（矿产普查与勘探专业论文）陕北富县探区延长组长3油层组储层评价与地质建模.pdf

论文题目 陕北富县探区延长组长3 油层组储层评价与地质建模 专业 矿产普查与勘探 硕士生 王艳 签名 童圭鱼 指导老师 王生全 签名 主 王 付国民 签名 i 审至1 迭 么 摘要 本文以当代石油地质学 沉积学 地球物理测井 数学地质及储层地质学等学科的 新理论 新方法为指导 以计算机为辅助手段 以压汞实验 薄片鉴定 物性测试 扫 描电镜 能谱与重矿物分析 x 衍射等方法为实验手段 以钻井 录井 测井 野外剖 面观察和各种化验资料为依据 从宏观到微观 从层间到层内 应用对岩芯的精细描述 与测井相分析 对陕北富县探区长3 储层进行了详细描述 把长3 储层划分为水下分流 河道 河口坝 分流间湾 前缘席状砂 远砂坝 浅湖 前三角洲 天然堤 河道侧缘 等1 3 种沉积微相 得出水下分流河道和河口坝沉积的砂体是长3 储层主要储集体 从沉积微相的演化及各时期沉积微相特征分析得出 研究区河道主要呈北东 南西 方向展布 河道发育较稳定 砂体基本连片 通过长3 储层的岩石学特征 孔隙结构特 征 成岩作用特征 物性特征 非均质性特征的评价研究 得出长3 储层主要以浅灰色 细粒长石砂岩为主 成分成熟度较低 结构成熟度中等 较好 粒度分选性较好 磨圆 度呈次棱角为主 孔喉组合类型以残余粒间孔 小 微孔 微细喉组合为主 层间非均质 性属于中等偏强型 单砂体内部渗透率变化比较快 以复合韵律最为普遍 平面的非均 质性较弱 微观非均质性较强 利用多种参数和各种分析方法 将储层划分为特低渗储层 超低渗储层和致密层三 类 研究得出主力油层长3 2 为特低渗储层 储层的沉积厚度大 物性好 其余的油层以 超低渗储层为主 以上述研究为基础对选定的长3 储层 利用p e t r e l 建模软件构建了储 层地质模型及相应的构造模型 砂体模型和属性模型 研究成果为探区下一步的勘探和 开发指明了方向 关键词 储层评价 地质建模 沉积微相 成岩作用 孔隙结构 非均质性 研究类型 应用研究 s u b j e c t t h e r e s e r v o i re v a l u a t i o na n dg e o l o g i c a lm o d e l i n go fc h a n 9 3o i l s e to fy a n c h a n gf o r m a t i o ni nf u x i a ne x p l o r a t i o na r e ao f s h a n b e i s p e c i a l t y m i n e r a lr e s o u r c ep r o s p e c t i n ga n de x p l o r a t i o n n a m e w a n g y a h i n s t r u c t o r w a n gs h e n g q u a n f ug u o m i u a b s t r a c t s i g n a t u r e j 壕且一 心i g n 珩眦 上学铲 s i g n a t r u e 巨 二 丝丑 b a s e do n u p t o d a t ep e t r o l e u mg e o l o g y s e d i m e n t o l o g y g e o p h y s i c a ll o g g i n g m a t h e m a t i cg e o l o g ya n dr e s e r v o i rg e o l o g ye t en e wt h e o r i e sa n dn e wm e a n so f i e n c e t h e c o m p u t e ra st h ee n x i 妇ym e t h o d i n t r u s i v em e r c u r ye x p e r i m e n t t h i ns e c t i o nd e t e r m i n a t i o n p h y s i c a tp r o p e r t yt e a t s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e e n e r g ys p c c t l u ma n dh e a v ym i n e r a l s a n a l y s i s x m yd i f f r a c t i o nm a n ym e a n sa st h ee x p e r i m e n t a lm e t h o d s d r i l l i n g l o g g i n g o u t c r o po b s e r v a t i o na n dk i n d so fa s s a y e dc h e m i c a lm a t e r i a l sa sb a s i s 舶mm a c r o s c o p i ct o m i c r o c o s m i c f r o mi n t e c l a y c rt oi n t c m a i b ys u b t l ed e s c r i p t i o no fr o c kc o r