束鹿凹陷沙三下亞段致密泥灰?guī)r儲層特征與含油性①

劉哲，魚占文，呂延防，李佳靜

(1.廣東石油化工學院 石油工程學院，廣東 茂名525000；2.中國石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062552；3.東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶163318)

近年來，致密油氣已經成為非常規(guī)油氣的重要勘探開發(fā)目標之一，其勘探開發(fā)所需的理論、工程技術條件也取得了長足的發(fā)展[1-4]，國內學者研究重點主要集中在致密砂巖和泥頁巖儲層，而對于細粒碳酸鹽巖致密油儲層的關注并不多。位于渤海灣盆地冀中坳陷南部的束鹿凹陷在沙三下亞段沉積了最大厚度近1000 m的富有機質致密細粒泥灰?guī)r，凹陷內遠景資源量約為1.2×108t，繼2012年束探1H井獲得原油243.6 t/d、天然氣7.41×104m3/d高產油氣流之后，該凹陷5口井獲得工業(yè)油流，展現了良好的致密油勘探前景[5]。前人研究多關注束鹿凹陷沙三下亞段致密油儲層的巖石類型、沉積特征和烴源巖評價等方面[6-9]，但是隨著勘探的深入，儲層非均質性強、產量遞減速度快等一系列地質問題日益凸顯。究其原因，主要是由于致密泥灰?guī)r微觀儲層特征與含油“甜點”儲層不明確，制約了油氣鉆探的成功率和開發(fā)效果。本文在巖心觀察、薄片分析、掃描電鏡、物性分析測試的基礎上，明確了束鹿凹陷沙三下亞段致密油儲層的微觀組構特征及含油性特征，可為束鹿凹陷致密油勘探開發(fā)提供一定的幫助。

1 區(qū)域地質概況

束鹿凹陷位于渤海灣盆地冀中坳陷南部，是一個東斷西超的狹長箕狀斷陷，北由衡水斷裂與深縣凹陷相接，南臨雷家莊斷裂，西連寧晉凸起，東由新河斷裂與新河凸起相接，面積約700 km2。沙河街組三段下亞段是在前古近系基底上沉積的，是一套由湖相碳酸鹽巖灰泥與陸源碳酸鹽碎屑混合形成的巨厚混積巖，凹陷沉積中心最大厚度近1000 m[10]，該套混積巖不僅是束鹿凹陷良好的烴源巖，其有機碳的質量分數(TOC)平均值為2.24%(見表1)；也是致密油勘探的主要目的層，其具有“自生自儲”的成藏特征[11]。

2 儲層基本特征

2.1 儲層巖石學特征

巖心觀察表明，研究區(qū)泥灰?guī)r致密油儲層主要為紋層狀泥灰?guī)r，在巖心上呈灰、深灰色，紋層發(fā)育，可見頁理構造，主要發(fā)育4種形態(tài)的紋層：紋層近水平狀，紋層波浪狀，紋層透鏡狀，紋層呈破碎狀，顯示沉積環(huán)境和水動力條件有一定差異。礦物組成：以方解石為主，其次為白云石，黏土礦物和石英，少量長石和黃鐵礦(見表1)。

表1 束鹿凹陷沙三下亞段紋層狀泥灰?guī)r礦物的質量分數 %

2.2 儲層物性特征

巖心覆壓孔滲分析表明紋層狀泥灰?guī)r總體表現為特低孔-特低滲的物性特征(見表2)：孔隙度主要分布在0.75%～2.03%，平均值為1.47%，滲透率主要分布在0.05×10-3～9.2×10-3μm2，平均為1.03×10-3μm2。洗油后巖心孔隙度、滲透率值增加明顯。

表2 束鹿凹陷沙三下亞段紋層狀泥灰?guī)r孔隙度與滲透率

2.3 儲集空間類型及特征

根據巖石薄片與掃描電鏡等分析表明(見圖1)，束鹿凹陷沙三下亞段紋層狀泥灰?guī)r致密油儲層孔隙類型孔隙相對發(fā)育，孔隙類型主要有溶蝕孔，礦物晶間微孔和紋層縫?？紫抖嘁约{米級孔隙為主，發(fā)育一定量的微米級孔隙。溶蝕孔等多呈橢圓狀，長軸順層理方向，受壓實作用影響強。CT掃描顯示紋層縫孔隙主要沿暗色紋層似層狀分布，連通性較好。

a.紋層縫、溶蝕孔，紋層狀泥灰?guī)r，束探3井，埋深3670.89 m，氬離子拋光-場發(fā)射電鏡照片；b.黃鐵礦晶間孔，紋層狀泥灰?guī)r，束探3井，埋深3670.89 m，掃描電鏡照片；c.紋層縫孔隙，紋層狀泥灰?guī)r，束探3井，埋深3977.93 m，CT掃描

