現場巖心精細描述技術及其在準噶爾盆地油氣勘探中的應用

孫 靖，薛晶晶，宋明星，賈開富

（新疆油田公司 勘探開發研究院，新疆 克拉瑪依834000）

1 背景及工區概況

1.1 現場巖心精細描述背景

巖心描述是勘探工作和地質研究最基礎、最重要的工作之一，尤其在沉積、儲層研究工作中。取心一般具有費時、費力、昂貴的特點，但是，與測井、地震等間接反映地下地質特征的資料顯著不同，巖心是最直觀、最直接、最可靠、最珍貴的觀察，以及分析地下地層、巖石和含油氣性等關鍵信息的“第一手”資料；與地震、測井資料相比，巖心分辨率可以達到厘米級，分辨率最高。因此，巖心是進行勘探綜合研究最可靠、最精細的基礎資料，以巖心描述和含油氣水分析兩者相結合的綜合巖心精細描述技術在實際勘探工作中具有舉足輕重的作用。

1.2 研究區概況

本文的研究對象主要是準噶爾盆地腹部達巴松凸起的達9井三疊系百口泉組（T1b）和莫索灣凸起莫21井侏羅系八道灣組（J1b）和三工河組（J1s）。這2口井具有很強的代表性和差異性，達9井百口泉組為典型扇三角洲前緣沉積，而莫21井八道灣組和三工河組為三角洲前緣沉積。達9井和莫21井均位于準噶爾盆地中央拗陷，分別位于達巴松凸起和莫索灣凸起上（圖1）。

達巴松凸起東、西兩側緊鄰盆1井西凹陷和瑪湖凹陷兩大生油氣凹陷，該凸起石炭系沉積末期發生隆起抬升，早二疊世早期遭受明顯剝蝕，沉積上表現為瑪湖凹陷區與盆1井西凹陷區沉積厚度明顯厚于達巴松地區；早二疊世中晚期，凸起又開始明顯隆升，基本形成現今構造格局；晚二疊世—三疊紀，該區逐漸沉沒，侏羅紀達巴松地區進入統一凹陷階段，達巴松及周邊凹陷均具有相對穩定的沉積，沉積厚度較為穩定；侏羅紀晚期，在燕山運動影響下，車莫古隆起形成，達巴松地區表現為近南北向展布的鼻狀凸起，凸起高部位侏羅系頂部遭到剝蝕；白堊系發育巨厚且穩定沉積；白堊紀晚期開始，特別是古近紀時期，達巴松地區隨全盆地整體向北西方向進一步抬升，形成了本地區向北西方向抬升的單斜構造特征［1－5］。

圖1 達巴松凸起和莫索灣凸起（莫21井）位置圖Fig.1 Location map of the Dabasong salient and the Mosuowan salient

達巴松地區百口泉組自下而上分為百一段（T1b1）、百二段（T1b2）和百三段（T1b3），地層整體厚度為100～200m，每段厚度平均為60～70m，3個層段均有油氣發現。百口泉組巖性整體較粗，主要為細礫巖、砂礫巖，沉積時期氣候干旱炎熱，達巴松地區接近物源，地形坡度不大，形成了近源型、水體較淺、分布廣泛、粒度較粗的扇三角洲沉積體系。

莫索灣凸起南、東、西三面緊鄰沙灣凹陷、阜康凹陷、東道海子凹陷和盆1井西凹陷等4個生油氣凹陷，為典型的拗中凸，構造位置十分有利。海西運動晚期，莫北—莫索灣凸起在盆地逆斷裂擠壓應力下發生持續抬升，與之相鄰的盆1井西凹陷相應不斷下降。海西運動后，上二疊統烏爾禾組超覆沉積在莫北凸起之上。早中生代，盆地進入大型內陸拗陷盆地及前陸盆地發育時期，為主要沉積期，逆斷裂活動明顯減弱。從侏羅系八道灣組到西山窯組沉積時期，盆1井西凹陷東環帶處于相對穩定狀態［6－14］。

