克拉玛依油田克拉玛依组河道相储层结构单元与非均质性.docx

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克拉玛依油田克拉玛依组河道相储层结构单元与非均质性

中国西北准噶尔盆地克拉玛依油田的露头区克拉玛依组河道相储层结构单元与非均质性

摘要

克拉玛依组储集层以油砂的形式见于克拉玛依油田的露头中。

该油田存在两类高质量储集层：

低位-弯曲水道砂岩和支流-水道砂岩，两类储集层具有不同的沉积物、界面和结构单元特征。

低位弯曲水道沉积物颗粒粗，结构单元规模更小、相对简单，由垂直叠积的水道内单元和岩相组成。

分支水道沉积颗粒细，结构单元规模更大、相对复杂，主要体现在以下三方面：

（1）分支水道有三个多阶结构单元：

水道内单元，宏观加积单元、岩相单元。

（2）邻近三级和五级层面、渗透率较低的孤立隔层。

（3）分支水道的演化有两期。

在洪泛期,沉积物颗粒粗，水道内单元呈垂向叠积模式；在洪泛间歇期，沉积物颗粒细，水道内单元呈侧向叠积模式。

分支水道砂岩的储层非均质性呈现以下三个等级：

（1）微观规模：

孔隙的发育与岩相有直接关系。

随着沉积颗粒变粗，孔隙直径和喉道宽度逐渐增大，孔隙结构的非均匀性通过渗透率变化反映出来。

平行于古河道方向的水平渗透率最大，垂直于古河道方向的水平渗透率值中等，垂向渗透率最小。

（2）水道规模：

在分支河道内，依据孤立隔夹层、孔隙度与渗透率划分流体流动单元。

主要分布与分流水道中下段或水道内单元的流动单元，与三级或五级层序界面有密切关联。

流动单元内，依据岩相的空间展布，孔隙度和渗透率从其中心向边缘及上部层段逐渐降低。

这类沉积相杂基含量低，沉积物颗粒粗，发育有大型槽状交错层理，孔隙度和渗透率通常较高。

（3）湖泊三角洲体系：

分流水道砂岩孔隙度和渗透率最高，是最好的储集层。

前言（或称：

引言，绪论）

1985年,Miall提出结构元素的概念，作为一种新的相分析方法用于河流相沉积（Miall,1985）；1991年，他将“结构元素”修正为“结构单元”（Miall,1991），并用了许多实例研究来论证层间界面和结构单元的分级（Miall,1988a,b;1991;1993）。

自此，结构单元得到广泛研究，水道相储层的内部结构和非均匀性得以揭示（Kocureketal.,1991;Jiaoetal.,1993,1995;Bartonetal.,1996;Jiangetal.,1996;NorthandTaylor,1996;Josephetal.,1998;Willisetal.,1999）。

根据Miall的理念，我们分析了克拉玛依油田的露头，将克拉玛依组的内部结构单元划分为更高级别的结构单元--广泛分布河道砂岩体的水道内单元。

此外,根据露头样品的孔隙度和渗透率，定量地论证了河道沉积的非均质性。

取样间隔是40x400cm（15.7x157in.）。

克拉玛依油田位于中国西部的一个大型陆相中生代沉积盆地--准噶尔盆地的西北部。

油气勘探已证明在准噶尔盆地的西北边缘上发育有大规模的冲断层系统.逆冲断层不仅控制着盆地的沉降和沉积中心，还制约着油田的发展（You,1986;Taneretal.,1988;Xieetal.,1988;Lawrence,1990;Zhang,1993）。

