砂砾岩储层研究现状

论 著10

砂砾岩储层研究现状

谈健康1,2张洪辉2熊钊1

（1.西南石油大学资源与环境学院，四川 成都 610500；2.中国石油西部钻探克拉玛依录井工程公司，新疆 克拉玛依 834000）摘 要：砂砾岩油气藏是中国油气勘探领域之一，由于砂砾岩体近物源、厚度大、相变快的特点，表现出沉积类型多样，空间展布复杂，非均质严重的储层特征，给砂砾岩储层预测，油气层识别带来极大的困难。本文通过国内外砂砾岩发育的沉积环境、砂砾岩储层特征、储层识别和储层预测方法进行研究，以期对今后的砂砾岩储层研究提供一些借鉴。

关键词：砂砾岩；扇三角洲；浊积扇；储层预测

DOI：10.3969/j.issn.1671-6396.2013.01.005

随着能源需求的日益增长，油气预测开发技术的不断发展，砂砾岩储层等特殊油气藏的研究也越来越受到重视，并逐渐成为油气勘探的新领域。近年来，国内新疆克拉玛依油田[1、2]、河南双河油田[3]、辽河油田西部凹陷[4]、大庆油田徐家围子地区[5]、盐家油田[6、7]、罗家油田[8]、胜利油田的东营凹陷永55区块[9]、东营凹陷北部陡坡带[10]，国外美国帕克斯普林斯（Park Springs）（砾岩）油田[11]，麦克阿瑟河油田[12]致密砂砾岩储层中获得突破，见到了可观的工业油气流。

前人在砂砾岩油气藏的研究中，对砂砾岩体发育环境、储层特征方面取得很多成果。随着成像测井技术、核磁共振测井技术、自然伽马能谱技术、地震技术等技术的发展，本文对国内砂砾岩体沉积环境、砂砾岩储层识别和预测的成果进行了系统总结，以期对今后的砂砾岩储层研究提供一些借鉴。

1 砂砾岩发育的沉积环境

砂砾岩体广泛分布于断陷湖盆中，但是因时期不同，位置不同，地质条件不同，砂砾岩体的类型、形态、规模、岩性和物性也有所不同。赵志超等[11]将中国砂砾岩储层发育的环境概括为：冲积扇、扇三角洲、三角洲、近岸水下扇、深湖浊积扇（见图1）[13、14]。

图1 陡坡带砂砾岩体发育模式[12]

冲积扇是指山区河流携带大量碎屑物质，流出山口因坡度急剧变缓，流速骤减，碎屑物质大量沉积，形成锥状或扇状堆积体[15]。以新疆克拉玛依油田三系为代表，砂砾岩主要发育在三叠系的克拉玛依下亚组、克拉玛依上亚组，克拉玛依下亚组是一套砂砾岩和泥岩互层沉积，克拉玛依上亚组是一套砂砾岩和泥岩交替沉积。根据其沉积特征，认为克拉玛依下亚组砂砾岩沉积环境为冲积扇，将冲积扇相进一步划分为扇根、扇中、扇缘三个亚相[2]。

Nemec和Steel将扇三角洲定义为由冲积扇提供物质并沉积在活动扇与静止水体分界面处的，全部或大部分位于水下的沉积体。以新疆克拉玛依油田二叠系为代表，砂砾岩主要发育在上乌尔禾组、夏子街组、风城组，上乌尔禾组是一套砂砾岩夹少量泥岩沉积，夏子街组是一套砾岩、砂砾岩、砂岩夹少量泥岩沉积，风城组是一套细砾岩、小砾岩、含砾砂岩、泥质砂岩夹薄层砂质泥岩沉积。根据其沉积特征，认为二叠系砂砾岩沉积环境主要为扇三角洲，将扇三角洲相进一步划分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲三个亚相[16]。

近岸水下扇是一种常发育在断陷盆地中断层陡岸一侧，陆地冲积扇下切进人深水湖内，堆积在靠近断层下盘的水下扇体[17]。以胜利油田东营凹陷北部陡坡带为代表，砂砾岩主要发育在沙四段上亚段，沙四段上亚段是一套砂砾岩、含砾砂岩夹少量泥岩沉积。根据其沉积特征，认为沙四段上亚段砂砾岩沉积环境主要为近岸水下扇，将近岸水下扇进一步划分可分为扇根、扇中和扇缘三个亚相[18]。