ea n df a c i e s e s a n a l y s i so fw e l ll o g g i n g t h i sp a p e rd e s c r i b e st h ec h a n 9 3r e s e r v o i rb e d i nf u x i a ne x p l o r a t i o n a r e ar e s e r v o i rd e t a i l e d l y i tp l o t sc h a n 9 3r e s e r v o i rb e do u t1 3k i n d ss e d i m e n t a r ym i c r o f i c h e s a sf o l l o w su n d e r w a t e rd i s t r i b u t a r i e sc h a n n e l r i v e rm o u t hb a r i n t o r d i s t r i b u t a r yb a y t h ef r o n tb l a n k e t s e n d f a rs a n dd a m s h a l l o w l a k e p r o d e l t a n a t u r a lb a r r i e r c h a n n e lf l a n ke t c n 圯d e p o s i t i o ng r a n u l a t e ds u b s t a n c eb o d yo f u n d e rw a t e rd i s t r i b u t a r i e sc h a n n e la n dr i v e r m o u t hb a ri st h ec h a n 9 3r e s e r v o i r sm a i n l yr e s e r v o i r s f r o mt h ed e v e l o p m e n to fs e d i m e n t a r y m i c r o f i c h e sa n dt h ec h a r a c t e ro fe a c hp e r i o d st os t h a tt h ec h a n n e lo ft h es t u d y 钿髓w a s m a i n l yd i s t r i b u t e db yn e s wt e n d i n g n 圮d e p t ho f s a n d i sl a r g ea n df u n d a m e n t a l l yt o g e t h e r 8 yt h ee v a l u a t i o ns t u d yo fl i t h o l o g y p o r es t r u c t u r e d i a g e n e s i s p h y s i c a lp r o p e r t y n o n h o m o g e n e o u sp r o p e r t yi nc h a n 9 3r e s e r v o i r s i tg e t st h a tt h ec o m p o n e n t so fc h a n 9 3 r e s e r v o i r si sm a i n l yg r a y i s hf i n ea t k o s e c o m p o s i t i o n a l m a t u r i t yi sl o w t e x t u r a lm a t u r i t yi s m e d i u mt op r e f e r a b l y g r m ns i z ep r e f e r a b l ys o r t i n g n 圮g r a ms h a p ei sm o s ts u b a n g u l a r t h e p o r et h r o a tc o m b i n a t i o nt y p ei sm a i n l yr e s i d u a li n t e r g r a n u l a rp o r o s i t ya n ds m a l lp o r e s 锄d m i c r o f i n et h r o a t s t h ei n t e r l a y e rh e t e r o g e n e i t yi sm e d i u m i n t e n s i v e t h ep e r m e a b i l i t yv a r i e t y i n s i n g l es a n d l a y e r i n t e r i o ra s c e n d sq u i c k l y c o m p o u n dr h y t h m s u b i q u i t o u s p l a n e h e t e r o g e n e i t yi sf a i n t i s h m i c r o c o s m i ch e t e r o g e n e i t yi ss t r o n g b ym u i t i p a r a m e t e r sa n