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张绍辉, 杨子玉, 段润梅, 米兴夺, 李瑜琴, 白鹏翥, 王艳丽. 苏北曲塘次凹阜二段致密油岩性及岩相特征[J]. 录井工程, 2020,31(S1): 95-99.
ZHANG Shaohui, YANG Ziyu, DUAN Runmei, MI Xingduo, LI Yuqin, BAI Pengzhu, WANG Yanli. Lithology and lithofacies characteristics of tight oil from the Second Member of Funing Formation in Qutang sub-sag,Northern Jiangsu[J]. Mud Logging Engineering, 2020,31(S1): 95-99.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2020.S1.016  
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苏北曲塘次凹阜二段致密油岩性及岩相特征
张绍辉①, 杨子玉①, 段润梅①, 米兴夺①, 李瑜琴②, 白鹏翥③, 王艳丽④
① 中国石油大港油田分公司勘探开发研究院
② 中国石油渤海钻探第一录井公司
③ 中国石油大港油田分公司第四采油厂(滩海开发公司)
④ 中国石油大港油田分公司第一采油厂

作者简介：张绍辉 高级工程师,1972年生,1995年毕业于江汉石油学院,现在中国石油大港油田分公司勘探开发研究院从事油气地质综合研究工作。通信地址:300280 天津市滨海新区大港油田勘探开发研究院。电话:(022)63958772。E-mail:2998149132@qq.com

摘要

曲塘次凹阜二段致密油作为一个新的非常规油气资源勘探开发领域,其在储集层岩性、岩相研究与认识方面都属于空白。基于大量岩心实物、化验分析数据,通过开展曲塘次凹阜二段储集层岩性、岩相纵向组合特征研究,明确了阜二段岩石类型可划分为黏土岩、碳酸盐岩、长英沉积岩和细粒混合沉积岩四种类型,其中优势储集层以白云岩为主;厘清了阜二段自下而上共有六种岩相,其中阜二Ⅱ亚段LF③、阜二Ⅲ亚段LF⑤岩相为源储紧邻结构,阜二Ⅱ亚段LF④岩相属于源储一体结构,这三种岩相是曲塘次凹阜二段最有利的纵向岩相组合。在此基础上,利用厚度、脆性两项指标研究阜二段岩相的平面变化和分布,为曲塘次凹阜二段致密油下步的油气勘探突破提供了地质支撑。

关键词: 曲塘次凹; 阜二段; 致密油; 岩性; 岩相组合; 平面分布; 源储一体
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Lithology and lithofacies characteristics of tight oil from the Second Member of Funing Formation in Qutang sub-sag,Northern Jiangsu
ZHANG Shaohui①, YANG Ziyu①, DUAN Runmei①, MI Xingduo①, LI Yuqin②, BAI Pengzhu③, WANG Yanli④
① Research Institute of Exploration and Development, PetroChina Dagang Oilfield Company, Tianjin 300280,China
② No.1 Mud Logging Company,BHDC,CNPC,Tianjin 300280,China
③ No.4 Oil Production Plant of PetroChina Dagang Oilfield Company(Tanhai Development Company), Tianjin 300280,China
④ No.1 Oil Production Plant of PetroChina Dagang Oilfield Company, Tianjin 300280,China
Abstract

As a new exploration and development field of unconventional oil and gas resources,the tight oil from the Second Member of Funing Formation in Qutang sub-sag has few understanding or research on reservoir lithology and lithofacies. Based on a large amount of core and laboratory analysis data,through research on the longitudinal combination characteristics of reservoir lithology and lithofacies of the Second Member of Funing Formation in Qutang sub-sag,it is clarified that the rock types of the Second Member of Funing Formation can be divided into four types,clay rock,carbonate rock,felsic sedimentary rock and fine-grained mixed sedimentary rock,and that dolomite is the dominant reservoir. There are six lithofacies in the Second Member of Funing Formation from bottom to top,among which the lithofacies of LF③ from the second submember of the Second Member of Funing Formation and the LF⑤ from the third submember of the Second Member of Funing Formation are source-reservoir adjacent structure,and LF④ from the second submember of the Second Member of Funing Formation is source-reservoir integrated structure. These three lithofacies are the most favorable longitudinal combination of the Second Member of Funing Formation in Qutang sub-sag,based on which the two indexes of thickness and brittleness are used to study the plane changes and distribution of the lithofacies of the Second Member of Funing Formation,providing geological support for the oil and gas exploration breakthroughs in the tight oil from the Second Member of Funing Formation in Qutang sub-sag.