如图1,目标层中三叠统克拉玛依组从油田延伸至调查的露头区（Yang和Guo1989），直接覆盖于盆地基底上。

最大厚度88米（（288英尺）的克拉玛依组地层，为一典型陆相（非海相）三级层序,由低位体系域，扩展性湖泊体系域和收缩性湖泊体系域组成。

分布于深切谷的低位体系域包含冲积扇沉积体系及其上覆叠加的低-弯曲水道沉积；扩展性湖泊体系域由湖泊三角洲沉积体系和湖泊沉积体系组成。

收缩性湖泊体系域由网状三角洲沉积体系组成（图2）。

在研究区克拉玛依组地层有较好的露头.绝大部分砂岩体见油迹。

对油砂岩和油苗的野外观察表明：

低位体系域砾质低弯曲水道储层和扩展性湖泊体系域的砂砾质分流水道储层是本组地层的两套高质量储层（Jiaoetal.,2004）。

本文（利用若干剖面线）对高质量储层的结构单元进行了细致研究：

剖面线42的砾质低弯曲水道、剖面线35的砂砾质的支流水道以及剖面线31的砂质分支水道（储层）。

在此基础上，后两类水道砂体的孔渗非均质性得以明确，但由于野外取样困难，由中-细砾岩组成的第一类水道（储层）未作细致研究。

图1准噶尔盆地西北缘的克拉玛依油田的地层结构，露头研究区的剖面位置，详细分析的3类砂岩的位置。

水道沉积（油砂岩）结构单元分析

该研究采用Miall的界面和结构单元分级概念（1985；1988a,b；1991；1993）。

研究步骤如下：

图2.侧线42的克拉玛依底层的沉积层序和砂岩分模式

（1）野外地层几何学测量和所选择砂岩的岩石学鉴定；

（2）不同级别界面的鉴别,区划和追踪;

（3）结构单元的确定和分类.

本研究中关于一级至5级界面沿用Miall的定义（1985；1988a,b；1991；1993），但我们关于结构单元的定义有所不同.

我们认为，广泛分布的最高级别结构单元为一个依据五级界面确定的、具有独立几何形状的水道内单元，反映了一个完整的关于相对连续的河流加积的记录，如鄂尔多斯盆地的曲流河道（Jiaoetal.,1995）（图3）。

分类水道内单元进一步分类为：

由四级界面定义的大型形态，由三级界面定义的大型加积形态，由二级界面定义的中型形态，由一级界面定义的小型形态。

中型单元沉积体由岩相反映出来，大型加积单元通过岩相组体现出来。

实际上，岩相是油田认可的沉积单元，为了分析结构单元，需要更精细的粒度分类，因此我们应用并拓展了Miall关于岩相的定义（1977，1978）。

本次研究中提出了一种新的用于描述岩相的字母方案如下：

（1）表示颗粒大小的大写字母，

（2）表示岩性的大写字母，（3）表示沉积结构的小写字母（如：

用CSt描述槽形交错层理粗粒砂）。

若用此方案表示极粗粒砂或极细粒砂，在两个大写字母之间加入一小写字母，如CvSt（表示槽形交错层理极粗砂）。

表示泥岩和粉砂的符号跟Miall的概念中所用的一样（1977,1978）。

使用的岩相符号及其解释见图2。

图3.中国北部鄂尔多斯盆地南缘的中三叠统Ermaying组地层中的曲流河砂岩结构单元格架（Jiaoetal.,1995）

砾质低弯度河道

剖面线42的低位体系域水道为一典型的低弯度水道实例，由63%中-细砾岩、17%砾质砂岩和20%粗粒砂岩与好粗-颗粒砂岩组成。

水道宽度75m（246ft）,厚度3m（10ft）。

由于古水流方向（155°）和水道剖面方向（165°）近平行，水道实际宽度范围介于21m到25m（69and82ft）之间（宽厚比[W/T]=8:

1）（图4）。

低弯度水道是由水道内单元与岩相组成的简单内部构造（图4）。

4个相对大规模的连续性5级界面将水道分为如下4个水道内单元（图5）。

（1）水道内单元I：

位于剖面的左下部，主要由砾岩组成。

其底部（5A）界面不平整，界面上发育大量河底滞留沉积。

（2）相对大规模水道内单元Ⅱ：

主要由大型槽状交错层理砾岩组成。

底部（5B）界面可见70cm（27.5in.）深的冲刷凹槽。

（3）独特小规模的水道内部单元Ⅲ：

位于剖面的右上角，主要由小型槽状交错层理砂岩与砾质砂岩组成。

（4）小规模的水道内单元IV：

位于剖面的上部，基本废弃。

这些水道内单元呈现了从早期到晚期古水流能量逐渐衰减的过程以及垂向加积模式。

初期河道分析：

砾质低弯度水道相结构单元格架（岩相符号及其含义见图2），剖面线42中克拉玛依组地层的低位体系域

砂砾质分支河道

我们选择的砂砾质分支河道位于剖面线35扩张性湖相体系域，邻近一背斜的枢纽。

图5.侧线42的低-弯曲水道的第5顺序表面与水道内部单元的关系。

水道的主要主体被内部支流湾包围，上升方向逐渐分等边际的湖泊沉积物。

水道的显然宽度是80m（262ft）,真实的厚度2.5and7m（8and23ft）之间变动。

但是，真实的宽度按照沉积支流，故水道方向（101°），暴露的水道形态是大约130m（426ft）（图6）。

参数（W/T=18.6:

1）和相同表面的侧线42的相同形态的别的水道的参数很接近。

支流水道包括9个第五阶级表面和9个水道内部单元（图7）。

（1）水道内部单元1位于剖面的中-底部，冲刷基本内部支流湾的沉积物，在陡坡左岸结束。

水道内部单元是基本上由大水槽交叉层和冲刷-填充构造的粗砂岩组成的。

图6.侧线35的克拉玛依地层的海进-湖泊体系域三角洲平原支流水道的露头剖面.