dk i n d so fa n a l y s i sm e t h o d s p l o t sc h a n 9 3r e s e r v o i rb e do u tt h e u l t r a l o wp e r m e a b l er e s e r v o i r t h ee x t r a l o wp e r m e a b l er e s e r v o i rc o m p a c tr e s e r v o i r t h e r e s e a r c hr e s u l t si sa sf o l l o w s t h em a i no i ll a y e rc h a n g3 2i st h eu l t r a l o wp e r m e a b l e r e s e r v o i r s e d i m e n t a r yt h i c k n e s si sd e e p p h y s i c a lp r o p e r t yi sg o o d t h er e s tr e s e r v o i ri sm o s t o ft h ee x t r a l o wp e r m e a b l er e s e r v o i r b a s e do nt h ea b o v es t u d y t h eg e o l o g i c a lm o d e lo f c h a n 9 3r e s e r v o i rs e tw a ss e tu pb yu s i n gp e t r e ls o f t w a r es o f t w a r ew h i c hi n c l u d es t n l e t u r e m o d e l s a n db o d ym o d e la n da t t r i b u t em o d e l t h es t u d yc o n c l u s i o nd e m o n s t r a t e sd i r e c t i o nf o r f i 1 r t h c re x p l o r a t i o na n de x p l o i t a t i o n g e o l o g i c a lm o d e l i n g s e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e s t h e s i s a p p l i c a t i o ns t u d y 西妻斜技丈学 学位论文独创性说明 本人郑重声明 所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 其取得研究成果 尽我所知 除了文中加以标注和致谢的地方外 论文中不包含 其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得西安科技大学 或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意 学位论文作者签名 主事色 e t t 藿i 2 0 0 7 z 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定 即 研究生在校攻读学位期间 论文工作的知识产权单位属于西安科技大学 学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版 本人允许论文被查阅和借阅 学校可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文 同时本人保证 毕业后结合学位论文研究课 题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学 保密论文待解密后适用本声明 学位论文作者签名 王格 指导教师签名 童y 小 字 司乱 n 年 月 e t 1 绪论 1 绪论 1 i 选题的目的及意义 鄂尔多斯盆地是我国第二大沉积盆地和重要的能源基地 油气资源丰富 具有油气 分布广 含油层段多 油层厚度大等特点 三叠系延长组是其主要的低渗透含油层系 储层砂体成分成熟度低 物性差 孔 喉细小 比表面积大 非均质程度严重 可动的 流体饱和度小 存在启动压力梯度 如何精细评价及有效开发鄂尔多斯盆地特低渗油藏 一直是近年来石油界研究的热点 鄂尔多斯盆地东南部延长组长3 油层组 形成于台型 前缘一坡型前缘的曲流河三角洲一湖泊沉积 储层物性更差 是典型的特一超低渗储层 具有与国内其它特低渗油层相似的特点 储层非均质性严重 油层孔喉细小 比表面积 大 渗透率低 渗流规律不遵循达西定律 具有启动压力梯度 发育微裂缝 为了全面 深入得认识长3 储层的地质特征 并为探区下一步勘探开发提供科学依据 作者以导师 承担的中原油田公司陕北富县探区的科研项目为依托 选择了 陕北富县探区延长组长 3 油层组储层评价与地质建模 作为论文题目 旨在通过对富县探区延长组长3 储层的 沉积微相 储层微观特征 储层非均质性和储层的综合评价研究 预测有利储集相带 并在此基础上 建立起长3 油层组的地质模型 更加直观地再现研究区的地下结构 为 