（矿产普查与勘探专业论文）辽河西部凹陷鸳鸯沟地区成岩场分析与储层孔隙度预测.pdf

大庆石油学院硕士研究生学位论文 辽河西部凹陷鸳鸯沟地区成岩场分析与储层孑l 隙度预测 摘要 目前，随着我国各油田中浅层油气勘探难度的加大以及油气产量的递减，油气勘探逐 步转向深层的隐蔽油气藏和岩性油气藏勘探。而在深层高温、高压背景下，储层物性逐渐 变差，成岩作用是其中最重要的影响因素之。勘探人员迫切需要弄清楚深部储层所处的 成岩状态和有利储层的分布，并在钻前预测储层的孔隙度。 成岩场是某一时间的空间各点成岩强度之总体。通过成岩场分析就可以得到任一层段 在任一时期和任一区域所处的成岩阶段及其对应的成岩相，从而确定有利储层发育区。辽 河西部凹陷鸳鸯沟地区现今成岩场分析结果表明，沙三段中、下部地层在深凹区进入中成 岩阶段b 期一晚成岩阶段，对应紧密压实成岩相，物性较差；但在斜坡区则处于早成岩阶 段a 期一中成岩阶段a 期，发育早期压实胶结成岩相、溶蚀成岩相及港蚀再胶结成岩相， 储层物性相对较好；沙三段上部地层则在斜坡带处于早成岩阶段，而在深凹区进入中成岩 阶段a 1 一中成岩阶段a 2 期，以溶蚀成岩相和溶蚀再胶结成岩相为主，生、储、盖层发育俱 佳，是油气藏形成的有利地区。 储层物性主要受沉积相和成岩作用的影响与控制，在综合考虑这两个因素的基础上， 本文建立了不同沉积微相储层的孔隙度预测模型，平均预测误差m = 2 5 ，但填隙物平 均含量为1 6 1 。对鸳鸯沟地区沙三段储层孔隙度的预测结果表明，沙三中上亚段的储层 孔隙度主要分布于4 0 3 2 0 之间，除东南小面积储层孔隙度小于5 8 ，未达到工业储 层孔隙度下限外，大部分地区的储层为有效含油气储层：沙三下亚段的储层孔隙度主要为 3 0 2 6 0 ，孔隙度大于5 8 的有效含油气储层分布面积明显减小。 锦l 井区岩性油气藏勘探的实际应用表明，成岩场分析可以预测有利储层的分布和孔 隙度的大小。锦3 l o 井储层孔隙度钻前预测的平均误差仅为1 _ 3 ，并在预测的有利区内发 现了工业油气流，日产油4 0 余吨。 关键词：成岩场：成岩相；成岩模拟；成岩作用；孔隙度预测；辽河西部凹陷；渤海湾搞地 查丛查塑堂堕堡主堕塞生堂垡笙奎 d i a g e n e t i cf i e l da n a l y s e sa n dr e s e r v o i rp o r o s i t yp r e d i c t i o n si n y u a n y a n g g o ur e g i o no fl i a o h ew e s t e r nd e p r e s s i o n a b s t r a c t n o w a d a y s ，m o r ea n dm o r ep e t r o l e u me x p l o r a t i o n sh a v eb e e na i m i n ga ts u b t l et r a p sa n d l i t h o l o g i ct r a p sa td e e ph o r i z o na sar e s u l to ft h ed i 佑c u l ts h a l l o w - l a y e rp e t r o l e u me x p l o r a t i o n s a n dt h ed e c r e a s i n go i lp r o d u c t i o nr a t e n e v e r t h e l e s s ，d u r i n gb e i n gb u r i e dd e e p l y , r e s e r v o i rq u a l i t y b e c o m e sp o o r e ra n dp o o r e rw h e nt h et e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r eg e th i g h e ra n dh i 曲e r , a n d d i a g e n e s i si so n eo ft h em o s ti m p o r t a n ti n f l u c i n gf a c t o r s t h e r e f o r e ，e x p l o r a t i o n i s t sa r ee a g e rt o m a k ec l e a rn o to n l yt h ed i a g e n e t i cc o n d i t i o no f d e e l 0r e s e r v o i r sa n dt h ed i s t r i b u t i o no f h i e , h q u a l i t y r e s e r v o i r s ，b u ta l s ot h er e s e r v o i rp o r o s i t i e s d i a g e n e t i cf i e l di st h ei n t e g r a t e dd i a g e n e