沉积相研究在油田注水开发分析中作用
时间：2020-09-12 08:44:12 来源：天一资源网 本文已影响 人 
沉积相研究在油田注水开发分析中的作用
摘 要
储层沉积学理论指出，沉积环境是沉积物形成的条件，而沉积相是沉积环境的产物，是沉积环境的物质表现。砂体的沉积环境和沉积条件，控制着砂体的分布状况和内部结构特征。大量的实验、模拟和生产动态研究表明，不同环境成因的砂体其储层性质不同，流体在其中的运动规律不同，开发特征也不同。因此，从研究砂体的成因入手，重建砂体沉积时的古环境，识别砂体沉积相，是正确认识砂体特征及其开发动态的基础。
前言
储层沉积学理论指出，沉积环境是沉积物形成的条件，而沉积相是沉积环境的产物，是沉积环境的物质表现。砂体的沉积环境和沉积条件，控制着砂体的分布状况和内部结构特征。大量的实验、模拟和生产动态研究表明，不同环境成因的砂体其储层性质不同，流体在其中的运动规律不同，开发特征也不同。因此，从研究砂体的成因入手，重建砂体沉积时的古环境，识别砂体沉积相，是正确认识砂体特征及其开发动态的基础。
对于开发储层评价而言，进行相分析必须逐级分析到微环境和微相。油田开发中的储层相分析与区域勘探中的相分析研究的目的不同，依据的资料和手段也不同，所以它们进行相分析的详细程度亦不同。区域勘探相分析比较粗略，一般纵向上划分到地层系统的群、组、段，平面上划分到大相或亚相；而开发中的储层相分析就要细的多，垂向上要细分到单层，平面上要细分到微环境，确定每口井、每个油层所处的微相类型。微相即反映微环境，所谓“微环境”是指控制成因单元砂体——具有独特储层性质的最小一级砂体的环境（裘亦楠，1990）[1]。具体而言“微环境”是指在沉积亚相带内具有独特的岩性、岩石结构、厚度、韵律性等剖面沉积特征及一定的平面分布配置规律的最小沉积单元（彭仕宓等，1998）[2]。沉积微相研究沉积环境和沉积相在一定程度上决定着沉积地层的岩石类型、岩性组合，以及各种沉积构造特征，同时还决定着储集体在空间上的展布，因此，对沉积相，特别是沉积微相进行研究对于分析储层、评价储层，建立更加符合地质实际的储层模型具有十分重要的意义。
研究区所在鄂尔多斯盆地三叠系延长组地层。三叠系延长组长2油层组是辫状河建设高峰期，自下而上发育了长23、长22、长21三个反旋回沉积序列，其中以长21辫状河厚层砂岩最为发育，据此将长21进一步划分为长21-1、长21-2、长21-3、长21-4。具有较稳定的区域标志层K9。以电阻率曲线异峰突起为特征，易于识别。在丰富川地区虽然取心资料有限，但可以依据有关井的的电性曲线特征进行对比以找出该标志层，只是自西向东电阻率逐渐降低，这可能与胶结物成份及含量的变化有关。
丰富川地区三叠系延长组岩性为一套陆源碎屑岩，共分为10个油层组。本研究目的层段为丰富川油田的长2油层组中的长21油层组。根据所观测到的岩心资料及研究区各井的自然电位曲线(SP)、自然伽玛曲线(GR)、视电阻率曲线(Rt)及声波时差(AC)等测井曲线及沉积旋回，对所研究的地层进行了划分，并进一步将长21油层组细分为4个亚油层即长21-1、长21-2、长21-3、长21-4。
