油气开采论文-砂贯入岩与油气勘探和开采的关系 一 3l 言 动期间在沉积砂体内部形成的(Hurst等，
砂贯人岩也许是地球科学的私生子，其 2003a)。对于由上部沉积物充填的水成岩
原因可能在于这种岩石介于沉积学和构造 墙、破裂和裂缝，我们不会有任何关注。我
地质学的常规研究范畴之间，虽然有很多人 们所关注的只是有证据表明向上侵入了母
看到了它们的存在，但予以描述的为数不 岩层位的岩墙、破裂和裂缝。虽然从早期野
多，而且通常都不重视。在美国石油地质家 外地质考察(Murchison，1827)开始一直有
协会第87号专题文集中，我们至少体验了 砂贯入岩的发现，但很少有人关注它们，因
砂贯入岩的全球和地层分布(图1)，并试图 此将其归类为特殊地质现象往往是合适的。
在油气勘探和开采的背景下向读者介绍砂 这种状况在1980年代中期及其以后发生了
贯人岩及其意义。对于这一话题的很多方 变化，因为三维地震资料提高了分辨率并得
面，我们没有作详细的评述，因为这是近年 到了日益广泛的应用，由此揭示了有含砂丰
出版 的一本专著 (VanRensbergen等， 富的构造切割了地层，而且发现它们常常是
2003)和一篇综述文章(JollyandLoner— 较深部位沉积砂体的延伸部分(图3)。
gan，2002)的部分内容。然而有关砂贯人岩 由于在西北欧不断证实有砂贯人岩存
的文献是形形色色的，同时还有不少信息发 在(二叠系、上侏罗统、下白垩统以及整套第 摘要 对于砂贯入岩在油气储层中的分布已有越来越多的描述，在深水碎屑岩层系中尤为
如此。现已获悉，砂贯入岩对深水碎屑岩的油气储量分布和采收率都有影响。地震能检测
的贯入砂体是勘探和开发井的布井目标，而地震不能检测的贯入砂体可以成为储层内良好
的流动单元，在广泛沉积的低渗透率层位形成油气田范围的垂向流体通道。由于砂贯入岩
能在渗透率原本很低的层位形成渗透性通道，所以有利于盆地流体的排出。正因为如此，砂
贯入岩既能产生封盖层的风险，也能缓解对油气运移时间和速率方面的要求。贯入砂体可
形成不同于构造或地层圈闭的侵入圈闭。这种圈闭的储层一般都有良好的性能，同时不同
规模的砂体之间也有很好的连通性。就油气开采而言，砂层的贯入提高了波及效率，但如果
生产并离贯入岩体太近，也会使见水时间早于预期。尽管有北海地区的经验，但对于砂贯入
岩及其在全球含油气盆地的意义还处于认识的初级阶段。
布在地球科学的常见出版物之外。 三系)，所以很容易使人认为只有那里的砂
砂贯入岩可以构成碎屑岩墙和岩床(图 贯入岩对含油气系统有意义。这实际上是 2)，它们之中有些具有成因联系，而且常呈 一 种误解。在非洲西部陆缘，人们都知道第 石油地质科技动态
图1 本文集所讨论砂贯入岩的地理分布图。其中也包括了相关文献所描述的砂贯入岩。对于英国
海域和陆上的砂贯入岩没有全部标出。西北欧的砂贯入岩分布点很多，这是因为地质界相当了解这
里的砂贯入岩，同时又有良好的地下资料。
三系深水沉积层系有重要的砂贯人岩层伴 Hurst，2007)和其他碎屑环境(Obermeier，
生，但在公开的出版物中介绍很少(例如Da— 1996；Jonk等，2004，2007b；Macdonald和
vies，2003)。虽然在2000年以前及其后我们 Flecker，2007)。近年来，我们发现了在枕状
曾独立论证了岩心中的砂贯人岩，而且此后 玄武岩中贯人的大型碳酸盐砂岩墙(图4)，同
又自行确认了地震规模的可能砂贯人作用， 时也了解了其他地区地层中类似的碳酸盐砂
但在美国墨西哥湾沿岸从事浊积岩层带油气 贯人作用。
勘探开发的公司似乎在认识砂贯人岩或其意 在西北欧的大陆架上，已知砂贯入岩存
义方面进展缓慢。也许这些公司不重视这里 在于上侏罗统、下白垩统、古近系始新统和
