為西南方向。

2.3.1 測井識別圖版

（1）分流河道

辮狀河三角洲平原分流河道砂體巖性較粗，以雜色砂巖、含礫砂巖及中細砂巖為主，發育小型交錯層理、脈狀層理及沖刷充填構造。自然電位曲線成鐘形、箱形以及箱形鐘形的疊加，自然伽馬測井值低，砂巖厚度較大，泥質含量較低（圖2）。

圖2 環西—彭陽南段地區辮狀河三角洲平原分流河道沉積測井識別圖版Fig.2 Log identification chart of distributary channel in braided river delta plain, Huanxi-Pengyang south section

（2）分流間灣

辮狀河三角洲平原分流間灣內部接受細粒物質沉積，巖性以深灰色、黑色粉砂巖、泥巖為主，常見水平層理及透鏡狀層理，局部可見滑塌構造。自然電位曲線成指狀或平直，自然伽馬測井值高，泥質含量較高（圖3）。

圖3 環西—彭陽南段地區辮狀河三角洲平原分流間灣測井識別圖版Fig.3 Template for logging identification of distributary channels in braided river delta plain, Huanxi-Pengyang south section

（3）越岸沉積

辮狀河三角洲平原越岸沉積內部接受細粒沉積物，巖性為粉砂巖，常見水平層理及透鏡狀層理。自然伽馬曲線成鋸齒狀，且測井值偏高，砂巖厚度小，泥質含量較高（圖4）。

圖4 環西—彭陽南段地區辮狀河三角洲平原越岸沉積測井識別圖版Fig.4 Cross-shore sedimentary log identification chart of braided river delta plain, Huanxi-Pengyang south section

2.3.2 沉積微相特征

研究區長8 段巖心見平行層理、楔狀交錯層理、槽狀交錯層理等構造特征，巖性粒度較粗，可見煤線，總體反映了辮狀河三角洲平原沉積的特征。基于前人研究及此次沉積微相測井識別圖版，長8段可進一步劃分為分流河道、分流間灣及越岸沉積三個微相（圖5）。其中辮狀河分流河道砂體巖性較粗，以含礫砂巖及中細砂巖為主，自然電位曲線成鐘形、箱形，電阻率值較高，自然伽馬測井值低，部分巖心可見泥礫、瀝青充填，鑄體薄片可見粒間孔為主，孔隙度較大；分流間灣巖性以深灰色、黑色粉砂巖、泥巖為主，測井曲線表現為高伽馬、低密度和低電阻率，自然電位曲線成指狀或平直，部分巖心可見波狀層理，鑄體薄片可見泥質含量高，孔隙度差；越岸沉積巖性為粉砂巖，自然伽馬曲線成鋸齒狀，且測井值偏高，部分巖心可見泥紋層，鑄體薄片可見溶蝕孔為主，孔隙度較低。整體上，研究區長8 段沉積相內部結構復雜，河道砂體縱向上相互疊置，中間為越岸沉積粉砂巖以及分流間灣泥巖所分隔。

圖5 孟20 井單井相圖Fig.5 Sedimentary facies map of well Meng 20

圖6 連井沉積微相圖版（演95—合20 井：A-A’）Fig.6 Sedimentary microfacies chart for connected wells Yan 95-He 20: section A-A’

圖7 環西—彭陽南段長8 各小層沉積微相平面展布圖（a）長811沉積微相分布圖；（b）長821沉積微相分布圖；（c）長831沉積微相分布圖；（d）長812沉積微相分布圖；（e）長822沉積微相分布圖Fig.7 Planar distribution map of sedimentary microfacies of each small layer of Chang 8 in Huanxi-Pengyang south section

3 儲層物性特征及其與相帶關系

3.1 物性特征

環西—彭陽南段地區的沉積環境為西南向物源的三角洲平原沉積環境，辮狀河道沉積以砂質沉積物為主要類型，此外在辮狀河道間還分布有分流間灣及越岸沉積，它們的沉積物粒度偏細。