s i si n t e n s i t yo fe v e r ys p a c ep o i n ta to n et i m e t h e d i a g e n e t i cp h a s ea n dd i a g e n e t i cf a c i eo fa n yl a y e ra n da n ya r e aa ta n yt i m ec o u l db eo b t a i n e db y d i a g e n e t i cf i e l da n a l y s i s ，a n dt h ed i s t r i b u t i o no fh i g h - q u a l i t yr e s e r v o i r sc o u l db ed e t e r m i n e d t o d a y sd i a g e n e t i cf i e l da n a l y s i sr e s u l to fy u a n g y a n g g o ur e 西o ni nl i a o h ew e s t e r nd e p r e s s i o n h a sb e e ns h o w na sf o l l o w s a td e e pa r e a ，t h em i d d l ea n db o t t o mp a r t so ft h et h i r dm e m b e ro f s h a h e j i ef o r m a t i o na r eb e t w e e nm i d d l ed i a g e n e t i cp h a s eb a n dl a t ed i a g e n e t i cp h a s ew i t hp o o r r e s e r v o i rq u a l i t ya n df i g h tc o m p a c t i o nf a c i e h o w e v e r , t h o s ep a r t sa tt h es l o p ea r e aa l eb e t w e e n e a r l yd i a g e n e t i cp h a s eaa n dm i d d l ed i a g e n e t i cp h a s ea w i t hr e l a t i v e l yg o o dr e s e r v o i rq u a l i t y , w h o s ed i a g e n e t i cf a c i e sa r ee a r l yc o m p a c t i o na n dc e m e n t a t i o nf a c i e ，d i s s o l u t i o nf a 6 i ea n d d i s s o l u t i o na n dc e m e n t a t i o nf a c i e i na d d i t i o n t h et o pp a r to ft h et l l i r dm e m b e ro fs h a h e j i e f o r m a t i o ni sb e t w e e nm i d d l ed i a g e n e t i cp h a s ea la n dm i d d l ed i a g e n c t i cp h a s ea 2a td e e pa r e a ， w h o s ed i a g e n e t i cf a c i e sa r ed i s s o l u t i o nf a c i ea n dd i s s o l u t i o na n dc e m e n t a t i o nf a e i e i ti sp o s s i b l e t of r e dh y d r o c a r b o nr e s e r v o i r st h e r e ，w h e r es o a r c er o c k s ，r e s e r v o i r sa n dc a p r o c k sa r ed e v e l o p e d r e s e r v o i rq u a l i t yi sm a i n l yi n f l u e n c e da n dc o n t r o l l e db ys e d i m e n t a r yf a c i e sa n dd i a g e n e s i s c o n s 堪e r i n gt h e s et w of a c t o r s ，r e s e r v o i rp o r o s i t y p r e d i c t i o nm o d e l sf o rd i f f e r e n ts e d i m e n t a r y f a c i e sw e r ee s t a b l i s h e d a n dt h ea v e r a g ee r r