（2）水道内部单元11包括表现宏观添加单元界限表面的2个第三阶级表面和表现冲刷水道界限表面的1个第四阶级表面。

此外，它被泥泞的离析障碍物层（厚度15cm（6in.）宽度5.5m（18ft））覆盖。

（3）水道内部单元111位于水道内部单元11的上部间隔，因为被叠加水道内部单元冲刷，限制了。

2个宏观的添加物单元互相分类1个第三阶级表面的这水道内部单元是主要由大-等级水槽交叉层的微粒砾岩组成的。

（4）水道内部单元IV结构上和水道内部单元111相似。

（5）水道内部单元V是基本上由水槽交叉层的粗砂岩与砂岩组成的，孤立障碍地层的局部泥泞被覆盖。

由这水道内部单元，故水道活力开始增加。

（6）相对小规模水道内部单元VI接近放弃。

（7）水道内部单元VII,VIII,IX位于剖面的上部左边，在左方迁移。

这水道内部单元基本上是由好颗粒砂岩，很好颗粒砂岩和泥岩组成的，表现由于大边缘它们的故水道活力经常减小。

图7.侧线35克拉玛依地层的海侵-湖泊体系域的沙颗粒支流水道的结构单元。

类似的低位-弯曲河道性质，水道内部单元I–VI的垂向分层模式，沉积类型与沉积构造表示这水道内部单元在泛滥阶段发生。

从水道内部单元VII到IX表示，沉积物是出色的，沉积构造有低活力构造，水道内部单元有横向上分层模式，这水道内部单元进入逐渐减弱阶段。

沙质支流水道

侧线31的支流水道位于海侵-湖型体系域和有强烈的向下侵蚀能力（图8）。

逐渐的放弃在这支流水道记录。

放弃以后，水道分等沼泽，然后表示向上湖型体系域（图9）。

图8.克拉玛依地层海侵-湖泊体系域，侧线31三角洲平原支流水道的露头剖面。

图9.侧线31沙质支流水道，海侵-湖泊体系域的结构单元。

这沙质支流水道通过6个第五阶级表面分类6个水道内部单元（图1.9），如下。

（1）水道内部单元1的主要沉积结构有低-角度交叉分层与小水道波纹切成薄板，是大部分由很好颗粒砂岩组成的。

这水道内部单元通过4个第三阶级表面进一步分类5个宏观添加物单元。

虽然大量的硅质木料在水稻底部出现，在单元发展期间古水道活力相对低。

（2）水道内部单元11包括2个第三-阶级的界限表面，它划分3个宏观添加物单元。

第一宏观添加物单元基础上，出现由孤立界线地层的局部泥泞碎石组成的许多泥泞碎石沉积滞后（图9）。

第一和第二宏观添加物单元是大部分由大规模水槽交叉的粗砂岩组成的。

可是第三宏观添加物单元是由小规模的波纹切成薄板的很好颗粒砂岩组成的。

这水道内部单元的相对粗颗粒沉积物表示古水流活力在全部6个水道内部单元中最高。

可是，第三宏观添加物单元的古水流活力从早到晚时期减小。

（3）以左方迁移为特征的水道内部单元III–VII是由大规模水槽交叉地层，好颗粒砂岩，小规模，水流-泥泞-叠层，很好颗粒砂岩组成的。

水道内部单元也包含若干第三-阶级表面。

每个水道内部单元的上部右部出现天然堤岸（图9）。

研究结果表明界限表面和孤立界线地层接近地联合。

除了这支流水道5B界限表面的局部泥泞碎石孤立界线层以外，由菱铁矿结石组成的成岩孤立界线层附近一些第三规模界面发展。

内部结构分析表示水道经受2个演化阶段。

水道泛滥阶段在水道内部单元1，11发生，水道衰退阶段在水道内部单元III，IV发生。

三个水道的结构单元模式

以前剖面的三个水道处于2种附近沉积体系和描述如下（图10）.

图10.据典型水道的结构单元的分析克拉玛依油田的露头地区的地质模拟

多碎石低位-弯曲水道

（1）这水道的比例小，但它的侵蚀相对强。

（2）第五顺序表面在水道出现，限定垂向成堆模式的水道内部单元。

（3）岩相描述如下：

PGm,直接地叠加第五顺序表面，向上分等PGt,GGt,PSt,和CvSt.

（4）总的古水流活力在三个水道最高。

在三角洲平原沙质多碎岩支流水道。

（1）内部结构的复杂性如下。

好发展的第五顺序表面限制水道内部单元，水道内部结构单元的最高顺序。

此外，水道内部单元的第三顺序表面限制宏观添加物单元，它是认同的结构单元的最低顺序。

（2）沙质多碎岩支流水道分类2种：

泛滥阶段与衰退阶段。

（3）在泛滥阶段，泥泞孤立界线地层在每个水道内部单元的顶部广泛地分布，水道内部单元在垂向堆积模式出现。

（4）在衰退阶段，水道内部单元在横向堆积模式出现。

因此，全部水道随着W/T=18:

1变成更大。

（5）总体上，沉积颗粒比低位弯曲水道变成更好。

砾岩主要在水稻的中心出现，多碎砂岩和砂岩在水道的边缘出现。

砂岩和你演的交替层在水道上部的放弃区出现。

沉积结构通过大水槽交叉地层分配。

（6）故水流活力比低位弯曲水道更衰弱，但古水流活力循环变化比低位弯曲水道更明显。

三角洲平原的沙质支流水道

（1）水道的演化也分类泛滥和衰弱阶段。

（2）在泛滥和衰弱阶段，第五顺序和第三顺序表面都好发展。

在这思想上，水道是3个水道的最多综合体。

综合体的另一个方面在不同顺序的界限表面出现，它的泥泞碎石孤立界线地层是由大量菱铁矿混凝土组成的。

（3）古水流活力在三个水道中最弱，它在沉积物和沉积结构表现。

这水道的沉积物是主要由好颗粒砂岩和很好颗粒砂岩和贫乏地多碎砂岩和微粒砾岩。

沉积结构使低角水槽交叉层和小水流波纹切成薄板分配。

（4）这水道在叠积模式出现，它类似于沙质碎石支流水道。

（图10C）

水道储层的孔隙度与渗透率的非均质性。

孔隙度与渗透率的非均质性有关结构单元模型。

侧线35的沙质碎石支流水道和侧线31的沙质支流水道为了孔隙度和渗透率的非均质性研究与抽样挑选。

水道的非均质性沉积体系是衡量的，通过定量参数（孔隙度，渗透率和细孔结构），从岩心样本起表示如下2个步骤：

（1）在油田，通过轻便钻井得到在固定间隔的砂岩对象的岩心样本，

（2）定量参数在实验室衡量。

我们也应用孔隙和渗透率解释的分等级方案。

在岩心的微量范围，基本岩心结构和渗透率无向性都确定。

在各个水道的中间范围，孤立界线地层在不同的界限表面确定。

孤立界线地层突的然-变换界限表面或岩性的逐渐变换界线表面确定描述流体-流动单元的分配模式和内部孔隙度与渗透率和这全部现象的起源解释的流体-流动单元。

在沉积体系的微小范围，孔隙度与渗透率决定高质量储层的不同起源岩性之间变动。

（图11）

孔隙度与渗透率的微量非均质性

微量非均匀性表示储层细孔首先细孔的粒状内部溶解和其次细孔与粒状内部裂缝的结构溶解被确定，结晶微级孔隙性被电子显微镜对研究区样本的分析决定。

储层样本数直接和岩性有关。

一般，细孔直径与宽度确实随着颗粒大小变化。

（表1）但微级非均质性表示储层的空隙度与渗透率有研究地区的超过卵石沉积颗粒的低值。

除了这颗粒范围以外，陈基础层不包括油。

别个理由是微量等级范围的渗透率的有向性。

渗透率的横向价值按照古水流横向方向最高（47.3md），横向渗透率的中间值按照古水流的垂向方向出现（16.4md），纵向渗透率最低（10.2md）。

（图11）

图11.克拉玛依油田的露头的湖泊三角洲平原支流水道的储层地质模拟

--孔隙度与渗透率的中级非均质性

在中级范围，流体流动单元是储层孔隙度与渗透率研究和高渗透率小路的最优地图单元。

在这儿，水道用孤立界线地层与空隙度与渗透率的专门描述分类几种流体-流动单元。

我们随着水道演化的沉积过程与基因效果把孤立界线地层和不同活力的各种层序分类三种：

好颗粒孤立界线地层，中间颗粒孤立界线地层，基因孤立界线地层。

孤立界线地层的描述差别和结构单元的界限表面有关。

（1）好颗粒孤立界限地层，水道内部单元的沉积物和堆积后期活力弱的宏观性添加物单元在这沉积层的上部主要表现。

这种孤立界线地层在描述海湾的方向变厚，甚至和描述海湾的好颗粒地层联合。

在特殊情况下，好-连接的放弃水道泥岩接待孤立界线地层，它的几何形态不仅堆积物被控制，而且大部分和冲刷层联合.（图8）

（2）泥泞沙质孤立界线地层，实际上相对连接的水道间隔覆盖第五顺序或第三顺序表面和对于2个水道方向变细（图9）。

（3）含铁成岩孤立界线地层是沿着成岩过程形成的沉积界限表面小节的非均质性分层（图12）。

上次说过的三个孤立界线地层的孔隙度与渗透率非常差，（泥泞界线地层的2.66%,24.8md，泥泞碎粒孤立界线地层的1.47%,26.0md，含铁成岩孤立界线地成的6.49%,27.2md）。

岩性的变动提供流体-流动之间的界线表面的增加。

通常变化的这界限表面主要在水道内部单元或宏观添加物单元的上部间隔出现，如FvSr,FvSt,和Fl（图7，9）。

随着孤立界线分层侧线35的沙质碎粒支流水道分类5个流体-流动单元（图13a）和侧线31的沙质支流水道分类4个流体-流动单元（图13b）.在中间等级排列孔隙度与渗透率的非均质性如下。

