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扇三角洲沉积模式与单砂体划分(王友净)

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三角洲 沉积 模式 单砂体 划分 王友净
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扇三角洲沉积模式与单砂体划分中国石油勘探开发研究院2011年 5月提纲一、扇三角洲沉积模式二、单砂体划分三、应用效果四、老油田二次开发的体会扇三角洲是冲积扇直接入湖 (海 )形成的碎屑岩沉积体系,其形成的重要条件是坡陡、地形高差大、近物源且碎屑物供应充足。扇三角洲中发育着重要的油气储集砂体 ,是陆相盆地中广泛发育的一种沉积体系。扇三角洲965) 最早提出:扇三角洲是 由邻近高地推进到海、湖等稳定水体中的冲积扇988)《 扇三角洲:沉积学和构造背景 》( 1)扇三角洲是由 冲积扇提供物源 , 主要 发育于水下或 完全 发育于 水下 的楔形沉积体。( 2)是活动的 冲积扇 与 水体 (湖、海) 之间 的沉积体。概 念扇三角洲的一般特点( 1)向陆方向通常以断层为界。( 2)砂、砾粗碎屑比例较大。( 3)纵向上楔形,平面扇形,向盆地方向变薄、细。( 4)单个扇三角洲层序向上变粗。( 5)规模常较小,成群出现。扇三角洲沉积多以事件性洪流沉积为主体,具有复合型水动力机制,兼有重力流和牵引流的特征。水动力特征前三角洲泥岩中的滑塌构造滦平扇三角洲露头照片高尚堡深层 张海 503井深度 岩1) 矿物成分成熟度较低 :扇三角洲紧邻基岩物源区 , 流程短 , 沉积物受物源区母岩控制 , 多砂砾混杂 , 泥质含量高 , 分选性和磨圆度较差 沉积物粒度粗 :也是扇三角洲沉积的重要特点和标志。沉积物成分和结构特征砾岩, 歧南 6井, 张海 50 3 井 334 8. 63m 刚性颗粒破裂 b 张海 2 - 2 井 云母变形 c 张海 2 - 2 井 368 8 . 4m 颗粒定向排列 d 张海 50 3 井 334 8. 63 m 颗粒缝合线接触 e 张参 1 - 1 井 366 0m 方解石胶结 f 张参 1 - 1 井 375 7 . 13m 方解石充填裂缝 张海 50 1 井 29 22 . 62 m 白云石 h 粒间充填自生石英 Q 及高岭石 K 张海 2660扇三角洲平原、扇三角洲前缘、前扇三角洲扇体成裙带状分布亚相类型及其特征扇三角洲平原 :扇的陆上部分,多表现为近源的砾质辫状河沉积,以水道和沉积物重力流的粗粒沉积物为特征,没有曲流河段。沉积物:砂砾岩夹杂色泥岩结 构:成熟度低构 造:较大型板 /槽状交错层理,平行层理、块状层理性泥石流 石流沉积性泥石流 流沉积口沉积状水道 道(扇)间细粒沉积下泥石流沉积扇三角洲前缘 最主要的沉积相带和砂体发育区。三个微相: 水下分流河道 、 河口坝 、 席状砂亚相类型及其特征流沉积 状水道沉积下辫状河道沉积 水湖泊泥质沉积端前缘砂沉积 端前缘砂沉积 口砂坝沉积扇三角洲前缘 辫状河道水下延伸,向前变浅、消失沉积物:砂砾岩;分流河道间:灰、灰绿色泥岩、泥质粉砂岩。结 构:较陆上分选好构 造:较大型板状、槽状交错层理,平行、粒序、块状、水平(河道间)层理,无暴露构造。垂 向:多层叠置的正粒序。