o ra mb e t w e e nm e a s u r e dp o r o s i t i e sa n dp r e d i c t e d p o r o s i t i e si sl e s st h a n2 5 t h o u g ht h ea v e r a g ep o r e f i l l i n gc e m e n t so f t h er e s e r v o i r si s1 6 1 a s t h ep r e d i c t i n gr e s u l to f t h et h i r dm e m b e ro fs h a h e j i ef o r m a t i o ni ny u a n y a n g g o ur e g i o ns h o w e d ， t h er e s e r v o i rp o r o s i t i e so ft h et h i r dm i d d l em e m b e ra n dt h et h i r dt o pm e m b e ro fs h a h e j i e f o r m a t i o na r eb e t w e e n4 o a n d3 2 o a n dm o s tr e s e r v o i r sa r ee f f e c t i v eh y d r o c a r b o nr e s e r v o i r s e x c e p ts o m er e s e r v o i r si nt h es o u t he a s t e mp a r t 、v i 也p o r o s i t i e sl e s st h a n5 8 ；o nt h es i d e ，t h e r e s e r v o i rp o r o s i t i e so f t h et h i r db o t t o mm e m b e ro fs h a h e j i ef o r n a 蜥o na r em a i n l yb e t w e e n3 0 a n d2 6 o a n dt h ea r e ao f e f f e c t i v eh y d r o c a r b o nr e s e r v o i r so b v i o u s l yd e c r e a s e s 。 t h er e s u l to fp r a c t i c a ll i t h o l o g i ct r a p se x p l o r a t i o na tw j uj i n la r e ad i s p l a y e dt h a ti tw a s c e r t a i n l yp o s s i b l et op r e d i c th i g h q u a l i t yr e s e r v o i r sa n dr e s e r v o i rp o r o s i t i e st h r o i g hd i a g e n e t i c f i e l da n a l y s i sb e f o r ed r i l l i n g t h ep r e d r i l l i n gp o r o s i t i yp r e d i c t i o n so fw b l ij i n 31 0h a v eo n l ya n a v e r a g ee r r o ro f10 a n dc o m m e c i a lo i la n dg a sf l o wi sf o u n dw i t ha no u t p u to f 4 0 t d k e yw o r d s ：d i a g e n e t i ef i e l d ；d i a g e n e t i cf a c i e s ；d i a g e n e t i cm o d e l i n g ；d i a g e n e s e s ；p o r o s i t y p r e d i c t i o n ；l i a o h ew e s t e r nd e p r e s s i o n ；b o h a i w a nb a s i n i l 人庆石油学院硕士研究生学位论文 月| j 罱 一、目的及意义 为了满足油气资源目益增长的需求，实施“稳定东部”的战略，“十五”期间，国家 科学技术部设立了中国东部岩性油气藏地质评价和关键技术研究的科技攻关项目。本 文就是该项目的部分研究内容，主要应用成岩作用数值模拟方法，在辽河西部凹陷鸳鸯沟 地区进行成岩场分析、成岩相和储层孔隙度的预测。 目前，我国隐蔽油气藏的勘探主要应用高分辨率层序地层学和地震反演技术，预测储 层的分布，在这方面取得了很大的成功，但在深层所预测的储层多数处在高温、高压的环 境中，储层物性较差，甚至失去商业价值。国外统计表明，由于储层物性问题所导致的失 败井占总失败芳的7 9 之多【5 ”，因此人们迫切需要在钻前了解储层的物性。