表1 長8儲層物性對比統計表Table 1 Chang 8 reservoir physical property comparisons

3.2 沉積微相與物性關系

環西—彭陽南段長8 段儲層沉積微相對儲層物性具有先天性的控制作用，分流河道物性往往較好，具有相對較高的孔隙度、滲透率值，原因在于分流河道微相砂體較純，顆粒分選較好，壓實成巖過程中容易保存較多的原生孔隙，連通性好；相比較而言，越岸沉積微相砂體物性較差，具有較低的孔隙度、滲透率；分流間灣沉積微相儲集物性最差原因在于其先天條件不足，沉積物顆粒粒度細，主要以泥巖為主，砂泥混雜，在后期的埋藏及成巖演化過程中易于被壓實致密（圖8）。在同一深度范圍、同一成巖階段等條件下，沉積水動力能量越強，顆粒粒度越粗，雜基含量越低，沉積物抗壓實能力越強，儲層物性相對越好。

圖8 長8 儲層不同沉積微相孔滲關系圖Fig.8 Pore permeability relationships between different sedimentary microfacies in Chang 8 reservoir

4 沉積微相控制下的儲層質量與差異

4.1 儲層孔隙結構分類

根據壓汞測試結果（表2、圖9）可以將長8 段儲層孔隙結構分為I、II、III、IV 四種類型，I 型孔隙結構對應儲層質量最好，IV 型孔隙結構對應儲層質量最差或者表現為非儲層。

圖9 長8 段四類孔隙結構壓汞曲線Fig.9 Mercury injection curves for four types of pore structure in Chang 8 sections

表2 長8段儲層孔隙結構分類標準Table 2 Classification standards for the pore structure of Chang 8 member reservoir

研究區長8段孔隙結構從I類到IV類，排驅壓力不斷增加，中值半徑不斷減小，孔隙發育程度以及孔喉連通程度不斷減小，可以分為中孔中喉型、中小孔中細喉型、小孔細喉型以及微細孔微細喉型。

4.2 沉積微相約束下儲層預測

依據相帶類型、物性、孔喉結構等因素，將研究區儲層劃分為I、II、III、IV四種類型（表3）。

表3 長8段儲層分類標準Table 3 Classification standards for Chang 8 member reservoir

I類：分布在石英富集的辮狀河道；石英含量高，長石和巖屑含量中等，中壓實、弱膠結、弱溶蝕；儲集空間以原生粒間孔為主，發育少量溶孔；自然電位成鐘形、箱形以及箱形鐘形的疊加，自然伽馬測井值低。

II類：分布在辮狀河道中上部；巖屑、長石以及石英的含量差別不大，含有少量云母以及方解石，中壓實、中膠結、中溶蝕；儲集空間以粒內溶蝕孔和顆粒邊緣溶蝕孔為主，原生孔隙較少；自然電位曲線成鐘形、箱形以及箱形鐘形的疊加，自然伽馬測井值低，但相對高于I類儲層。

III 類：分布在巖屑和長石發育的越岸沉積；巖屑、長石含量較多，石英含量相對較少，同時還含有少量云母以及鐵方解石，中—強壓實、弱—中膠結、弱溶蝕；儲集空間以原生粒間孔為主，少量粒內溶孔存在；自然伽馬曲線成鋸齒狀，且測井值偏高。

IV 類：分布在分流間灣；巖屑含量占比最大，其次為長石和石英，還能觀察到少量泥屑，同時還含有少量云母以及鐵方解石，中壓實、中—強膠結、弱溶蝕；儲集空間以原生粒間孔為主，少量溶蝕孔存在；自然電位曲線成指狀或平直（間或出現指狀小尖峰），自然伽馬測井值較高。

目前研究區內長8段試油試采井位相對較少，根據現有的試油試采結果對儲層預測結果進行驗證（表4），結果發現，I類、II類儲層產液量明顯較大，且I類儲層為產油的主力區，III類、IV類儲層產液量相對較少，且主要以產水為主。試油試采結果驗證本次儲層劃分及預測針對本區具有適用性。

表4 研究區長8段各類儲層試油結果表Table 4 Oil test results for various reservoirs in Chang 8 section of the study area

5 結論

（2）環西—彭陽南段長8 段為西南物源控制下的辮狀河三角洲平原沉積，河道呈南西—北東向分布，分布廣泛，發育辮狀河三角洲平原分流河道、越岸沉積、分流間灣三類沉積微相。

（4）研究區長8段儲層可以劃分為I、II、III、IV四類，其有利儲層的平面展布規律與沉積微相展布基本一致，部分區域由于構造或成巖作用的影響有所差別。長8 段時期II 類儲層廣泛發育，局部發育I 類儲層，主要位于分流河道主干部位，III 類、IV 類儲層主要位于河道側翼及分流間灣，整體表現出明顯的沉積微相控制作用。