储层沉积地质

储层沉积地质大自然中储层的特性和分布是具规律的，而不是没有规律可循的。

虽然储层的性质和分布受到多种因素所控制，但无论如何沉积环境是控制两者的基础，因而在讨论碎屑岩储层的性质和分布时必需以沉积体或沉积体系作为讨论的基础。

只有以沉积体或沉积体系作为研究储层性质和分布的实体，研究才有完整性、系统性，有一主线贯穿始终。

也就是说从成因上抓住了事物的本质，更体现其客观性和真实性。

第一节冲积扇砂砾岩储层冲积扇是由山前或断崖边向邻近低地延伸的，是一种主要由粗粒碎屑物质组成的圆锥形、舌形或弓形的堆积体。

它代表陆上沉积体系中最粗粒的、分选最差的近源沉积单元，通常在下倾方向上变成细粒、坡度较小的河流体系。

然而也有某些扇，它的前缘直接进入湖泊或海洋，则称为扇三角洲。

关于扇三角洲将放在以后的章节中进行论述。

一、冲积扇的形成和作用过程（一）、冲积扇的形成冲积扇的形成主要是在山区或上游发生暴洪时，大量的水体夹带丰富的泥砂沿山沟顺流直下，当流出山口时，空间突然开阔、坡度锐减、水流能量突然骤减，巨量的砂、砾、泥快速堆积而形成。

在形成冲积扇的过程中常伴随有重力的不稳定性而出现重力流。

因些冲积扇大量地出现于构造的活动区，如裂谷盆地、与走滑有关有拉张盆地、前陆盆地和快速抬升的山体前缘。

在我国天山山前和昆仑山山前可见大量现代的冲积扇。

同时冲积扇的发育与气候有关，虽然一般认为冲积扇发育于干旱地区，实际上冲积扇既可发育于干旱气候地区，也可发育于潮湿气候地区。

然而气候对冲积扇的发育有一定的控制作用，即干旱地区冲积扇坡度比较陡、扇体较小且沉积物粒径大小悬殊；而潮湿气候地区的冲积扇坡度小、扇体较大且沉积物粒径相对细而均一。

（二）、冲积扇的作用过程McGowen and Groat （1971）把冲积扇划分为近端扇、中扇和远端扇三个亚相。

也有学者把冲积扇分为上扇、中扇和下扇三个亚相（图1-1-1）。

图1-1-1理想冲积扇沉积类型及剖面形态（据R.D 斯皮林，1974）冲积扇的作用主要是通过沉积物所反映的特征来决定的，它们在剖面上主要是由多个正旋回的沉积层序组成，绝大部分的扇体反映辫状河流和泥石流和漫流沉积的叠加，其次还有筛滤作用的沉积（图1-1-2）。

图1-1-2 半干旱气候条件下的冲积扇层序1、辫状河流沉积作用出山口进入冲积扇的河流下切扇体，并呈放射状不断分叉和合并形成辫状河道，一些河道可切入扇体深达12m，而且主河道还控制了一些暂时性的分支河道，向下游方向河道深度逐渐变浅、深切沟逐渐消失并与扇面趋于一致。

河道可能由于本身的沉积物、后期风改造和滑坡沉积物的堵塞，在下次洪水期来临时在其堵塞的附近发生改道，使河流不断分叉。

河流沉积物在平面上可以覆盖整个扇体。

在垂向上是一个向上变细的沉积粒序（图2-1-2），底部具明显的侵蚀面，向上为分选差的粗粒块状砂砾岩沉积，砾石大小十分悬殊，大者，直径可达1m以上，一般不显层理，有时隐约可见斜层理；再向上则是大量中细砾、粗砂和细砂组成的砂砾岩，可见多量的大型和中型的槽状交错层理；在其之上往往是浅水高流态时形成的平行层理，或相对流速较慢的各类小型波状层理等；而其顶部则是在洪水过后形成较细粒的沉积或后期风改造的一些砂级沉积物。