亚相类型及其特征扇三角洲前缘 — 河道相对较稳定沉积物:砂为主,常与灰绿色泥岩互层。结 构:分选较好。构 造:平行、中小型交错层理、低角度交错层理、无明显冲刷构造。亚相类型及其特征下辫状河道沉积 水湖泊泥质沉积端前缘砂沉积 端前缘砂沉积 口砂坝沉积扇三角洲前缘c. 席状砂 —— 环绕于河口砂坝外缘,若水下分流河道迁移迅速,可直接形成席状砂沉积物:细,砂岩、粉砂岩结 构:分选较好构 造:小型交错层理、波状层理、生物潜穴垂 向:逆粒序亚相类型及其特征前扇三角洲 浪基面以下沉积物:泥岩、粉砂岩颜色:灰色构造:波状、水平层理生物化石:含介形虫等亚相类型及其特征扇三角洲各微相单元沉积机制及识别标准一个完整的建设型扇三角洲连续的沉积层序自下而上为:前扇三角洲泥岩 — 扇三角洲前缘末端粉、细砂岩一扇三角洲前缘河道砂岩、含砾砂岩 — 扇三角洲平原砂砾岩和砾岩。垂向层序水槽模拟实验室(石油大学 华东)长 30m,宽 10m,高 1个固定出水口,潜水泵为 1个活动出水口。水池一侧有固定斜面,坡度 14° ,含砂水流从斜面上向下流动。表 4 — 1 水槽模拟实验设计方案 加砂组成(%) 方案 开始 水深 ( 结束 水深 ( 实验 时间 ( 分 ) 流速 ( L / s ) 加砂 速度 ( s ) 总加 砂量 ( k g ) 砾石 粗砂 中砂 细砂 一号扇 76 140 1551 26 . 6 34 . 5 36 2. 0 二号扇 220 1320 26 . 6 34 . 5 36 2. 0 三号扇 1 290 1738 26 . 6 34 . 5 36 2. 0 四号扇 55 . 0 45 400 3 . 5 0. 30 0 7200 26 . 6 34 . 5 36 2. 0 水槽试验模拟方案断陷盆地陡坡带扇三角洲模拟及沉积动力学分析一号扇实验结束的形态 湖平面上升一号扇平原平行层理及前缘、侧缘前积斜层理二号扇加积平行层理和前积斜层理 二号扇前积斜层理二号扇平原沉积物粒度变化 二号扇水下分支河道沉积,呈朵叶状推进2 由上升转为下降三号扇实验结束扇体形态三号扇水下分支河道沉积物向前推进形成的朵叶3 快速下降三号扇水下分支河道沉积物向前推进形成的朵叶三号扇实验开始 180分钟发育情况4 快速下降转为湖平面稳定四号扇体内部发育的前积纹层115分钟 重新试验 2分钟 重新试验 186分钟重新试验 285分钟模拟扇体形成过程示意图湖平面变化对扇三角洲发育影响的模拟试验湖平面上升期扇面以片流沉积为主,分流河道不明显;湖平面稳定期扇面分流河道侧向侵蚀作用较强,改道频繁, 底砾层在剖面上呈倾斜的月牙状杂乱分布;湖平面下降期扇面分流河道数量少且发育稳定, 下切作用明显,剖面上底砾层为平行下凹的月牙形;随着湖平面由上升至稳定再至下降,扇三角洲垂向加积程度减弱、 侧向进积程度增强, 扇体厚度减薄、范围扩大,扇缘由圆滑弧形变为不规则弧形, 扇面粒度分布差异性亦明显减小。 是三角洲的几-几十倍 。 物源远 , 岸上从山麓到湖岸有较长的平缓斜坡 , 或是河流来自盆地以外 。 辫状河三角洲向陆侧与辫状河相邻 , 岸上斜坡较短 , 坡度增加 。 扇三角洲向陆一侧为冲积扇或物源老山 , 岸上斜坡更短更陡 , 甚至水体直抵山根 。扇三角洲沉积岩性 , 粗砂砾岩发育 。 经常单独发育或少数相邻, 分布于湖盆长轴或近长轴的短轴缓坡侧;纵剖面上呈较大的透镜体 ,向湖内延伸较远 。 