储层物性在深 层主要和成岩作用及其所处的成岩相有关，压实和胶结作用可以使储层的物性变坏，而溶 蚀作用则可溶解储层的碎屑颗粒和胶结物，形成次生孔隙，使储层的物性交好。另外，油 气藏形成的其他两个必备要素( 生油层和盖层) 的发育也和成岩作用密切相关i j j 。所以， 通过成岩场分析和成岩相预测，结合高分辨率层序地层学和翅震反演，就可以更好地预测 有利储层的分布范围。 在油气勘探中除了知道有利储层的分布之外，还需要了解孔隙度的可能大小，以便计 算油气储量和预测含油气远景。此外，当储层孑l 隙度低于某一数值之后，储层就不能成为 有效的工业油气储层，通过在钻前预测孔隙度就可以确定具有工业价值储层的分布范围。 二、研究思路 首先应用区域地质资料、地震资料和各种分析化验资料，进行研究区的成岩场分析和 成岩相预测，并结合沉积相和层序地层学的研究成果，圈定出有利储层的分布；然后，综 合考虑沉积相和成岩作用对储层孔隙度的影响，建立研究区不同沉积微相储层孔隙度预测 模型，并进行储层孔隙度预测，再根据工业油气储层的孔隙度下限，最终预测出有效含油 气储层的分布范围。 三、主要研究内容 1 成岩场分析和成岩相预测：通过成岩作用数值模拟计算成岩指数七的时空展布， 进行成岩场分析和成岩相预测； 2 储层孔隙度预测：在成岩场分析和沉积微相研究的基础上，建立了不同沉积微相 储层的孔隙度预测模型，进雨预测有效含油气储层分布。 四、完成的工作量 1 模拟计算了辽河西部凹陷鸳鸯沟地区5 3 5 个c d p 点的埋藏史、热史、有机质热演 化史和成岩史： 2 模拟计算了辽河西部凹陷鸳鸯沟地区l i n e 7 5 0 测线的剖面埋藏史、有机质热演化史 和成岩史； 3 统计了不同沉积微相储层的孔隙度，并计算了各孔隙度所对应的成岩指数南，建 立了储层孔隙度预测模型： 4 ，预测了辽河西部凹陷鸳鸯沟地区沙三段的储层孔隙度大小及有效油气储层分柿； 5 在钻前预测了所布井位锦3 1 0 沙二段所处的成岩阶段、成岩相和储层孔隙度大小。 h q若 五、取得的成果 1 对鸳鸯沟地区深部储层进行了成岩场分析和成岩相预测； 2 成岩场分析结果表明，沙三段中、下部地层现今在深凹区进入中成岩阶段b 期一 晚成岩阶段，对应紧密压实成岩相，物性较差，但在斜坡区则处于早成岩阶段a 期中成 岩阶段a 期。发育早期压实胶结相、溶蚀相及溶蚀再胶结成岩相，储层物性相对较好；沙 三段顶部和上部地层则在斜坡带处于早成岩阶段，而在深凹区进入中成岩阶段a ，一中成岩 阶段a 2 期，以溶蚀成岩相和溶蚀再胶结成岩相为主，生、储、盖层发育俱佳，是油气藏形 成的有利地区； 3 建立了适用于深层条件下，储层平均填隙物含量大于1 6 1 3 的孔隙度预测模型， 其平均预测误差中= 2 5 ； 4 钻前预测锦31 0 井沙二段储层孔隙度及含油性取得成功，孔隙度平均预测误差小 于1 3 ，并钻遇3 0 m 厚油层，日产油4 0 余吨。 六、刨新点 1 通过成岩作用数值模拟技术，在横向上预测成岩相的时空展布； 2 综合考虑沉积相和成岩作用对储层孑l 隙度的影响，建立了深层条件下高填隙物含 量储层的孔隙度预测模型。锦3 1 0 井的储层孔隙度钻前预测平均误差仅为1 - 3 ，达到国 外储层孑l 隙度预测的先进水平( 2 0 ) 。 2 大庆石油学院硕士研究生学位论文 第一章区域地质概况 辽河坳陷位于渤海湾盆地的东北偶( 图l 1 ) ，陆上面积约1 2 4 1 0 4 k m 2 。盆地地表路 呈北高南低，海拔在0 6 m 之间，东、西、北三面与丘陵、山脉相连，向南延伸至渤海湾。 ? 根据新生界底界起伏、主要断裂特征及盆地沉积、沉降特点，可将辽河坳陷划分为七 个主要次级构造单元，即沈北凹陷、大民屯凹陷、西部凸起、西部凹陷、中央凸起、东部 凹陷和东部凸起，它们的轴向约为4 3 。( 图1 1 ) 。 f i g 1 - it h ed i a g r a m m a t i cm a po f l i a o h es a ga n di t ss t r u c t u r a lu n i t sd i v i s i o n 本文研究的工区一鸳鸯沟地区，位于西部凹陷的西南段，夹持于欢喜岭油田和双南油 f j 之间，西北以欢南4 井一欢南7 井连线为界，西南以锦1 5 0 井一锦1 3 0 井连线为界，东 北以锦6 0 7 井一千1 7 井为界，东南以锦1 0 0 井一锦1 0 1 井为界，面积约1 8 0k m 2 。构造上 位于西部斜坡带和鸳鸯沟鼻状构造带的结合部( 图1 - - 2 ) 。 第一节构造特征 区域构造特征反映了区域构造运动的类型和强度，并影响本区域的沉积事件，而且多 数油气圈闭的形成总与构造发育特征具有十分密切的关系。 一、构造区划分 鸳鸯沟地区位于西部凹陷南部西斜坡向洼陷坡折带的过渡带上，内部变形构造发育， 在断块掀斜过程中，西北侧隆起形成今日之西斜坡，东南侧下降形成生油洼陷。 根据我国通用的对断陷盆地的构造单元划分原则，工区内的负向构造单元为鸳鸯沟洼 陷，正向构造单元为西部断阶带。鸳鸯沟洼陷是在斜坡背景上发育起来的一个近南北向洼 陷，它的走向受双南背斜的控制比较明显，与控制断阶带发育的断层近于直交。 