冲积扇中最好的储层主要分布于辫状河道沉积中。

2、泥石流沉积作用泥石流是由砾石、砂、泥和水混合的一种高密度介质，具有高的屈服强度，在重力作用下能搬运很大的颗粒。

泥石流的般运能力很大程度上取决于较细粒基质的含量、成分和流动的持续时间。

泥石流的流动不是紊流而是一种层状流。

泥石流在干旱地区十分常见，而且易保存，在潮湿气候条件下也有发育但不易保存。

在我国的新疆、四川等山区常有泥石流发生，对铁路、公路、水库等具很大的破坏性，对人类带来很大的危害。

泥石流经常由暴雨触发形成，而且持续时间较短，暴雨的频率、物源的性质、山间的地形和风化的速度控制泥石流发生的频率、性质和范围。

松散物质的大量堆积和快速大量水体的加入是泥石流发生的必要条件。

泥石流属密度流搬运，因此其生要特征是粗细沉积物混杂堆积、没有任何分选性；主要物质是砾石、砂和泥质物，砾石颗粒视物源区供给的情况而定，可出现直径数米的砾石、也可以只有数厘米的砾石，而且大的砾石可搬运很远的距离。

一般砂砾岩分选极差、磨圆度也极差，但在泥石流中会发现一些反粒序的结构。

泥石流沉积一般不作为油气的储层。

3、筛滤沉积作用筛滤沉积作用是由于夹带大量不同粒径沉积物的流水在流动过程中，水和细粒的沉积物渗透或渗流到下伏渗透性的砾石层中，使较粗粒的物质呈叶状体搁积在扇面上的作用。

筛滤沉积物主要集中在中扇，而且明显与河道沉积体系有关；因此，透镜状的筛滤沉积往往紧靠原来河道中形成屏障的粗大砾石而堆积。

当筛滤沉积发生时它的分选性比较好、孔隙度也比较高，但当下处流水侵入多孔的砾石层时，会带来多量的细粒物质充填其中，从而使分选性大为降低，孔隙度也大大变小。

筛滤沉积物可以为油气的储集提供空间，在冲积扇中又是一种重要的储集体。

二、冲积扇储层的特征1、储集体的形态冲积扇的动力成因和沉积特征，决定了砂砾岩储集体的形态特征在扇体走向的平面上呈长条形分布，而且向下游方向发散，主要是有辫状河道不断改道的砂砾岩体在侧向上的组合。

在其垂向剖面上则反映出由多个底凸顶平凸形的透镜状砂砾岩体的叠合。

砂砾岩体在倾向方向上延伸距离可达数百米，甚至数千米；而在横向上则极不稳定，一般为数十米或数百米；垂向上一般厚度为数米或十余米。

2、沉积物粒级宽、分选性、磨圆差据克拉玛依油田对三叠系冲积扇储层的研究，碎屑岩粒度分布范围为260mm-0.01mm,其中小砾岩点53%、巨砾岩点28%、粉砂和泥仅点4%。

碎屑颗粒大小混杂，分选性差、颗粒的分选性对储层物性有很大的影响（图1-1-3）；无明显的泥岩隔层。

岩石成分成熟度低，石英含量仅点16%、长石含量点19%、其它则为岩屑或杂基。

胶结成分复杂、胶结方式多变、含量亦高；胶结成分有蒙脱石、伊利石、绿泥石、碳酸盐、方沸石等，平均占岩矿组分的19.9%；以孔隙式胶结为主，产状有薄式、桥塞式、充填式等，对孔隙的大小和霰态影响很大。

图1-1-3 克拉玛依三叠系冲积扇砾岩颗粒分选系数与孔隙度关系（中国石油地质志15卷1993）3、具“复模态”的孔隙结构冲积扇属突发性和间歇性的高能快速沉积体，沉积物分选差、不同粒级沉积物混杂堆积，但主要是砂砾岩，砂砾岩含量可达80-90%以上，其次是粉砂岩和泥岩。

粒级的广泛分布决定了其具复模态的孔隙结构特征。

表现为以砾石为骨架的大孔隙中部分或全部由砂粒级的物质所充填；而在砂粒间以被更细的泥质所充填，这种由砾、砂、泥三者组成的复杂的孔隙结构称为“复模态”的孔隙结构。

复模态总孔隙度（ф）=砾间孔隙度（фp）X砂间孔隙度（фs），一般都呈中低孔隙度，如克拉玛依油田二叠系、三叠系砾岩储层，一般为6.1-22.6%,平均孔隙度为15%，草桥油田砾岩的孔隙度为11%-14%;这类储层有效渗透率变化范围大，一般为2-3500X10-3um 2。

3、无论是在平面上还是在垂向上都表现为严重的非均质性冲积扇中的砂砾岩储集体是由时期、强度能量、延续时间长短、物源性质、携带沉积物量、搬运介质性质等因素差异的情况下多期洪水所沉积的砂砾岩体的叠加，可以想象不同沉积体在储层物性上的差异。