Keyword: Qutang sub-sag; the Second Member of Funing Formation; tight oil; lithology; lithofacies combination; plane distribution; source-reservoir integrated
0 引言

曲塘次凹位于苏北盆地海安凹陷内, 其阜二段为一套湖相为主夹海陆过渡相沉积, 在区内发育大套稳定的泥岩, 也是区域性的稳定标志层。以往的研究都是将阜二段作为常规油藏的主力烃源岩层, 阜二段致密油作为一个新的非常规油气资源勘探开发领域, 其在储集层岩性、岩相研究与认识方面都属于空白。本文在大量岩心观察、测井资料及其他分析化验数据的基础上, 通过对曲塘次凹阜二段储集层的岩相组合、纵向特征、纵向甜点分布、平面分布进行研究, 为该区阜二段致密油新领域油气勘探提供支持[1, 2, 3]。

1 阜二段致密油岩性分类及特征
1.1 阜二段致密油储集层岩性

根据多口井岩心观察、薄片鉴定、X射线衍射全岩分析数据, 对曲塘次凹阜二段岩性进行了深入研究。

1.1.1 岩心及薄片鉴定特征

泥岩类主要有粉砂质泥岩、白云质泥岩两类, 颜色以深灰色为主。阜二Ⅲ 亚段上部高位期泥岩沉积多呈块状分布, 粉砂岩呈斑状、条带状分布, 薄片下可见较高含量的泥质粉砂(石英、长石)和生物碎屑, 说明该沉积期生物比较繁茂; 阜二Ⅲ 亚段下部及阜二Ⅱ 亚段泥岩钙质含量增高, 主要为白云质或灰质泥岩, 呈块状、层状与泥质白云岩互层产出。

碳酸盐岩主要有泥质或粉砂质白云岩及白云岩(其中白云石含量70%以上), 以前两者为主, 颜色为灰色-灰褐色, 阜二Ⅰ 亚段泥质/粉砂质白云岩多呈厚层块状, 阜二Ⅲ 亚段白云岩多呈中层状。阜二段岩石矿物成分中除白云石外还含有方解石, 但白云石含量往往大于方解石含量。长英沉积岩主要有泥质粉砂岩、细砂岩, 主要分布于阜二Ⅰ 亚段底部, 多呈层状, 发育液化变形、泥岩撕裂屑及火焰构造等; 泥质和钙质含量往往较高, 岩性致密, 物性较差。

1.1.2 X射线衍射分析

X射线衍射(XRD)分析可识别出石英、钾长石、斜长石、白云石、方解石、方沸石、黄铁矿、黏土8种岩石矿物类型(图1), 其中钙质含量为15%~75%, 平均为43%, 且白云石含量大于方解石含量; 长英质含量为10%~78%, 平均为28%; 黏土含量为7%~45%, 平均为22%。除白云石外, 石英、长石含量也较高。

图1 曲塘次凹阜二段细粒沉积矿物组成特征

1.1.3 基于XRD的细粒沉积岩分类

在X射线衍射分析数据的基础上, 以碳酸盐矿物(方解石+白云石)、陆源碎屑矿物(石英+长石)、黏土矿物为三端元(图2), 依据三类矿物的归一化相对百分含量, 采用传统的“ 三级命名法” 命名(以含量10%、25%、50%为界)。如果三端元矿物组分没有任何一种超过50%, 则命名为细粒混合沉积岩, 并将其中含量最高的矿物类型作为定语“ ……质” , 如粉砂质细粒混合沉积岩、白云质细粒混合沉积岩、黏土质细粒混合沉积岩等[4, 5]。

图2 细粒沉积岩“ 陆源碎屑-黏土-碳酸盐” 三端元分类

碳酸盐岩在定名前要参照方解石和白云石的总量, 名称依据方解石与白云石含量的相对高低而定, 以含量高者确定岩石名称, 即定名为灰岩、白云岩。

根据上述命名规则, 曲塘次凹阜二段岩石类型划分为黏土岩、碳酸盐岩、长英沉积岩和细粒混合沉积岩四种类型, 其中黏土岩、长英沉积岩与镜下定名的泥岩和砂岩基本一致。从图2可以看出, 阜二段以混合沉积岩和碳酸盐岩为主。阜二段不仅泥岩等烃源岩发育, 泥质、粉砂质白云岩等储集层也较发育, 其中优势储集层以白云岩为主, 脆性矿物含量> 65%, 属于中高脆性岩相, 可压裂性高。

