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草桥地区处于济阳坳陷东营凹陷南缓坡二级构造带的纯化-草桥鼻状断裂带上。其西南方向为鲁西隆起,东南为广饶凸起与牛头镇洼陷相间;西、北分别为博兴洼陷和牛庄洼陷;东北与王家岗油田相望,是一个三面临洼,靠近隆、凸起,并向盆内倾没的大型边缘斜坡构造带上形成的鼻状单斜构造。在该区内,发育众多潜山和断层,其中石村断层是草桥地区最重要的断层,也是主控断层,走向北西,为左旋张剪断裂。
根据断裂系统和含油情况,草桥地区可划分为3个区(图1),以断层作为分区界限。石村断层的下降盘为南区,上升盘的东南部为东区,西部为西区,两者以草13-85井为界。
本次研究区的范围为北至官16井,南抵广16井,西接博19井,东达草35井,勘探面积近200km2,探井约100口。
1.区域概况
草桥地区位于济阳坳陷东营凹陷南缘缓坡带,目前自上而下发现有馆陶组、沙河街组、孔店组及奥陶系碳酸盐岩潜山等多套含油层系,目前已经上报探明含油面积82.93km2,探明石油地质储量13966.9×104t。在馆陶组油藏的开发过程中,部分井钻遇了沙河街组油层,多数钻探馆陶组油藏的开发井钻入沙河街组的井段很短,钻入沙河街组一般只有20-40m,但是沙河街组油层的不断钻遇,表明该层位具有较大的勘探潜力。近两年来,草桥地区古近系在构造解释、地层结构分析和储层描述方面都取得了较大进展。但早期资料限制严重制约了对于该区沉积特征的认识。另一方面,草桥地区油气运聚规律复杂,圈闭落实程度较低仍是制约油气勘探的瓶颈,而正确认识该地区的地层发育特征以及沉积面貌,对于圈闭的落实具有非常重要的意义。
2.储层特征研究
2.1 储层岩石类型
草桥地区沙河街组储层岩石类型主要以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主,岩石总体分选较差,次棱角状磨圆。砂岩碎屑成分以石英和长石为主,岩屑类型以变质岩岩屑为主。其中沙四纯下亚段岩石类型为岩屑质长石砂岩,碎屑颗粒中主要为石英和长石,岩屑含量较前两者较低,岩屑以岩浆岩岩屑和变质岩岩屑为主,沉积岩岩屑最少;沙四纯上亚段岩石类型为岩屑质长石砂岩,碎屑颗粒中主要为石英和长石,岩屑含量较前两者较低;沙三中亚段岩石类型主要为岩屑质长石砂岩,其次是长石质岩屑砂岩;沙三上亚段储集层类型主要为碎屑岩类,以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主,含少量的长石质岩屑砂岩和岩屑砂岩;沙二下亚段储集层主要是碎屑岩类,岩石类型以长石砂岩和岩屑砂岩为主,其次为长石质岩屑砂岩和岩屑质长石砂岩;沙二上亚段-沙一段岩石类型为岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩。
2.2 储集空间类型
通过研究区内取心井段的岩石普通薄片、偏光显微镜等观察描述,草桥地区沙河街组储层的储集空间按成因可分为原生孔隙和次生孔隙。其中原生孔隙主要是指沉积物原始沉积时就形成并保存至今的粒间孔隙。由于研究区地层埋深小于3000米,压实作用不强,总体来讲研究区的原生孔隙保存的比较好。这类孔隙又可细分为压实剩余的原生粒间孔隙和胶结剩余粒间孔隙。另外在杂基中的微孔隙也属于此类;次生孔隙是指岩石在埋藏过程中由于各种成岩作用或其它地质因素如构造作用、脱水收缩作用等形成的孔隙。在这类孔隙中溶蚀作用产生的各种溶蚀孔隙(如粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔、铸模孔和超大孔隙等)和构造作用形成的裂缝是主要的,另外,强压实作用下的颗粒破裂缝亦属于此类孔隙。