在开发中，储层沉积相分析的一般步骤为：分析区域沉积背景，划分大相和亚相，确定油田所处的相带位置；划分沉积单元；确定各沉积单元的微相类型。油田开发中储层沉积相分析总是在一个油田范围内进行的，研究范围比较局限，若脱离大相的控制，直接进行微相分析，很容易发生“串相”。因此，识别微相必须在识别大相、亚相的前提下逐级进行。在本次研究中主要利用区域岩相古地理研究成果，分析区域沉积背景，结合岩心观察和分析化验资料，以及测井相分析资料，划分大相、亚相，进而划分微相。
沉积微相的研究是以沉积时间单元为基础的，所谓沉积时间单元，系指在相同沉积环境背景下的物化作用、生物作用所形成的同时沉积。它是指一次沉积事件中沉积的地层，是时空上的统一体，理想的沉积时间单元为地质等时面之间所沉积的地层。每一时间单元为一地层成因增量。从油田开发的角度看，在每个时间单元内应包括一个小层或一个独立的油水流动单元。同一单砂层就是同一沉积时间单元的沉积产物。进行单砂体沉积微相分析时，划分的沉积单元应当是一个一次连续沉积的单砂层。不同的沉积环境下形成的沉积其稳定性不同，划分沉积单元的方法也不同。对于湖相和三角洲前缘相比较稳定的沉积环境下沉积的砂层，因其大多具有明显的多级次沉积旋回和清晰的多个标准层，岩性和厚度的变化均有一定的规律可循，所以常用“旋回对比，分级控制”的旋回－厚度对比油层的方法，即在标准层控制下，按照沉积旋回的级次和厚度比例关系，从小到大逐级对比，直到每个单层。
1、地质背景
1．1、研究区区域背景相特征
鄂尔多斯盆地属于华北板块的西延部分最终于白垩纪定型的地台型沉积盆地。研究区长2期处于延长组第四期旋回末期的抬升阶段，东北部物源比较充足。研究区沉积体系处在盆地东部河流沉积体系范围（图3-）。
根据盆地东部典型野外露头剖面长2地层及研究区长2取心井段岩心沉积特征、相标志、岩相特征及其组合序列，结合区域沉积背景，研究区长21沉积期为
辫状河（braided river）主要发育在地形梯度较大的冲积平原。其它河流相比，河道相对较宽，水深较浅，宽/深比通常大于40。辫状河河谷弯曲度较低，流量变化较大，碎屑物质较粗，以推移质为主，在河谷内往往形成心滩（或砂坝沉积）。河道经常围绕心滩分叉、合并，象“辫子”一样交织在一起期间，河道之间常被心滩砂坝所分隔。河道和心滩很不稳定，沉积过程中不断迁移改道。
辫状河的突出特征是河道二元结构下部砂质旋回很发育，而上部旋回的河漫滩细粒沉积（如粉砂、泥质物质）所占比例很少。在枯水期河道砂坝通常显露出来，在洪水期常被淹没。河道砂坝也可因生长联合形成规模较大的河心滩。河道基底冲刷面起伏小，河岸易受侵蚀，因此河漫滩沉积不发育。
颜色是沉积岩最直观、最醒目的标志，是沉积环境的良好指示剂。沉积岩颜色的变化除取决于成分外，还与其沉积环境密切相关。因此，在判别沉积环境时，沉积岩的颜色具有非常重要的作用。最主要的色素为有机质和铁质，通常有机质含量增加，岩石颜色变深变暗，如有Fe2＋呈绿色，有Fe3＋则呈红色。沉积岩中含有机质如碳质和沥青，分散状硫化铁如黄铁矿和白铁矿，则呈暗色，包括灰色和黑色，含量愈高，颜色就愈深。说明岩石形成于还原环境或强还原环境。碳质通常反映浅水沼泽弱还原环境，沥青质和分散状硫化铁则反映深水或较深的停滞水环境。沉积岩中含有Fe2＋的矿物，如海绿石、绿泥石和菱铁矿则呈绿色，反映弱氧化或弱还原环境。沉积岩中含有Fe3＋矿物如赤铁矿、褐铁矿则呈红色或褐黄色，反映氧化或强氧化环境，如河流、冲积扇等。