浊积扇是指在盆地断陷深陷期陡坡一侧深水环境中形成的重力流沉积[19]。以胜利油田东营凹陷永55区块为代表，砂砾岩主要发育在沙四段上亚段，沙四段上亚段是一套深灰色泥岩、泥灰岩夹灰白色砂砾岩沉积。根据其沉积特征，认为沙四段上亚段砂砾岩沉积环境主要为深水浊积扇，将深水浊积扇进一步划分可分为内扇、中扇和外扇三个亚相[9]。

2 砂砾岩储层特征

2.1 岩石学特征

通过对比新疆克拉玛依油田[1、2]、盐家油田[6、7]、胜利油田的东营凹陷永55区块[9]、东营凹陷北部陡坡带[10]砂砾岩特征。岩石类型有中砾岩、细砾岩、砂砾岩、砂质砾岩、含砾砂岩、粗砂岩等。砂砾岩靠近物源、快速堆积，遭受风化剥蚀作用不强烈，砾石成分复杂，比如：凝灰岩、火山岩变质岩岩屑、灰岩、石英、长石等。新疆克拉玛依油田二叠系和三叠系砾石直径较大，一般为2～20mm，个别达到35mm，东营凹陷砾石直径较小，一般3～5mm，个别达到150mm，砾石的磨圆差，以次棱角状和棱角状为主。

2.2 孔隙类型

国内砂砾岩储层孔隙类型比较复杂，根据孔隙产出的部位、形态特征主要分为三种类型：（1

）原生粒间孔隙，以新

中国西部科技 2013年01月第12卷第01期总第282期 11

疆克拉玛依油田克拉玛依下亚组砂砾岩储层为代表。（2）裂缝，根据的裂缝的倾角，并将裂缝分为4种类型：微裂缝、斜交裂缝、高角度裂缝和网状裂缝，以新疆克拉玛依油田八区乌尔禾组砂砾岩储层为代表[20]。（3）孔隙和裂缝，其中孔隙包括原生粒间孔、粒内溶孔和粒间溶孔三种类型，裂缝包括构造缝、贴粒缝和收缩缝三种类型，以胜利油田东营凹陷北部陡坡带砂砾岩储层为代表。2.3 物性特征

砂砾岩体主要发育在断陷陡坡带，分选性和磨圆度比较差，岩石结构成熟度和成分成熟度都很低，孔隙度和渗透率相差很大。笔者将克拉玛依油田六区克拉玛依组下亚段[2]、东营凹陷北部陡坡带沙四段[10]、盐家油田[6、7]、罗家油田沙四段[8]作一个比较（见表1），砂砾岩储层孔隙度为4.7%～26.7%，渗透率为0.17-1000×10-3μm2，储层物性复杂。

表1 砂砾岩储层特征统计表

油田层位沉积相

有利

沉积亚相

有利

沉积微相

孔隙类型

孔隙度

（%）

渗透率/

(10-3μm2)