莫索灣地區八道灣組自下而上劃分為八一段（J1b1）、八二段（J1b2）和八三段（J1b3），地層整體厚度為600～700m，每一段平均厚度為200m左右。其中，八一段為主要勘探目的層，自下而上又可進一步分成J1b1－3、J1b1－2和J1b1－1砂組，3個砂組砂體均比較發育，J1b1－1砂組為主力含油氣砂體。三工河組自下而上也劃分三一段（J1s1）、三二段（J1s2）和三三段（J1s3），地層整體厚度為300～350m。三二段為主要勘探目的層，厚度為80～90m，自下而上又可進一步分成J1s2－2和J1s2－1砂組，砂體均比較發育，J1s2－1砂組為主力含油氣砂體。八道灣組和三工河組沉積時期，莫北－莫索灣地區氣候溫熱潮濕，莫索灣地區地形平緩，濱淺湖沉積水體分布范圍大，形成了遠源型、水體較淺、分布廣泛、粒度較細的三角洲沉積體系。

2 描述流程及內容

2.1 精細描述流程

常規巖心描述一般側重于對巖心本身進行詳細描述，比較典型的是將巖心描述過程總結為8個步驟，即“八部曲”［15］。本文以前人研究和總結成果為基礎，結合具體勘探實踐中的油氣水綜合判別描述，系統建立了現場取心綜合巖心精細描述流程（圖2）。

通過系統歸納和總結，將現場取心綜合巖心精細描述流程分為6步：第一步為描述前準備（包括巖心描述工具準備、理清巖心順序、丈量取心長度等）和系統性地質認識（主要是以區域地質認識為基礎初步明確巖心描述的重點）；第二步為取心段整體觀察和認識（主要包括沉積韻律分析、沉積界面確定等）；第三步為巖心詳細描述（包括巖石定名、構造識別、結構特征、膠結特征、化石鑒別和特殊礦物）和顯示情況分析（包括含氣試驗、含水分析、出筒顯示）；第四步為環境分析（包括水深和物源供給分析等）和油氣水顯示分析；第五步為沉積（微）相初判與分析、物性特征初判與分析以及油氣水層初判與分析；第六步為沉積儲層、油氣水層綜合分析。

圖2 現場取心綜合巖心精細描述流程圖Fig.2 Flow diagram of elaborate description of the field cores

2.2 精細描述內容

如前所述，現場取心綜合巖心精細描述流程中最為重要和關鍵的是取心段整體觀察和認識，以及巖心詳細描述和顯示情況分析。取心段的整體觀察和認識主要是整個取心井段沉積韻律的自下而上變化的分析和各種沉積界面的識別，巖心詳細描述的內容主要包括巖石定名、構造識別、結構特征、膠結特征、化石鑒別和特殊礦物等6個方面的內容，顯示情況分析主要包括巖心出筒油氣顯示和含水、含氣試驗情況。

2.2.1 巖心詳細描述

沉積韻律是指巖石類型或者巖石粒度自下而上的粗細變化特征，主要分為正韻律（向上變細）、反韻律（向上變粗）、均質韻律（粒度基本不變）以及復合韻律（細－粗、細－粗－細、細－粗－粗、粗－細、粗－細－細、粗－細－粗等）等4種。其中復合韻律是巖心描述中最常見的類型；沉積界面是指地層中（取心井段中）不同沉積環境形成的不同巖性之間的上下接觸關系及沉積變化特征，主要分為巖性漸變或突變面以及不整合面、沖刷面（形態、特征、泥礫）、暴露面（根土巖、植物根系）［15］等3種，沉積韻律和沉積界面是沉積（微）相分析和識別的主要依據之一。