更加准确的预测有利储集相带提供地质依据 同时也为今后开展外围地质建模和建立油 藏数值模拟一体化奠定基础 1 2 研究现状 1 2 1 特低渗储层精细评价研究进展 对于特低渗储层来说 近年来深化了以下几个方面的研究 1 特低渗储层微观孔隙结构研究 八十年代罗蛰谭 王允诚 l 将砂岩的孔隙结构 分为了7 种类型 即 粒间孔 杂基微孔 矿物节理缝和岩屑内粒间微孔 纹 理及层理缝 溶蚀孔隙 晶体再生长晶间隙及成岩期胶结物充填未满孔 胶结物晶 问孔 裂隙孔隙 并研究了孔隙类型及成因的关系和研究孔隙结构的方法 目前我国 国内在认识储层和进行储层评价时大多使用了这些方法和理论 随着技术的进步 一些 新的研究孔隙结构的技术也得到了发展和应用 如扫描电镜 恒速压汞 核磁共振技术 计算机技术在分析孔隙结构中的应用等 同时在研究孔隙结构理论上也有一定的进展 主要体现在两个方面 一是孔隙结构的模拟 建立了一些类型的计算机网络模型及模拟 方法 2 1 但少见关于低渗透储层孔隙结构的模拟 另一方面是孔隙结构描述理论的进展 目前研究较多的是孔隙结构的分形几何描述理论和方法 国内外已有大量的学者进行了 西安科技大学硕士学住论文 深入的研究口川 大量的研究 5 6 1 表明 低渗砂岩油气层的孔隙类型主要有粒问孔 溶蚀孔 微孔 晶问孔 微裂隙 主要以中小孔为主 孔隙半径常常小于5 0 l im 在特低渗储层中粒间 孔主要为残余粒间孔 并且数量上小于溶蚀孔 同时 微孔和微裂隙明显增加 喉道类 型主要为点状喉道 片状喉道和管束状喉道 孔喉组合类型主要有中孔细喉型 小孔细 喉型和微孔 微喉道及微裂隙混合型 严衡文等 7 强结低渗砂岩储层的孔隙几何形态认 为在溶孔发育的砂岩中 多见三角形 四边形 或楔形 多边形 长条孔 在粉砂岩 泥岩含量高和成岩作用强的砂岩中 峰窝状孔 星点状和长条形孔更为常见 同时在这 些储层中也出现以小孔 细喉 微孔 微喉组合的孔隙系统或出现裂隙 呈双重孔隙系 统 它们的组合非常复杂 给油田开发带来了更大的难度 2 成岩作用与沉积微相相互作用对储层质量的影响 低渗透储层的微相类型和 岩相类型与储层演化密切相关 如在鄂尔多斯盆地延长组储层中 同一沉积体系的不同 微相砂体的储集性能差别大 其成岩演化特征亦不相同 可以说 岩性微相一成岩相同 时控制了储层孔隙的演化 寻找这种有利的成岩一储集相带关键是在沉积微相研究的基 础上 勾画出有利的岩性微相和储层的成岩相 3 微孔隙定量化技术 低渗透储层中微孔隙占了相当大的比重 有的占总孔隙 的5 0 以上 对它的成因 分布型式和对油气水的分布控制尚处于初步研究阶段 微孔 隙定量分析方法可为低渗透储层的研究提供准确可靠的定量物性数据 结合其它分析手 段 可以更加定量地评价这类储层 为开发提供模型 4 低渗透油藏评价新思路 必须引入新参数 在评价特低渗透储层及其划分 标准时 在采用渗透率 孔隙度 有效厚度 有效厚度钻遇率 喉道中值半径 泥质含 量 碳酸盐含量等常用参数的基础上 充分考虑低渗透储层的特点 引入反映低渗透渗 流特征的参数 建立新的适应特低渗储层特点的评价指标体系 5 国内外的许多学者己对低渗透油层的渗流机理和特征进行了广泛 深入的研 究 取得了一些有意义的研究成果 d 0 概括起来包括 考虑启动压力梯度的非达西渗 流的研究 考虑孔隙介质变形的渗流特征的研究 考虑流体与孔隙介质相互作用的渗流 特征的研究 大量研究表吲i i 1 5 特低渗透储层孔隙类型属于小孔细喉型 岩样中绝大部分孔道 半径小于1i jm 且岩石渗透率越低 则岩石孔隙系统的平均孔隙半径越小 非均质程 度越严重 微小孔隙所占孔隙体积的比例越大 这些特点将使孔喉变得更加窄小 迂曲 流体在细小孔隙中流动时存在启动压力梯度 具有非达西渗流的特点 渗流阻力大 压 力传导慢 由于启动压力梯度的存在 即使砂体连通 也不一定建立起有效的驱动体系 随着渗透率降低 启动压力梯度随渗透率降低而增加 低渗透油藏中低速非线性渗流的微观本质是流体在微小孔喉中的微尺度流动效应 2 1 绪论 低渗透油藏最重要的特征是其孔隙尺度非常小 致使在高渗透油藏孔隙中不重要的 因素 如壁面效应 分子间力等变成了主导因素 流体的微尺度流动效应 是导致低渗 透油藏中特殊渗流现象的本质原因 尽管在低渗砂岩储层水驱油微观机理的研究方面进行了大量的工作 但对低渗储层 孔隙结构系统的认识 弱亲油储层水驱油特征及影响因素 低渗储层岩石表面性质 特 低渗透储层压敏效应规律及其启动压力梯度对压力驱替系统的影响等方面的问题仍有 待进行深入认识 1 7 1 近年来 针对我国陆相低渗透储层特点发展了一系列实用 有效 和先迸的储层表 征及评价技术方法 如精细沉积微相研究技术 微构造及微地质界面研究技术 储层综 合预测技术 地质建模技术 但仍面临许多难题 如勘探评价阶段基于露头与钻井资料 协同的精细地质模型的建立 特低渗储层裂缝三维定量模型 特低渗储层成岩作用与沉 积微相相互作用对储层质量的影响作用 特低渗储层孔隙结构模型及微孔隙定量化技 术 特低渗储层综合评价等 1 2 2 储层精细表征与预测进展 储层非均质性是影响原油采收率提高的主要因素之一 近年来 储层精细表征已经 成为了石油开发和提高采收率的关键技术 当今该领域研究进展主要表现在 1 宏观向微观方向发展 研究更加深入和精细 目的是揭示各个层次储层非均 质性及其对油气水运动和采收率的影响 2 