遼寧盆地沙三段砂巖儲層特征及與產(chǎn)能的關(guān)系

研究區(qū)結(jié)構(gòu)位于河流盆地西部山坡上的j45塊東南部，面積約60公里。其主要含油地層為古近系沙河街組三段,為遼河盆地西部凹陷滾動勘探增儲上產(chǎn)的重點區(qū)帶之一。研究區(qū)地質(zhì)條件復雜,儲層巖性以多呈互層狀的陸源碎屑巖為主,具有孔滲較高等物性特征,儲層非均質(zhì)性強烈,開采難度大。由于目前稠油開采主要采用蒸汽吞吐技術(shù),高溫、高壓、較高pH值的蒸汽注入油層會與儲層中碎屑成分及粘土礦物等相互作用,包括礦物的溶蝕、轉(zhuǎn)變、形成新礦物及固結(jié)程度的改變等,會對儲層孔隙結(jié)構(gòu)造成一定程度的傷害。因此,對其儲層特征研究,減少儲層傷害,制定合理的開采及增產(chǎn)措施有重要意義。1沉積體系及沉積相遼河盆地西部凹陷演化的階段性導致沉積的多旋回性。始新世早期—漸新世末期,西部凹陷經(jīng)歷了從水進到水退結(jié)束的3個構(gòu)造旋回,形成多物源、多旋回沉積以及多沉積體系的特征,發(fā)育沖積扇、扇三角洲、濁積扇等沉積體系。這些不同時期、不同類型的碎屑巖沉積體系橫向上相互連片,縱向上相互疊置,形成多層系、大面積分布的碎屑巖儲集體。沙三段沉積時期,伴隨盆地進一步擴張,湖盆急劇下降,水進加劇,此時研究區(qū)發(fā)育了以濁積巖為骨干的沉積體系,由于斷裂強烈活動,使盆地的高差較大。此時深水湖盆環(huán)境與西側(cè)顯著的高差使堆積在湖盆邊緣的碎屑或已堆積在岸邊的沉積物處于不穩(wěn)定狀態(tài),為大量碎屑以突發(fā)事件形成重力流沉積物進入湖盆,并進一步滑入湖底創(chuàng)造了條件,形成深水環(huán)境的濁積巖和深湖相泥巖沉積物。由于重力流的運動受古地貌環(huán)境的制約,因此濁積巖體均分布于古地貌的低部位,可以發(fā)現(xiàn)峽谷內(nèi)的濁積巖連續(xù)出現(xiàn),而峽谷間高地則發(fā)育純凈的厚層深湖相暗色泥巖。研究區(qū)沙三段垂向上按巖性組合和沉積演化等特征由下至上可分成3個亞段,即蓮花油層、大凌河油層和熱河臺油層,各階段沉積特征不同。蓮花時期,為西部凹陷大規(guī)模斷陷初期,古地形較緩,高差小,物源供應(yīng)不足,濁積巖初始發(fā)育,規(guī)模較小,只在本區(qū)的北部分布,物源來自研究區(qū)東北側(cè),區(qū)內(nèi)主要發(fā)育兩個較小的濁積巖體,整體地層厚度薄,累計砂巖厚度較小。大凌河砂體沉積時期,為濁積巖發(fā)育的鼎盛期,研究區(qū)內(nèi)發(fā)育多期多套濁積扇,累計砂巖厚度最大可達500m,垂向上可將大凌河油層進一步細分為4個砂層組,從上至下分別為大Ⅰ、大Ⅱ、大Ⅲ和大Ⅳ,研究區(qū)主要發(fā)育大Ⅱ、大Ⅲ砂層組。受古地形和構(gòu)造的影響,大凌河油層的地層厚度和砂巖厚度由西北向東南逐漸增加。該沉積時期物源主要來自北東方向,扇體外側(cè)則為厚層的暗色湖相泥巖沉積。熱河臺油層沉積時期,濁積巖繼承了大凌河沉積時期的發(fā)育特點,但受構(gòu)造運動的影響,晚期盆地抬升,古地形高差變小,湖盆萎縮,濁積巖發(fā)育規(guī)模隨之減小,研究區(qū)內(nèi)地層厚度200～400m不等,最大砂巖厚度200m,砂巖厚度由西北向東南逐漸增加,局部地區(qū)熱河臺油層可進一步分為3個油層組。該時期物源主要來自研究區(qū)的東北部。2巖性組成碎屑巖儲層是研究區(qū)沙三段主要油氣儲層類型。巖性主要由砂礫巖、含礫砂巖、砂巖、粉砂巖組成,而以砂巖為主。碎屑顆粒成分成熟度及結(jié)構(gòu)成熟度較低,反映了儲層近源和快速沉積等特點。2.1變質(zhì)巖巖漿巖石英及巖屑巖屑研究區(qū)砂巖的碎屑成分主要是陸源碎屑—長石、石英和巖屑等,零星可見鮞粒和團粒等內(nèi)碎屑。石英含量一般在9.0%～50.0%,平均32.1%,主要是單晶石英,少見多晶石英。通過陰極發(fā)光觀察,大部分石英發(fā)褐色光,表明這部分石英來源于變質(zhì)巖,是本區(qū)主要的碎屑石英類型;另一部分發(fā)紫色光,表明這部分石英來源于巖漿巖。長石含量相對較高,在17.0%～43.0%,平均31.3%,以鉀長石為主,其次為斜長石。巖屑含量一般在11.0%～44.0%,平均18.5%,巖屑類型有花崗巖、中-酸性噴出巖、石英巖及硅質(zhì)巖、動力變質(zhì)巖和片巖等,偶見灰?guī)r巖屑。3種碎屑成分隨深度增加,石英含量略有減少,長石含量變化不大,而巖屑則略有增加(圖1)。