對黨忠誠，夯實道德力基礎，首先要不忘初心，忠誠于共產主義理想和中國特色社會主義信念，深入學習黨的基本理論特別是習近平新時代中國特色社會主義思想，要善于從馬克思主義科學理論中汲取理想信念的精神營養、真理力量、精神支柱，以之為“金鑰匙”解決好世界觀、人生觀、價值觀這個“總開關”問題，真正做到對馬克思主義虔誠而執著、至信而深厚。

巖石定名是巖心詳細描述的起點，是對取心井段巖性或巖石類型進行準確的確定、沉積（微）相分析和判斷的基礎，主要有2種方式：相對簡單的一種是巖石顏色＋層厚（規模）＋油氣顯示級別＋巖石類型；另一種是巖石顏色＋層厚（規模）＋粒度＋油氣顯示級別＋成分＋巖性。沉積構造是不同沉積環境（物理、化學、生物）以及不同沉積成因（水深、物源供給、水動力條件）在巖心上的直接反映，準確的構造識別是環境分析的基礎。構造類型依據成因主要可分為機械或者物理成因構造（流動成因構造、同生變形構造）、生物成因構造和化學成因構造等［15－18］。在碎屑巖巖心中主要以流動成因構造和同生變形構造為主，前者主要是流水、浪成、風成等各種波痕，水平、平行、交錯、波狀、遞變、塊狀等各種層理以及槽模、溝模、沖刷－充填構造等流動侵蝕痕；后者主要包括干裂、雨痕、冰雹痕等層面變形構造以及負荷構造、包卷層理、滑塌構造、泄水管和碟狀構造等層內變形構造。

結構特征描述主要是對巖石的結構成熟度的描述，包括碎屑顆粒的分選、磨圓、表面特征以及支撐結構等特征的描述。膠結特征主要是包括膠結程度和膠結類型兩方面的判斷，前者包括疏松、中等、致密等3類；膠結類型主要是靠滴鹽酸來確定，主要類型有鈣質、硅質、泥質（砂礫巖中常見）等。結構特征和膠結特征是取心儲層砂體物性特征判別與分析的基礎。化石鑒別主要是對巖心中所包含的動物和植物化石進行鑒別和描述，描述的內容主要包括名稱、產狀、顏色、成分、大小、形態、數量、分布及保存情況等［15，18］，不同的化石及化石組合代表了不同的沉積環境。特殊礦物主要包括煤層、炭屑、云母、泥礫、黃鐵礦、結核、菱鐵礦等，描述的內容主要為礦物名稱、礦物顏色、產狀、單體特征、密度大小等［15，18］，分布特征不同的特殊礦物反映了不同的沉積環境、含油氣性以及物性特征等。

2.2.2 顯示情況分析

巖心顯示情況分析是現場取心綜合巖心精細描述中另一項主要內容之一，主要是對巖心出筒油、氣、水顯示情況進行詳細的分析和描述，從而對取心井段含油、氣、水情況做出準確的判斷，這對于實際勘探工作是至關重要的。

巖心含氣試驗的方法是將巖心浸入清水中，觀察巖心中氣泡大小、部位、數目、連續性、聲響程度、持續時間等含氣冒泡的具體顯示情況［19，20］。含水分析主要包括含水觀察和含水試驗兩部分，含水觀察的方法是將剛出筒巖心剖開直接觀察新鮮面的濕潤程度，可大致分為濕潤、有潮感和干燥三種［19，20］。含水觀察只是對巖心含水情況進行初步的判斷，要準確驗證巖心含水情況，還需要進行含水試驗。具體方法是用滴管在巖心新鮮面上滴一滴水，以1min為時間界限，根據水滴形狀和滲入速率，可以分為不滲、微滲、緩滲和滲（速滲）等4級。

巖心出筒顯示情況主要是對巖心含油級別的判斷和確定，常規碎屑巖孔隙型儲層含油級別依據出筒巖心的含油面積、含油飽滿度、含油顏色、油脂感以及滴水試驗情況等可以劃分為飽含油、富含油、油浸、油斑、油跡以及熒光等6級，具體劃分需參見相關標準［19，20］，含油程度整體依次降低。

