鄂尔多斯盆地地层特征及油藏地质研究方法(分层依据)

2132测井解释

前  言

在地理上,鄂尔多斯盆地是指河套以南,长城以北的内蒙古自治区伊可昭盟地区。而地质学中的鄂尔多斯盆地范围则广阔,它东起吕梁山,西抵桌子山~贺兰山~六盘山一线,南起秦岭山坡,北达阴山南麓。
包括宁夏东部,甘肃陇东,内蒙古伊可昭盟、巴彦单尔盟南部、阿拉善盟东部,陕北地区,山西河东地区。面积约37万K㎡。(长庆油田勘探开发的鄂尔多斯盆地总面积约25万K㎡。)

黄土高原是盆地主要地貌特征,著名的毛乌素沙漠位于盆地北部,周边山系海拔1500~3800m,平均2500m左右。盆地内部西北高,东南低,海拔800~1800m左右;西北部的银川平原、北部的河套平原、南缘的关中平原,地势相对较低(前二者海拔高度1600m左右,关中平原仅300~600m)。

中华民族的摇篮——黄河沿盆地周缘流过。盆地内部发育有十几条河流,多数集中在中南部,在东南角汇入黄河,属黄河中游水系;像著名的无定河、延河、洛河、泾河、渭河流域都是我们中华民族的发祥地之一。

盆地内油气勘探始于上世纪初,1907年在地面油苗出露的陕北地区,用日本技术钻了我国大陆第一口油井。大规模油气勘探、开发始于1970年。到目前,不但在石油、天然气开采上取得了辉煌成果,而且在地质理论研究、钻采工艺技术等方面取得了重大突破,为世界特低渗透油田开发提供了成功经验。

第一讲 盆地构造特征

一、区域构造单元划分

地质学上讲的鄂尔多斯盆地是一个周边隆起,中部下陷,内部西低东高,不对称的地史时期的沉积盆地;并非现今的地貌盆地。按地层的分布形态划分为:(盆地一级构造单元)

1 、(北部)伊盟隆起

2 、(南部)渭北隆起

3 、(西部)西缘断褶带 、天环坳陷(天环向斜)

4 、(东部)晋西挠褶带

5 、(中部)陕北斜坡   (西倾单斜构造)

陕北斜坡是目前我们研究时间最长、认识比较清楚的一个一级构造单元。由于它的存在,盆地内同一个时期的地层(同一套储层),在西部埋藏深度大,东部埋藏浅。例如:马岭油田主力含油层延10在庆阳埋深1400m左右,在延安出露地表,西峰油田的长8油层在陇东埋深2200多米,在陕北延河入黄河口处则高悬在山崖上。为什么会出现这种现象?下面来讲构造成因。

二、 区域构造成因

鄂尔多斯盆地是在古生代地台基础上产生和发展的大型内陆坳陷,形成于中生代的印支运动和燕山运动。

三迭世盆地还是华北地台上的一个西部坳陷,晚三叠世的印支运动,基底稳定下沉,盆地开始发育。燕山运动早中期(侏罗纪~白垩纪),坳陷内发生了强烈的水平运动,形成了西缘断褶带及南缘渭北构造带。燕山运动中晚期(白垩纪中、晚期)东部的吕梁山升起形成晋西挠褶带,坳陷遂与华北地台分离,形成了独立的鄂尔多斯盆地。

盆地沉积史和构造史的特点是:随着历史的推演,沉积和沉陷的中心不断向西推移。三叠纪盆地发育早期,沉积沉降中心位于盆地中部的直罗,吴旗,定边一带;白垩纪末盆地生长晚期,沉积沉降中心移到盆地西部边缘。吕梁山的崛起使盆地东部抬升,在此过程中,西部一直处于下沉状态,出现了天环坳陷,在盆地本部形成了西低东高的大型西斜单斜——中部斜坡。至此,地史时期不对称的向斜型沉积盆地发育结束,构造特征保持至今。

盆地内大小近百余个油田,除马家滩、摆宴井等个别油田位于西缘断褶带上,其余油田均分布在陕北斜坡上。

三、构造和油气的关系

鄂尔多斯盆地含油气构造的成因有三类:

1、区域构造运动形成的鼻隆带

燕山运动使盆地四周持续上升,中间振荡性下沉。构造应力在西部表现的最为剧烈和集中(构造类型也较典型),使该区地层大起大落,高耸入云的六盘山脚下是深达数百米的天环向斜,从天环向斜到吕梁山的晋西挠褶带之间地层处于一个平缓而稳定的倾斜状态,平均坡降为每公里10米左右,倾角小于一度,多数为0.4度,这个斜坡面积约12万平方公里,占据了盆地总面积的二分之一。

斜坡由于受到南北方向挤压应力和东西方向拉伸应力的作用(南北挤压应力来自西伯利亚板块和华南板块的南北相向运动。东西方向的拉伸应力来自西部天环坳陷下沉,东部吕梁山升起),使地层波浪起伏,形成了一系列向西倾伏(重心向下)向东开口的鼻状隆起带。这些鼻状隆起大多成行排列,相邻相伴,规模较大,上下地层间具有良好的继承性和稳定性。此类鼻状隆起带是盆地内延长统油气大面积聚集的主要场所。

2、差异压实作用形成的局部隆起

所谓的差异压实作用是指地史时期的沉积物,由于沉积环境不同和沉积作用的非均一性,存在着岩性、粒度、成分等差别,导致同一时期的地层成岩后,厚度不同的现象。

在上覆地层压力相等的情况下,抗压强度砂岩大,而泥岩小,粗砂岩不易被压实,而细、粉砂岩则容易被压实(这也是粒度细时物性较差的原因)。所以相同沉积厚度的地层,成岩后砂岩厚度较大,而泥岩厚度较小;在砂岩发育部位形成海拔相对较高的顶凸构造叫差异压实构造。此类构造多沿河道和砂体方向延伸,随砂体尖灭而消失,规模相对较小。陇东地区延安组地层中此类油藏较多,如:马岭的延7、延6、延4+5等油藏。