紋層狀泥灰?guī)r總體具有裂縫(紋層縫)-孔隙型雙重孔隙介質特征，壓汞曲線總體表現為進汞飽和度低、退汞率低；較低的驅替壓力，較高的中值壓力，細歪度，總體為微細孔喉，對滲透率的貢獻主要是微米級孔喉，壓汞曲線具有雙臺階特征，孔喉結構較復雜(見圖2)。紋層狀泥灰?guī)r巖樣的核磁共振T2譜圖具有明顯的雙峰特征(見圖3)，表明紋層縫和孔隙均發(fā)育。

圖2 束探3井沙三下亞段紋層狀泥灰?guī)r壓汞曲線特征 圖3 束探1井紋層狀泥灰?guī)r核磁共振T2譜圖(埋深4257 m)

3 儲層含油特征

3.1 原油賦存特征

束鹿凹陷沙三下亞段紋層狀泥灰?guī)r具有明顯的“自生自儲”特征。巖心觀察顯示紋層狀泥灰?guī)r發(fā)育層段普遍含油，油跡、油斑等現象普遍(見圖4a)，敲開裂縫可見明顯的裂縫滲油現象(見圖4b)。熒光薄片顯示紋層狀泥灰?guī)r儲層中各種成因孔隙均可見原油富集，不同紋層孔隙發(fā)育程度和類型的差異性導致原油呈非均一分布的特征：機械沉積為主的泥質紋層、粉砂質紋層含油明顯，主要呈條帶狀非均一分布，包括各種基質微孔含油，紋層縫含油，有機質條帶吸附(見圖4c)；化學沉積為主泥晶灰?guī)r紋層含油較少，主要呈分散狀隨機性分布(見圖4d)。

注：a.紋層狀泥灰?guī)r，油跡、油斑現象，束探3井，埋深3675 m；b.紋層狀泥灰?guī)r，敲開裂隙滲油，束探3井，埋深3677 m；c.紋層狀泥灰?guī)r，暗層及富黏土層發(fā)育層間縫，含油明顯(箭頭處)，束探3井，埋深3681.49 m，熒光單偏光薄片；d.紋層狀泥灰?guī)r，泥晶灰?guī)r紋層含油較少，隨機分布(箭頭處)，束探3井，埋深3672.4 m，熒光單偏光薄片。

3.2 含油儲層孔吼下限

利用微納米CT的三維掃描技術，對束鹿凹陷沙三下亞段紋層狀泥灰?guī)r巖心進行三維圖像掃描，提取孔喉特征，獲得樣品孔喉結構在三維空間的分布狀態(tài)，獲取孔喉半徑、孔隙連通性等定量參數，結果顯示：納米級孔喉是研究區(qū)致密油儲層的主要孔喉體系(見表3)。

表3 束鹿凹陷沙三下亞段紋層狀泥灰?guī)r孔隙直徑

國內外致密油有效儲層孔吼下限研究表明[13]：源儲界面附近油氣充注孔吼下限為15～30 nm，“自生自儲”式源儲組合中，儲層內部原油充注孔吼下限為40～55 nm。綜合分析認為，束鹿凹陷沙三下亞段紋層狀泥灰?guī)r中直徑大于55 nm的孔隙是有效儲層。

4 結論

(1)束鹿凹陷沙三下亞段發(fā)育一套暗色紋層狀泥灰?guī)r致密油儲層，儲層巖石礦物成分以方解石為主，其次為白云石、黏土礦物和石英；儲層孔隙類型以粒間溶蝕孔、礦物晶間微孔和紋層縫為主。

(2)致密泥灰?guī)r儲層物性為特低孔-特低滲，具有裂縫(紋層縫)-孔隙型雙重孔隙介質特征，孔隙連通性好，加之“自生自儲”致密泥灰?guī)r具有分布面積廣，沉積厚度大，烴源巖條件好的特點，致密油藏具有廣闊的勘探前景。

(3)紋層狀泥灰?guī)r中富黏土暗層及紋層縫是主要富油部位，且呈連續(xù)性條帶分布。納米級孔隙是束鹿凹陷致密油儲層的主要孔吼體系，大于55 nm的孔隙及裂縫(紋層縫)發(fā)育區(qū)是束鹿凹陷致密油“甜點”儲層，能為研究區(qū)勘探部署提供方向。