扇三角洲个体小而个数多 , 常成群出现 , 沿湖盆短轴陡坡侧分布;纵剖面上呈厚而短的楔状体 , 向湖方向很快尖灭 。5. 重力流沉积较发育,常见具有重力流沉积特色的水下水道。扇三角洲与三角洲的区别1. 扇三角洲通常发育在盆地陡坡带或同沉积边界断裂的下降盘;2. 扇三角洲一般沿沉积盆地的短轴方向生长 ( 即垂直盆地的长轴方向; 近物源发育碎屑流沉积 ,洪水浊流和滑塌重力流沉积靠近盆地内部;4. 扇三角洲沉积物通常较粗 , 分选 、 磨圆较差;5. 扇三角洲沉积物可以直接与深水泥岩和烃源岩相接 。扇三角洲的识别标志吴崇筠( 1989)湖岸线位置变迁与砂体类型的关系和演化示意图近岸水下扇 靠山型扇三角洲 靠扇型扇三角洲 辫状河三角洲 正常三角洲源区L 岸线积扇岸水下扇状河流河三角洲平原三角洲前缘三角洲平原三角洲前缘相界线物源斜坡坡度 变小盆地水位 降低类型 供给 体系 沉积 坡度 相临沉 积体系 沉积物 扇三 角洲 冲积扇 (近源河流) 陡 阵发性水流、重力流、盆内水体 辫状平原三角洲 辫状平原 (近源河流) 较陡 阵发性水流、重力流、盆内水体 辫状河 三角洲 辫状河 (短程河流) 较缓 阵发性水流、 盆内水体 三角洲 曲流河 (长程河流) 缓 稳定水流、 盆内水体 粒度变细 分选、磨圆变好 不同类型三角洲的比较扇三角洲辫状河三角洲辫状平原三角洲三种特殊类型三角洲的示意图吉尔伯特型、陆坡型、陆架型扇三角洲沉积模式我国陆相断陷湖盆的形成到衰亡经历盆地的断陷、充填和坳陷等不同阶段,盆地充填过程中,底界面坡度逐渐由陡变缓 。 扇三角洲的沉积模式可能会随着盆地发展阶段不断发生变化,逐步由吉尔伯特型扇三角洲向陆坡型扇三角洲和陆架型扇三角洲演化。 根据不同构造背景扇三角洲的特点总结的这三种扇三角洲模式,适合与陆相断陷湖盆发育的不同阶段。•坡度不陡•前缘不短•粒度不粗陆架型陆坡型吉尔伯特型(据张昌民, 2004)控制扇三角洲层序发育的因素很多,包括;沉积速率(沉积因素),沉降速率(构造因素)与海(湖)平面变化(气候因素)。沉降速率与海(湖)平面变化控制沉积盆地的容纳空间,而沉积速率则影响盆地的充满程度、沉积物组成与厚度等。如果盆地沉降与水面变化所提供的可容空间小于沉积作用所占据的空间 , 则扇三角洲向盆地内部进积 , 形成反旋回序列;如果盆地沉降与水面变化所提供的可容空间超过沉积作用所占据的空间 , 则扇三角洲向物源方向退却 , 形成正旋回序列;如果盆地沉降与水面变化所提供的可容空间等于沉积作用所占据的空间 , 则扇三角洲形成加积型沉积序列 。沉积序列陡坡型扇三角洲模式缓坡型扇三角洲模式水进型扇三角洲模式枯水期 : 湖岸线离物源区较远,主要沉积了水上分流河道和河道间的冲积平原沉积, 水下分流河道和前缘席状砂不太发育,水上分流河道砂体呈树枝状分布, 横向连通性差。枯水期扇三角洲沉积模式 洪水期扇三角洲沉积模式洪水期: 洪水的注入 , 导致湖岸线的扩大 , 使大部分水上分流河道成为水下分流河道 , 河道间的冲积平原沉积成为水下湖积平原沉积 , 由于湖水面积大 , 湖浪改造作用强 , 水下分流河道和河口坝沉积物多被改造成为席状砂 , 其连通性增强。