的砂贯人岩潜力是有道理的，但也许没有道 渐新统的碎屑岩储层和二叠系的风成砂岩
理。在加利福尼亚州海岸，都知道有砂贯人 储层中。砂贯人岩在这些不同油气田的意
岩形成了油(高粘重质油)田(Thompson等， 义在很多场合都得到了重视，但在解释对油
1999，2007；Boehm和Moore，2002)。据我们 气储量和采收率的影响时可以各有不同。
了解，至少从新元古界(Williams，2001；Jonk 可以肯定的是，有许多在储层中含有砂贯人
等，2004)到始新统(Obermeier，1989)的整套 岩的油气田在研究采收率优化和预测的敏
地层中砂贯人岩都很常见，世界上很多深水 感因素时，都没有对砂贯人岩的意义予以必
碎屑沉积层系都有不同规模和密度的砂贯人 要的关注，或者说直接忽视了砂贯人岩。在
岩发育(Jolly和 Lonergan，2002；本文集论 这本文集中，我们对于确认砂贯人岩有重要
文)，此外它们还存在于某些风成沉积层系 意义的储层至少提供了少量经营经验的实
(Glennie和 Buller，1983；Netoff，2002； 例，其中包括勘探经验 (deBoer等，2007；
Heward等，2003；Chan等，2007；Glennie和 Frey-Martlnez等，2007；Huuse等，2007； 砂贯人岩与油气勘探和开采的关系 3
Jackson，2007)和开发经验 (Briedis等， 2007；Hamberg等，2007；Lonergan等，
2007；Fretwell等，2007；Guargena等， 2007；Satur和 Hurst，2007)。
图2 地震资料所识别以及露头资料所验证的砂贯入岩常见形态和共生关系。这里没有包括与井眼
范围的调查有关的砂贯入岩特征(Duranti和Hurst。2004)。图中a和b都是沉积砂体。受到了不同程
度砂贯入作用的影响。b的受改造程度要强于a。而且接受了来自下部近垂直岩墒的砂子。c是一套
发育于较大砂体b之上的岩墒和岩床(参看Dixon等。1995；Duranti等。2002)。d是倾斜的岩床。可能
是沿着多边形断层发育的。e是不规则的侵入体(通常很大)(Thompson等。1999。2007)。具有陡峭的
侧缘和不规则的槽形顶面。f是与层理平行的低角度岩床。与倾斜的岩床有联系(Huuse等。2004)。而
且上覆有小型的岩墒一岩床组合(deBoer等。2007)。g是砂子挤出处(单个火山口和挤出席)。h是
古代或现代海底的气苗。形成了凹坑和／或由贯入岩层提供的低温碳酸盐堆积(Schwartz等。2003)。
i是锥形侵入砂体。常常与多边形断层伴生。而且与较深的沉积砂体有联系。
普遍分布的成熟油气产区，应该着力了解这 二 勘 探 些较浅层位的形态、体积和油气潜力，因为
由于砂贯人岩对圈闭、储层、封盖层和 在开发较深油气田时它们一般都未经过深
(--次)运移都有影响，所以对新的有效成藏 入的调查。
层带概念的形成和现有成藏层带概念的修 1 圉 闭 正都具有核心作用。因为砂贯人岩作为独
特圈闭的意义只是到近年才得到认识，所以 砂贯人岩形成了一类可称为 “贯人圈
可以相信创造性的勘探和详细的盆地分析 闭”的独特圈闭(Hurst等，2005a)，它们明
将会逐步发现许多砂贯人岩的远景圈闭。 显不同于构造或地层圈闭。与其他岩性(页
如果是在重要产层的上覆层位有砂贯人岩 岩一泥岩和蒸发岩)的贯人和底辟不同，砂 320
油气开采 论文 石油地质科技动态
A
B
图3 (A)英国北海奥尔巴(Alba)油气田三维含油气系统(Ps)测量通过富砂储层带的一条任意地震
测线。图中心白线勾划的是主要砂岩层段的分布范围。请注意在解释为受改造沉积砂体的边缘有
倾斜的岩床(中心视图)。这里的储层顶部是一个有凹坑的不规则面，据推测是砂子流体化和贯入作