一一堡二皇垦堡些堕塑堡 f i g 1 。2jh ep o s i t i o nm 印o f r e s e a r c ha r e ay h a n y a n g g o ur e g i o n 二、构造演化 前人通过对本区断裂特征、构造形态和构造发育史分析认为，鸳鸯沟地区构造演化经 历了倾斜、平缓、再倾斜和再平缓的过程1 2 j 。 沙三沉积以前，该区断裂活动不发育，仅发育零星正断层。 沙三沉积末期，为坳陷的深陷期。整体呈n w 高，s e 低的特征，具有箕状凹陷的特 征。随着坳陷断裂活动的发生，构造运动宙水平弓l 张转换成张裂萄向沉降中心滑动的垂宜 运动。 沙一、二时期，为坳陷的收缩期。古构造形态趋于平缓，断层活动不明显，部分沙三 近东西面向南掉的断层微弱活动，形成了一些继承性的断块。 东营末期，为坳陷回返期。由于受区域构造运动的影响，本区断裂活动加强，除沙三 期发育的断层继续活动，另外还发育了几条近东西向南掉正断层和北掉正断层。整体上仍 呈明显的n w 高，s e 低的特点，高程相差悬殊。 馆陶至今，仍是北高南低的特点，一些断层仍在活动，但强度不大。 第二节地层及沉积特征 新生代以来，由于辽河坳陷控盆断裂的强烈活动和构造体系性质与断裂的位置不断变 化，使坳陷内沉积速度快，地层厚度大，沉积横向变化强烈，特征复杂。 4 大庆石油学院硕士研究生学位论文 一、地层特征 鸳鸯沟地区位于西部凹陷的中南段，长期以来一直处于沉积和沉降中心，新生界地层 齐全，各组段地层均较发育，自下而上依次为房身泡组、沙河街组、东营组、新近系和第 四系平原组，其中古近系沙河街组三段是本文的目的层段，又可迸一步细分为沙三下亚段 和沙三中上亚段( 图1 3 ) 。 1 房身泡组( e f ) 房身泡组是古新世一早中始新世辽河坳陷张裂期的产物，其岩性可分为上、下两段： 下段为玄武岩段，岩性为玄武岩夹暗紫红色泥岩。上段为暗紫红色泥岩段，以暗紫红色、 棕红色泥岩为主夹暗紫红色砂砾岩、暗色泥岩及泥灰岩。本段地层主要在西斜坡上揭露， 凹陷中央区域内揭露的并不多，只有邻区的双深3 井揭露较全，厚1 9 3 m 。房身泡组与下 伏地层及上覆沙四段均为不整合接触。 地屡 袖逢播动 年代 岩性剖面层序祝軎 环境井名 系组 段 ( m a ) 形式 ，造沉积旋喀、 新馆 豢 陶 组 惋 2 46 2 3 f - 井 皇看鼐鞋采 镐 4 5 井 一段 s q 季。 2 2 东 3 08 营 二段 s q ， 组 3 3 ， 古 三段s q 。 持续头 断鬟培 3 6 近 沙段s q ， 井 浅蝴、河流 三角洲体系 河 3 74 。 l 锦 累 二段s q 、 2 7 3 8 井 三段中上s q ， i ( 拽湖一半深湖 街 康三角 i i 、 4 3 三段下s q 。 强烈块 断裂陷 组锦 1 3 井 4 47 l 四段8 q 【 小黼叭 房身 勰蘸乏 泛滥 泡组平篡 图1 3 鸳鸯沟地区地层及构造一沉积简图 1 1 f i g 1 - 3t h es t r a t a la n ds t r u c t u r e - s e d i m e n t a t i o nm a po f y u a n y a n g g o ur e g i o n 2 沙河街组( e s ) 沙河街组自下而上可分为沙河街组四段、三段、二段和一段。 ( 1 ) 沙河街组四段( e s 4 ) 沙河街组四段( 简称沙四段) 是辽河坳陷断陷形成湖盆的初期产物，沙河街组与下伏 房身泡组里假整合微角度不整合接触。研究区仅见沙四段上亚段地层，岩性以中一薄层 5 第一章区域地质概况 砂岩为主，夹暗色泥岩，项部发育所谓的“上特殊岩性段”，即钙质灰岩、油页岩与暗色 泥岩成薄互层段。在凹陷中心地区，该段被砂泥岩薄互层取代。沙四段的厚度范围为1 7 m 6 5 5 m ，平均为2 5 0 m ，化石以光滑南星介( a u s t r o c y p r i sl e v i s ) 、土星介( i l y o e y p r i s ) 、中华 扃卷螺( s i n o p l a n o r b i s ) 等组合为主。 ( 2 ) 沙河街组三段( e s 3 ) 沙三段为坳陷沉积演化第二旋回深陷期的沉积物，水域分布范围最广，水体最深，沉 积巨厚，主要为半深湖深湖相泥岩沉积，岩性为大段深灰、褐灰色泥岩夹二三组厚 度变化较大的灰白色厚层砂岩及长石砂砾岩，大部分不显层理，泥岩质纯，洼陷区泥岩连 续厚度可达近千米，为一套良好的生油岩。 沙三下亚段( e s 3 ) 是坳陷大幅度沉降初期的沉积物，以发育厚度较大的砂岩层为主 要特征，向洼陷深部位，则单砂层厚度大为减小，表现为中薄层砂岩、砂砾岩为主，夹暗 色泥岩。该段地层较薄，其厚度范围为3 5 m 1 0 0 6 m ，平均为3 7 2 m 。化石组合以隐瘤华北 介( h u a b e i n i ao b s c u r a ) 为主。 沙三中上亚段( e s 3 中上) 是坳陷大幅度剧烈下沉条件下和坳陷深陷末期回返上升阶段 的产物，以暗色泥岩沉积为主，纵向上砂、泥分异较好，夹砂砾岩和砾岩，顶部发育薄层 油页岩。本段地层厚度范围为6 0 m 2 3 5 8 m ，平均为8 3 l m 。