1.2 阜二段致密油储集层物性

致密储集层是非常规油气储集层的一种, 主要是指物性差, 孔隙度主体小于10%, 渗透率小于0.1 mD, 孔喉以微孔、纳米孔为主的一类储集层。曲塘次凹阜二段非砂岩致密储集层主要有泥岩和白云岩两类, 实测有效孔隙度介于0.7%~3.5%之间, 平均为2.2%, 渗透率介于0.003~0.1 mD之间, 平均为0.02 mD, 储集空间主要有微孔隙、微裂缝、次生溶蚀孔等。白云岩型储集层是阜二段重要的储集层类型之一, 以白云石晶间孔为主, 其次为粒间孔及方沸石晶间孔, 其裂缝较发育, 尤其是高角度裂缝。泥岩类尤其是粉砂质泥岩储集层亦具有一定储集空间, 包括层理缝、长石溶蚀孔、粒间孔以及黏土矿物晶间孔等。

1.3 阜二段致密油源储组合状况

曲塘次凹阜二段烃源岩为泥页岩和泥岩, 烃源岩厚度大、分布广, 有机质丰度高、演化程度适中、生烃强度大、油气资源量大, 为本区重要、优质烃源岩。油气资源评价认为该区阜二段主力生烃层油气资源量大, 具备较大的勘探潜力。平面上, 深湖-半深湖“ 富泥” 的同时又 “ 富白云岩” , 大面积展布的致密白云岩储集体紧邻广覆式发育的优质烃源岩; 纵向上, 多层白云岩与泥页岩、泥岩交互叠置, 源储紧邻, 泥页岩、泥岩作为烃源岩的同时亦是白云岩储集层的盖层或封挡层, 从而形成多套“ 三明治” 式的生储盖组合, 为致密油的形成奠定物质基础。

2 阜二段致密油岩相分类及特征
2.1 阜二段致密油岩相划分依据与原则

岩相是岩石类型及其沉积构造的综合, 是沉积环境在岩性上的综合表现, 包括岩石的颜色、结构、构造特征等[6]。本次研究是在岩性、TOC及测井关系基础上, 通过测井岩性及TOC解释, 并结合岩性组合关系、脆性分析, 根据云地比、TOC及岩性组合三个参数, 把岩相划分成大类、亚类与小类三种(表1)。大类是根据云地比, 采用优势岩相命名地层单元或层序的大类岩相, 包括高脆白云岩相、中脆泥质白云岩相、低脆白云质泥岩相、泥页岩相四大类; 亚类是在大类岩相基础上, 结合有机质含量的再细分类, 即“ 有机相+优势岩相” , 如“ 高有机质低脆白云质泥岩相” , TOC> 1%, 云地比在25%~50%之间; 小类是在亚类岩相基础上, 结合地层组构的再细分类, 即“ 地层组构相+有机相+优势岩相” , 如“ 千层饼式中高有机质中高脆薄层泥质白云岩相” , 岩性组合为薄层白云岩类与泥页岩类的频繁互层等, 云地比在50%~75%之间。

表1 曲塘次凹阜二段岩相划分方案(基于测井分析)
2.2 阜二段致密油岩相纵向与平面分布特征

2.2.1 阜二段致密油岩相纵向分布特征

上述岩相划分方案既考虑了岩性及脆性特征, 又考虑了烃源岩特征和它们之间的匹配关系。基于此, 将阜二段自下而上分为六种岩相(图3)。

图3 曲塘次凹阜二段细粒沉积岩相分类及特征

阜二Ⅰ 亚段LF①岩相:位于阜二段的最底部, 岩性为泥质白云岩, 高脆性, 低有机质相, 整体为厚层块状结构; 岩相为厚层块状低有机质高脆泥质白云岩相, 主要为致密油的储集层。

阜二Ⅰ 亚段LF②岩相:岩性为泥页岩, 低脆性, 高有机质相, 整体为厚夹层状结构; 岩相为厚夹层状高有机质低脆泥页岩相, 主要为致密油的烃源岩。

阜二Ⅱ 亚段LF③:岩性为泥质白云岩, 高-中脆性, 中-低有机质相, 整体为互层状结构; 岩相为互层状中低有机质中脆泥质白云岩相, 主要为致密油的储集层。

阜二Ⅱ 亚段LF④岩相:岩性为白云质泥岩, 中-低脆性, 高-中有机质相, 整体为千层饼状结构; 岩相为千层饼状高-中有机质中脆白云质泥岩相, 既是致密油的烃源岩, 同时泥岩间的薄层白云岩又是致密油的储集层。