用期间的向上侵蚀造成的。(B)贝尔达(Balder)组(上古新统)一个侧缘陡倾且饱含盐水的岩体。在边
缘具有翼状反射。有一口井钻入了该岩体的东翼，距具有车厢状伽玛测井曲线的砂层415m。据推
测位于该构造底部平行于层理的砂体属于沉积成因，因而可以断定是贯入翼部的物质来源(据Huuse
等，2004修改)。这一砂体的不规贝0顶面可能反映了成丘沉积作用，不过更有可能是砂子贯入和抽空
作用所形成的凹坑面。
贯入岩既形成了构造，同时又是储层。它的 2005)，所以在地震资料中以顶部储层出现
所有圈闭都是(通常)在低渗透率泥岩或页 的圈闭形态一般都没有明显的特征(Loner—
岩中贯入的岩墙、岩床和更不规则岩体的复 gan等，2001)。地震特征不明显的原因可
合体，而泥岩和页岩就是这种贯入圈闭的封 能在于储层(砂岩)和封盖层(泥岩)之间的
盖层(图5)。与层理的交切关系是砂贯入 声波特征反差有限(北海的始新统层位就是
岩的典型特征，其中岩墙和岩床与层理的夹 如此，见MacIeod等，1999)，同时也可能在
角分别为大于和小于45。。贯入的砂岩体可 于砂的贯入作用来源于主体砂体的边缘和
以突然终止或突然改变走向。 顶面，产生了极不规则的混合岩性，含有局
由于在主体储层的上方，贯入的砂层与 部的和分散的碳酸盐胶结作用(Hurst等， 其顶部封盖层的界面并不是与层理平行的， 2003a)。
而且常形成了复杂的连通网络(Dixon等， 当砂贯入作用到达海底或地面时，可以
1995；MacLeod等，1999；Bergslien等， 看到一种伴生的圈闭作用形式，也就是形成 砂贯入岩与油气勘探和开采的关系 5
图4 安哥拉南部 Praiadas
Pombas地区阿尔布阶(Albi-
an)枕状玄武岩中贯入的碳酸
盐砂的岩墙。除了米级规模
的岩墙(A)外，还有更小(厘米
级)的岩墙，其中有些切割了
枕状构造(B)，另有一些则构
成了枕状构造之间的充填物
(C)。
了砂的挤出，可以形成米级厚度的席状砂体 但局部可以因含泥岩碎屑和碳酸盐胶结物
(Obermeier，1989；Boehm和 Moore，2002； 较多而变差。由于贯人的砂子都来 自沉积
Hurst等，2005a)。砂挤出作用(挤出岩)大 砂体，所以贯人岩的粒度和矿物成分都会强
体上与层理平行(底面局部有破裂)，它们可 烈受控于这些母岩砂体。如果母岩砂体以
以形成很好的地层圈闭(图6)。虽然已知 细到中粒砂子为主，那么优先流体化的就是
存在含油气(高黏重油)的砂挤出岩露头 这些细到中粒的砂子(Lowe，1982)，因此受
(Boehm和Moore，2002)，但它们的地下分 到砂贯人作用重要影响的可能只有颗粒充
布仍只能依靠推测，因为很难确定它们与沉 填作用。例如在奥尔巴油气田，岩石物性变
积砂岩层段的区别(Hurst等，2006)。我们 化可以区分沉积的和贯人的砂岩，同时在贯
确信，很可能低估了挤出砂岩在地下的分 人岩中观测到了储层性能的少量下降(图
布，同时在观测岩心时很容易将它们与具有 8)(Duranti等，2002)。相反，如果母岩砂体
交错层理的沉积砂岩相混淆。 分选很差，而且矿物成分可能不成熟，那么
流体化作用和贯人作用将会产生较纯净和 2 储 层 分选较好的砂层(例如加利福尼亚州圣克鲁
在北海油气田的开发中人们已清楚地 兹的中新统贯人砂岩；Hurst，未发表资料)。
了解到(Jenssen等，1993；Dixon等，1995； 贯人砂岩一般都是硅屑岩，但钙质砂的贯人
MacIeod等，1999；Bergslien，2002；Purvis 作用也确实存在(如图4)。不过上述研究
等，2002；本文集各论文)，砂贯人岩可以形 者还未发现有储层规模的碳酸盐砂贯人作
成优良的储层(图7)，而且常含有相当大体 用。
