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砂砾岩体发育特征及油气富集主控因素

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年2月作者：李方涛陈国宁

[导读] 盐家地区位于东营凹陷北部陡坡带东部，西起胜北断层，东至永北地区，南邻民丰洼陷带，北到陈家庄凸起，有利勘探面积约 200 km2。受箕状断陷盆地的地质背景和构造条件影响，盐家地区沉积类型多样，沙三段和沙四段砂砾岩体是目前重要的勘探增储领域。

中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司李方涛陈国宁

摘要：盐家地区位于东营凹陷北部陡坡带东部，西起胜北断层，东至永北地区，南邻民丰洼陷带，北到陈家庄凸起，有利勘探面积约200 km2。受箕状断陷盆地的地质背景和构造条件影响，盐家地区沉积类型多样，沙三段和沙四段砂砾岩体是目前重要的勘探增储领域。随着勘探难度的加大，盐家地区逐步进入复杂隐蔽油气藏勘探阶段，目前砂砾岩体勘探主要存在两个方面难题：一是储层非均质性较强，有效储层分布规律认识不清；二是控藏因素复杂多样，油水关系复杂，缺乏系统认识。针对存在的问题，本文通过系统地研究砂砾岩体类型及展布规律，明确砂砾岩体油气成藏和富集主控因素，可为盐家地区砂砾岩体的勘探部署提供资料。
关键词：东营凹陷；北部陡坡带东部；砂砾岩体；勘探部署
        1.砂砾岩体沉积发育特征
        1.1沉积相特征
        通过大量岩心观察描述及分析，结合测井资料和地震响应特征，分析认为盐家地区沙三段、沙四段主要为近岸水下扇沉积，可进一步细分为扇根、扇中、扇端三个亚相[4–5]。
        扇根亚相位于近岸水下扇根部，可划分出主水道与主水道间两个微相。其中，主水道微相由高密度洪水冲蚀而成，主要发育块状杂基支撑砾岩相、颗粒支撑砂砾岩相，砾石粒径一般为 5～10 cm，砾石基本无分选，磨圆较差、多呈棱角状或次圆状，垂向上一般由多个正旋回砂砾岩体叠置组成。主水道间微相沉积物以深色泥岩为主，厚度较薄。
        扇中亚相是近岸水下扇的主体，可划分出辫状水道与水道间两个微相。其中，辫状水道微相发育砂砾岩相、块状砂岩相、平行层理砂岩相、交错层理砂岩相等岩相组合。水道间微相主要发育波状层理砂岩相与暗色泥岩相的互层组合。垂向发育由粗到细的多个正旋回，构成了从砾岩到泥岩频繁互层的韵律层系。
        扇端亚相主要发育暗色厚层块状泥岩相，夹薄层砂岩，多表现为砂岩条带，韵律层理、水平层理常见，多发育变形构造，粒序变化不明显，总体表现为薄层砂岩条带至厚层泥岩的正粒序变化。
        1.2展布特征
        平面上，盐家地区砂砾岩体的分布与沟梁相间的古地貌具有明显的对应关系，古冲沟的方向和砂砾岩体延伸的方向基本一致，表现为“沟扇对应”的沉积特点。古地貌和边界断裂类型控制砂砾岩体的类型及分布，沙三段、沙四段沉积时期断陷活动比较强烈，靠近陡坡边缘一侧主要为砂砾岩地层，向南逐渐变为泥岩和油页岩地层。其中，沙四段主要发育近岸水下扇，沙三下亚段近岸水下扇的发育规模相对较小，其前方开始发育滑塌浊积扇。纵向上，盐家地区为典型的铲式边界断裂构造样式，砂砾岩体由南向北表现为层层退积，具有多期叠置的特点。断裂活动初期：湖盆沉降速度与沉积速度大致相当，以侧向加积为主，主要发育近岸水下扇；断裂活动鼎盛期：沉降速度大于沉积速度，主要发育以垂向加积为主的重力流沉积，包括近岸水下扇、滑塌浊积扇；断裂活动萎缩期：沉降速度小于沉积速度，物源补给充足，湖盆逐渐被三角洲沉积体系占据。
        1.3物性变化规律
        以沙四上亚段为例，砂砾岩体沿古断剥面呈裙带分布，叠合连片。古冲沟前方砂砾岩体厚度大，单井钻遇砂砾岩 400～850 m，砂砾岩含量高、粒度大、延伸距离远，延伸约 2.0～3.0 km；扇间结合部，单井钻遇砂砾岩厚度变小，砾石粒度较小，储集物性好，砂砾岩延伸距离近，延伸约 700 m。储集空间类型为粒间孔和次生溶蚀孔，孔隙结构表现为小孔–细喉型，孔径变化范围为 6～98 μm。根据岩性、电性和含油性，可以识别出 4 个沉积旋回，每个沉积旋回对应发育了一期规模较大的扇体，因此，将沙四上亚段划分为 4 个砂组，不同砂组的岩性、物性特征和发育规模有所差异。
        2.油气成藏特征及富集主控因素
        2.1油气成藏特征
        通过典型油藏解剖，盐家地区高部位沙三段砂砾岩体主要发育受构造控制形成的构造油藏、构造–岩性油藏和地层不整合油藏，高部位成藏对构造条件的要求较高，由此也造成铲式边界断裂条件下高部位含油规模较小，发现的储量也较少。