3、复合鼻状构造

复合鼻状构造是由区域构造运动和差异压实作用共同形成的局部高点或平缓台阶区。长2、长1、延9、延8等岩性构造油藏多属此类。

这三种构造是鄂尔多斯盆地油气聚集的最有利场所。

四、构造分析技术

鄂尔多斯盆地含油气构造的研究方法有三种:

1、采用广泛分布、特征明显的油层顶部标志层,研究区域构造分布规律。

勘探初期,通过地震剖面在纵向上追踪标志层起伏变化形态、高点范围;确定探井位置。

详探~开发阶段,以完钻井标志层的海拔高度做平面等值线图,确定构造的闭合高度、闭合面积、走向、倾向、分布范围。

2、根据岩性的压实率计算压实程度,预测压实构造的分布规律;再结合出油井点的构造特征,预测其它油气藏。

3、 在井眼较稀的地方,可根据钻井程度较高的区块的构造特征,类比预测油藏分布情况。

第二讲 盆地地层特征

一、盆地沉积演化阶段划分

鄂尔多斯盆地是在古生代华北地台的西缘上发育起来的中新生代内陆坳陷型盆地,地层沉积演化的过程实际上是区域构造运动的演化过程。根据大量的岩芯资料,野外露头及地层特征研究,盆地的沉积演化大体可划分为五个阶段:

第一阶段:上三叠系延长组,潮湿型淡水湖泊三角洲沉积阶段。

晚三叠世的印支运动,盆地开始发育,基底稳定下沉,接受了800~1400m的内陆湖泊三角洲沉积,形成了盆地中主要的生油岩和储集层。

第二阶段:下侏罗系富县组、延安组,湿暖型湖沼河流相煤系地层沉积阶段。

延长统沉积后,三叠纪末期的晚印支运动使盆地整体抬升,延长组顶遭受不同程度的风化剥蚀,形成了高差达300m的高地和沟谷交织的波状丘陵地形。细划出了一幅沟谷纵横,丘陵起伏,阶地层叠的古地貌景观。三叠系延长组与上覆侏罗系富县组地层之间存在一个不稳定的平行不整合面。

因盆地的西南部抬升幅度较其他地区大,使陇东地区延长统遭受了强烈的风化剥蚀。所以陇东的测井剖面上普遍缺失长1、长2地层,个别井长3甚至长4+5顶都不复存在。
到侏罗纪延长统顶侵蚀完成,盆地再度整体下沉,在此基础上开始了早侏罗世湿暖型湖沼河流相煤系地层沉积。

在延长统顶部的风化剥蚀面上,侏罗纪早期富县、延10期厚0—250米的河流相粗碎屑砂、砾岩,以填平补齐的方式沉积,地层超覆于古残丘周围。延10期末,侵蚀面基本填平,盆地逐渐准平原化,气候转向温暖潮湿,从而雨量充沛,植被茂盛,出现了广阔的湖沼环境,沉积了延9~延4+5厚度250~300m的煤系地层。经差异压实作用形成了与延长顶古残丘,古潜山基本一致具继承性的披盖差异压实构造,成为中生界的主要储集层及次要生油层。

第三阶段:中侏罗系直罗组、安定组,干旱型河流浅湖地层沉积阶段。

延安期末的燕山运动第一幕,盆地又一度上升造成侵蚀,使盆地中部的大部分地区缺失了延1~延3地层,延安组(延4+5)与上覆的直罗层之间存在一平行不整合面。

中侏罗世盆地第三次下沉,沉积了干旱(氧化)气候条件下的直罗组大套红色河流相砂岩,进而又沉积了上部安定组浅湖相杂色泥灰岩,之后盆地又再度上升。

第四阶段:下白垩系志丹统,干旱型湖泊沉积阶段。

第三阶段安定组杂色泥灰岩沉积之后,燕山运动第二幕开始,盆地再度上升,并在周边发生了强烈的印度板块和太平洋板块的联合作用,褶皱断裂造山运动开始,形成了盆地格局。
此后盆地第四次下沉,沉积了厚达千米的志丹统棕红色砂砾河流冲积相和杂色砂泥岩互层干旱型湖泊碎屑物。其顶部的环河组地层在庆城东西两河床上都可看到。

第五阶段:下第三系的河流和咸化湖泊沉积阶段。

第四阶段的下白垩系志丹统沉积后,燕山运动第三幕使区域构造得到定型,基本面貌保持迄今。下第三系的河流和咸化湖泊沉积,分布局限,仅见于盆地整体抬升后残留的局部低洼之处,多数地区缺失第三系地层。第四系黄土在陇东地区直接覆盖在白垩系志丹统的环河组地层上;安塞地区,黄土层下部就是中侏罗系安定组的地层。

综上所述,在地史上的印支、燕山运动中,鄂尔多斯盆地中生代经过四次升降过程,气候经过三次冷暖转换,最终由潮湿温暖变为干旱寒冷,形成了三个平行不整合面,接受了三千多米的河、湖相碎屑岩沉积。晚三叠世及早侏罗世是盆地成油体系最重要的沉积阶段,是主要的生油层和储集层形成发育期。

二、三叠系延长组地层特征

三叠系延长统的湖泊相泥岩和三角洲相砂岩沉积,乃我国内陆坳陷型湖泊沉积盆地之典型。具有沉降中心与沉积中心基本一致,发育时间长,沉积层序全、演化完整有序、厚度大、分布广等特点。也是本盆地的主要生油岩和大面积多期叠加的储集层。按照湖盆的扩大~缩小~消亡过程,可划分为五个层段十个油层组,是一个完整的湖进湖退反旋回序列。五个层段沉积特征为:

长一段(T3Y1)(长10油组):湖盆开始发育期,以河流相和滨浅湖相为主,广布大型交错层理砂岩。

长二段(T3Y2)(长8、长9油组):湖盆扩张期。沉积范围逐渐增大,陇东地区出现浅水到半深水河控三角洲和水下扇沉积。

长三段(T3Y3)(长7、长6、长4+5油组):湖盆由最大到开始收缩期。

长7是湖盆最大扩张期,湖水覆盖面积8万平方千米,最大水深60米,发育了70—120米的灰黑色泥岩,油页岩厚30—100米;是盆地内主要的生油岩形成期。

长6湖泊开始收缩,是陕北三角洲群发育期。三角洲总面积达1、2万平方千米,厚度50米左右。

长4+5期是区域湖盆总体收缩中一次短暂的湖浸期。湖浸范围保持长6时的基本格局,在陕北三角洲砂体上覆盖了湖沼相泥岩,是长7烃源岩的区域性盖层。由于沉积的非均一性,在吴旗、靖边等地区有三角洲存在。

长三段陇东地区为深水湖泊沉积区。

长四段(T3Y4)(长3、长2油组):湖盆进一步收缩期。原来的三角洲沉积区已平原沼泽化,盆地内主要分布滨浅湖泊相,仅在华池等局部地区有中、小型三角洲存在。

长五段(T3Y5)(长1油组): 湖盆枯竭期,大面积的沼泽化,主要岩性为泥岩夹煤层与砂岩互层,在陕北分布有著名的瓦窑堡煤系。

三、侏罗系富县组、延安组地层特征

侏罗系下部湖沼河流相煤系地层按成因可划分为三种沉积体系:

1、 形成于古地貌丘陵中的粗碎屑河流相体系:

富县期:盆地由上升趋于稳定,气候干旱。河流沿延长统古地貌沟谷填平补齐式沉积,水动力较强,地质作用以侵蚀氧化为主;所以粗碎屑的河道砂多呈红色,砂泥岩互层呈杂色。由于不同地区有不同的物源和地形条件,所以沉积作用具有明显的差异,地层厚度变化较大,地层厚0~160m,一般70~110m,基本不含油。

延10期:地壳运动稳定,气候转入半潮湿状态。沉积环境:先期为古地貌限制性河谷充填沉积,形成了东西向展布并嵌入三叠系油源层之上,成为油气向上运移通道的甘陕古河。后期随着沟谷填平补齐,转入泛滥平原到沼泽相沉积;河流水动力由强变弱。所以延10中、下部大套灰色中砂岩厚度差异较大,顶部的一套煤系地层(部分地区为炭质泥岩)分布较稳定。一般厚70~90m.,划分为延101~延108八个小层,延101、延102含油性较好。发育了河流相的6个亚相带,油气主要分布在河床亚相中。

2、 形成于湖沼盆地的三角洲泛滥平原河道中、细粒砂岩体系:

延9期:盆地开始下沉,在延10期末泛滥平原的基础上逐渐形成了泛滥盆地中边积水变发育的泥砂型三角洲,沉积了一套中、细砂岩与泥岩及煤层的交互层。地层厚30~40m,划分为延91、延92、延93三个小层。储层为三角洲平原相的分流河道砂体。

延8期:盆地处于继续下沉阶段,湖泊水体不断扩大,河流的沉积作用减弱,三角洲分流平原河道的规模远远小于延9期,所以延8的砂层厚度小,分布零星。地层厚30~50m,划分为延81、延82、延83、延84四个小层,多数情况下依据中部的泥岩隔层划分为延81+2,延83+4两小段。

3、形成于静水环境的浅湖、沼泽泥页岩体系。

延7、延6、延4+5期:盆地处于湖泊静水沉积环境中,沉积物以浅湖泥岩为主,河流的分布范围狭小,局部地区发育泛滥平原河道砂体,地层厚50~70m。仅在马岭南区形成了油气藏,多数地区为非储层。

第三讲 油藏形成条件与油气分布规律

一、油藏形成条件

鄂尔多斯盆地作为一个相对长期稳定的沉积坳陷,经历了较为完整的构造演化史,沉积发育史和烃类成熟史。构成自身的沉积模式,成油组合类型,成烃模式和油气圈闭模式。从而形成了我国独具特色的非背斜型隐蔽性特低渗油藏,即侏罗系古地貌河道砂岩油藏和三迭系河控型湖泊三角洲油藏模式和序列。

油气藏为什么会集中分布在陕北斜坡上?

地史时期,盆地沉积和沉降中心不断向西推移,最终盆地本部成为大型西斜单斜的这种构造格局,极有利于油气大量的向高处运移和聚集。

这是因为上三叠统生油岩在早白垩世时进入成油门限,早白垩世末~第三纪进入成熟~高成熟阶段并大量排烃,随即沿着早已形成的西倾斜坡持续向东运移,为油藏群形成准备了富足的物质基础。水压头始终在盆地的西部,盆地东部则为大面积的泄压区,是油气运移的指向;处在这个过渡带上,伸入生油坳陷中心的大型三角洲、河流相砂体,极有利于油气的运移聚集,成为油气的归宿。当砂岩东部相变为泥岩时,形成上倾方向岩性遮挡,即可聚集为丰度较高的整装油气田。

下部浅湖泥岩为生油层,油源岩质量优、分布广,油气供给充分;中部大型三角洲前缘砂体、河流相砂体叠覆于最有利的生油区(层)之上,油气运移距离短;上部湖沼泥岩为盖层(有些泥岩层,如:长7、长4+5、延8既是生油层又是盖层)。生油层与储集层在纵向上互相叠覆,形成最佳生储盖组合,保存条件好,是本盆地含油的重要条件之一。

盆地单一的沉降构造运动使延长组湖泊的水退水进、三角洲的迁移变化稳定有序,延安组湖沼河流频繁交替,形成了数千米厚的砂泥岩间互剖面。纵向岩相的多变和沉积的多旋回性是本盆地含油面积大、油层多、油藏叠合连片的重要条件之二。