化石可见渤海藻( b o h a i d i n a ) 、 华北介( h u a b e i n i a ) 等。 ( 3 ) 沙河街组二段( e s 2 ) 沙二段为坳陷沉积演化第三旋回下降初期的粗碎屑沉积，以中厚层砂岩、含砾砂岩夹 薄层泥岩沉积为主。本段地层厚度范围为4 4 m1 1 0 4 m ，平均为4 4 3 m 。介形虫化石组合 ( o s t r a c o d a ) 主要是从沙三段的种属发展而来的，以光滑类型为主。 ( 4 ) 沙河街组一段( e s i ) 沙一段是一套较沙二段形成水体较深的沉积，为坳陷演化第三旋回扩张期的沉积物， 地层厚度范围为4 2 m 1 2 1 3 m ，平均为4 5 0 m 。生物化石组合以含东营介( d o n g y i n g g i a ) 、 华北介( h u a b e i n i a ) 、小星介( m i n i o c y p r i s ) 、假玻璃介( p s e y d o c a n d o n a ) 为特征。沙一段 上部以暗色泥岩为主夹油页岩、钙片页岩及薄层砂岩；沙一中部为中一薄层砂岩与泥岩互 层，夹油页岩；沙一下部的岩性则主要为一套深灰色泥岩，底部为泥岩、高阻泥岩夹钙片 页岩和中一薄层砂岩。 3 东营组( e d ) 为坳陷扩张一收敛期的产物，岩性为泥岩，与砂岩、砂砾岩为不等厚互层，可分为上、 中、下三段。洼陷区厚度在1 4 0 0 m 1 8 0 0 m 之间，斜坡带上厚度迅速减弱。 4 馆陶组( n g ) 馆陶组的岩性以砂岩为主，含砂砾岩和砂质泥岩。与东营组呈不整合接触，厚约5 0 m 3 0 4 m 。 5 明化镇组( n m ) 明化镇组下段较细，上段变粗，以砂、砾、泥岩互层为主，厚约1 0 7 m - v 8 2 3 m 。 6 第四系平原组( q p ) 主要为粉砂质夹粘土、泥砾与砂砾层，一般厚度在2 0 0 m 3 0 0 m 。 二、沉积特征 根据鸳鸯沟地区内各地层单元的岩性、岩相特征，可将鸳鸯沟地区的形成发育过程划 分为五个构造幕，不同的构造纂具有不同的沉积特征( 图1 3 ) ，衙述如下： 1 沙四段沉积时期 6 大庆石油学院硕士研究生学位论文 沙四段沉积时期鸳鸯沟洼陷范围较小，沉积和沉降中心位于西部凹陷，区内沉积主要 分布在齐家地区，物源来自杜家台方向，沉积相以小型三角洲一浅湖体系为主。 2 沙三段沉积时期 沙三下亚段沉积时期。以鸳鸯沟断层为主的北东向断裂开始强烈活动，造成物源区和 沉积区的显著高差，来自研究区西侧的陆源碎屑物由辫状河或以阵发性沉积物重力流沿凹 陷的短轴方向注入湖盆，形成了较大的扇三角洲体系。在本区无论是高位体系域( h s t ) ， 还是低位体系域( l s t ) 一湖侵体系域( t s t ) 均发育了扇三角洲平原、前缘以及前扇三 角洲亚相( 图1 - - 4 , 图l 一5 ) ，可进一步划分为河口坝、辫状分流河道、心滩和沼泽微相 沉积。 图1 4 沙三下亚段低位体系域( l s t ) 一湖侵体系域( t s t ) 沉积相图f 3 】 f i g i - 4t h el s t t s ts e d i m e n t a r yf a c i em a po f e s 3 3 图1 5 沙三下亚段高位体系域( h s t ) 沉积相刚3 】 f i g 1 - 5t h eh s ts e d i m e n t a r yf a c i em a po f e s 3 3 7 第一章区域地质概况 沙三中上亚段沉积时期，在低位体系域( l s t ) 一湖侵体系域( t s t ) 和高位体系域 ( h s t ) 仍发育较大的扇三角洲体系( 图1 6 ，图1 - - 7 ) ，但分流河道由早期的两个变为 晚期的一个，水下分流河道砂体和河口坝砂体从早到晚向岸迁移，沼泽沉积范围明显较沙 三下亚段对应的沉积体系域有所扩大，反映当时水体逐渐变浅。 8 图1 6 沙三中上亚段低位体系域( l s t ) 一湖侵体系域( t s t ) 沉积相图 3 f i g 1 - 6t h el s t - - t s ts e d i m e n t a r yf a c i em a po fe s 3 i + 2 图1 7 沙三中上亚段高位体系域( h s t ) 沉积相图【3 1 f i g 1 7t h eh s ts e d i m e n t a r yf a c i em a po f e s 3 1 + 2 大庆石油学院硕士研究生学位论文 3 。沙一、二段沉积时期 沙二沉积时期是湖盆第1 i i 构造旋回的开始，河流三角洲体系遍及全区，是储层最为发 育的时期。沙一开始沉积后，湖体扩张加剧，鸳鸯沟断层再次活动，但对沉积的控制没有 前期明显，以较开阔的浅水湖盆为主，湖盆范围可能比沙三时期更大。 4 东营组沉积时期 东营组开始沉积时基本上继承了沙一段沉积的特点，该时期断层开始强烈活动，对沉 积控制作用明显。东三段沉积晚期，本区进入潮笳萎缩阶段，洼陷周边的扇三角洲、三角 洲体系强烈进积湖泊迅速淤浅，范围缩小。至东一段沉积末期，受东营运动的影响，本 区开始抬升，遭受风化剥蚀，自此，本区断陷活动结束。