2.3 成岩作用类型
综合运用常规薄片、扫描电镜等手段进行分析,总结了研究区内的的成岩作用主要类型。
2.3.1 压实作用
研究区可见到明显的压实特征:①塑性颗粒如泥岩岩屑、云母等在压实作用下发生塑性变形,砂岩中所含酸性喷出岩岩屑、泥岩岩屑及云母等,经压实他们可以被压扁、被硬颗粒压入,进一步压实可将软屑压断、甚者压碎成为假杂基;②长石、石英等刚性颗粒在压实作用下发生破碎、断裂,偏光显微镜下可以看到碎屑颗粒表面出现一道道的裂纹,这种现象在草桥地区储集层砂体中较为常见,其中发生破裂最多的就是长石,甚至因压实而形成裂缝,裂缝一般横切颗粒;其次石英也发生一定程度的破裂;③颗粒支撑的砂岩中颗粒多呈线接触、凹凸接触。
2.3.2 胶结作用
胶结作用是指在温度和压力升高的条件下,孔隙水中过饱和成分发生沉淀。其成岩效应是堵塞孔隙,使孔隙度降低。胶结作用类型多样,对储层物性的影响较大。按胶结物的类型主要可分为:硅质、碳酸盐、长石加大、粘土矿物等。
2.3.3 交代与转化作用
交代作用是一种普遍的成岩现象,研究区内主要交代作用类型有①粘土矿物的转化作用,即在深层,随温度升高,自生高岭石和蒙脱石逐渐转化为伊利石,因此,随着温度、压力升高,高岭石、蒙脱石的含量应当随埋深减少,特别是高岭石在酸性条件下稳定,碱性条件下易向伊利石等转化;②粘土矿物的交代作用在该地区最常见的是粘土矿物交代长石,使斜长石表面粘土化,单偏光下长石糙面显著;③方解石与铁白云石的交代作用。
2.3.4 溶解、溶蚀作用
溶解、溶蚀作用是次生储集空间形成的主要机理之一,随埋深作用增加,原生孔隙逐渐减少。该地区的溶解现象从1000多米开始出现,显微镜下观察表明,研究区溶蚀作用普遍发育,被溶蚀的碎屑组分主要为长石,其次为岩屑、碳酸盐砂屑;胶结物发生溶蚀的主要为碳酸盐矿物。长石的溶蚀是研究区次生孔隙形成的最主要成因,镜下分析表明,长石的溶蚀产物为孔隙及高岭石粘土,长石颗粒常沿着解理面被溶蚀形成呈网格状、蜂巢状,形成粒内溶孔,溶蚀强烈时则近于完全溶蚀。岩屑溶蚀较少见且溶蚀较弱,多为部分溶蚀,形成粒内溶孔。
2.4 储层的控制因素分析
研究区东营凹陷南坡沙四段内砂岩储层的形成受沉积作用及成岩作用等因素控制。①沉积作用对储层物性的影响主要包括岩性、岩石组构、沉积相对储层的影响,研究区主要发育三角洲、滩坝、滨浅湖、生物滩、灰岩滩、半-深湖等沉积相,其中以三角洲和滩坝相为最主要的沉积相,三角洲物性最好;滩坝次之,生物滩灰岩滩物性较差。三角洲前缘砂体的不同微相,分流河口砂坝和水下分流河道粒度较粗,孔渗性最好,远砂坝物性较差;②储层的成岩作用对储层的储集性能具有明显的控制作用,研究区内对储层物性改造的成岩作用主要为压实、胶结和溶蚀作用。压实与胶结作用主要导致孔隙度降低,孔隙喉道阻塞,渗透性变差。由于胶结物占据了粒间孔隙,对原始孔隙度有不同程度的损害,但同时因胶结作用提供的支撑性可抑制和减缓进一步加深埋藏过程中的强烈压实作用,使部分原生孔隙得到保存而有利于晚期的溶蚀作用和各种次生孔隙的发育。溶蚀作用对砂体的影响最为重要,溶蚀对象主要为长石碎屑和碳酸鹽胶结物。溶蚀流体主要为下渗大气水和晚期有机质热成熟过程中衍生的酸性有机热液,它们不仅可扩大、增加岩石孔隙,还可以改善孔隙的连通性和渗流条件,提高渗透率,从而使储层物性得到改善。
总的来说,沉积作用和成岩作用对储层都有影响,但由于研究区埋深较浅,在相同的成岩阶段,不同沉积相之间的物性差异较大,说明沉积相对储层的影响强于成岩作用对储层的影响。我们在对该区进行储层研究描述的基础上,结合其他方面的研究,力争使该区成为下一步稠油储量增长的一个重要阵地。