(本盆地中,三角洲的底积层,前积层,顶积层一般都分布在一个二级旋回中,与一个大型油藏的生储盖层没有一一对应的关系。)

二、油藏分布规律

1、三迭系内陆湖泊三角洲油藏

鄂尔多斯盆地延长统的大型油气藏均为三角洲岩性油藏,油气圈闭受沉积和成岩双重因素控制。沉积相带决定油藏分布范围和边界,油藏随三角洲前缘和三角洲平原分流河道砂体的发育程度而存在。油藏的聚油面积完全受三角洲前缘核心部位骨架砂体的控制,油气富集于三角洲前缘河口坝,分流河道砂体之中;三角洲前缘渗砂层尖灭线也就是油藏的边界线。
油层含油饱和度的大小、产量的高低主要受物性的影响,一般砂岩主体带内孔隙度,渗透率较高,含水饱和度与泥质含量较低。

延长统的岩性油藏,均分布在区域鼻隆带上,局部构造对其影响较小。油气勘探主要是利用现有的资料和成功经验,采用最先进的技术,分析、预测、寻找大型三角洲发育区;在三角洲发育区再筛选、追踪砂岩主体带和三角洲前缘核心部位。

2、侏罗系古地貌油藏

受前侏罗纪古地形控制,延安组油藏群集于低山潜丘带及其坡缘和河间砂咀地区。延10深切的古河谷及支流河谷是三迭系油气垂直上溢的天窗和通道。古河谷两侧发育的延10期滨河边滩相砂岩,古河谷的河间丘、斜坡前缘残丘、指状残丘、丘嘴、滨河节地、河漫台地等与之相匹配的差异压实构造是油气富集的有利圈闭。

次级支流岔沟的岩性变化带及储层内部的非均质性,使河道砂岩形成岩性尖灭、致密遮挡,是油藏形成的重要因素。

另外,延9期河道主体带分布的河道砂岩,也是有利的油气储集场所。发育的延8及其以上河湖沼泽相煤系地层是延10、延9油藏的良好盖层。

综上所述,侏罗系延安组古地貌油田主要分布在临近古河的次级正向古地貌单元高点部位。所以目前人们经常用反推法来寻找侏罗系古地貌油藏,即首先确定一、二级河谷,在一、二级河谷垂直或斜交的方向上确定三、四级河谷;三、四级河谷所挟持的滨河边滩相带内就是勘探追踪的有利区。

三、侏罗系早期古地貌图的编制方法

1、侵蚀面到上覆地层顶(延10+富县)厚度分析法

在延长统顶部的风化剥蚀面上,富县、延10早期河流相碎屑物,以填平补齐的方式沿沟谷沉积,地层超覆于古残丘周围,延10末转入泛滥平原沼泽相沉积。由于,富县组和延安组地层厚度反映了侏罗纪初期的古地形起伏特征,所以,富县组加延安组地层厚度分布图,是我们恢复侏罗纪早期古地貌的重要依据之一。

做图方法:

第一步

对研究区内所有的完钻井进行地层对比划分,在校深测井图上找出延长统顶界(富县组底)、延10顶标志层(煤线),统计出各井的延10+富县地层厚度。

第二步 以 20m左右一条等厚线, 编制延10+富县地层等厚图。

第三步 分析、划分古地貌单元:

(1)    河谷

一级河谷

甘陕古河(160m地层等厚线所圈闭的范围)。地层厚度>150m(马岭最厚达290m),宽10~30㎞,以东西走向为主,长250㎞。

二级河谷

宁陕古河、蒙陕古河、庆西古河(100~150m地层等厚线所圈闭的范围)。地层厚度100~150m,宽10~20㎞,长100㎞。呈南北向汇入一级甘陕古河。

三级河谷  合水古河(40~90m地层等厚线所圈闭的范围)。地层厚40~100m,多呈锐角汇入二级河谷。

三级河谷有些图上也叫支沟;分布在斜坡上,是高地到一、二级主河谷的通道。

四级河谷  在斜坡带上树枝状分布的支流河谷。呈“似等距”发育在三级河谷两侧,地层厚度40 m左右。

(2)高地

0—5米等厚线圈闭的面积,剥蚀面海拔最高处,缺失延10+富县地层。

(3)斜坡

高地到主河谷过渡地带,5—40米等厚线所圈闭的范围。有些图上也叫:残坡、滨河阶地。

(4)丘陵

水系中的高地。位于水系之间,地层厚度小于相邻的水系。根据被水系分割的形态或与主河谷的位置又进一步细分为:残丘、丘咀、指状丘咀、河间残丘(甘陕古河中<160m的地层等厚线所圈闭的范围,如:木钵河间丘)等。

2、侵蚀面等高线图分析法

延长统顶部地层海拔高度变化趋势,代表了侏罗纪初期的古地形起伏形态。延长统顶界(或侏罗系底界)海拔等高线分布图,是我们恢复侏罗纪早期古地貌的重要依据之二。

做图方法:

第一步  对研究区内所有的完钻井进行地层对比划分,在校深测井图上找出延长统顶界(富县组底或延10底),统计出海拔高度数据。

第二步  做延长统顶(或富县组、延安组底)地层分层界限海拔等高线图(等高线间距20米左右)。

第三步

分析:等高线相对数值较小且密度较大处即为低洼的河谷分布区;等高线相对数值较大处为高地;二者之间等高线稀疏的地方为斜坡带。

一般情况下,将上述两图结合起来分析定夺。

第四讲 油藏地质研究方法

一、研究区内相关资料的收集

1、钻井资料:完钻井数、井号,完钻时间、层位、深度、地面坐标、中靶坐标。

2、试油资料:试油井段、层位、日产油量、水量。

通过上述资料,编汇井位图、做基础数据表

3、取芯资料:井号、取心层位、取心井物性分析数据(钻井处化验室分析报告,主要内容有:孔隙度、渗透率、含油饱和度、含水饱和度)。

4、取芯井全分析资料(研究院化验室分析报告):