阜二Ⅲ 亚段LF⑤岩相:岩性为泥质白云岩, 高脆性, 低有机质相, 整体为中层块状结构; 岩相为中层块状低有机质高脆泥质白云岩相, 主要为致密油的储集层。

阜二Ⅲ 亚段LF⑥岩相:岩性为泥页岩, 低脆性, 中-低有机质相, 整体为厚层块状结构; 岩相为厚层块状中-低有机质低脆泥页岩相, 主要为致密油的烃源岩。

从图3可以看出, 自下而上六种岩相分布形成下储上源、源储紧邻、源储一体三种源储匹配关系, 其中以后两者最为有利。阜二Ⅱ 亚段LF③、阜二Ⅲ 亚段LF⑤岩相为源储紧邻结构, 阜二Ⅱ 亚段LF④岩相属于源储一体结构, 这三种岩相是曲塘次凹阜二段最有利的纵向岩相组合。

2.2.2 阜二段致密油岩相平面分布特征

曲塘次凹在阜二段沉积期整体处于半深湖-深湖环境, 各地层分布相对稳定, 为准确表达这种分布相对稳定岩相的相平面分布, 本次研究主要采用两项指标来反映岩相的平面变化:第一项指标为厚度, 主要反映岩相分布情况, 可反映岩相整体外部轮廓的状态; 第二项指标为脆性矿物含量, 主要反映岩相内部变化, 相似的岩性组合或同一岩相, 其内部也是有变化的[7]。

阜二Ⅰ 亚段LF①岩相:单井岩相厚度为24~118 m, 平均为72 m, 主要发育于J 10井至J 204井一带, 具有西厚东薄特点; 脆性矿物含量平均为82%, H 102井至H 1井为高脆性带, 研究区西部J 5井也可能存在一高脆性带。

阜二Ⅰ 亚段LF②岩相:单井岩相厚度为20~40 m, 平均为30 m, 主要为致密油的烃源岩, 脆性矿物含量低, 平均为20%左右, 全区整体发育, 厚度相对较稳定。

阜二Ⅱ 亚段LF③岩相:单井岩相厚度为16~42 m, 平均为25 m, 厚值区分布于J 10井至J 204井带, 具有西厚东薄特点; 脆性矿物含量平均为77%, J 1-3 井至J 10井为高脆性带。

阜二Ⅱ 亚段LF④岩相:为该区标志层七间峰段, 表现为白云质泥岩与泥质白云岩的互层, 泥质白云岩测井特征为高电阻率-低声波时差-较高密度-低中子测井, 结合钻井取心、录井等资料对七间峰段中的储集层泥质白云岩进行了测井解释, 认为七间峰段泥质白云岩平均单层厚度为1.5 m, 单井累积厚度为4.4~12.0 m, 平均累积厚度为8.0 m, 厚值区分布于H 102井、F 2井至H 1井区; 脆性矿物含量中等, 平均为55%。

阜二Ⅲ 亚段LF⑤岩相:为该区标志层王八盖段, 尽管全区均有分布, 但也表现出明显的非均质性, 厚度一般为12~26 m, 平均为18 m, 厚值区分布于J 7井至J 10井区一带, 也具有西厚东薄特点; 且标志层内部也具有明显的变化, 即所含的脆性矿物如钙质含量不同, J 7井至J 204井区为高脆性带, 脆性矿物含量一般大于72%。

阜二Ⅲ 亚段LF⑥岩相:为高位体系域沉积的, 以暗色泥岩夹泥质粉砂岩为主, 厚值区分布于斜坡低部位; 脆性矿物含量低; 平均为15%左右, 整体低脆背景下, J 7井至H 1井区为相对高脆性带。

3 结论

(1)通过储集层岩性、岩相纵向组合特征研究, 明确了曲塘次凹阜二段主要发育黏土岩、碳酸盐岩、长英沉积岩和混合细粒沉积岩四类岩性, 其中优势储集层以白云岩为主, 脆性矿物含量> 65%, 属于中高脆性岩相, 可压裂性高。突破了以往对阜二段主要发育泥页岩-烃源岩而储集层不发育的认识。

(2)通过测井岩性及TOC解释, 并结合岩性组合关系、脆性分析, 根据云地比、TOC及岩性组合三个参数, 将岩相划分成大类、亚类与小类三种。

(3)曲塘次凹阜二段自下而上分为六种岩相, 其中阜二Ⅱ 亚段LF③、阜二Ⅲ 亚段LF⑤岩相为源储紧邻结构, 阜二Ⅱ 亚段LF④岩相属于源储一体结构, 这三种岩相是阜二段最有利的纵向岩相组合。

(4)本次研究用两项指标反映岩相的平面变化:厚度指标主要反映岩相分布情况, 可反映岩相整体外部轮廓的状态; 脆性指标主要反映岩相内部变化, 相似的岩性组合或同一岩相, 其内部也是有变化的。

(编辑 唐艳军)

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