印度河盆地Z探區(qū)砂壩儲(chǔ)層沉積微相及沉積模式

董玉文, 歐榮生

(1.油氣地球化學(xué)與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長江大學(xué)), 武漢 430100； 2.青海油田公司勘探事業(yè)部， 敦煌 736202)

濱岸砂壩是含油氣沉積盆地廣泛分布的儲(chǔ)層類型[1-3]，然而該儲(chǔ)層內(nèi)部存在較強(qiáng)的非均質(zhì)性[4-9]，表現(xiàn)為儲(chǔ)層物性變化快，橫向連通性差，甚至出現(xiàn)油水關(guān)系矛盾的難題，這些制約了砂壩型油氣藏的快速開發(fā)進(jìn)程。因此需要采用多種技術(shù)手段開展濱岸砂壩內(nèi)部微相沉積、微相變化及儲(chǔ)層展布規(guī)律研究。近年來，砂壩儲(chǔ)層精細(xì)研究方面取得一系列突破，姜在興等[10]根據(jù)濱岸帶水動(dòng)力特征將濱岸砂壩劃分了近岸壩、遠(yuǎn)岸壩和壩間灘等微相類型，從一定程度上解決了儲(chǔ)集體平面定位與規(guī)模預(yù)測(cè)的難題。雷剛等[11]根據(jù)海岸帶地形變化及成因模式，將沿岸砂質(zhì)海灘劃分為海岸疊置砂體沉積、濱外壩砂體連續(xù)沉積和浪控三角洲平原岸改造沉積等。商曉飛等[12]根據(jù)濱岸砂壩沉積砂泥空間配置關(guān)系，剖析了砂壩儲(chǔ)集層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并分析了儲(chǔ)層形成的主控因素。李偉等[13]將珠江口盆地珠江組淺海陸架砂體類型分為濱外砂壩、潮流沙脊和風(fēng)暴砂，并指出了巖性圈閉廣泛存在。胡勇等[14]根據(jù)數(shù)值模擬方法分析了指狀砂壩儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征及對(duì)剩余油分布的控制，預(yù)測(cè)出寬條帶狀或近連片狀的疊置指狀砂壩內(nèi)部多發(fā)育穩(wěn)定的泥質(zhì)隔層。不難發(fā)現(xiàn)，目前在砂壩儲(chǔ)層構(gòu)型、內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)和控制因素方面取得了一定認(rèn)識(shí)，然而隨著高分辨率地震勘探技術(shù)的進(jìn)步，采用井、震結(jié)合驗(yàn)證的方法，即是利用鉆井垂向分辨率高和地震橫向分辨率高的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行砂壩儲(chǔ)層精細(xì)刻畫及模式研究，必將為砂壩儲(chǔ)層研究提供技術(shù)支撐。

印度河盆地Z探區(qū)下白堊統(tǒng)發(fā)育濱岸砂壩儲(chǔ)層，是巴基斯坦國內(nèi)油氣勘探的主要儲(chǔ)集目標(biāo)[15-17]。20世紀(jì)90年代以來，中外學(xué)者對(duì)該區(qū)構(gòu)造圈閉和油氣成藏方面研究較多，而對(duì)儲(chǔ)層方面研究較少[18-23]，從一定程度上制約了油氣評(píng)價(jià)開發(fā)進(jìn)程。近年來隨著中國石油“一帶一路”倡議深入進(jìn)行，Z探區(qū)也加快了滾動(dòng)勘探開發(fā)的步伐，這就需要技術(shù)人員對(duì)該探區(qū)的沉積微相及儲(chǔ)層特征有更加深入的研究。

基于此，現(xiàn)綜合取芯、測(cè)井、地震資料、分析化驗(yàn)和油氣田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，在豐富翔實(shí)的沉積相標(biāo)志識(shí)別基礎(chǔ)上，充分利用高分辨地震數(shù)據(jù)，通過井震密切結(jié)合的手段，開展砂壩微相沉積、儲(chǔ)層分布規(guī)律及沉積模式研究，為砂壩儲(chǔ)層精細(xì)刻畫提供參考。