岩矿薄片(矿物成分、含量、胶结物成分含量、类型)、铸体薄片、粒度分析、压汞、水驱油、相渗、敏感性分析等。

5、前人研究成果(报告、图件)。

二、地层对比与划分

地层是区域构造运动和地史演化的产物,是油气藏的载体。同一时期、同一构造运动中形成的地层,具有相同的沉积特点和储渗特性。地层对比的目的就是将具有相同岩性、电性、成因、上下接触关系的地层归为一类,追踪它们在时间、空间上的变化规律,研究与油气藏有关的地层。

地层对比划分可分为岩芯对比和测井曲线对比两种,常用的是测井曲线对比法。

(一) 地层对比划分依据

地层对比划分依据有标志层和标准层两个。

1、标志层:

标志层是大层(1~3级旋回),对比划分的依据。

标志层的确定原则:岩性典型,电性特征明显,易识别,分布稳定,易与追踪。

鄂尔多斯盆地经过近四十年的实践摸索,将温暖潮湿气候条件下的沼泽沉积–煤层(炭质泥岩)和凝灰质泥岩作为地层对比划分的标志层。

它们是特定气候条件下区域性的沉积产物,全盆地内普遍发育,代表性强,覆盖面广。

当煤层或凝灰岩标志层不发育,电性特征不明显时,参考与标志层位置相当的泥页岩特征划分。

2、标准层:

用标志层将大层确定之后还必须选定一些标准层作为细分小层的依据。这些标准层多数是在油层附近且分布稳定的泥岩。

标准层是小层(四级旋回),对比划分的主要依据。

(二) 地层对比划分的原则与方法

地层对比划分的原则:“旋回对比,分级控制”。

地层对比划分的方法:先追踪标志层,后确定标准层,再找含油层段。即:先定大层后分小层。

1、 旋回级别的分类:

一级旋回:延安组、延长组

一级旋回受区域构造运动控制。在全区分布稳定,含有一套生储组合或储盖组合。

二级旋回:延10、 延9,长3、长2 ……

二级旋回是一级旋回中的次级旋回;每个旋回都有大体相同的沉积特征。

三级旋回:长81 、长82、长31 、长32 。

三级旋回受局部构造运动控制,由几个沙泥岩段组成。

四级旋回:长811、延812、延813

四级旋回受水动力条件及局部沉积作用控制,由单一岩性或由粗到细(从砂岩开始到泥岩结束)、由细到粗的一个周期组成。四级旋回是地层对比划分中的最小级别,也叫沉积单元,如果再细分就叫油砂体。

一级~三级旋回一般叫大层划分,四级和四级以下的一般叫小层对比划分。开发系统大多数开展的都是四级旋回的追踪对比。

2、延长组地层划分方法

延长统十个油层组的划分依据主要是凝灰质泥岩,次为泥页岩。

凝灰质泥岩在岩屑中为白色片状,手摸有滑腻感,在荧光灯下发橘红色强光。在测井剖面上具有尖刀状低感应、高声速、大井径、高伽玛的电性特征;厚2米左右。

延长统地层依据岩性组合和十个标志层,划分为十个油层组。十个标志层代码为:k0~k9,自下而上为:

k0:位于长10底。

k1:位于长7底,是长7与长8的分界线,厚20m左右。底部有2m厚的凝灰岩,中上部是15~20m厚的油页岩。因其在陕北延河流域的张家滩地区出露,所以人们常称为“张家滩页岩”。

油页岩在电测图上以自然电位曲线负偏幅度较高(甚至高过砂岩),区别于泥页岩。

k2:位于长63底,是长7与长63的分界线。

k3:位于长62底。

k4:位于长4+5底,是长4+5与长61的分界线。在陕北地区较发育,陇东地区基本上是泥岩。

k5:位于长4+5中部,是长4+51与长4+52的分界线,厚度6~8m,在声速曲线上表现出4个一组的齿状尖子,感应曲线特征不明显。

k6:位于长3底,是长3与长4+5的分界线。

k7:位于长2底,是长2与长3分界线。

k8:位于长2中部,是长21与长22的分界线。

k9:位于长1底,是长1与长2的分界线。

3、延安组地层划分方法

煤线是延安组地层对比的主要标志层。煤线在测井图上具有:低伽玛、大井径、高声速、高电阻(4m)高感应的特征。低伽玛是测井图上区分煤线与泥岩的主要标志。

延安组地层沉积时区域气候由干冷~暖湿进行周期性循环,干冷时沉积河湖砂泥岩,暖湿时沉积沼泽煤系地层;两个煤系之间的地层代表了一个完整的旋回和气候周期,周而复始使延安组地层韵律性极强。分层时把二个煤层之间的一套地层作为一个二级旋回(煤层归下伏地层,煤顶为分层界限)。

延4+5~延10地层顶部普遍发育煤线,若有些区块、有些层位煤线不发育时,可借用邻区邻井作参考。具体方法是:从本区与邻区最接近的一边开始,根据地层厚度和砂岩旋回性,以泥岩为分界线逐井向内推。

三、常用图件的编制

1、油层综合柱状图

用途:反映一个油田的油层纵向分布状况。包括区内全部出油层位,由一口或几口取芯井的油层段叠加而成。

图件内容:地层年代(系、统、组、层、小层)、岩芯描述(岩性、含油性)、电性特征(取芯井段的自然电位、四米电阻曲线)。

比例尺:1:200

2.油藏剖面图

油藏剖面图用途:了解一个油藏在纵向上的变化起伏形态,砂层、油层、隔层分布特征,油水关系,物性特征。

平行砂体走向的叫油藏纵剖面图,垂直砂体走向的叫油藏横剖面图。

做图方法:

① 选择测井曲线

定性反映油藏特征:选择两条测井曲线。左:自然电位曲线,右:四米电阻曲线。

精细油藏描述:定量的反映油藏形态时选择四条曲线。左:自然电位曲线、自然伽玛曲线,右:感应曲线、微电极曲线。

② 确定剖面线

根据作图目的在平面井位图上划出剖面线。南北走向的剖面线顺时针旋转投影在剖面图上,北西~南东走向的剖面线逆时针旋转投影在剖面图上。在剖面图的右上角用箭头向右标出剖面线方向。

③ 计算比例尺

左右(横向):在平面图上将剖面线附近的井垂直投影到剖面线上,按顺序依次量出井间距离,再按相同的倍数放大到剖面图上,(倍数根据图的长短而定,开发区一般要让两井之间能放下四条曲线,勘探区井距则较宽)。平面图的比例尺除以放大的倍数,就是剖面图的比例尺。

上下(纵向):在测井图上计算出各井油层顶底海拔高度,(补心海拔-油层的垂直深度)以最高最低两个点为界取整数,以测井图上1:200的比例在剖面图上的两边立上海拔高度标尺。

④ 连接海拔高度标尺上端同一高度的点,以该线为参照,投影每口井校深综合图上的测井曲线,并标出小层分界线。

⑤ 连接同一层段的顶底界线,画出砂体、油层、干层延伸距离和形态,油水界面;标出射孔位置、试油产量。

⑥ 在图的上方写上图名、比例尺(需要缩放时用线型,墙上挂时用数字) ;图的下方画上图例,编绘、审核、时间。

3、地层对比剖面图

地层对比剖面图用途:了解一个地区在标志层控制下含油段的地层厚度、砂层厚度及其电性特征的分布变化情况。

做图方法:

①对比剖面测井曲线选用:

自然电位曲线、自然咖玛曲线、感应曲线、声速曲线,后三者能清楚的反映分层标志。(左:自然电位、自然咖玛, 右:感应、微电极。)

②地层对比剖面图上剖面线的确定方法与油藏剖面图相似。

③对比剖面图不考虑比例尺大小,左右井间以能容下测井曲线(校深综合图)为原则。上下将目的层顶的标志层与剖面线对齐,画完所研究的地层段即可。

④把分层界限连接起来。

4. 标志层构造图

砂层顶部起伏图

用途:标志层构造图反映的是区域地层起伏形态,多用于分析油藏与区域构造的关系。勘探阶段以及开发区的延长组或延10等大型油藏必备图件。

砂层顶部起伏图反映的是含油砂体的起伏变化形态和油水关系,多用于分析油藏构造特征。油田开发地质研究的必备图件,也是构造、边底水油藏圈定含油面积的依据。

做图方法:

① 在井位图上标出井口坐标、中靶坐标、井组连线。

② 统计出距离油层顶最近的标志层和油层所在的砂层顶部海拔高度。

③开发区内一般都选用1:1万的大比例尺,以5m(勘探区内10m或20m)为间距用三角形内插法做等值线。

延长组三角洲控制的岩性油藏面积大,一般由东向西(或由西向东)逐渐下推,也可以由井位密集处向井稀处外扩,但不能脱离西倾单斜这个大的构造背景。

延安组河流控制的中、小型岩性构造油藏面积较小,在井少、高低变化不大的井区,也可用2m一条等值线作图。先从最高点(数据最大的地方),向四周(低点)滚动外推;中心闭合,南北两翼与区域单斜构造线相接。

④用箭头和线段指示鼻隆带走向和倾向。用“+”、   “-”标出隆起和凹陷位置。在图名下方注明标志层的名称、比例尺。

5、 砂体展布图

油层分布图

用途:反映砂体、油层的延伸方向、横向宽度、分布面积、厚度变化等平面非均质特征。

做图方法:

①.一般以2m、4m或8m一条等值线,由井网密集、数据最大的地方开始内插。

②. 油区外围井点稀少的地方,等值线间的距离参照密井点处宽度推测。推测的地方用虚线表示。

③.砂体图等值线参照区域沉积背景,三角洲相上游厚带开口,下游闭合;河流相上、下游开口,中间厚带闭合。

④.油层等值线走向与砂体一致,油区内部厚,边缘薄。

⑤.油层图上试油未出油的油层按零线处理。

6、 油层孔隙度分布图

油层渗透率分布图

用途:反映油层宏观物性变化及平面非均质特征。

做图方法:

①.孔隙度、渗透率一般选用主要油层段的测井解释数据。如遇几个小油层段时可选一个中间值。孔隙度、渗透率必须是同一油层数据。

②.等值线的差值,依据数据大小而定。

③.岩性油藏一般都是内部物性好,外部物性差;所以孔隙度、渗透率分布图的变化趋势要与油层图对应。

7、 油层含水饱和度分布图

油层泥质含量分布图

用途:反映油层宏观物性变化及平面非均质特征。

做图方法:

①    含水饱和度、泥质含量是油区内部低,外围高,因此,等值线是内部小数据闭合,外围大数据收边。

②    所选用的数据必须和上述孔隙度、渗透率相对应(同一层段的数据)。

8、油层综合成果图

用途:从平面、纵向、横向三个角度反映油藏地质特征及生产能力。

做图方法:

油层综合成果图由油层综合柱状图、油藏剖面图、油层平面图等单因素图拼合而成,平面图井位旁再配上试油柱子和油层数据十字架。

平面图的内容根据油藏特征或需要决定。一般是延长组等大油藏:砂体展布图上套上含油面积;延安组小油藏:砂岩尖灭线内套上砂顶起伏图、含油面积。

试油柱子:试油日产水量在下方,日产油量在上方。1mm=1t。

十字架:     油层厚度   油层渗透率

砂层厚度    砂顶海拔高度

油层厚度:油层、(油水层)、[致密油层]。

油层渗透率:取主要油层段的中间值。

四、地质研究报告的内容及编写方法

地质研究的内容在不同的开发阶段侧重点不同,不同的油藏研究方法也有所区别,开发地质研究报告的编写大体上可归纳为:

1、              油田概况

①    油田自然地理位置

②    油田勘探开发历程

③    开采现状(层系、储量、井数、产量……)

2、构造特征

①    区域构造背景

②    区内构造特点

③    构造与油气的关系

3、地质特征

①    地层对比划分的依据及结果

② 油层沉积相特征

③ 岩性、粒度、碎屑颗粒、胶结物成分

4、油藏特征

① 油藏的控制因素、成藏条件、油藏类型、驱动能量

②    油层厚度、物性、电性及分布特征

③    油、气、水性质及地层压力特征

5、储层特征

① 孔隙类型、孔隙结构特征

② 润湿性及敏感性的特征

③ 相渗及水驱油特征

6、油层开发特征及油水运动规律

7、有利区筛选评价及开发调整意见

第五讲  沉积相研究方法

一、勘探阶段区域沉积相研究方法简介

区域沉积相研究常用的一些划相标志和图件有:地球化学标志、微体古生物标志(水生、陆生、植物、动物分布特征)、岩矿标志,稳定和不稳定重矿物百分含量分布图、地层等厚图、砂层等厚图、砂泥岩比值图(%),以及用数理统计方法表现的碎屑颗粒粒度结构特征,如:CM图、概率图、结构参数散点图等。自然电位测井曲线形态特征只作为一种辅助参考资料。

用以上手段划分出大相、亚相,找出油藏与相带的关系,确定下一步的追踪方向。

在油田或区块这一有限范围内,以上的方法不能很好的反映沉积相清晰面貌和相带变化规律。原因有:一是由岩心获得的地化、古生物、岩矿资料有限,而且在同一油区(小范围内)数值很接近;二是砂层等厚、砂地比图太粗、太简单而且差异不大;三是勘探阶段划相多以油层组或油层段为对象,对研究注水开发中的油水运动规律指导意义不大。

二、油田开发阶段沉积相研究

油田开发阶段沉积相研究的主要目的是通过油藏精细描述,提高开发效果。所以,研究范围着重于油田本身并且要以单砂体的几何形态,规模、稳定性、连通状况及内部结构等平面非均质性和纵向非均质性的详细研究为核心。

其基本思路是根据区域上已经建立的沉积模式、沉积理论和概念,细分含油层系和沉积单元;以将今论古的方法,利用油田密井网的大量岩心和测井资料所反映的各种指相标志,恢复古代砂体的形成环境,摸清沉积特征、变化规律;并依据开发动态资料“动静结合”,逐步探讨各类砂体在油田注水开发过程中的各种表现和油水运动特点,为油田稳产措施的实施提供科学依据和指导意见。

根据本人实践经验,油田开发阶段沉积相研究方法和程序可归纳为:

1. 踏勘野外地层露头,加深区域地质认识。

了解盆地区域沉积背景,熟悉构造、地层演化过程和沉积特征,增强对油藏的宏观认识。延长统地层在盆地东部边缘出露比较完整,延河剖面、潼川剖面最为典型。

依据勘探阶段的区域研究成果,掌握油田所处的构造位置、沉积体系、一般特征和大的变化趋势及规律。

2. 研究区内油层岩芯的观察描述

判断古代沉积环境的关键在于如何认识各种沉积特征的指相意义,以及如何选择好研究区内有代表性的能清楚反映各种相变的有效特征和标志。获得这些信息的途径有两个,一个是岩芯资料,一个是测井图资料。地层是油藏的载体,岩芯是油层的实物,是确定沉积环境的主要依据。

通过区内油层岩芯的观察,了解本区沉积物特征,分析每个岩性段所处的环境和代表的沉积微相;并进行详细的文字描述,对着实物自下而上绘制岩石相剖面图(1:50~1:200的岩性剖面);依据岩芯观察结果,结合区域沉积背景确定出本区各类沉积砂体的微相特征。

岩芯观察、描述的主要内容有(也就是定相的依据):

①    颜色

砂岩的颜色一般反映的是碎屑成分、胶结物的成分,而泥岩的颜色则是沉积环境的指示剂。本盆地内含油层段,砂岩以灰色、绿灰色和褐灰色为主,泥岩均为灰黑色或黑色,甚至灰色泥岩也很少见,表明碎屑物沉积时位于水下环境。

因为,一般排水畅通,地下水位较低、植被少的陆上平原和滨浅湖地区处于氧化~还原界面上,易于形成和保存赤铁矿而使泥岩变成红色;紫红色及杂色泥岩,常位于湖岸线附近的湖盆边缘过渡带内。水下则为还原条件,二价铁较多时泥岩染成绿色,硫化铁和有机质大量增加时则使泥质变成灰-黑色。

②    粒度、分选

判断水体携带沉积物的能力,确定搬运的距离、水体性质、迁移搬动频率、稳定性。一般上游沉积物的粒度较粗,分选差;下游粒度细,分选好。河道底部或砂岩主体带粒度较粗,分选较差;河道顶部或砂体边缘粒度较细,分选较好。正旋回的下部,反旋回的上部粒度较粗。

③    层理类型

层理是水流方向、速度、水体深度的直接产物,层理的多样性及叠加规律,是水流动荡变化的反映。层理类型比较丰富,是河湖交汇区三角洲前缘的沉积特征;层理类型较少或单一,说明水动力变化少、沉积环境稳定。

河流快速卸载时形成块状层理,牵引流形成的是大型高角度交错层理,三角洲前缘水下分流河道易形成低角度交错层理,湖浪往复振荡形成的是波状层理,河湖两种水流共同作用时形成各类波纹~微型斜层理,静水中则形成水平层理;生物潜穴及生物搅动构造则是气候温暖、水体较浅且稳定的前三角洲的沉积现象,包卷~变形层理代表了斜坡的滑塌、挤压现象。