湖平面频繁变化环境下的扇三角洲沉积(石占中,纪友亮)黄骅坳陷枣北地区孔一段近源、陡坡、粗粒扇三角洲沉积体系滦平扇三角洲沉积体系构成概略剖面图大型板状交错层理细砾岩相 块状砾岩相楔状交错层理 平行层理砾状粗砂岩相滦平扇三角洲沉积构造槽状交错层理含砾粗砂岩相 板状交错层理粗砂岩相湖相泥岩中间有淡水泥灰岩 近岸水道底面的冲刷与负荷构造滦平扇三角洲沉积构造干旱缓坡型浅水扇三角洲沉积特征剖面素描(桑园营子剖面 2 64 15(贾爱林)1517151713+~+~+~+~+~+~+~+~+~+~+~+~+~扇三角洲断陷湖盆陡坡带扇三角洲冀东柳北沙三 3岩心照片提纲一、扇三角洲沉积模式二、单砂体划分三、应用效果四、老油田二次开发的体会扇三角洲各级地质界面特征级别 沉积体 侧向延伸 可 比 性 1 盆地充填复合体 10 - 100剖面上可区域追踪,测井曲线可区域对比,地震可识别 2 扇三角洲复合体 3 - 15剖面上可区域追踪,测井曲线可区域对比,地震可识别 3 扇三角洲沉积体 3 - 10剖面上可追踪,油田范围内可测井对比,三维地震可识别 4 河道复合体 50 - 200m 剖面上可识别,小井距条件下可对比 5 单河道, 天然堤,决口扇 20 - 1 00m 剖面上可识别, 密井网条件下可对比 6 层组,层 5 - 10m 剖面上可识别,井下不能对比 7 纹层组 2 - 5m 剖面上可识别,井下无法对比 8 纹层 扇三角洲各级地质界面特征精细地层对比与单砂体刻画单砂体刻画的方法步骤层序地层格架、层序和地层特征沉积环境、沉积特征和沉积模式研究精细地层对比,合理划分单砂层确定单一旋回层微相沉积类型、单砂层成因类型沉积层位高低微相组合关系沉积过程分析细微差别测井曲线的演变趋势砂岩厚度剖面结构、平面结构砂体配置与连通关系分析砂体成因特点单一水下分流河道砂体单成因薄砂体生产动态测试资料溢岸型砂体决口型砂体河口席状砂精细地层对比与单砂体刻画高北断层复杂断块区采用 ” 地震、测井结合,分级、分块对比 ” 的地层对比方法 , 层序地层格架的建立是地层细分对比的基础。物源,成分成熟度和结构成熟度低兼有重力流和牵引流沉积相标志1 2 34 5 6 7①中 状构造②正递变层理③含砾不等粒砂岩④ 富含泥砾的中砂岩⑤粉砂岩 低角度砂纹交错层理⑥大量成层的炭屑⑦灰绿色泥岩精细地层对比与单砂体刻画沉积特征与沉积模式沉积构造精细地层对比与单砂体刻画沉积特征与沉积模式 垂向序列Ⅱ 油组 Ⅲ 油组陡坡带浅水型扇三角洲沉积精细地层对比与单砂体刻画沉积特征与沉积模式 处于陡坡带相对平缓的地区 平面上,两个物源动态影响着砂体的展布 纵向上,形成不同可容空间下多期砂体的叠置 以较粗的砂岩区别于曲流河三角洲;以较低的砂岩含量(占地层厚度的 31%)区别于辫状河三角洲,以牵引流和重力流沉积兼有而区别于具有陡、短、粗特点、重力流沉积为主的吉尔伯特型扇三角洲精细地层对比与单砂体刻画联井剖面分析,合理划分单砂层、 Ⅴ 油组标志层Ⅱ 油组标志层标志层的选取 65m 208m 200m 170理划分单砂层具有细分单砂层的可行性在成因单元细分对比的基础上,追索成因单元内油层的连通状况及层间隔层的分布特点,从而确定单砂层的个数。