蘇北盆地洋心次凹泰二段細粒沉積新認識

何 勇，何 葉

(中國石油浙江油田分公司，浙江杭州 310023)

蘇北盆地洋心次凹泰二段細粒沉積新認識

何 勇，何 葉

(中國石油浙江油田分公司，浙江杭州 310023)

以傳統(tǒng)石油地質(zhì)學(xué)、沉積巖石學(xué)及致密油氣形成新理論、新方法為指導(dǎo)，在上百米巖心、薄片、X衍射及測錄井資料分析基礎(chǔ)上，開展了蘇北盆地白駒凹陷洋心次凹泰二段致密油氣沉積學(xué)特征研究。研究表明，泰二段細粒沉積巖既發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，又發(fā)育白云巖類儲集層；泥質(zhì)白云巖孔隙度一般為4%～8%，為相對優(yōu)質(zhì)儲集層；厚度一般大于12 m，平面呈環(huán)狀分布，源儲匹配好，微觀含油性較高。這些結(jié)論打破了以往關(guān)于泰二段主要發(fā)育烴源巖而儲集層不發(fā)育的認識，增強了在細粒沉積區(qū)尋找致密油氣的信心，為該區(qū)致密油氣勘探突破提供了地質(zhì)認識支撐。

細粒沉積；致密油氣；泰二段；洋心次凹；蘇北盆地

隨著全球頁巖氣、致密油等非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的深入，數(shù)量巨大的細粒沉積已成為繼勘探開發(fā)程度較高的河流、三角洲等粗粒沉積之后另一重要前沿領(lǐng)域[1-7]。細粒沉積巖是指粒徑小于0.0625 mm的顆粒含量大于50%的沉積巖，其主要發(fā)育于湖盆前三角洲～半深湖-深湖相帶，由于以往的油氣勘探多針對粗粒沉積，因此常把這一區(qū)域沉積的細粒巖作烴源巖[8-9]。蘇北盆地洋心次凹泰州組二段(泰二段)是該區(qū)主力生烴層系，泰州組一段(泰一段)及阜寧組均發(fā)現(xiàn)以此為油源的工業(yè)油氣藏，同時鉆井取心及錄井資料表明泰二段油氣顯示活躍。前人針對泰二段的大量研究工作多集中于沉積層序、沉積相、烴源巖評價及資源量分析等方面，尚缺乏應(yīng)用致密油氣及細粒沉積地質(zhì)學(xué)理論方法開展凹陷中部細粒相區(qū)地質(zhì)研究的系統(tǒng)認識，故本文在5口井百余米巖心觀察、薄片、X衍射分析及測錄井資料分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開展了細粒沉積巖性、儲集性能及含油性分析，以期為該區(qū)致密油氣勘探的突破提供認識支撐。

1 地質(zhì)概況

洋心次凹是蘇北盆地東北部白駒凹陷的一個次級凹陷，位于建湖隆起東南，高郵凹陷、柘垛低凸起以東，吳堡凸起、小海凸起、溱潼凹陷以北，裕華凸起以西，整體為一南斷北超的箕狀斷陷[10]。洋心次凹北部為施家舍斷階帶，南部為草埝斷階帶，面積約408 km2(圖1)。洋心次凹是在白堊系末期的儀征運動的基礎(chǔ)上，開始古近系、新近系和第四系沉積，其間經(jīng)歷晚白堊世區(qū)域坳陷、古近紀(jì)的拉張斷陷、新近系以來的整體坳陷沉降等成盆期，古近系自下而上沉積了泰州組、阜寧組、戴南組及三垛組，泰一段主要為一套三角洲相粗粒沉積，巖性主要為粗砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及不等粒砂巖；泰二段是在湖擴期沉積的一套半深湖-深湖相細粒巖，巖性主要為泥頁巖、泥質(zhì)白云巖、泥灰?guī)r和粉砂質(zhì)泥巖，是該區(qū)主力烴源巖層系[11-12]。

圖1 洋心次凹構(gòu)造簡圖Fig.1 The map of structural of Yangxin subsag

2 細粒沉積巖特征

2.1 既發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，又發(fā)育白云巖類儲集層

泰二段烴源巖品質(zhì)較好，屬于中等～好烴源巖。有機質(zhì)類型主要為Ⅰ型～Ⅱ1型，顯微組成以腐泥組為主；有機碳含量TOC一般為0.5%～2.0%，平均為1.5%，好烴源巖(TOC>1%)比例高達60%以上，生烴潛量(S1+S2)一般為1～10 mg/g，縱向上主要分布于泰二段底部的“六間峰”段(圖2)。泰二段埋深一般<3500 m，鏡質(zhì)體反射率Ro一般為0.45%～1.0%，雖然相對較淺，但主體已處于低成熟-成熟演化階段，而勘探實踐表明，泰一段常規(guī)砂巖油氣主要來源于泰二段烴源巖，因此泰二段烴源巖是已成熟且生烴的。烴源巖厚度一般為30～100 m，凹陷中部最大厚度可達150 m，好烴源巖厚度一般為20～40 m。