④    生物化石和遗迹化石

本盆地中生代地层中生物化石稀少。在延长组未见典型的湖泊深水相沉积及咸水半咸水生物化石,说明湖盆是开口的较淡化水体,边缘具有明显的泄水通道。泥岩、粉砂质泥岩界面见到较多的由河流带来的炭化植物茎干、枝叶和碎片;在部分井的泥岩中可见1~2厘米厚的煤线,煤线零星且局限,未见大面积煤层分布,表明区内未曾出现过区域性沼泽。
延安组地层中的煤块质轻、光亮、层厚,各井岩心中普遍发育,是区域性沼泽的沉积物。

⑤    观察砂岩的成分,碎屑颗粒间的胶结物、胶结强度;泥质、钙质夹层的厚度,分布规律。分析成岩作用及对含油性的影响。

⑥ 观察不同类型砂岩的物性特征及含油性,定出各类砂岩的含油级别。(油浸、油办、油迹)划分出储层和非储层。

⑦ 观察岩性组合与旋回性

通过观察砂岩的厚度与粒度、沉积构造与层理类型的分布变化规律,冲刷面的粒度与厚度的分布变化规律,泥岩厚度的分布变化规律;分析水动力的变化趋势,确定是正、反旋回还是复合旋回等沉积序列。

3、进行四性关系研究

测井曲线是平面定相的主要依据。测井曲线它不但全面反映了井眼的地层组成,而且定量反映了各类岩性的特征,便于快速直观的进行岩性识别和地层对比划分。特别是自然电位测井曲线形态,综合反映了油层沉积层序、物性、旋回性的变化规律,是目前长庆油田开发区块单井划相的主要依据。另外,自然伽玛测井曲线定量的反映了泥质含量及变化特征,是划相的辅助依据。

将观察的岩芯做成1:200的岩性剖面柱子,与该段的综合测井曲线对应(要进行岩电误差校对),确定出本区每个微相的电性特征及典型曲线。再将上述岩性剖面配上对应深度的岩芯分析孔隙度、渗透率剖面和含油级别,组成一些典型井的四性关系图。

4.细分含油层段的沉积单元

由于陆相砂、泥岩沉积具有明显的多旋回性,一般选择在研究区内能够连续追溯的最小沉积单元(一次河流或三角洲旋回),为基本做图单位。盆地各处沉积单元的发育状况不总是一致的,往往从边缘向中心沉积单元数目逐渐增多,同一油层在不同的地区沉积单元(最小旋回)不一样,应按具体情况而定。

5、划分单井沉积微相(砂体类型)

用取芯井测井曲线所代表的微相类型的典型测井曲线,与未取芯井测井曲线对比,依据每口井测井曲线形态所反映的砂体发育程度、旋回性,在选定的做图单元内(小层),确定出单井沉积微相类型。并用一定的符号标注在平面井位图上。将每口井的划相依据—自然电位测井曲线形态缩小,粘贴在井位旁。

6、 绘制平面相图

①  将上述单井相符号归类,参考砂体厚度、夹层个数勾绘出不同沉积类型砂体的平面分布界限、范围。

②  根据区域沉积背景及研究成果,参照现代沉积中相的组合与演变关系,结合本区地层特征,在图上划出大相和亚相的界限及物源方向。

③  根据测井曲线形态所绘制的同一旋回砂体的分布位置、几何形态、方向性、连续性和分布组合特征,按相序定律对各类砂体分别命名。如:湖岸线以下是三角洲内、外前缘及前三角洲相和浅湖相,三角洲侧翼是湖湾。三角洲前缘相内再细分出水下分流河道、(主河道、河道侧翼)河口坝、河口末端砂坝,河口侧翼砂坝、远砂坝、席状砂等。

④  用文字符号、颜色或岩性符合把各微相标示出来,使人一目了然。

7、 绘制沉积相剖面图

①  在已完成的平面相图上,选择几条能够全面反映区内沉积特征的剖面线(平行、垂直物源方向)。

②按实际井距定准比例尺,将标志层作为沉积基准面(地层沉积时处于同一水平面),选择最能反映岩性特征的自然电位、自然伽玛、声速、微电极测井曲线,投影到剖面线上。层号标注在剖面两端。

③  依照典型曲线特征,划分出剖面上各类微相的砂体形态、接触关系、演变规律、分布特征,并用不同的岩性符号将剖面形象、直观化。

8、确定砂体成因类型,探讨内部结构特点,研究各类砂体的储层特征

①  参考现代沉积砂体的各种特征,依据岩芯、测井曲线探讨各类砂体的内部结构、沉积方式、成因类型、储集能力及夹层分布状况。

②  根据岩芯分析资料,研究不同类型砂体的粒度、物性、孔隙结构、水驱油等特点。

③ 研究砂体成因与物性,物性与孔隙结构之间的关系。

9、总结砂体组合分布特征,建立沉积模式

根据各相带不同成因砂体在纵、横向上的组合方式和发育状况,把各种沉积现象有机的联系起来,结合区域沉积相建立本区砂体沉积模式;从理论上对本区沉积相进行高度概括总结。这有助于邻近新区砂体的预测工作。

也可以从现代沉积中得出的经验公式、经验数据,对砂体的发育规模,内部结构进行定量描述,建立各类砂体的三维非均质模式。

10、研究各类砂体的开发特点,提出稳产措施意见

应用油田分层动态资料,研究不同开发阶段各类砂体的吸水、见效、水淹及剩余油分布特点;研究油井产能与相带的关系及地质因素对油田开发效果的影响,研究各类砂体的储量比例及可采储量等。研究各类砂体的开发效果及油水运动规律,提出接近地层特点的注水、采油方式和思路。为油田开发提供各种地质依据和下一步的稳产措施意见。

11、按以上工作程序编写沉积相研究报告

重点描述内容:①沉积环境分析

② 沉积微相类型及纵向非均质特征

③ 相带展布及平面非均质特征

④ 不同类型砂体的物性、孔隙结构特征