G 2 8 - 2 6 2 y m )S P ( m V )85 95 G R ( μ R / h )3 12 R L L D ( Ω . m )1 25 R L L S ( Ω . m )1 25 微相 亚相小层单砂层划分Ⅱ油组3 0 2 03 0 4 03 0 6 03 0 8 03 1 0 0席状砂水下分流河道分流间湾水下溢岸沉积席状砂分流间湾水下分流河道水下分流河道分流间湾水下分流河道水下溢岸沉积席状砂河口坝水下溢岸沉积席状砂分流间湾水下分流河道分流间湾水下分流河道分流间湾扇三角洲前缘23345678891234566778892334567889123456 ( 1 )6 ( 2 )6 ( 3 )7 ( 1 )7 ( 2 )8 ( 1 )8 ( 2 )8 ( 3 )9原来的 8小层分为 3个单砂层原来的 7小层分为 3个单砂层原来的 6小层分为 3个单砂层理划分单砂层合理确定划分单砂层的个数不同成因单元砂体测井相类型划分精细地层对比与单砂体刻画扇三角洲前缘单成因砂体的识别方法• 水下分流河道砂体• 水下溢岸型砂体• 决口型砂体• 河口席状砂体水下分流河道单成因砂体的识别标志单一河道识别标志 — 河间薄层砂 单一河道识别标志 — 河间泥单一河道识别标志 — 河道砂体顶面高程差异单一河道识别标志 — 河道边部识别精细地层对比与单砂体刻画扇三角洲前缘单成因砂体的识别方法单一河道识别标志 — 河道砂体规模差异 单一河道识别标志 — m )压力(M P a )压力系数 电测解释 电测层号 电测解释53 3452 层 89 油层61 3529 层 102 油层66 3559 层59 3574 层64 3635 层67 3670 层 43 油层G 7 5 - 7 井R F T 地层压力G 1 3 - 1 3 井R F T 地层压力 G 1 3 井已 注水 层位G 7 5 - 6 井已 开采 层位高深南区 地震反演砂体特征变化2. 7015 908. 407. 702. 1010 000 10 20 30 40 5042 0 0 2 . 8 . 2 4注水压力: 2 1 M P 1 5 0 方18 0317 173. 163. 6210 0 20 30 40 504注两级三段上段中段下段45 828 90 10 20 30 40 504注两段停上注下上段下段日期: 2 0 0 3 . 7 . 2 3注水压力: 2 5 M P 1 2 0 方日期: 2 0 0 2 . 1 0 . 2 4注水压力: 1 8 M P 1 0 8 方单一河道的识别 — 动态资料水下分流河道单成因砂体的识别标志121)与水下分流河道的组合关系区分河间砂与前缘席状砂( 2)河间薄层砂根据层位的高低区分天然堤和河间漫流砂单成因薄砂体的识别 — 天然堤 单成因薄砂体的识别 — 河漫滩( 3)规模大小( 4)韵律性差异在追溯单成因砂体过程中除应用上述识别标志外,还根据实际结合砂体的成因类型及其分布规律等来综合确定。精细地层对比与单砂体刻画扇三角洲前缘单成因砂体的识别方法精细地层对比与单砂体刻画砂体结构分析砂体结构: 拼合板状水下分流河道砂体通过薄砂体连通成层状隔层分布模式:砂泥岩稳定互层型高 5断块Ⅱ油组1098765205m 200透镜体状水下分流河道砂成透镜体状,薄层起到扩边作用隔层分布模式:泥包砂型高 5断块精细地层对比与单砂体刻画砂体结构分析237m 176m 223m 502mⅢ油组14薄层状薄砂体稳定成层状,主要分布在外前缘隔层分布模式:砂泥岩稳定互层型高 5断块精细地层对比与单砂体刻画砂体结构分析砂层厚度 :断块 精细地层对比与单砂体刻画砂体结构分析 剖面结构8(1)8(2)8(3)单砂层 砂体等厚图 物性等值图 单砂层平面图精细地层对比与单砂体刻画砂体结构分析 