定性向定量及预测方向发展 主要标志是建立精细储层预测模型 它的主要 内容是沉积微相细分和空问配置关系 各微相砂体内部的建筑结构及物性参数分布模 型 其中 随机的储层表征方法是当今储层精细描述的主要技术标志 从1 9 8 4 年h o l d o r s e n 与l a k e 第一篇油气储层随机建模方面的论文发表开始 随机 建模技术不断发展 完善 应用范围不断扩大 先后发展了各种适用于类型变量的序贯 指示模拟 截断高斯模拟 布尔模拟 适用于连续变量的序贯高斯模拟 序贯高斯协同 模拟 分形随机函数法 矩阵方法 频率域方法的模拟及适用于两类变量的模拟退火模 拟 并考虑到在碎屑岩储层中沉积相对渗透率等变量的分布起着重要的控制作用和不同 参数问的耦合作用 发展y 阶段相控建模方法及多参数协同建模方法 l t t 2 0 其次在随 机建模过程中 强调多参数协同 多资料综合应用 最佳的利用地震信息较强的横向连 续性 地质资料和岩芯资料很高的准确度及测井信息很好的纵向分辨率 达到最大限度 地再现地下储层及其参数分布模式的目的 2 l 2 3 1 t j o l s e n 等 1 9 9 6 通过建立波阻抗与河道砂的关系 低阻抗地区出现河道砂的概率 大而高阻抗地区出现河道砂的概率小 将地震资科用于河流相带的随机模拟中 a a k t i n g i 等 1 9 9 2 详细论述了综合地震和测井资料进行储层物性参数的建模方法 3 西安科技大学硕士学位论文 步骤 从方法 结果方面比较了基于外部漂移克里格的模拟和基于m a r k o v b a y e s 标定 的协同模拟 认为结合地震资料可减少地质参数分布的不确定性 基于m a t k o v b a y e s 标定的方法比未经标定的外部漂移方法更能定量反映地震数据对一级变量的局部概率 分布的影响 m e e h a 和v e r m a 1 9 9 5 研究低渗储层时 发现各类砂岩的孔隙度与泥质含量之间 具有良好的相关性和交叉变异函数 便考虑对孔隙度采用m a r k o v b a v e s 模拟 视泥质 含量为软数据 建立含水饱和度模型时取泥质含量和孔隙度为软数据 但发现含水饱和 度与泥质含量和孔隙度的线性相关性减少 且结果与模拟结果相似 随机模拟技术不但应用于储层骨架 参数模型 而且应用于裂缝分布模型中 g r i n g a r t e n 1 9 9 6 在考虑了裂缝扩张和相互作用的地质和力学特征的基础上提出了一 种模拟裂缝的混杂型方法 该方法主要依赖于裂缝密度 要求事先确定裂缝系 裂缝密 度 裂缝密度与长度的关系和裂缝方位 然后对每种分位的裂缝单独进行模拟 模拟中 假设裂缝具矩形特征 定义扫描线密度 同时考虑构造期次和裂缝的级次 建立精细的预测模型 要求有丰富的地质知识库和各类储层的原型模型作基础 既 要有预测的参照物及模板 因此 近年来 许多学者在改进随机模拟方法的同时 不断 完善特定储层类型原型模型及其地质知识库的建立网 为精细储层表征提供足够的经验 知识 研究方法包括现代沉积 露头区 密井网区的储层精细解剖 大庆油田积极探索 密井网成对井解剖来建立储层地质知识库 成功探索出 在当代沉积学理论指导下 依 据油田密井网测井资料 采用层次分析和模式预测描述法 由大到小 由粗到细 分层 次解剖砂体的几何形态及内部建筑结构 精细建立相当宏观骨架模型的储层沉积模型及 渗透率非均质模型 然后采用地质统计学方法 以该模型为基础 建立定量的三维储层 地质模型 系统描述储层宏观非均质体系 的储层精细描述技术 另一方面 许多学者 将目光转向露头储层的精细解剖来建立各类储层的原型模型及地质知识库 特别对于勘 探评价及开发早期 只有将相似露头及有限井资料结合 才能建立切实可靠的原型模型 来约束储层的预测 1 3 主要研究内容 i 在前人研究的基础上 通过岩芯描述和分析资料 研究各种沉积特征 测井 和岩芯分析相结合研究沉积微相的平面展布 微相类型及组合特征 2 利用各种扫描电镜 能谱和铸体薄片的分析 研究长3 储层的成岩作用阶段 成岩作用类型 成岩作用模式以及对储层的影响 3 根据压汞 物性等化验资料的分析 研究长3 储层的岩石学特征 孔隙结构 特征 物性及非均质性方面的特征 通过以上的研究对储层进行分类和评价 4 应用长3 储层地质 测井资料 建立长3 储层的地质模型 包括构造模型 4 1 绪论 砂体模型和属性模型 1 4 研究思路和技术路线 主要根据野外露头的观察 录井资料 取芯井和测井资料的研究 以及对长3 油层 组的物性 压汞 薄片 x 衍射 粘土矿物 粒度等实验数据的分析 对长3 储层的沉 积微相进行详细划分 深入地研究长3 储层的微观孔隙结构和非均质性 并对长3 储层 进行分类和综合评价 根据所得到的地质资料 建立长3 储层的构造模型 砂体模型和 属性模型 然后预测有利的储集相带 所采用的技术路线 图1 1 如下 图1 1 技术路线 1 5 创新性结论 1 在常规铸体薄片 图像分析 常规压汞 扫描电镜 常规薄片观测的基础上 采用恒速压汞方法直接测量喉道的数量 准确的描述喉道的分布 认为长3 储层属于特 低渗储层 主要是由于其喉道结构非常的复杂 连通性差 从而导致渗透率非常低 2 许多地质学家认为在鄂尔多斯盆地只有长6 储层发育浊沸石 本次研究在扫 描电镜 能谱和铸体薄片中都发现长3 储层中含有大量的浊沸石 而且浊沸石形成的溶 