（1）流体-流动单元通常在水道的中间-低间隔或水道内部单元出现。

图12.沙质支流水道的ferric起源孤立界线分层

（2）流体-流动单元通常被第3-顺序或第5顺序表面控制。

（3）在各个流体-流动单元，高孔隙度与渗透率通常在第5顺序或第3顺序表面：

但孔隙度与渗透率随着流体-流动单元的边缘方向逐渐减小（图11）。

图13.湖泊三角洲平原的孔隙度与渗透率的非均质性模型

孔隙度与渗透率的非均质性也描述岩性的空间分布模式，水道的最多的基本结构单元。

这岩性被水道或水道内部单元的界限表面控制，进一步在明确-切模式分布。

这岩性被水道或水道内部单元的界限表面控制，进一步在明确-切模式分布（图7.9）。

这岩性被水道或水道内部单元的界限表面控制，进一步在明确-切模式分布。

第3顺序或第5顺序表面，古水道活力的层序对于孤立界限分层或突然-变化岩性是住处。

这界限表面和流体-流动单元与它的内部高孔隙度与高渗透率紧密地连接。

图14.2个典型水道不同储层的岩性和孔隙度与渗透率之间的关系

来源供应的观点跟孔隙度与渗透率的非均质性也密切有关。

地区研究对来源供应观点是近似的，因为岩屑（凝灰岩，流纹岩，页岩）在两个支流水道砂岩.达到50.8%.。

塑性岩屑相对浓缩，变低储层的孔隙度与渗透率，因为相应的压缩变动塑性岩屑颗粒间细孔的假基质充填物（图15）。

岩石和矿物分析表明侧线35的流体-流动单元IIa和IIb之间的低孔隙度和低渗透率地区跟塑性岩屑浓缩有关.。

（图13A）。

因为地区研究跟来源供应的观点相对紧密，2个水道砂岩的模子达到相对大的百分比（表1）。

统计的研究表示模子内容跟渗透率否定地相关，但跟孔隙度密切有关。

（图16）

图15.侧线35的水道内部1V的岩石组成与细孔之间的关系

图14.2个典型水道的

不同的储层的岩性与孔

隙度与渗透率之间的关

孔隙度与渗透率的大型（沉积作用体系）非均质性。

储层的孔隙度与渗透率的大型非均质性如下。

（1）起源岩性的差别：

三角洲平原的支流水道砂岩的孔隙度与渗透率最大（24–32.8%,10–5170md）;crevasse斜面砂岩其次（23.1–25.1%,16.5–684md）;天然提岸（26–27%,0.4–9.2md）和支流内部海湾（24–26%,1.2–5.8md）最小。

（2）支流水道的差别：

如果相同种类的沉积层在2个支流水道出现，孔隙度与渗透率不同的支流水道之间变动。

在这儿，侧线35的粗颗粒沉积比侧线31差，因为以前的表示高孔隙度与渗透率，如表现几个流体-流动单元和高孔隙度与导航渗透率的地区（表3）。

（3）流体-流动单元的设置差别支流水道的若干流体-流动单元组成的合计体被确定。

已经知道，三角洲，前三角洲，支流内部海湾，放弃三角洲平原的好颗粒沉积物一般包围孤立储层分类的支流水道砂岩因为流体迁移在不同流体-流动单元之间相对困难。

因此，沉积体系一般包含互相孤立的几个流体-流动单元（图11）。

 结论

1.界限表面合适的识别在砂岩的结构单元与非均质性的实践是关键。

Miall定义象导向原则一样使用，但这原则的理解是各种各样的。

我们提议更高的顺序结构单元，水道内部单元，它们在水道砂岩是普通的。

2.研究的水道砂岩有界限表面与结构单元的差别：

低位-弯曲水道砂岩相对简单，支流水道砂岩相对复杂。

在水道砂岩鉴定和查出更高的顺序界限表面如第5顺序或第3顺序表面是关键的，因为它们定义结构单元如水道内部单元或宏观添加物单元和控制岩性的空间分布。

更高顺序界限表面和孤立界线分层与岩性界面一般重叠。

它们跟流体-流动单元密切接连，它是流体-流动单元的准确的描写以致供应为剩余油田开发必要信息。

3.除了结构单元的层级以外，孔隙度与渗透率的非均质性的比例处理也是重要。

各个方向的孔隙度与渗透率的非均质性差别在水道储层的复杂性解密是有用的。