冀东油田老姆庙地区古近系东营组储层特征及成因分析

冀东油田老姆庙地区古近系东营组储层特征及成因分析

在碳酸盐岩层中，登记层非常常见，国内外也进行了大量研究（郭建华，1993；金振奎等，2001；陈强路等，2002；郑荣才等，2003；陈地层等，2004；邹元荣、郭书媛等，2005；闫相斌等，2007；刘忠宝等，2008；舒志国等，2009；王洪斌等，2009；莫兰等人，1999年；巴普蒂等人，2007；杰加和徐翔，2007；玛丽和布鲁克，2006；科蒂等人，2012）等。在碎屑岩地层中,迄今未见关于岩溶储层的报导。本次在对冀东老爷庙地区古近系东营组储层研究中,发现同样存在“碎屑岩岩溶储层”,而且其分布规律和控制因素与碳酸盐岩岩溶储层十分相似。识别并掌握碎屑岩岩溶储层的分布规律,对预测有利储集区带、寻找有利勘探目标有重要实际意义。本次根据13口井共480m的岩心观察、326块铸体薄片观察等,建立了岩性-电性对比关系,尤其是钙质砂岩与非钙质砂岩的电性识别特征,以便据电测曲线分析钙质砂岩分布。同时,通过从不整合面向下,系统观察岩芯铸体薄片,确定不同深度段砂岩次生溶蚀孔隙的发育程度,总结次生溶蚀孔隙分布规律,并对其控制因素进行探讨。1南堡凹陷古近纪—研究区概况老爷庙油田位于河北省东部的唐海、滦南、丰南县境内,构造上位于渤海湾盆地南堡凹陷的西北部,为一个滚动背斜构造,构造面积约150km2。根据资源评价结果,老爷庙地区石油总资源量为6130×104t,天然气资源量为89.118×108m3。南堡凹陷是新生界的一个深凹陷,与西南庄—柏各庄凸起相邻,其间以大型同生正断层为界。西南庄—柏各庄凸起上古近系不发育,新近系厚1000~1500m,直接覆盖于中生界之上。南堡凹陷古近系厚2000~3000m,主要为湖泊、三角洲碎屑岩沉积(李绍光等,1991;刘晓,2000;王家豪和王华,2002;董月霞,2003;尹志军和彭仕安,2004);新近系厚2000~2500m,主要为河流碎屑岩沉积。凹陷内发育的地层自下而上依次为古近系沙河街组、东营组、新近系馆陶组、明化镇组、第四系的平原组(表1),其中东营组与馆陶组之间存在区域不整合。这个不整合在整个渤海湾盆地普遍存在,反映在古近纪末期曾发生过大规模构造抬升运动。2层的特性2.1矿物的结构本区东营组储层的岩性为砾岩和砂岩,以砂岩为主。砾岩主要为细砾岩,呈灰色,中、薄层,单层厚度多为几十厘米,砾石的直径多为0.4~0.8cm,含量一般在75%-85%之间,分选中等,磨圆差到中等。砾石成分主要有红色的安山岩、灰黑色的玄武岩、白色的石英岩等。砾石之间的填隙物为方解石胶结物或粘土杂基。砂岩多呈灰色,中、厚层,以中、细砂岩为主。砂岩单层厚度在几十厘米到几米,发育交错层理。砂岩主要由石英、长石和岩屑组成,以长石和石英为主,其中石英含量为35%~60%,平均47%,长石含量为25%~50%,平均37%,岩屑含量10%~27%,平均17%。因此砂岩为长石砂岩。颗粒分选中等,磨圆差,以次棱角状为主。颗粒之间的填隙物为方解石胶结物或粘土杂基。钙质砂岩十分常见,其特征是电阻率曲线上表现为高阻,形成通常所说的“钙尖”(图1),声波时差很低,与其它砂岩很容易区分。方解石胶结物为粉晶到细晶,多呈粒状(图2),主要是从湖水中沉淀形成的。本区东营组中钙质胶结砂岩远比馆陶组和明化镇组多,就是因为东营组为三角洲—湖泊沉积,而馆陶组和明化镇组为河流沉积。2.2原生孔隙类型根据普通薄片、铸体薄片和扫描电镜观察,本区东营组砂岩储层中的孔隙类型既有原生孔隙,也有次生孔隙(表2)。次生孔隙主要是后期溶蚀作用形成的溶蚀孔隙。根据铸体薄片观察,本区砂岩孔隙以次生为主,多数情况下占全部孔隙的70%~90%,而原生孔隙仅个别情况下可达80%。2.2.1胶结残余孔孔隙原生孔隙指沉积时形成的孔隙。根据孔隙的保留特征,本区砂岩储层中的原生孔隙进一步划分为原始粒间孔和胶结残余粒间孔。