巖心、薄片觀察表明，泰二段白云巖類儲集層也較發(fā)育，以泥質(zhì)白云巖為主，其次為白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r。白云巖類儲集層主要呈塊狀、薄層狀集中分布，其次呈紋層狀與泥質(zhì)或砂屑組成紋層狀頁巖；塊狀白云巖結(jié)晶程度中等，以泥粉晶為主，其次為細晶(圖3a、3b)。X衍射分析表明，湖相細粒沉積由石英、長石、方解石、白云石、黏土等主要礦物及黃鐵礦、方沸石等多達8種礦物成分組成，其中，石英+長石等長英質(zhì)平均含量為21.5%，方解石+白云石等碳酸鹽礦物平均含量為57.6%，方沸石平均含量為5.4%，黏土礦物平均含量為15.5%。泥頁巖的黏土礦物最高含量僅為22.0%，打破了以往關(guān)于泥頁巖主要由黏土礦物組成且其含量一般大于50%的認識(圖4)。

圖2 洋心次凹泰二段烴源巖有機碳含量、(S1+S2)含量柱狀圖Fig.2 Organic carbon content and (S1+S2) content in source rocks of Tai-2 sandstone reservior in Yangxin subsag

圖3 洋心次凹泰二段巖性、儲集層特征圖Fig.3 The map of lithologic and reservoir characteristics of Tai-2 sandstone reservior in Yangxin subsaga.ft7井巖心，頁巖夾塊狀泥質(zhì)白云巖；b.ft14，3058.0 m，泥晶白云巖，10×102(正交偏光)；c.ft15，3864.6 m，泥質(zhì)灰?guī)r，溶蝕孔洞；d.ft3，1463.0 m，強熒光，示意晶間孔，10×10(熒光)；e.ft14，掃描電鏡，粒間孔、溶蝕孔；f.s3，黏土礦物晶間孔

圖4 洋心次凹泰二段X衍射礦物分布柱狀圖Fig.4 X-diffraction mineral distribution histogram of Tai-2 sandstone reservior in Yangxin subsag

2.2 儲集層呈環(huán)狀分布，品質(zhì)較好

2.2.1 儲集層特征

泰二段細粒沉積巖儲集層有白云巖類和泥頁巖兩種，以泥質(zhì)白云巖為主。儲集空間主要為晶間微孔、層理縫、微裂縫、溶蝕孔洞，掃描電鏡分析可見粒間孔、微裂縫、黏土礦物晶間孔及生物孔等(圖3c～3f)。物性分析表明，泥質(zhì)白云巖儲集性能明顯優(yōu)于泥頁巖，泥質(zhì)白云巖孔隙度一般為4%～8%，平均為5.5%，滲透率一般小于0.01 mD；泥頁巖孔隙度一般小于4%，滲透率一般也小于0.01 mD(圖5)。

圖5 洋心次凹泰二段儲集層特征Fig.5 The map of reservoir characteristics of Tai-2 sandstone reservior in Yangxin subsag

2.2.2 儲集層巖性識別

白云巖及砂巖一般均具有較低的自然伽馬，但由于白云巖類相對砂巖更致密，因此白云巖往往具有中高電阻率、中高密度、低聲波時差，且自然電位異常幅度往往較小，故可以利用常規(guī)測井資料進行定性巖性識別。本文在巖性定性分析的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)巖心觀察、薄片鑒定、X衍射分析及測井歸位，建立了巖性礦物成分的定量識別公式：

碳酸鹽含量=121.5×(ΔGR)0.83

(1)

黏土礦物含量=-26.1× ln(ΔGR)-6.71

(2)

其他礦物含量=100-(1)-(2)

(3)

ΔGR=(GR基值-GR目標(biāo)值)/GR基值

(4)

式中 ΔGR——自然伽馬相對比值；GR基值——某口井泰二段泥頁巖的基線值，API；

GR目標(biāo)值——待解釋層段的自然伽馬值，API。

圖6 洋心次凹泰二段巖石礦物成分與ΔGR相關(guān)關(guān)系圖Fig.6 Relationship between rock mineral composition and ΔGR of Tai-2 sandstone reservior in Yangxin subsag