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低部位沙四段砂砾岩体主要发育鼻状构造背景上的岩性油藏，从盐 23 块到盐 222 块，再到永 928 井区，砂砾岩实现了整带叠合连片含油，局部地区因扇体规模及储层物性影响导致含油性变差，如盐 222块位于扇间部位，砂砾岩厚度小于扇体的主体部位，但砂砾岩粒径较细，储层物性好，沙四上亚段钻遇油层 174.5 m，测试井段日产油 17.7 t。
        2.2油气富集主控因素
        2.2.1优质烃源岩是砂砾岩体成藏的物质基础
        通过生物标志化合物等多方法综合对比，认为盐家地区的油气主要来自于沙四上亚段烃源岩和沙四下亚段烃源岩，两套烃源岩形成于半咸水–咸水沉积环境，成熟度和有机质丰度较高，干酪根类型以 I 型和 II1型为主，发育规模较大，是研究区的主力烃源岩。盐家地区发育纵向上相互叠置、横向上展布范围较宽的近岸水下扇沉积，这些砂砾岩体与优质烃源岩同一时期发育，砂砾岩体扇中、扇端直接与烃源岩接触，具有“近水楼台先得月”的优势，油源条件十分优越[8]。此外，结合流体包裹体分析，盐家地区中深层砂砾岩油藏具有晚期成藏的特点，馆陶组末至明化镇组时期是主要的油气成藏期。
        2.2.2有效储层控制砂砾岩体成藏部位
        按照砂砾岩体的相带划分，近岸水下扇最好的储层是扇中亚相，扇中亚相岩性主要为砾状砂岩、含砾砂岩和含砾粗砂岩，物性相对较好[9–12]，如盐222 井取心为油浸砾状砂岩，平均孔隙度达 8.19%，平均渗透率为 20.10×10-3μm2。扇端亚相泥质含量较高，主要发育泥岩夹薄层粉砂岩，不能作为有效储层。扇根亚相岩性粗、成分混杂，砾间主要充填泥质，物性相对较差，一般不能作为储层，但不同层系物性差异较大。砂砾岩储层储集性能主要受控于母岩、沉积相带、成岩等多种地质因素[13–21]，其中沉积作用是砂砾岩储层发育的物质基础，宏观上控制了砂砾岩扇体的展布。目前盐家地区钻遇扇中亚相的井，常规试油或压裂均可获得工业油流，表明扇中亚相绝大多数为有效含油储层。根据岩性、含油性标准，利用分布函数曲线进行数理统计，可以确定不同埋深条件有效储层的物性下限，其中，盐家地区沙四上亚段有效储层临界孔隙度为 6.50%，对应的临界渗
透率为 1.50×10-3μm2。
        2.2.3 扇根封堵决定油藏充满程度
        通过对钻遇高部位沙三段的扇体进行分析，发现扇根物性普遍较好，但对油气不能起封堵作用或者封堵性差。低部位沙四段扇根亚相分选差、杂基含量高、物性差，随埋深加大逐渐形成封堵，砾岩不含油或含油性差；扇中亚相以含砾砂岩和砾状砂岩为主，储集性好，是含油的主体部位；向南扇端亚相泥质较重，含油性变差，具有“扇根封堵、扇中富集、含油连片”的成藏特点。研究表明，砂砾岩扇体油气充满度、含油宽度与埋深具有明显的相关性。通过计算盐家地区砂砾岩扇体油藏含油宽度与埋深的关系，结果表明：埋深 3 200 m 以下，扇根封闭性较强，油气充满度较高，油藏宽度一般大于 3 000 m；埋深 2 200～3 200 m 属于过渡带，油气充满度程度中等，油藏宽度一般为1 000～3 000 m，油气在扇中高部位富集；埋深小于2 200 m 属于低充满带，油藏宽度一般小于 700 m，部分扇根具有储集性能，可形成油层。
        3结论
        （1）盐家地区沙三段和沙四段砂砾岩体主要发育近岸水下扇沉积，细分为扇根、扇中、扇端三个亚相。砂砾岩体的分布与沟梁相间的古地貌具有明显的对应关系，砂砾岩体由南向北表现为层层退积，具有“沟扇对应、多期叠置”的分布规律。每个沉积旋回对应发育一期规模较大的扇体，不同砂组的岩性、物性特征和发育规模有所差异。（2）盐家地区砂砾岩体油气富集主要受优质烃源岩、有效储层和扇根封堵三个因素控制，沙四段砂砾岩体分布在高充满带，主要发育鼻状构造背景上的岩性油藏；沙三段主要分布在过渡带和低充满带，主要发育受构造控制形成的构造油藏、构造–岩性油藏和地层不整合油藏。（3）按照扇根封堵认识，可以进一步优化盐家地区有利目标钻探原则，在低充满带应该寻找具有一定背斜形态或断层切割的构造油藏，部分扇根具有储集性，因此可以考虑打斜井；过渡带扇根部分具有封堵性，油藏充满度较低，因此，应该立足于占高点，钻探油藏高部位；高充满带则主要应该找准有利相带进行钻探。
参考文献
[1] 马奔奔，操应长，王艳忠，等．东营凹陷盐家地区沙四上亚段砂砾岩储层岩相与物性关系[J]．吉林大学学报（地球科学版），2015，45（2）：495–504．