(1)原始粒间孔:指沉积期间形成的孔隙,而且成岩阶段没有被胶结物充填(图3)。这类孔隙中可有一些沉积期间形成的杂基,后期由于压实作用可在一定程度上有所变小。这类孔隙的特点是形状比较规则,孔隙边缘比较平滑,通常就是颗粒边缘,位于颗粒之间,分布比较均匀。大小一般为40~70μm,最大可达150μm(图3a,b)。(2)胶结残余粒间孔:指原始粒间孔后期被胶结物充填但因尚未填满而剩余的粒间孔。此类孔隙在本区储层中也较常见,其特点是形状比较规则,呈多边形,孔隙边缘比较平直,位于颗粒之间,分布比较均匀。大小一般为20~40μm,最大可达60μm。2.2.2间溶孔及粒内溶孔本区砂岩储层中的溶蚀孔隙是由颗粒间的方解石胶结物及长石颗粒选择性溶蚀而形成的孔隙,包括粒间溶孔和粒内溶孔等两类孔隙,其中以粒间溶孔为主。(1)粒间溶孔:本区砂岩中的粒间溶孔是颗粒间的方解石胶结物部分或全部溶蚀形成的孔隙。这类孔隙形状不规则,边缘参差不齐,有些情况下还可见残余的方解石胶结物。这类孔隙分布不均匀,大小一般为40~70μm,最大可达120μm(图3c)。(2)粒内溶孔:本区砂岩中的粒内溶孔是位于颗粒内部,主要为火山岩岩屑和长石颗粒部分溶蚀形成(图3d)。其形态多为蜂窝状,有些情况下溶蚀彻底,形成铸模孔隙。这类孔隙形状不规则,其大小相差也较悬殊,一般为10~60μm。3不整合面与砂岩结构本区东营组的砂岩储层储集空间以次生溶蚀孔隙为主,是成岩阶段溶蚀作用产生的,本文将这类储层称为岩溶储层,与碳酸盐岩中的岩溶储层相似。根据岩心分析和测井资料分析,东营组岩溶储层的分布有明显的规律,即主要发育在距离古近系和新近系之间的不整合面之下约150m范围内。砂岩中的碳酸盐胶结物的含量在不整合面之下150m范围内较低,在5%以下,而150m以下,其含量明显增高,为10%~20%(图4)。从测井曲线上看,不整合面之下150m范围内砂岩电阻率总体上较低,而在此深度以下电阻率明显升高。例如在庙6井中,馆陶组和东营组之间的不整合面位于2506m处,从2506~2650m,砂岩的电阻率较低,在4Ω·m以下,“钙尖”(该井中电阻率超过7Ω·m)只有1个。在2650m以下,砂岩电阻率逐渐升高,砂岩电阻率大都为4~6Ω·m,“钙尖”出现频繁(图5)。在该井中,钙质砂岩的电阻率在6Ω·m以上,甚至可达20Ω·m。本区砂岩电阻率的高低与碳酸盐含量密切相关。总体上,碳酸盐含量越高,电阻率越高。因此不整合面之下150m范围内砂岩电阻率较低反映碳酸盐含量较低。另外,从电阻率曲线上还可以看出,不整合面之下150m范围内“钙尖”很少,而此带之下却常见。“钙尖”反映的是钙质砂岩,“钙尖”少说明钙质砂岩少。不整合面之下150m范围内“钙尖”很少的原因应是风化壳岩溶作用所致。总之,上述各种资料表明,在不整合面之下确实存在一个低碳酸盐含量带。碳酸盐含量低是方解石胶结物被溶蚀所致。铸体薄片观察也表明,该带内砂岩中次生溶蚀孔隙发育,这些溶蚀孔隙主要是砂岩中方解石胶结物溶蚀形成的。这个低碳酸盐含量带的形成与风化壳岩溶有关。在碳酸盐地层中,区域不整合面之下普遍发育岩溶带。这个岩溶带的厚度多为50~200m,这个厚度通常代表了渗流带加上潜流带的厚度,岩溶作用主要发生在这两个带中,尤其是潜流带。在碎屑岩地层中,不整合面之下同样应该存在渗流带和潜流带。处于这两个带中的砂岩,如果碳酸盐胶结物发育,同样会发生溶蚀作用,形成孔隙发育的有利储层。据20多口井岩心和测井资料统计,本区碎屑岩岩溶带的厚度大致为100~150m,与碳酸盐岩溶带厚度相似。但碎屑岩岩溶储层与碳酸盐岩溶储层不同的是,不会形成大型溶孔、溶洞,也不会发生钻具放空、泥浆漏失,其识别主要靠铸体薄片观察和测井曲线解释。不整合面之下的岩溶现象在岩浆岩、变质岩中同样可以存在,同样可以形成较好的储层。4碳酸盐岩岩溶储层和砂岩储层体系内的控制因素1)冀东油田老