参考文献
[1] 田景春,曾允孚,张长俊,等.东营凹陷沙河街组层序地层及地层格架研究[J].矿物岩石,1994,14(2):37-461
[2] 王秉海,钱凯.胜利油区地质研究与勘探实践[M].山东东营:石油大学出版社,1992,34-38
根据断裂系统和含油情况,草桥地区可划分为3个区(图1),以断层作为分区界限。石村断层的下降盘为南区,上升盘的东南部为东区,西部为西区,两者以草13-85井为界。
本次研究区的范围为北至官16井,南抵广16井,西接博19井,东达草35井,勘探面积近200km2,探井约100口。
1.区域概况
草桥地区位于济阳坳陷东营凹陷南缘缓坡带,目前自上而下发现有馆陶组、沙河街组、孔店组及奥陶系碳酸盐岩潜山等多套含油层系,目前已经上报探明含油面积82.93km2,探明石油地质储量13966.9×104t。在馆陶组油藏的开发过程中,部分井钻遇了沙河街组油层,多数钻探馆陶组油藏的开发井钻入沙河街组的井段很短,钻入沙河街组一般只有20-40m,但是沙河街组油层的不断钻遇,表明该层位具有较大的勘探潜力。近两年来,草桥地区古近系在构造解释、地层结构分析和储层描述方面都取得了较大进展。但早期资料限制严重制约了对于该区沉积特征的认识。另一方面,草桥地区油气运聚规律复杂,圈闭落实程度较低仍是制约油气勘探的瓶颈,而正确认识该地区的地层发育特征以及沉积面貌,对于圈闭的落实具有非常重要的意义。
2.储层特征研究
2.1 储层岩石类型
草桥地区沙河街组储层岩石类型主要以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主,岩石总体分选较差,次棱角状磨圆。砂岩碎屑成分以石英和长石为主,岩屑类型以变质岩岩屑为主。其中沙四纯下亚段岩石类型为岩屑质长石砂岩,碎屑颗粒中主要为石英和长石,岩屑含量较前两者较低,岩屑以岩浆岩岩屑和变质岩岩屑为主,沉积岩岩屑最少;沙四纯上亚段岩石类型为岩屑质长石砂岩,碎屑颗粒中主要为石英和长石,岩屑含量较前两者较低;沙三中亚段岩石类型主要为岩屑质长石砂岩,其次是长石质岩屑砂岩;沙三上亚段储集层类型主要为碎屑岩类,以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主,含少量的长石质岩屑砂岩和岩屑砂岩;沙二下亚段储集层主要是碎屑岩类,岩石类型以长石砂岩和岩屑砂岩为主,其次为长石质岩屑砂岩和岩屑质长石砂岩;沙二上亚段-沙一段岩石类型为岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩。
2.2 储集空间类型
通过研究区内取心井段的岩石普通薄片、偏光显微镜等观察描述,草桥地区沙河街组储层的储集空间按成因可分为原生孔隙和次生孔隙。其中原生孔隙主要是指沉积物原始沉积时就形成并保存至今的粒间孔隙。由于研究区地层埋深小于3000米,压实作用不强,总体来讲研究区的原生孔隙保存的比较好。这类孔隙又可细分为压实剩余的原生粒间孔隙和胶结剩余粒间孔隙。另外在杂基中的微孔隙也属于此类;次生孔隙是指岩石在埋藏过程中由于各种成岩作用或其它地质因素如构造作用、脱水收缩作用等形成的孔隙。在这类孔隙中溶蚀作用产生的各种溶蚀孔隙(如粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔、铸模孔和超大孔隙等)和构造作用形成的裂缝是主要的,另外,强压实作用下的颗粒破裂缝亦属于此类孔隙。
2.3 成岩作用类型
综合运用常规薄片、扫描电镜等手段进行分析,总结了研究区内的的成岩作用主要类型。
2.3.1 压实作用