继承色、自生色和次生色。继承色主要决定于陆源碎屑颗粒的颜色，一般不反映沉积环境。自生色主要决定于岩石中含铁自生矿物及有机质的种类和数量，粘土岩、化学岩和生物化学岩的自生颜色是古水介质的物理化学条件的良好反映，是良好的地球化学指标，也是沉积环境重要标志。次生色是在后生作用阶段或风化过程中，岩石的原生组分发生次生变化所引起的，不反映沉积条件。
研究区长2油层组砂岩主要为灰色-灰白色，少量为深灰色及灰绿色，含油层段砂岩为灰褐色～褐色。粉砂岩以深灰色和灰色为主、其次为灰绿色。泥岩多为灰黑色、黑色和杂色。取心段地层中除了能见含碳质有机质外，未见到还原条件下的暗色特征，颜色较水下还原环境的储层浅，表明研究区长2期处于水上沉积环境观察与描述结果、录井资料等表明，区内长2地层的岩性主要由含泥砾细砂岩、中－细砂岩、细砂岩、粉细砂岩、粉砂岩、泥岩及其过渡类型组成，夹少量煤线。岩相类型主要包括含泥砾细砂岩相、厚层沙纹交错层理细砂岩相、板状交错层理细砂岩相、平行层理中-细砂岩相、沙纹交错层理粉砂岩相、泥质粉砂岩相、深灰色泥岩相等。碎屑岩中的沉积构造，特别是物理成因的原生沉积构造，包括层理和层面构造，最能反映沉积物形成过程中的水动力条件，所以一直被视为分析和判断沉积相的重要标志。层理构造层理是在岩石形成过程中产生的，由物质成分、颗粒大小、颜色、结构构造等的差异而表现出的岩石成层构造。一般厚几厘米至几米，其横向延伸可以是几厘米至数千米。
常见沉积构造：
①水平层理：常见于粉砂岩、粉砂质泥岩中，其特征是薄的纹层呈直线状平行并平行于层面纹层，可连续，可不连续，厚度一般为1～2毫米。反映了在低能环境的低流态中由悬浮物质沉积而形成。纹理的显现可因粒度变化、不透明矿物分布、云母片和碳质碎片的顺层排列而显示出来。研究区水平层理主要发育于河道间洼地及天然堤等低能沉积环境中。
②平行层理：主要由平行而又几乎水平的纹层状砂和粉砂组成，一般特点是由颗粒大小不同的纹层叠覆，或是含有不同重矿物的纹层叠覆，或两者兼备。平行层理在研究区较为发育，主要存在于细砂级的砂岩中，细层厚度一般在1-2mm以上，层系厚度在1.5-2cm左右，层面常含有较多的片状矿物（如黑云母），这是在周期性变化的高流态中由平坦的床沙上迁移而形成，本区平行层理主要见于河道砂岩中(图版Ⅰ)。
③板状交错层理：其特征是由一系列斜交于层系界面的纹层组成。各层系之间可以是彼此重叠、交错、切割的方式组合。它是在沉积物供应相对不足的情况下，直脊型波痕的迁移可形成板状交错层理，交错层的纹层就是波痕背流面的前积纹层。区内板状交错层理广泛发育，主要为小型板状交错层理，层系上、下界面平直，呈板状，厚度较稳定。研究区板状交错层理常出现于河道砂体和河道砂坝沉积中(图版Ⅰ)。
④沙纹交错层理：它形成于水流波痕或波浪波痕迁移并同时向上生长的环境中，多出现于河流边滩上部及堤岸沉积、洪泛平原、三角洲及浊流沉积环境中。沙纹交错层理在本区相当发育，主要出现于粉细砂岩、粉砂岩中，是多层系的小型交错层理，层系下界为微波形，细层向一方倾斜并向下收敛。研究区主要出现在河道间洼地和天然堤等微相的细砂岩及粉砂岩中(图版Ⅰ)。⑤槽状交错层理：由一系列槽状形态的层系组成，每个槽状层系由与下伏的侵蚀冲刷槽的形态相应的上凹状弧形细层组成的。细层与下伏层系界面呈切线接触。研究区长2河道砂体中以小型槽状交错层理为主(图版Ⅰ)
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相关关键词： 油田注水开发