3 精細描述應用

如前所述，巖心基礎描述和含油氣水分析兩者相結合的現場取心綜合巖心精細描述技術，在沉積、儲層研究中具有廣泛應用價值，尤其是在沉積（微）相類型及特征、相對優質儲層砂體類型及特征分析，儲集砂體巖性、電性、物性和含油氣性等“四性”關系建立，沉積相與測井相響應關系分析以及相對優質儲層砂體發育規律等方面具有應用價值。

3.1 沉積體系和相對優質砂體類型及 “四性”關系

通過巖心精細描述，明確了達巴松地區達9井百口泉組以扇三角洲前緣沉積為主，主要儲層砂體為砂礫巖，儲層質量相對較差，但存在以（含礫）細砂巖、中－細砂巖為主的“細粒相帶相對優質砂體”（表1，圖3）。莫索灣地區莫21井八道灣組第一段和三工河組第二段均發育三角洲前緣相對優質儲層砂體，八道灣組第一段砂體以細砂巖為主；三工河組第二段儲層具有“粒度粗細決定儲層質量”特征，粒度越粗，儲層物性越好，儲層質量也越好（表1，圖4）。

3.2 沉積相與測井相響應關系

通過巖心精細描述，明確了達9井、莫21井發育的3種沉積相類型（扇三角洲、正常三角洲和湖泊）及5種亞相（扇三角洲前緣、前扇三角洲、三角洲前緣、前三角洲和濱—淺湖）與測井相之間的關系（圖5）。

扇三角洲相中扇三角洲前緣亞相的巖性以細礫巖、含礫粗砂巖為主，塊狀構造，GR和RT曲線形態一般為高幅齒化箱形，粒度為反韻律或者復合反韻律，總體上為反旋回沉積，頂、底均為突變沉積，粒度概率曲線主要為兩段式，躍移載荷發育；前扇三角洲亞相的巖性相對較細，以泥巖、粉砂質泥巖為主，塊狀構造，GR和RT曲線形態一般為中低幅弱齒化的鐘形、漏斗形和線形，粒度為正韻律或者正－反復合韻律，總體上為正旋回沉積，頂部為突變沉積，底部為漸變沉積。

三角洲相中三角洲前緣亞相的巖性以細砂巖、中－細砂巖為主，粒度比扇三角洲前緣要細，塊狀構造為主，GR和RT曲線形態一般為中幅弱齒化箱形，粒度為反韻律或者復合反韻律，總體上為反旋回沉積，頂、底均為突變沉積，粒度概率曲線主要為兩段式，躍移載荷發育；前三角洲亞相以泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖為主，塊狀構造，GR和RT曲線形態一般為中低幅弱齒化的鐘形、漏斗形和線形，粒度為正韻律或者正－反復合韻律，總體上為正旋回沉積，頂部和底部分別為突變和漸變沉積。

湖泊相中濱－淺湖亞相沉積以粉－細砂巖、細砂巖為主，粒度比三角洲前緣要細，GR和RT曲線形態一般為中低幅弱齒化的線形和指形，粒度為反韻律或者復合反韻律，頂部和底部均為漸變沉積。

3.3 相對優質儲層砂體發育規律

以巖心精細描述為基礎，以單井沉積相綜合分析、連井沉積相綜合分析為依據，結合地震相分析和地震屬性分析，可以確定達巴松地區百口泉組和莫索灣地區八道灣組第一段沉積體系展布，明確不同沉積體系相對優質砂體的發育特征（圖6，圖7）。