研究区可见到明显的压实特征:①塑性颗粒如泥岩岩屑、云母等在压实作用下发生塑性变形,砂岩中所含酸性喷出岩岩屑、泥岩岩屑及云母等,经压实他们可以被压扁、被硬颗粒压入,进一步压实可将软屑压断、甚者压碎成为假杂基;②长石、石英等刚性颗粒在压实作用下发生破碎、断裂,偏光显微镜下可以看到碎屑颗粒表面出现一道道的裂纹,这种现象在草桥地区储集层砂体中较为常见,其中发生破裂最多的就是长石,甚至因压实而形成裂缝,裂缝一般横切颗粒;其次石英也发生一定程度的破裂;③颗粒支撑的砂岩中颗粒多呈线接触、凹凸接触。
2.3.2 胶结作用
胶结作用是指在温度和压力升高的条件下,孔隙水中过饱和成分发生沉淀。其成岩效应是堵塞孔隙,使孔隙度降低。胶结作用类型多样,对储层物性的影响较大。按胶结物的类型主要可分为:硅质、碳酸盐、长石加大、粘土矿物等。
2.3.3 交代与转化作用
交代作用是一种普遍的成岩现象,研究区内主要交代作用类型有①粘土矿物的转化作用,即在深层,随温度升高,自生高岭石和蒙脱石逐渐转化为伊利石,因此,随着温度、压力升高,高岭石、蒙脱石的含量应当随埋深减少,特别是高岭石在酸性条件下稳定,碱性条件下易向伊利石等转化;②粘土矿物的交代作用在该地区最常见的是粘土矿物交代长石,使斜长石表面粘土化,单偏光下长石糙面显著;③方解石与铁白云石的交代作用。
2.3.4 溶解、溶蚀作用
溶解、溶蚀作用是次生储集空间形成的主要机理之一,随埋深作用增加,原生孔隙逐渐减少。该地区的溶解现象从1000多米开始出现,显微镜下观察表明,研究区溶蚀作用普遍发育,被溶蚀的碎屑组分主要为长石,其次为岩屑、碳酸盐砂屑;胶结物发生溶蚀的主要为碳酸盐矿物。长石的溶蚀是研究区次生孔隙形成的最主要成因,镜下分析表明,长石的溶蚀产物为孔隙及高岭石粘土,长石颗粒常沿着解理面被溶蚀形成呈网格状、蜂巢状,形成粒内溶孔,溶蚀强烈时则近于完全溶蚀。岩屑溶蚀较少见且溶蚀较弱,多为部分溶蚀,形成粒内溶孔。
2.4 储层的控制因素分析
研究区东营凹陷南坡沙四段内砂岩储层的形成受沉积作用及成岩作用等因素控制。①沉积作用对储层物性的影响主要包括岩性、岩石组构、沉积相对储层的影响,研究区主要发育三角洲、滩坝、滨浅湖、生物滩、灰岩滩、半-深湖等沉积相,其中以三角洲和滩坝相为最主要的沉积相,三角洲物性最好;滩坝次之,生物滩灰岩滩物性较差。三角洲前缘砂体的不同微相,分流河口砂坝和水下分流河道粒度较粗,孔渗性最好,远砂坝物性较差;②储层的成岩作用对储层的储集性能具有明显的控制作用,研究区内对储层物性改造的成岩作用主要为压实、胶结和溶蚀作用。压实与胶结作用主要导致孔隙度降低,孔隙喉道阻塞,渗透性变差。由于胶结物占据了粒间孔隙,对原始孔隙度有不同程度的损害,但同时因胶结作用提供的支撑性可抑制和减缓进一步加深埋藏过程中的强烈压实作用,使部分原生孔隙得到保存而有利于晚期的溶蚀作用和各种次生孔隙的发育。溶蚀作用对砂体的影响最为重要,溶蚀对象主要为长石碎屑和碳酸鹽胶结物。溶蚀流体主要为下渗大气水和晚期有机质热成熟过程中衍生的酸性有机热液,它们不仅可扩大、增加岩石孔隙,还可以改善孔隙的连通性和渗流条件,提高渗透率,从而使储层物性得到改善。
总的来说,沉积作用和成岩作用对储层都有影响,但由于研究区埋深较浅,在相同的成岩阶段,不同沉积相之间的物性差异较大,说明沉积相对储层的影响强于成岩作用对储层的影响。我们在对该区进行储层研究描述的基础上,结合其他方面的研究,力争使该区成为下一步稠油储量增长的一个重要阵地。
参考文献
[1] 田景春,曾允孚,张长俊,等.东营凹陷沙河街组层序地层及地层格架研究[J].矿物岩石,1994,14(2):37-461
[2] 王秉海,钱凯.胜利油区地质研究与勘探实践[M].山东东营:石油大学出版社,1992,34-38