以这次沉积间断为构造转换点， 从新近纪馆陶组沉积期开始，整个地区进入坳陷作用阶段。 5 新近系及第四纪沉积时期 、 在区域坳陷构造背景下，馆陶组沉积期本区进入填平补齐阶段，洼陷周边残留山体提 供物源，形成山前冲积平原，辫状河发育，随着山体被剥蚀殆尽，辫状河体系消失，演化 成区域大型河流体系的一部分。明化镇组和第四纪沉积时，本区以大型泛滥平原为主。 第三节成岩阶段划分 根据薄片镜下鉴定、包裹体测温、有机质成熟度、粘土矿物演化、砂岩中自生矿物和 岩石结构参数分析等，参照中华人民共和国石油与天然气行业标准碎屑岩成岩阶段划分规 范一j ，鸳鸯沟地区的成岩阶段可划分如下( 图1 8 ) 3 1 ： 1 早成岩阶段a 期 埋深在1 6 0 0 5 - 1 0 0 m 以上，成岩作用以机械压实作用为主，碎屑颗粒呈悬浮一点状接 触。r o o 3 5 ，有机质未成熟；孢粉颜色为淡黄，t a i 8 0 ，为蒙皂石带。砂岩中出现 少量泥碳酸盐方解石胶结，但其含量一般 1 5 ，最高可达4 0 。 2 早成岩阶段b 期 在1 6 0 0 5 - 1 0 0 m 埋深 2 9 0 0 1 0 0 m 的范围内，机械压实对储层孔隙度的影响减弱， 但随着压实作用的增强，颗粒接触关系逐渐演变为点线状接触。胶结作用增强，砂岩中 的胶结物以方解石为主，其次为白云石、泥晶碳酸盐以及硅质。在本阶段出现石英和长 石加大，但加大边均较窄。砂岩中粘土矿物以高岭石、伊蒙混层为主，绿泥石和伊利石的 含量增加。泥岩中蒙皂石含量逐渐减小，伊利石、i s 混层和绿泥石的含量增加。i s 混层 中s 的古量在4 5 之内，属于无序混层带。0 3 5 风 o 5 ，有机质处于半成熟阶段， 但已有有机酸生成。孢粉颜色为黄色，t a i = 2 3 2 8 。储层进入有机酸生成高峰带( o 3 5 如o 8 ) ，储层中的硅铝酸盐和碳酸盐矿物被溶蚀，形成次生孔隙，孔隙类型为混 合孔隙，但以次生孔隙为主。 。 3 中成岩阶段a l 期 在2 9 0 0 1 0 0 m 埋深 0 8 ) ，次生孔隙的形成为后期( 中a 2 ) 油气的充注作好了准 9 一 兰二望匡塑些堕塑翌 1 0 co一钟g弓暑暑牙h嚣窖dbuf co量is。旨盖鲁u留一勺曲昌_i|暑i山 【l奄泵群叁献凶霉霪枯淞-i回 o 鲁 o 2 o 一 醛皑e + i + + i+ i 舍 o 8 o o 譬 寸 n 链蜊剥 蠖州碡 赠如靠州诔 州带一穰鼎 鞲震称到髓一j 一一蝌 蝌黼q n 暖 强锰臻 世 鐾 墨划嚣 饕 半悼景 鞲皿1 w 獐 器 牝琏k 缸】s b 圳 悼批禺+ - 皿 手 蛹赠悼 黎 叁 取霹霉 徨窖谆 岛辆骥| l 聪删 和妊蜊 螺蟓 羹_ 姆 j ： 匿暄 瞳 每回醛 ；蠡* 砸l 剐梧 糍靼 嫠黔 容妊趟啪恤瞍 j i 杯蜓柱 瓤靼糕求# 酶悼嚣忙骥 坂如赠 腭鞋迎! l 蜒 蹭 罂哥碧x 忙窭锰 磴瑶非 * 谩蒜 井镊壤 警蕺 疆糍耀键雅 p 廿 避 嚣 扭 苈 糕蚕 挺帕 权三 斌。 媾： ， 酥? 鲻。颦d 始爻 摹 。 篮 + 廿羽谶p 懿 盛 蠡 枣 键 鑫鄙 畔憾聃廿嚼湘 大庆石油学院硕士研究生学位论文 备。孢粉颜色为桔黄，尉，= 2 8 3 0 。长石的溶解为粘土矿物的转化提供了丰富的k + 。泥 岩中蒙皂石层向i s 混层转变，粘土矿物中以伊利石和i s 混层为主，“s 中s 在3 9 4 5 之间，进入第一迅速转化带( 属于部分有序混层带) 。砂岩中的粘土矿物主要为高岭石、i s 混层、伊利石和绿泥石。粘士矿物的转化和长石溶解排出丰富的s i 4 + 和n a 十，为石英和长 石的次生加大提供了更为丰富的阳离子来源。在这一阶段石英加大边和长石加大边更宽， 石英次生加大达i i 级以上。见铁方解石和白云石呈胶结、交代物的形式出现。 4 中成岩阶段a 2 期 在3 7 0 0 l o o m 埋深 4 5 0 0 1 0 0 m 的深度范围内，鸳鸯沟地区处于中成岩阶段a 2 期。在该阶段成岩作用仍以胶结作用和交代作用为主，机械压实对储层孔隙的影响进一步 减弱，但随着压实作用的增强，、有机质进入大量生烃的成熟阶段，o 8 1 3 。孢粉颜色为棕黑，t a i 3 5 。干酪根不再大量排出有机酸，胶 结作用占主导地位。混层粘土已由完全有序转化为超点阵有序，i s 混层中s 为 2 0 0 阶段的烃源岩存在。 二、储屡特征 有效的烃源岩是油气藏存在的基础，而具有高孔隙性和高渗透性的储集层为烃类的聚 人庆石油学院硕士研究生学位论文 集提供了充足的储集空间，也为油气运移准备了必要的运载通道。鸳鸯沟地区储层的储集 性质主要受沉积相和成岩作用的影响和控制。 表1 2 鸳鸯沟地区有机质成熟度统计表 t a b l e i - 2t h es t a t i s t i c so f o r g a n i cm a t t e rm a t u r i t yi ny u a n y a n g g o ur e g i o n 演化阶段 来成熟半成熟低成熟 成熟高成熟 尼( ) 1 3 深度( m )1 6 0 0 1 6 0 0 2 9 0 02 9 0 0 3 5 0 03 5 0 0 4 5 0 0 4 5 0 0 1 沉积相 沉积相是影响储层储集性的“先天”因素，它决定着储层的空间分布和原始物性。