從圖6可以看出，碳酸鹽巖含量、黏土礦物含量與ΔGR均具有較好的相關(guān)關(guān)系。通過多口井X衍射分析，即可建立其相關(guān)關(guān)系(圖7a)。在解釋過程中，尚需要參考自然電位、電阻率及聲波時差、補償密度等信息，以區(qū)分白云巖及砂巖儲集層。如圖7b所示，泰二段下部主要為泥頁巖、泥質(zhì)白云巖和白云巖的巖性組合，上部發(fā)育粉細砂巖。

2.2.3 儲集層平面分布特征

在測井巖性解釋基礎(chǔ)上，結(jié)合地震反演信息，明確了(泥質(zhì))白云巖儲集層平面展布特征。如圖8所示，(泥質(zhì))白云巖儲集層單層厚度一般為3.5 m，累計厚度一般為8～22 m，最大可達30 m；平面分布具有環(huán)帶分布特點，主要分布于洋心次凹的西南部f102～f103井一帶，向北西方向ft15井延伸，東北部ft15～ft16井一帶儲集層厚度較小。

2.3 源儲匹配好，微觀含油性較高

優(yōu)質(zhì)烴源巖、儲集層及其匹配關(guān)系是致密油氣富集的關(guān)鍵。泰二段不僅發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，而且優(yōu)質(zhì)儲集層也較發(fā)育，根據(jù)巖心觀察、測井特征及巖性測井識別，泰二段烴源巖、儲集層主要呈互層狀產(chǎn)出，這就有利于油氣的近距離運移充注。熒光薄片觀察表明，(泥質(zhì))白云巖儲集層微觀含油性較好，中強熒光的樣品占比達60%，油氣主要分布于晶間孔中，其次為溶蝕孔洞和微裂縫中。

3 認識與結(jié)論

蘇北盆地白駒凹陷洋心次凹泰二段致密油氣資源豐富，優(yōu)質(zhì)烴源巖及儲集層均發(fā)育，烴源巖TOC一般大于1.0%，儲集層孔隙度一般大于4%，厚度一般大于10 m；源儲互層，匹配關(guān)系好，有利于油氣近距離運移充注，微觀含油性好。儲集層厚值區(qū)主要分布于凹陷東南f102～f103井一帶，為該區(qū)致密油氣勘探突破的主要潛力區(qū)。在目前低油價嚴(yán)峻形勢下，針對致密油氣的勘探雖然受到一定限制，但針對該區(qū)致密油氣基礎(chǔ)地質(zhì)的研究已展現(xiàn)出該區(qū)具備非常規(guī)油氣勘探成功的潛力，針對重點目標(biāo)區(qū)f102～f103井的“甜點”評價將是后期研究的重點。

圖7 測井GR值選取方法(a)與測井巖性解釋實例(b)Fig.7 Logging GR value selection method and examples of lithologic interpretation of logging

圖8 洋心次凹泰二段(泥質(zhì))白云巖儲集層厚度平面分布圖Fig.8 The map of plane distribution of dolomite reservoir thickness of Tai-2 sandstone reservior in Yangxin subsag

圖9 洋心次凹泰二段(泥質(zhì))白云巖微觀含油性柱狀圖(35樣點/5口井)Fig.9 Microscopic oil-bearing chart of dolomite of Tai-2 sandstone reservior in Yangxin subsag

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NewUnderstandingofFine-grainedSedimentsofSub-memberofTai-2SandstoneReserviorinYangxinSubsag,SubeiBasin

He Yong, He Ye

(PetroChinaZhejiangOilfieldCompany，Hangzhou,Zhejiang310023,China)

Guided by the new theory and new method of traditional petroleum geology, sedimentary petrology and dense oil and gas formation, based on the analysis of hundreds of meters of core, thin film, X-diffraction and logging data, sediment characteristics of dense oil and gas of Tai-2 sandstone reservior in Yangxin subsag of Subei basin. The results showed that the fine-grained sedimentary rocks of Tai-2 sandstone reservior develope both high-quality source rocks and dolomite reservoirs, and the porosity of dolostones is 4%～8%, which is relatively high-quality reservoirs. The thickness is generally greater than 12m, the plane is ring-shaped distribution, the source storage match is good, micro-oily high. These conclusions have broken the previous understanding of the main development of the source rocks of Tai-2 sandstone reservior, and have enhanced the confidence in finding the dense oil and gas in the fine sedimentation area, which provided the geological understanding support for the breakthrough oil and gas exploration breakthrough.

fine-grained sediments; tight hydrocarbon; Tai-2 sandstone reservior; Yangxin subsag; Subei basin

何勇(1967—)，高級工程師，主要從事油氣勘探開發(fā)地質(zhì)和部署綜合研究。郵箱：hey85@petrochina.com.cn.

TE122.2+22

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