平面结构细分到单砂层的研究,更有利于精细地认识非均质性和剩余油的分布旋回提纲一、扇三角洲沉积模式二、单砂体划分三、应用效果四、老油田二次开发的体会复杂断块中深层多层砂岩油藏二次开发思路以高尚堡深层 油藏为例层系井网重组密井网整体控制逐段上返整体部署 试点先行最大限度提高水驱控制程度薄、差油层的改造以单砂体刻画为地质基础以完善单砂体注采关系为核心发展和完善老油田二次开发理论与技术形成复杂断块中深层多层砂岩油藏二次开发模式引领老油田开发思路和开发理念的转变油藏非均质性开发非均质性层间非均质性复杂断块中深层多层砂岩油藏及低级序断层认识断裂系统精细地层对比单砂体精细刻画储层非均质特征平面非均质性层内非均质性注水开发过程中储层参数变化水驱控制程度水驱动用程度井网适应性单层能力评价井况分析精细地质模型层系井网重组油水层认识低阻油层识别水淹层识别二次开发潜力分析含油面积有效厚度渗透率… 含水率采出程度单层能力…标定采收率水驱曲线地质储量剩余石油储量、储层分类评价砂体平面与剖面结构分析密井网整体提高控制程度薄差层压裂改造开发技术政策论证砂体形态静态指标 动态指标技术路线层系细分 细分层段、逐段上返开发方式 对各类油层进行组合优化,减少层间矛开发技术政策论证五四三二一砂体结构剖面图细分层系,逐段上返在精细地质研究基础上 , 井网加密具有较大潜力 。 加密既可以钻遇新的油砂体 , 同时可以改善井间油砂体的连通260 改善开发效果 , 提高采收率提纲一、扇三角洲沉积模式二、单砂体划分三、应用效果四、老油田二次开发的体会老油田开发历史的回顾60年代: 一个大的含油层段分为上、下两个油组;70年底: 开发层系的划分是由很粗到很细的方向发展的趋势。以胜坨油田为例在中含水期将两套开发层系细分为 8套;80年代: 全国各油田普遍进行了以细分开发层系为主要内容,同时辅以适度加密的提高排液量等措施的综合调整;90年代: 各老油田相继进入高含水后期甚至特高含水期,已不能再继续用细分开发层系来进一步挖潜了。我国老油田开发层系划分与调整老油田所面临的开发形势与国际趋势( 1)原油生产总体稳中有升,东部呈递减趋势。( 2)老油田稳产的资源基础变差。( 3)油田总体进入 “ 双高 ” 、 “ 多井低产 ” 阶段。( 4)油田服役年限长,系统老化较为突出。( 5)采收率与国际平均水平存在差异,仍有较大潜力。老油田二次开发的涵义二次开发是老油田的必由之路二次开发的践行者在几年来的实践中,对二次开发的涵义又有了新的理解和拓展。简而言之,二次开发面临的对象是复杂的老油田,尚具有一定的剩余资源潜力,按照传统方式开发基本上不能彻底改变开发现状,需要实质性整体考虑开发。老油田二次开发要转变开发思路,它不是简单的开发调整,而是在更高层次的创新。二次开发是老油田的必由之路理解和认识 立足高含水老油田,引领老油田开发思路和开发理念的转变。 单砂体及内部构型精细刻画和剩余油表征是二次开发的地质基础;细分层系、井网重组、完善井况是提高水驱控制程度和动用程度的根本。 二次开发与三次采油相结合,提高二次开发经济性基础,也是三次采油成功的基础保障。二次开发带来新的技术挑战。二次开发的工作任重而道远,不是简单地一撮而就,需要地质、油藏、工艺、工程多方面的结合,它是一项系统化工程 。谢谢,敬请批评指正
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