在 不同沉积环境下，可形成不同类型的砂砾岩体，无论是其宏观规模、分布特征，还是其结 构成熟度、成分成熟度等微观特征均有明显差异。研究区钻井取芯资料统计表明( 表1 3 ) 目的层沙三段扇三角洲沉积体系中分流河道砂体的物性就最好，其次为河口坝砂体。 表l 一3 鸳鸯沟地区沙三段不同微相储层物性统计表 t a b l e i - 3t h er e s e r v o i rq u a l i t ys t a t i s t i c so f d i f f e r e n ts e d i m e n t a r yf a c i e so f e s 3i ny u a n y a n g g o ur e g i o n 徽相平均孔骧度( )样品数( 块)平均渗透牢( 1 0 u 珈2 )样品数( 块) 辫状分流河道 2 0 61 3 2 1 1 1 79 2 河口坝i 6 74 l o8 9 91 6 3 心滩l l33 68 4 l5 溜泽7 95 4lo3 9 2 成岩作用 成岩作用是影响储层储集性的“后天”因素，它决定着储层的最终物性，现今储层的 物性是成岩作用对其改造的结果。碎屑岩沉积后所经受的一系列成岩变化，对其孔隙的形 成、保存和破坏起着极为重要的作用。在相同沉积相的条件下，随成岩强度的增强，储层 物性变差( 表1 4 ) 。在同一成岩阶段，不同沉积微相砂体的物性又有差异，鸳鸯沟地区 河口坝砂体的物性又最好，辫状分流河道次之，与表1 3 所得出的结论不相同，这是由 于在鸳鸯沟地区辫状分流河道砂体埋深较浅，成岩作用较弱之故。 表1 4 鸳鸯沟地区不同沉积缀相储层物性统计表 t a b l e 1 - 4t h er e s e r v o i rq u a l i t ys t a t i s t i c so f d i f f e r e n ts e d i m e n t a r yf a c i si ny u a n y a n g g o ur e g i o n 、彳搿 扩；裂 河口坝辫状分流河道心滩沼泽 早成岩阶段b 3 0 4 4 ( 7 ) 2 3 3 8 ( 3 6 ) 1 8 9 3 ( 8 ) 中成岩阶段凡 1 54 7 ( 4 0 )1 5 19 f 4 4 ) 1 4 3 6 ( 3 3 ) 中成岩阶段几 1 08 5 ( 3 9 ) 1 0 6 7 0 2 ) 注：平均值( 样品数) ：“一”无数据 三、盖屡特征 盏层可分为区域盏层和局部盖层两大类，前者覆盖了油气运移路径，后者决定了油气 的聚集。鸳鸯沟地区纵向上沙三、沙一段下部都以扇三角洲砂体为主，上部都以浅湖半 第一章区域地质概况 深湖相泥岩为主，这些泥岩是其下部各套储层的直接盖层。其中沙段中上部泥岩广泛分 布，连续厚度可达! o o m 4 0 0 m ，泥岩质纯，累计厚度也可达6 0 0 m 左右，般大于2 0 0 m ， 是广泛分布的最优区域盖层。沙三中上部泥岩累计厚度也在2 0 0 m 以上，它们既是研究区 的主力烃源岩层，又是沙四段、沙三段及沙二段各类油气藏的直接盖层。 四、保存条件 鸳鸯沟地区的保存条件较好，成藏后构造活动不是很强。在古近纪以前为裂陷期，断 层活动较为强烈，保存条件相对较差；新近纪第四纪时为坳陷期，大部分断裂活动较弱， 断距较小，此时保存条件相对较好。鸳鸯沟地区的保存条件在空间上也有不同，靠近凹陷 中心部位，保存条件较好，而在周边的断层发育地区，保存条件较差。多期构造运动使得 各地层都有机会形成油气藏，造成纵向上不同含油层系复合叠加连片，后期构造运动较强 的地区多形成新近系油藏，而古近系油藏被破坏。 1 4 大庆石油学院硕士研究生学位论文 第二章成岩作用数值模拟基本原理与模型简介 石油与天然气是沉积有机矿产，其形成和分布与构造运动、沉积条件及成岩作用密切 相关，而在构造影响相对不太重要的情况下，含油气储层的分布和物性主要受沉积相和成 岩作用的影响与控制5 1 。 目前，随着中浅层油气勘探程度的逐渐提高，油气勘探前景越来越小，油气产量逐渐 减少。因此深层隐蔽油气藏勘探就成为中国现阶段油气储量接替的关键。对于中浅层( 埋 深 3 5 0 0 m ) ，随着压实、胶结作用的增强，成岩强度变 大，储层孔隙主要以次生溶蚀孔隙及裂缝为主，成岩作用相对来说更为重要。所以，在沉 积学研究及砂体预测的同时，必须加强成岩作用的研究，弄清深层所处的成岩状态( 成岩 阶段) 及其所对应的生、储、盖等特征，以便更好地指导油气勘探。但是，传统的成岩作 用研究只适合于已有钻井地区。另外，即使已有的钻井足够多，传统成岩作用研究也只能 限于现今的研究，而不能恢复地史时期成岩状态的演变，这势必影响油气勘探。为此，本 文使用并完善了成岩作用数值模拟系统d m $ 2 0 0 5 ( d i a g e n e s e s m o d e l i n gs y s t e m 2 0 0 5 ) ，以 便用于横向上的成岩场分析、成岩相预测和成岩史模拟。 第一节基本原理 一、地质原理及模型