克拉玛依油田克拉玛依

下亚段

冲积扇扇根、扇中流沟、辫流水道

原生粒间孔隙、次生粒内溶

孔和微裂缝

15～20 10～1000

东营凹陷北部陡

坡带沙四段

近岸水

下扇

中扇辫状水道

原生粒间孔、粒内溶孔和粒

间溶孔，裂缝

6～14 0.17～123

罗家油田沙四段扇三角洲扇角洲前缘

水下分流河道、河口

坝

粒间孔、

粒内溶孔

4.7～26.7 10～350

盐家油田沙三段

近岸水

下扇

中扇辫状水道原生粒间孔、粒间溶孔 11～22 16.3～708.7

3 砂砾岩储层识别与预测

3.1 砂砾岩储层识别

砂砾岩储层识别最直接的方法是依据岩屑录井、钻井取心和井壁取心等资料，但钻井取心成本高，而测井资料具有信息丰富、全井段采集的优点，可以很好地满足砂砾岩储层识别的要求。（1）常规测井曲线识别：砂砾岩储层在常规测井曲线上特征明显，砾岩电阻率和补偿密度声波值高，自然伽马、声波时差和补偿中子值低；砂砾岩的自然伽马，电阻率，补偿声波，声波时差和补偿中子值都较高；泥岩电阻率，补偿密度值低，自然伽马，声波时差和补偿中子值高。（2）声波时差-自然伽马交会图法识别：以双河油田核三段为代表，通过提取常规测井曲线特征值，建立声波时差-自然伽马交会图，研究对比不同岩性在交会图上的分布，建立了定性识别砾岩、砂砾岩和泥岩的标准[22]。（3）补偿声波-补偿密度、补偿中子-补偿密度以及M-N值交会法识别：以东营凹陷北部陡坡带为代表，通过提取常规测井曲线特征值，建立补偿声波-补偿密度、补偿中子-补偿密度以及M-N值交会图，研究对比不同岩性在交会图上的分布，建立了识别砾岩、砂砾岩和泥岩的标准[23]。（4）微电阻率扫描成像测井：陈钢花[24]对胜利油田、长庆油田几十口井的微电阻率扫描成像进行研究，建立砂砾岩在FMI图像上的识别模式，砾岩呈现为高阻白色块状特征，砂砾岩呈现为白色与暗色基质斑块状特征相混杂，泥岩呈现为黑色均匀块状特征。（5）自然伽马能谱测井：自然伽马能谱测井在砂砾岩体地层中有不同响应特征，测井获得的铀、牡和钾交会图的分布，进而识别砂砾岩，东营凹陷北部陡坡带通过测自然伽马能谱，成功的识别砂砾岩储层[25]。（6）核磁共振成像测井：核磁共振成像测井在砂砾岩体地层中的不同响应特征，建立了砂砾岩中流体识别模式，砾岩中核磁共振测井T2截止值右边信号强度较弱，表明含有很少的可动流体；砾状砂岩中核磁共振测井T2截止值左边信号强度较弱，而右边信号强度较大，表明含有较多的可动流体，泥岩中核磁共振测井T2截止值左边信号强度较大，表明含有较多的束缚水，胜利油田东营、车镇凹陷通过核磁共振成像测井，成功的识别砂砾岩储层和其中的流体分布[26]。

3.2 砂砾岩储层的预测

砂砾岩储层预测是勘探开发的一个难点，常用的具体方法主要涉及以下几个方面：（1）地震属性技术是指从地震数据中导出的关于几何学、运动学、动力学及统计特性的特殊度量值[27]。砂砾岩由于靠近物缘，粒度较大，分选性差，地震属性表现为振幅较低、频率较高等特点。以大民屯凹陷地区为代表，运用地震属性技术对古近系大套砂砾岩储层进行识别和刻画[28]。（2）三位可视化技术提供了三维地震资料的多尺度信息对地层进行高分辨率成像，谭俊敏[27]将此技术运用于埕南地区，成功预测基岩古冲沟和砂砾岩扇体的分布规律。（3）相干分析技术通过计算相邻地震道的互相关系，获得地震道之间连续程度的定量关系[27]，以埕南地区为代表，运用相干分析技术预测了沙四上、沙三下砂砾岩体的平面分布，并在该区找到了新的砂砾岩扇体。（4）地震反演是指利用地震资料，以已知地质规律、钻井和测井资料为约束，对地下岩层的空间结构和物理性质进行成像的过程。以东营凹陷T719井区为代表，运用地震反演技术为砂砾岩横向预测提供可靠的资料[29]，为下一步开发类似砂砾岩地区的方案部署提供了可借鉴的经验。

4 结论

从目前我国的情况来看，砂砾岩储层厚度大，分布范围广，显示了良好的发展前景，因此砂砾岩油气藏的研究越来越受到重视。但是砂砾岩储层内部的非均质性强，砂砾岩油气藏成为勘探开发的一个难点，随着石油工业技术的发展，利用微电阻率扫描成像、自然伽马能谱、核磁共振测井和地震等新技术，对其砂砾岩储层的识别、油气水层的判别等方面都有了进展，但是砂砾岩储层中还有许多问题亟需解决，需要不断探索并总结经验,发扬创新的精神，充分利用新技术、新方法取得砂砾岩油气藏勘探的更大突破。