蚀次生孔隙大大的改善了长3 储层的孔渗性 5 西安科技大学硕士学位论文 3 根据本区的地质特征 采用序贯指示模拟 序贯高斯模拟和相控建模的方法 建立了适合研究区长3 储层的台型前缘 坡型前缘三角洲 湖泊地质模型和地质知识库 1 6 完成的主要工作量 主要工作量见表1 1 表1 1 主要工作量 6 2 研究区概况 j i i l i 目 i i i 2 1 研究区地理位置及环境 2 研究区概况 陕北富县探区位于鄂尔多斯盆地东南部 图2 1 地理坐标为东经1 0 8 0 4 0 1 0 9 0 4 57 北纬3 5 0 4 5 3 6 01 4 面积约3 8 0 0 k m 2 行政区域上隶属陕西省富县及其周边 的黄陵 洛川 宜川 甘泉及延安等县 市 本区地处陕北黄土高原 发育洛河 葫芦河 沮水河等水系 呈现沟 峁 梁 塬 交错的黄土塬景观 海拔一般为约9 0 0 1 5 0 0 m 高差多在3 0 0 m 左右 该区属于大陆 性干旱气候 年平均温度1 0 1 3 无霜期六个月 降雨多集中于7 9 月份降 夏季多暴 雨和冰雹 区内交通条件相对较好 西延公路 铁路纵贯南北 兰宜3 0 9 国道横跨东西 另有树枝状公路网连接主要村镇 2 2 盆地构造 鄂尔多斯盆地是一个以太古界和元古界结 晶变质岩系为刚性基底的 呈南北向展布的大 型内陆拗陷盆地 大地构造上处于中国东部稳 定区与西部活动带之间的结合部位 图2 1 根据前人的资料 鄂尔多斯盆地经历了太 古代 早元古代的基底形成阶段 中晚元古代的 坳拉谷阶段 早古生代的浅海台地阶段 晚古 生代的滨海平原阶段 中生代的内陆盆地发育 阶段 新生代断陷阶段等发育阶段 中生代的 内陆盆地是鄂尔多斯盆地的主要盆地域 而三 叠系延长组则是中生代内陆湖盆发育的鼎盛时 期 是鄂尔多斯盆地的油气储集区 根据现今的构造形态 鄂尔多斯盆地可以 划分为六个一级构造单元 北接伊盟隆起 东图2 1 富县探区地理位置及鄂尔多斯 邻晋西挠褶带 南近渭北隆起 西邻天环拗陷盆地构造区划图 和西缘逆冲带 以及中部的陕北斜坡带 富县探区位于其中的陕北斜坡 形成于早白垩 世 的东南部 从富县探区延长组长3 油层组的顶面构造图 图2 2 可以看出 研究区总的构造 格局为由东向西倾斜的大型平缓单斜 倾角仅3 0 左右 构造幅度极小 平均坡降 7 西安科技大学项士学位论文 l o m k m 左右 局部因差异压实作用而产生鼻状构造 图2 2 富县探区长3 顶部构造图 2 3 沉积体系的演化与特征 三叠系延长组是鄂尔多斯盆地的印支运动之后在华北地台上形成的大型淡水湖盆 中堆积的陆源碎屑岩系 2 5 其在欧亚板块碰撞作用的左旋剪切作用力的支配下 逐渐形 成了西深 东浅 北缓 南陡的箕形格局 在此构造格局下 延长组的坳陷中心和沉积 中心并不重合 物源补给充沛刚 盆地的西部古陆边缘发育冲积扇和扇三角洲 西南和 南部发育由湖底扇组成的水下沉积体 而在北部 东部和南东 则发育向湖盆方向推进 的三角洲 三叠系延长组从上到下分为l o 个油层组 其沉积特征反映了湖盆的形成 发展和消 亡的过程 这一过程大致分为三个阶段 长l o 长7 的湖盆形成阶段 长6 长3 的湖 盆发展阶段 长2 长l 的湖盆消亡阶段 研究区隶属鄂尔多斯盆地东南部碎屑岩沉积体系 主要接受来自盆地东南方向的物 源 长3 油层组主要发育三角洲平原和三角洲前缘的分流河道砂体沉积 分流河道在侧 向上不断摆动 不同时期的河道砂体叠置在一起 厚度较大 岩性以细砂岩为主 岩石 类型主要为长石砂岩 2 4 地层的划分 鄂尔多斯盆地以太古界和中元古界变质结晶岩系为刚性沉积基底 上覆中上元古 界 早古生界 晚古生界和中新生界地台型沉积盖层 具有明显的二元结构伫7 硎 下古 8 2 研究区概况 生界主要为海相碳酸盐岩沉积 上古生界为海陆交互相及河流 湖泊相沉积 沉积建造 以陆源碎屑含煤沉积为主 仅早期发育有碳酸盐岩沉积夹层 中生界则为单一的河流一 湖泊相陆源碎屑含煤沉积 尤以上三叠统的湖泊相沉积厚度和分布范围为最大 是鄂尔 多斯盆地最重要的油气富集层位之一 本区钻遇的地层有新生界第四系 中生界上三叠统延长组 中生界中三叠统纸坊组 中生界下三叠统和尚沟组 中生界下三叠统六家沟组和古生界地层 主要的含油层系为 三叠系延长组长2 长3 长6 和长8 油层组 研究区延长组厚1 0 0 0 1 3 0 0 m 与下伏 纸坊组及上覆侏罗系富县组杂色泥岩夹灰白色粗砂岩 分别呈明显的平行不整合接触 根据前人的资料 延长组可划分为5 个岩性段 t a y l l 广 根据油气勘探需要又可细 分为1 0 个油层组 长l 长1 0 表2 1 各段及各油层组的特点如下 表2 1 富县探区延长组地层简表 地层厚度 标志层 系组段油层组备注 m 名称位置 第五段l 长io 2 4 0 k 9 底 长2 1 1 3 1 8 0 k s 底 长3 12 1 5 2 k 7 上研究重点 第四段t 3 y 4 延长3长3 24 1 5 0研究重点 长3 32 7 4 3 k 底 研究重点 长长4 58 0 9 0 中 叠 k 4顶 组 长6 8 0 1 5 0 k s 第 i rt 3 y 3 k 2 底 研长7s 7 1 9 3 k l 中上 系 长8l o o 1 9 s 第二段时 长9 9 0 1 5 0 k o上 第一段1 谚1 长l o1 4 0 2 1 0 长l o 