根据各层常规的物性分析、孔隙结构特征参数、压力恢复曲线解释参数综合起来进行对比分析，表明平面非均质程度很高，而且具有明显的分带性，近端扇和远端扇非均质性严重，而中扇相对较好（表1-1-1）。

扇 体 平 面 非 均 质 性 表1-1-1亚 相 容积系数（m%） 进汞系数（%atm ） 退汞率（%） 孔隙相对均匀系数 有效孔隙度（%）有效渗透率（X10-3um 2） 相对评价 扇 中 8 0.61 20 3.2 13 4.4 较好近端扇 9 0.47 16.4 4.0 9 2.5 较差远端扇 11 0.36 14.3 4.4 7-8 2.1 差垂向上层内的非均质性也很严重，渗透率的级差在1-400倍之间，非均质系数变化在0.11-43之间，层内岩性相对均质的小段平均只有0.31-0.47m 。

在辫状河道沉积中其孔隙度与渗透率都比较高，特别是在筛滤沉积物区，孔隙度可提高1-2倍以上，而渗透率可提高数百倍。

有时只差10-15cm 距离的样品，其渗透率可相差20-50倍。

三、冲积扇砂砾岩体储层的勘探实例冲积扇砂砾岩体储层以新疆石油管理局克拉玛依油田二叠系和三叠系的储层最为典型，研究也最为深入。

（一） 油田概况克拉玛依油田位于准噶尔盆地西北缘冲断带上，受断裂控制，冲断带由三个断裂带组成、呈北东向展布，克拉玛依油田位于克乌断裂带的西南端（图1-1-4）。

自二叠系至白垩系都发现了各种类型的油气藏，其中冲积扇砂砾岩为储层的油气储量大约占70%左右，主要分布于二叠系的乌尔禾组和三叠系的克拉玛依组。

图1-1-4 克拉玛依油田位置图 （据新疆石油管理局 1998）（二）沉积相和相模式张纪易（1981）对克拉玛依油田冲积扇作了深入细致的研究和完善的总结、建立了沉积模式（图1-1-5）。

把冲积扇划分为三个亚相，即扇根、扇中、扇缘。

并对各沉积亚相和微相作了全面的论述，这里不再赘述。

图1-1-5 准噶尔盆地冲积扇相带划分图(据张纪易1984)（三）克拉玛依油田冲积扇储层特征1、一般特征储层的分布和性质主要受控于沉积环境，二叠系乌尔禾下亚组(P2ur a)在八区主要是巨厚的砾岩，沉积厚度111~815m。

岩性为砂质不等粒砾岩，砾岩的粒径很宽，从260mm~0.01mm,其中小于10mm的小砾岩占53%；不等粒砾岩（10mm~260mm）占28%，其它为砂和泥质。

砾岩的孔隙度为5%~13%、平均为9%；有效渗透率平均为2.15X10-3um2. 由于受严重的压实作用，原生孔隙在整个孔隙中的比例较低，原生粒间孔仅占9%，溶蚀孔占49%，晶间孔占20%。

在三叠系的克拉玛依下组段等也有类似的情况。

2、成岩作用（1）陆源碎屑矿物压实严重，储层现今深埋于2800m~3000m, 地温梯度较高，成岩阶段已达晚成岩B期。

原沉积的凝灰质火山碎屑强烈变形，骨架颗粒受压溶而变形，呈镶嵌状结构；一些颗粒受后期水化学作用交表面绿泥石化；而火山物质发生脱玻化和硅化。

（2）在高温高压和地层水的共同作用下形成多量的自生矿物，如发现多种类型的沸石、嵌晶和连晶方解石、硬石膏的析出、黄铁矿以细脉状和团块状产出等，石英也发生次生加大。

自生矿物的形成虽然个别作用过程可能会增加少量的孔隙，但大部分作用过程由于形成的自生矿物充填孔隙而使孔隙度减小。

（3）受构造和断裂活动的影响，发育一定量的裂缝和微裂缝，压实作用形成压溶缝。

在薄片或岩心观察这些缝约占孔隙面积的2~4%，构造缝一般长0.6~5.0mm、宽30~70um，切穿颗粒且缝直壁平；压溶缝长度变化大，宽一般15um左右，弯曲不规则、壁高低不平。