達巴松地區百口泉組主要物源方向為東北方向（北偏東50°～60°），物源來自于達巴松凸起北部高部位隆起區。沉積相為扇三角洲相和湖泊相，亞相主要為扇三角洲平原、扇三角洲前緣以及濱－淺湖。扇三角洲平原和前緣亞相由水下分流河道復合砂礫巖體構成，厚度為50～110m，平均為70m左右，平面主要呈朵狀，全區廣泛分布。三角洲前緣砂體平均延伸長50km左右，寬約25 km，長寬比近似2∶1。莫索灣地區八道灣組第一段有2個主要物源，東北（北偏東40°～50°）方向的克拉美麗山和西北（北偏東40°～45°）方向的哈拉阿拉特山。沉積相為河控建設性三角洲相和湖泊相，三角洲平原和前緣以及濱－淺湖亞相發育。三角洲前緣亞相由水下分流河道復合砂體構成，平面主要呈鳥足狀，垂直或斜交湖岸分布，平均寬約20km，延伸長約35km，長寬比近似1.5∶1。

表1 達9井和莫21井現場取心巖心精細描述表Table 1 Elaborate description of the cores from Well Da-9and Well Mo-21

圖3 達9井三疊系百口泉組沉積儲層綜合柱狀圖Fig.3 The comprehensive column of sedimentary reservoirs in the Baikouquan Formation in Well Da-9

整體上，達巴松地區百口泉組和莫索灣地區八道灣組沉積時期，物源區沉積物供給較充足，水動力作用較強，沉積砂體不斷向湖中心推進，三角洲前緣沉積側向不斷增寬，延伸長度不斷變長。扇三角洲前緣水下分流河道砂體以及三角洲前緣水下分流河道砂體為相對優質砂體，為主力含油氣砂體，入湖后側向尖滅可形成有效巖性圈閉，與背斜或斷裂結合可形成構造－巖性復合油氣藏。

4 結論

a.巖心描述在油氣勘探及地質研究中具有舉足輕重的作用，在實際工作中迫切需要以巖心基礎描述和含油氣水分析兩者相結合的綜合巖心精細描述技術。巖心描述要做到取心現場描述，保證巖心在最完整的情況下，進行精細巖心描述，做到提前介入、及時描述。

圖4 莫21井三工河組第二段沉積儲層綜合柱狀圖Fig.4 Comprehensive column of sedimentary reservoirs in Member 2of the Sangonghe Formation in Well Mo-21

b.現場取心綜合巖心精細描述流程分為6步：第一步為描述前準備和系統性地質認識；第二步為取心段整體觀察和認識；第三步為巖心詳細描述和顯示情況分析；第四步為環境分析和油氣水顯示分析；第五步為沉積（微）相、物性特征以及油氣水層初判與分析；第六步為沉積儲層、油氣水層綜合分析。

c.取心段整體觀察和認識以及巖心詳細描述和顯示情況分析是現場取心綜合巖心精細描述的關鍵，整體觀察和認識主要是整個取心井段沉積韻律的自下而上變化的分析和各種沉積界面的識別。巖心詳細描述主要包括巖石定名、構造識別、結構特征、膠結特征、化石鑒別和特殊礦物等6個方面的內容，顯示情況分析主要包括巖心出筒油氣顯示和含水、含氣試驗情況。

圖5 達9井、莫21井巖心沉積相與測井相關系圖Fig.5 Relationship of the core sedimentary facies and the log facies of Well Da-9and Well Mo-21

圖6 達巴松地區三疊系百口泉組沉積體系展布圖Fig.6 Sedimentary facies of the Baikouquan Formation in the Dabasong area

d.通過現場取心綜合巖心精細描述，明確了達巴松地區達9井三疊系百口泉組扇三角洲前緣和莫索灣地區侏羅系八道灣組和三工河組第二段三角洲前緣不同沉積體系類型的相對優質砂體類型，系統建立了不同沉積相類型與測井相之間的關系，明確了不同沉積體系相對優質砂體的發育特征，為進一步的勘探工作奠定了堅實的基礎。

圖7 莫索灣地區侏羅系八道灣組第一段頂部砂巖沉積體系展布圖Fig.7 Sedimentary facies of the first member Badaowan Formation（top sandbody）

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