1 地質(zhì)概況

印度河盆地地處南亞次大陸巴基斯坦境內(nèi)，是在古生界結(jié)晶基底之上發(fā)育演化的中新生代盆地，面積近40萬km2，地層厚度在3～6 km。盆地演化共產(chǎn)生3次重要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，分別為侏羅紀(jì)裂陷階段、白堊紀(jì)走滑拉張階段和新近紀(jì)至今的喜馬拉雅板塊碰撞造山階段[23-25]?，F(xiàn)今盆地為后生的前陸盆地，表現(xiàn)為向西北傾斜的構(gòu)造特征，共劃分為蘇來曼前陸造山帶、西南部薩哈爾褶皺帶、蘇來曼前淵帶、薩哈爾前淵帶、塔爾斜坡、德信臺(tái)地、瑪里高地、盼遮普臺(tái)地和塔爾斜坡9個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元[25-26]，如圖1(a)所示。沉積地層自下而上依次為：侏羅系三角洲砂泥巖-碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，白堊系海相三角洲-濱淺海碎屑巖沉積，頂部含少量火山巖夾層。古近系以來的陸相碎屑巖，為陸相河流三角洲及湖泊相沉積[21-22]，如圖1(b)所示。

圖1 盆地構(gòu)造單元及地層綜合柱狀

盆地的油氣勘探程度總體較低，油氣資源發(fā)現(xiàn)集中在盆地南部的塔爾斜坡，此外在中部的瑪里高地和海域有少量油氣發(fā)現(xiàn)[23-24]。此次研究區(qū)位于塔爾斜坡南側(cè)的Z探區(qū)，目前有一批構(gòu)造油氣藏相繼被發(fā)現(xiàn)，目的層為白堊系濱岸砂壩砂巖儲(chǔ)層[22-23]，其中下白堊統(tǒng)頂部的A砂層油氣充滿度高，油氣產(chǎn)量客觀，油氣開發(fā)潛力較大[24]。

2 沉積微相

研究區(qū)白堊紀(jì)早期古構(gòu)造輪廓是一寬闊的緩坡區(qū)，盆地演化過程中，東南部持續(xù)抬升隆起，水系十分發(fā)育，物源供給充足，西北部持續(xù)穩(wěn)定沉降，海岸線寬廣，形成了大面積的淺水區(qū)[22-24]。Z區(qū)塊處于三角洲前緣末端—濱海相帶，波浪、沿岸流和潮汐等水動(dòng)力作用較強(qiáng)，形成一系列長條狀的、平行于海岸線分布的砂壩復(fù)合體沉積。鉆井揭示巖性為(淺)灰色砂巖和深色泥巖互層。

2.1 壩中微相

壩中微相在砂壩核部，鉆井資料揭示單砂體厚度在3～6 m，累計(jì)厚度最大可達(dá)15 m，垂向上多為正韻律，構(gòu)成優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層。巖性成分表明，石英等穩(wěn)定顆粒含量高達(dá)94%以上，砂巖顆粒以細(xì)—中粒為主，偶見粗粒砂巖，顆粒分選及磨圓度中等—好，接觸方式為點(diǎn)、線型，成熟度較高。常見平行層理(局部含生物介殼夾層)、低角度交錯(cuò)層理和塊狀層理，取芯偶見貝殼碎片、植物莖化石或泥質(zhì)條帶，反映了濱岸淺水區(qū)高流態(tài)、強(qiáng)水動(dòng)力條件的特征(圖2)。

測(cè)井相和地震相特征規(guī)律性明顯。測(cè)井曲線多為中、高幅鐘型或箱型，曲線形態(tài)為微齒狀或光滑，自然伽馬(GR)值范圍極低(與泥巖基線相比)，反映巖性較單一、砂質(zhì)純凈的特點(diǎn)。壩中具有“低頻強(qiáng)振幅”的地震反射特征，在地震剖面上易于識(shí)別、追蹤(圖2)。