石英和巖屑的這種消長關(guān)系主要受母源區(qū)巖性的控制,即沉積初期母源巖中噴發(fā)巖占相當大的比例,且搬運距離短、沉積速度快,因而沉積巖中噴發(fā)巖巖屑較多;而沉積后期,母源巖中噴發(fā)巖份額減少,加之搬運距離長,因而沉積巖中火山巖巖屑減少。2.2不等含量雜基主要為泥質(zhì),其次為少量灰泥質(zhì),分布于粒表或粒間,其含量高低不等,平均為3.6%。雜基含量主要受沉積條件控制,在一定程度上反映了水動力的性質(zhì)和水流能量的強弱,同時也影響儲層的原始物性和成巖作用的進程。2.3自生石英及自生長石研究區(qū)砂巖的膠結(jié)物含量較高,多大于10.0%。膠結(jié)物類型包括碳酸鹽、自生石英及粘土礦物和部分自生長石等。其中以碳酸鹽最發(fā)育,其次是自生石英和粘土礦物,粘土礦物以自生高嶺石較為多見。膠結(jié)類型主要是孔隙型,其次為接觸型和基底型。2.4儲層石英、巖屑特征大量的薄片統(tǒng)計表明,沙三段主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖,其次為長石砂巖,反映了本區(qū)沙三段儲層石英含量較低,而長石、巖屑含量較高,表明其成分成熟度較低的特點。3儲存層的性質(zhì)及其影響因素3.1微相砂體儲層質(zhì)量沙三段碎屑巖儲層物性與相帶密切相關(guān),統(tǒng)計結(jié)果表明:中扇辮狀河道砂體儲集性能最好,其平均孔隙度為17.52%,平均滲透率為173.5×10-3μm2,儲層淡水泥漿自然電位幅度平均值為16.65mV,中—高產(chǎn)能(日產(chǎn)油、水在20t以上)儲層占64.3%,低產(chǎn)能儲層占21.4%;其次為河道側(cè)緣微相砂體,儲層平均孔隙度為15.76%,平均滲透率為123.85×10-3μm2,中—高產(chǎn)能儲層占29%,低產(chǎn)能(日產(chǎn)油、水小于10t)儲層占36.8%(表1)。從表1可以看出,其儲層物性的變化規(guī)律是按照中扇辮狀河道、中扇前緣、外扇亞相的順序,儲層物性由好變差,從辮狀河道中心向兩側(cè)河道側(cè)緣、河道間,物性由好變差。3.2儲層石英含量隨埋深的變化特征碎屑巖儲層儲集物性的影響因素較多,分析認為影響研究區(qū)儲層物性的因素主要有以下5個方面:1)沉積相帶的影響。通過對研究區(qū)內(nèi)各類碎屑巖儲層的分析認為,在相同的演化階段,物性由好變差的順序是:扇三角洲砂體→濁積巖砂體→沖積扇砂體→泛濫平原河道砂體。由以上沉積相帶順序不難看出,細碎屑和泥質(zhì)含量越來越高,分選也越來越差,致使物性變差。2)碎屑巖成分成熟度的影響。碎屑巖成分成熟度越高,即石英含量越高,長石和巖屑含量越低,物性越好。研究區(qū)砂巖儲層石英含量在平面上和縱向上含量變化差異較大,因此物性變化明顯。3)后生成巖作用的影響。物理作用主要表現(xiàn)為壓實作用的影響。同等成分的碎屑巖埋深越小,壓實作用越弱,物性越好。因為它保留了原生孔隙越多,反之較差。化學作用隨著埋深加大,時代變老,地層溫度越來越高,地層水溶解作用也越來越強。在碎屑顆粒表面會產(chǎn)生自生石英和長石。它們附著在碎屑顆粒表面,阻塞了孔隙和喉道,使物性變差。從研究區(qū)內(nèi)大凌河油層在不同深度物性變化可以看出后生成巖作用對物性的影響,如H17塊油層埋深1222.0～1830.0m,油層中部埋深1496m,其有效孔隙度平均為23.4%,平均有效滲透率為540×10-3μm2。而J2-6-9塊大凌河油層,油層埋深2340.0～2850.0m,油層中部埋深2590.0m,其有效孔隙度平均為16.9%,平均有效滲透率為117×10-3μm2。4)膠結(jié)作用的影響。膠結(jié)物種類很多,以碳酸鹽為主。碳酸鹽易溶于水,存在于碎屑巖孔隙之中,遇有合適條件便沉淀下來,充滿于孔隙喉道之中。因此,碳酸鹽膠結(jié)物含量多少,對儲層物性影響極大。嚴重時,它可使孔隙和喉道完全堵死,使碎屑巖儲層變?yōu)榉菨B透層。5)溶蝕作用的影響。隨埋深加大,地溫增加,地層水溶解了部分先期成巖過程中的膠結(jié)物及碎屑顆粒,如長石、巖屑顆粒及碳酸鹽膠結(jié)物等,使其孔隙增加。其最大溶蝕量可超過10%。4儲層控水層及其物性1)研究區(qū)沙三段沉積時期主要發(fā)育濁積巖沉積體系和湖相沉積,垂向上按巖性組合和沉積演化等特征由下至上可分成3個亞段,即蓮花油層、大凌河油層和熱河臺油層,各階段沉積特征不同。2)碎屑巖儲層是研究區(qū)沙三段主要油氣儲層類型,巖