油层组 位于延长组第一段 厚1 4 0 2 1 0 m 为灰色厚层块状中细粒砂岩 深灰色泥质粉砂岩及灰黑色泥岩 底部为粗砂岩 局部见铝土岩 水云母粘土岩 因 为长l o 油层组形成于盆地形成初期 所以几乎不含油 长9 油层组 位于延长组第二段底部 厚9 0 1 5 0 m 为暗色泥岩 页岩夹灰色粉 细砂岩 产有 李家畔页岩 k o 生油层 在富县地区普遍发育 是进行延长组地层 划分的可靠标志层 长8 油层组 位于延长组第二段项部 厚1 0 0 1 9 8 m 为暗色泥岩 砂质泥岩夹灰 9 西安科技大学硕士学位论文 色粉细砂岩 细砂岩不等厚互层 向下泥岩增加 偶夹水云母粘土岩 砂岩局部微含油 其底部常发育李家畔油页岩 长7 油层组 位于延长组第三段底部 厚8 7 1 9 3 m 为暗色泥岩 碳质泥岩 油 页岩夹薄层粉细砂岩 在其中上部发育良好的区域性对比标志层 俗称 张家滩油页岩 k 1 是延长组主要的生油岩系 长6 油层组 位于延长组第三段中部 厚8 0 1 5 0 m 岩性复杂多变 为灰黑色 灰色泥岩 粉砂岩 中细粒砂岩互层 间夹黑色碳质泥岩 页岩及煤线 其顶底含有 磁和k 2 两个延长组的辅助标志层 是研究区延长组最好的含油储集层段 长4 5 油层组 位于延长组第三段顶部 厚8 0 9 0 m 为浅灰色粉细砂岩与暗色泥 岩互层 泥岩含砂且常见碳化植物碎片 下段储层中的部分砂岩段含油 在其下部含有 俗称 细脖子 k 5 的延长组地层对比的辅助性标志层 是长6 段及其下部储集层段 的良好盖层 长3 油层组 位于延长组第四段底部 厚8 9 1 4 5 m 灰 深灰色泥岩 砂质泥岩 页岩夹浅灰色细砂岩或略等厚互层 局部夹煤线 少部分见斑状含油或油气显示 由于 长3 期湖盆开始逐步收缩 充填速度大于沉降速度 三角洲再次向湖心推进 含砂率较 高 是良好的储层段 也是富县探区的主力产油层之一 根据k 7 和k 两个标志层划分 延长组长3 油层组地层 但是这两个标志层分布不稳定 所以本区长3 储层的地层划分 采用采用以岩性资料为基础 岩性组合 沉积理论为指导 利用测井曲线 在标志层控 制下旋回对比 分级控制 厚度大致相等的方法 长3 油层组被划分为三个砂层组 长 3 1 长3 2 和长3 3 细分小层时 针对前三角洲 分流间湾等垂向加积沉积 采用 平行 对比法 而像三角洲分流河道等侧向加积沉积 则采用 等高程法 进行小层划分 同时在对比过程中采用了以下几种砂体对比模式 标志层附近的等高程细分对比模式 水下分流河道叠置砂体细分对比模式 相变细分对比模式 薄层砂体细分对比模式 将 长3 油层组细分为7 个小层 长3 1 砂层组划分为2 个小层 这两个小层的厚度都比较小 长3 2 砂层组是研究区的主力油层 划分为3 个小层 长3 3 砂层组为2 个小层 长2 油层组 位于延长组第四段顶部 厚1 1 3 1 8 0 m 为灰绿 灰 浅灰色细砂岩 夹暗色泥岩 其顶部岩性主要为黑色泥 页岩 碳质泥岩 为区域性的磁标志层 局 部砂岩段含油 长l 油层组 位于延长组第五段 厚0 2 4 0 m 本区东北部局部缺失 向南部厚度 增加 为暗色泥岩 泥质粉砂岩 粉细砂岩不等厚互层 夹碳质泥岩 页岩及煤线 其 底部的 标志层 是延长组区域性稳定标志层 长l 油层组是其下覆储集层段的盖层 局部发生剥蚀 1 0 2 研究区概况 2 5 勘探开发简况 研究区9 5 年以前的勘探工作主要是由长庆油田 地矿部第三普查大队等单位承担 根据不完全统计 区内及周边已累计钻井达1 0 0 余口 油气显示主要集中于长6 长2 和延安组 有7 口井见到油气流 其中5 口井初产达到工业油气流 中原油田自1 9 9 5 年获得了富县探区的油气勘探开发权后 已累计完成二维高分辨地震4 6 条 1 1 9 6 7 3 k m 完成大地电场探测8 5 2 个点 微重力勘探1 4 7 0 0 个点 面积6 9 k i n 2 目前已累计完钻各类探井及开发井1 1 5 口 累计进尺1 1 1 5 5 1 2 m 取芯井数5 6 口 取芯进尺2 4 2 6 7 9 m 芯长1 7 4 9 5 9 m 其中探井4 5 口 评价井1 4 口 开发井6 5 口 6 口探井钻达下古生界马家沟组 钻井主要分布于东区的牛武地区 包括中富4 3 井区 和西区的张村驿地区 其它大部分井的间距5 l o k m 甚至更大 图2 3 长3 储层获 油流的探井主要分布在牛武地区 在中生界延长组已经上报三级地质储量上亿吨 其中 长3 储层上报石油地质探明储量3 1 4 万吨 控制 预测储量4 8 3 7 万多吨 显示了该区长 3 储层的巨大勘探潜力 图2 3 陕北富县探区井位图 西安科技大学硕士擘位论文 3 1 物源分析 长3 油层组沉积微相特征 物源分析在确定沉积物物源位置和性质及沉积物搬运路径 甚至整个盆地的沉积作 用和构造演化等方面有着重要的意义 它在原盆地恢复 古地理再造 绘制沉积体系图 进行井下地层对比以及在评价储层的品质等方面 都可起到重要作用 2 9 3 0 随着现代分 析手段的不断提高 物源分析的方法日趋增多 而目前较常用的方法是 古水流方向测 定法 重矿物法 碎屑岩类分析法 沉积法 同位素法 地球化学方法等 本次研究采用了古水流方向法 重矿物法 1 古水流方向与物源分析 由图3 1 可以看出来 盆地西北 部沉积物的搬运方向1 2 6 西南部 