圖2 壩中微相的相標(biāo)志

油井生產(chǎn)和動(dòng)態(tài)分析資料也能為砂壩微相分析提供佐證(圖3)。壩中原生孔隙發(fā)育，取芯孔隙度值在12%～30%，平均值約19.2%，滲透率值在50～800 mD，最高可達(dá)1 680 mD，為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。此外，通過毛細(xì)管壓力曲線分析發(fā)現(xiàn)壩中儲(chǔ)層(W1井鉆遇)原生孔隙發(fā)育，孔喉分選好，粗歪度，排驅(qū)壓力低，油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)比也揭示該井持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、累計(jì)產(chǎn)量較高。

2.2 壩緣微相

壩緣緊鄰壩中，在其側(cè)翼位置廣泛分布，巖性為砂泥互層，單層砂厚小于2 m，垂向上為反韻律。與壩中相比，巖性變細(xì)，以細(xì)砂巖或(泥質(zhì))粉砂巖為主，成熟度中等。沉積構(gòu)造以小型波狀、壓扁和透鏡狀層理為主，見生物擾動(dòng)現(xiàn)象，指示水體動(dòng)蕩的沉積環(huán)境。壩緣測(cè)井相為微齒化漏斗狀或指狀，自然伽馬(GR)值中等。地震反射特征為中等振幅、中高頻率和亞平行組合特征(圖4)。

RS為淺側(cè)向電阻率；RD為深側(cè)向電阻率

儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，孔隙范圍為5%～20%，平均值10.3%，滲透率10～100 mD。此外，孔喉結(jié)構(gòu)為較細(xì)歪度，排驅(qū)壓力中等。與臨近的W1井(壩中)相比，W2井(壩緣)儲(chǔ)層的物性和產(chǎn)能均明顯低于W1井(圖3)。

2.3 壩間微相

壩間微相處在不同期次的砂壩之間。巖性偏細(xì)，由(泥質(zhì))粉砂巖和泥巖組成，單砂厚度約1 m，一般小于2 m。泥質(zhì)成分高，顆粒分選差。粉砂巖主要發(fā)育波狀、透鏡狀和水平層理，見生物孔穴和大量泥質(zhì)條帶，生物擾動(dòng)現(xiàn)象強(qiáng)烈。測(cè)井相為中、低幅的漏斗形或指狀。壩間微相地震反射振幅弱，能量低，同相軸常常出現(xiàn)錯(cuò)斷現(xiàn)象(圖5)。

RS為淺側(cè)向電阻率；RD為深側(cè)向電阻率

孔隙類型為微小孔隙，孔喉分選差，細(xì)歪度?？紫抖纫话阈∮?%，滲透率小于10 mD。W3井(壩間)揭示泥質(zhì)含量高，巖性相對(duì)致密，油氣產(chǎn)量低，目前W3井已經(jīng)關(guān)井停產(chǎn)(圖3)。

圖3 砂壩油井的動(dòng)態(tài)曲線圖

3 沉積相展布

3.1 剖面相

在垂直濱岸砂壩方向的連井地震及儲(chǔ)層反演剖面上[圖6(a)、圖6(b)、圖7]，由目的層頂(T2)、底面(T2a)限定的地震波阻反射單元內(nèi)，可以預(yù)測(cè)砂壩儲(chǔ)層的橫向變化關(guān)系。W1、W4井鉆遇壩中微相，地震相為“低頻強(qiáng)振幅”反射特征，縱波阻抗為中高阻抗值(紅黃暖色調(diào))。W2、W5井鉆遇壩緣微相，地震反射為中等振幅、亞平行反射，縱波阻抗為中等阻抗值(綠色調(diào))。W3井鉆遇壩間微相，地震反射特征發(fā)生驟然變化，同相軸連續(xù)性中斷，振幅能量變?nèi)?，縱波阻抗變低(藍(lán)色冷色調(diào))。

從連井沉積相剖面[圖6(c)]容易看出，雖然這些鉆井均鉆遇了砂壩相帶，然而砂壩內(nèi)部不同類型微相類型砂體疊置，降低了砂壩儲(chǔ)層橫向連通性，進(jìn)一步影響了儲(chǔ)層的含油氣性。

3.2 平面相

研究區(qū)能量衰減屬性與砂壩平面微相變化有較強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，圖7(a)中紅黃暖色調(diào)區(qū)(黑色虛線內(nèi)部)，平面上呈平坦席狀展布，大體上與海岸線方向平行，地質(zhì)解釋為砂壩有利儲(chǔ)集相帶。其內(nèi)部仍可劃分三個(gè)區(qū)帶。紅黃暖色調(diào)區(qū)域呈點(diǎn)狀、條帶狀的分布特征，鉆遇巖性為富砂沉積，單砂層厚度大(>3 m)，為壩中微相沉積。綠色調(diào)區(qū)域分布在紅黃暖色調(diào)周邊，條帶狀或席狀分布，鉆井鉆遇為砂泥互層，單砂厚度小(<2 m)，為壩緣微相沉積。此外藍(lán)色低值區(qū)多以泥巖夾薄層砂沉積，沉積環(huán)境處于濱岸砂壩內(nèi)部相對(duì)低能區(qū)，為壩間微相。

圖7 沉積微相平面分析圖

4 沉積模式

砂壩沉積處于濱岸沉積環(huán)境，海侵作用強(qiáng)烈，由于海岸線遷移、沉積物源和海浪能量傳遞變化等因素的影響[3-8]，濱岸砂壩在空間上往返擺動(dòng)、遷移，導(dǎo)致砂壩形態(tài)、規(guī)模及砂體疊置特征變得復(fù)雜。研究發(fā)現(xiàn)，濱岸砂壩不同微相類型砂體在空間上相互疊置，導(dǎo)致砂壩內(nèi)部普遍存在巖性橫向變化快和儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的現(xiàn)象(圖8)。壩中在砂壩的核部，砂巖儲(chǔ)層厚度大，在砂壩內(nèi)部為點(diǎn)狀或條帶狀，構(gòu)成優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層。壩緣位于壩中側(cè)翼，平面上席狀分布，巖性為薄的砂泥互層。在濱岸砂壩內(nèi)部相對(duì)低能區(qū)，發(fā)育壩間微相，巖性以泥質(zhì)為主。由于砂壩內(nèi)部微相變化快，尤其是壩間的偏細(xì)粒沉積在砂壩內(nèi)部廣泛分布，降低了儲(chǔ)層內(nèi)部連通性。

基于鉆井和地震結(jié)合研究，建立“壩中—壩緣和壩間”的微相沉積模式，可以有效預(yù)測(cè)砂壩內(nèi)部的砂巖和泥巖空間疊置關(guān)系，探討砂壩儲(chǔ)層橫向變化“灰箱”，進(jìn)一步指導(dǎo)儲(chǔ)層精細(xì)評(píng)價(jià)(圖8)。

圖8 砂壩微相沉積模式

5 結(jié)論

(1)印度河盆地Z探區(qū)下白堊統(tǒng)沉積時(shí)期發(fā)育濱岸砂壩有利巖性相帶，細(xì)分為壩中、壩緣和壩間3種微相類型。

(2)通過鉆井和地震密切結(jié)合的方法分析，揭示砂壩內(nèi)部微相變化快，不同的微相類型相互疊置，導(dǎo)致砂壩沉積結(jié)構(gòu)關(guān)系復(fù)雜，儲(chǔ)層橫向變化快，增加了砂壩儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。因此，開展井、震結(jié)合的沉積微相特征及模式研究，預(yù)測(cè)砂壩內(nèi)部的砂泥配置關(guān)系和儲(chǔ)層橫向變化特點(diǎn)，有利于油氣藏的評(píng)價(jià)開發(fā)。