的平凉一华亭地区古流向1 0 0 南 部的宜君一洛川地区平均为3 2 4 东部富县一宜川地区古水流优势方 向为2 1 8 2 6 6 东北地区的榆林 一带沉积物平均搬运方向1 9 7 这 些古流向参数证据表明 鄂尔多斯盆 地已经是一个大型内陆汇水盆地 表 现在其四周的古水流方向呈内收敛 状 并指向盆地中心 沉积物从盆地 边部向中心搬运 由此判断 富县探 区以北东方向物源为主 2 重矿物法与物源分析 砂岩中的重矿物因其耐磨蚀 稳定性强 能够较多的保留其母岩的图3 1 鄂尔多斯盆地上三叠统延长组 特征 在物源分析中 占有重要的地晚期古流向图 据李文厚等 1 9 9 9 位 由于电子探针技术的应用及其分析水平 精度的不断提高 重矿物分析法目前得到 广泛应用 由于重矿物之间具有严格的共生关系 所以重矿物组合是物源变化的极为敏 感的指示剂 因此 在同一沉积盆地中重矿物的种类和含量在平面上的变化可以直接指 示物源方向及物源区母岩的性质 j 因为最稳定矿物不会随着搬运距离的远近在质量上发生变化 而在重矿物组分中所 1 2 3 长3 油层组沉积微相特征 占的百分比含量会随着搬运距离增加而逐渐升高 次稳定矿物 中等稳定矿物 不稳定 矿物 最不稳定矿物在沉积搬运过程中 无论是在质量上还是在重矿物组分百分含量中 都会随着搬运距离而减少 自生重矿物 受沉积物所经历的时间和所处的环境影响明显 例 由图3 2 可以看出 在富县探区东北方向的最稳定重矿物组合 锆石 电气石 金红 石 板钛矿等的平均百分含量为1 2 1 9 次稳定重矿物组合 石榴石 榍石 磁铁矿 板 钛矿等的平均百分含量为6 0 4 6 中等稳定重矿物组合 绿帘石 黝帘石等的平均百分 含量为1 7 0 9 不稳定重矿物组合 重晶石 黄铁矿等的平均百分含量为3 4 最不 稳定重矿物组合 绿泥石 其他的平均百分含量为6 1 4 这说明物源主要来自东北方 向 图3 2 富县探区上三叠统延长组重矿物饼状图 据李文厚等 1 9 9 9 图3 3 图3 4 和图3 5 说明富县探区延长组的r e e 分配模式与东北部太古代及早 元古代变质岩一致 说明物源来自东北缘的变质岩系 3 5 1 综合古水流方向 重矿物组合特征及前人在区域上的研究 认为富县探区上三叠统 延长组物源来自东北方向 西安科技大学硕士学位论文 l lc p rn ds me uo dt b d y h oe rt m y bl u 图3 3 富县及以北地区延长组r e e 分配模式 据李文厚 1 9 9 9 l 4c ep fn ds me ug dt b d yh oe rt m y b l 图3 4 盆地东北缘火成岩r e e 分配模式 据李文厚 1 9 9 9 l ac ep rn ds me ug d t bd yh oe rt my bl u 图3 5 盆地东北缘变质岩r e e 分配模式 据李文厚 1 9 9 9 3 2 长3 油层组沉积体系的划分 沉积体系 d e p o s i t i o n a ls y s t e m 这一概念是1 9 7 6 年由f i s h e r 和m c g r o w n 首次引入 沉积学中 将沉积体系定义为 指在沉积环境和沉积作用方面具有成因联系的三维岩相 组合体 是与地貌或自然地理单元相当的地层体 通常以其生成环境来命名 沉积体 系作为盆地形成 演化过程的产物 是盆地形成 充填 演化的历史产物 它反映了盆 地的构造背景及性质的演化 因此 沉积体系的研究是其它研究的基础和前提 对认识 盆地性质及其演化具有重要意义 富县探区主要物源方向为东北向 z s 2 8 井区可能存在南部物源方向的影响 为混 源区 富县探区延长组长3 油层组是发育既有台型前缘 又有坡型前缘的延安曲流河三 角洲一湖泊沉积体系的东延部分 东部富县三角洲不存在 按其沉积演化史 仍可将其 划分为平面上叠置产出 但在垂向上相对独立的三角洲平原和三角洲前缘两个沉积体系 图3 6 1 4 图3 6 富县探区延长组沉积模式图 3 3 长3 油层组沉积微相研究 沉积微相研究是储层分布的有效研究方法 也是现代油藏精细表征的主要内容 储 层微相研究具有层次性 对密井网及开发中后期油藏 研究精度要求至控制油水运动的 最小单元 在本次研究中 首先对取芯井及具有岩屑录井资料的钻井进行沉积构造 岩 石微相特征及垂相序列的组合关系进行研究 确定各个小层沉积微相类型及特征 并对 与其相应的测井曲线进行研究 确定出各类沉积微相所具有的测井相特征 实现 沉积 相 与 测井相 的统一 其次 利用上述研究的成果 研究未取芯的各小层的 测井 相 确定出未取芯井各小层的沉积微相 最后 通过不同钻井各小层沉积微相的对比 研究 从而确定各沉积微相二维空间 即横向 上的变化 并通过对不同方向上沉积微 相变化的研究 确定沉积微相的平面展布规律 上述研究为阐明各类砂体在平面上的展 布 进行储层描述和地质建模提供基础资料 3 3 1 岩矿特征 富县探区长3 储层以浅灰色细粒长石砂岩为主 砂岩中各组分含量为石英2 6 7 0 长石2 0 7 0 岩屑o 1 1 4 沉积岩岩屑含量比较低 但分布普遍 变质 岩 火成岩岩屑分布少 但是含量较高 填隙物以泥质杂基为主 含量l 1 9 方 解石胶结物含量为1 1 2 砂岩长石风化中等 颗粒分选中等 较好 磨圆度主要为 次棱角 胶结方式以孔隙式为主 次为孔隙 接触式 颗粒呈