积的砂子，可多达1～10×10立方米(压实 贯人砂岩可以形成连通性极好的储层，
体积，Hurst等，2003a)。虽然也有砾石贯 它们在经过成岩作用后有很高的孔隙度和
人岩(Hubbard等，2007)，但砂贯人作用还 渗透率。能成为高产储层的砂岩为数极少。
是以细到中粒的砂子为主。 因此，优良的产能可能存在于仅由连通性储
这种储层一般都具有均匀良好的性能， 层的体积所限定的薄产层所处层段(根据电 石油地质科技动态
横剖面 平面图
A X 700 e=10-90o Y>200
z >20
岩墙
B 5
Y>1000
z >15
岩床 (贯入)
C 海底 X ·
Y >250
z 5
岩床 (出露)
X y Z D ，，20 > > > 取决于砂贯入前、 3 5 3 后的断裂作用 w 50 0 0 0 0
扇形顶面
E
不规则砂体
图5 贯入圈闭的不同类型(据Hurst等，1005)。这些构造的规模变化很大，其
平面规模小则几厘米。大则数百米。而垂向高度为毫米级至几十米级。
缆测井或连续岩心资料确定)(Briedis等， 性条带(Smyers和Peterson，1971；Thomp—
2007)。要确定产层和储层的体积可能很 son等，1999)，也可能形成于流体化结束时
困难。内部构造也是一个谜，离充分描述差 的收缩作用和颗粒固结作用。未成层的沉
距还很大。分层现象很普遍，可能属于流动 积相(Duranti和Hurst，2004)一般都是砂
*含有贯人岩北海油气田的公认证据表明，高性能储层的初始产量很高，而且不产水，但最终会失去压力支持。经 过一段时间的关井续流，可以恢复储层压力并重新开始无水生产。此后再经过一段时间，储层压力会再次下降。这种特 性是周期性的。对于接近垂直和大体成圆柱形的储层形态而言，可以认为只要油层低于圆柱形储层，这种储层就会不断
砂贯入岩与油气勘探和开采的关系 7
贯人岩层段可以破坏低渗透率富泥岩厚地
层的完整性(L0seth等，2003；Shoulders和
Cartwright，2004)。由于缺乏直接的钻井
资料，对于贯人作用中砂的存在可能都是推
图6 形成地层圈闭的挤出砂体(挤出岩)的理 测的，但在某些情况下确有探井触及了圆柱
想形态(据Hurst等，2006修改)。关于砂火山 形砂岩贯人体的边缘(Hurst等，2003b；
内部形态的细节可参看Pringle(2000)。 Huuse等，2004)，因此已可以标定岩性。
识别在封盖层层位中可能存在的砂贯 贯人岩，但到目前为止，除了本文集研究，对 人岩十分重要，因为它们可以增加下面储层 于未成层沉积相几乎还没有独立的识别。 的风险，但同时又为向较浅层位储层的油气 对于贯人砂岩所特有的井下测试资料(只是 运移提供了机会。图9是一个上覆有砂贯 贯人砂岩的资料而非贯人和沉积砂岩的混 人岩的大型三角洲砂岩圈闭，其中的砂贯人 合资料)的论证还很不充分，但奥尔巴油气 岩已破坏了封盖层的完整性。这个实例很 田开创性的A29井是个例外，它日产石油2 好地显示了应该优先评价封盖层风险的部 万桶(MacLeod等，1999)。 位。砂子向上贯人细粒上覆岩层往往会破 砂贯人岩也有类似于沉积砂岩的埋藏 坏封盖层的完整，但如果后来又有封盖性质 成岩作用。如果砂贯人岩在形成时是流体 的岩层覆盖了砂贯人岩，那么封盖层的完整 通道，而且埋藏过程中一直是流体流动的中 性就不会成为问题。也就是说，油气藏可以 心，那么就会有证据表明可能经历了比邻近 的沉积砂岩更快的成岩作用，包括胶结和溶 直接被推送到浅部层位(参看奥尔巴油田；
MacLeod等，1999；deBoer等，2007)。 解作用。有许多砂贯人岩形成了特别优良
的储层，当其埋藏浅于3km时更为如此。 4 运 移
碳酸盐胶结物局部含量很高，有可能完全堵 塞孔隙，如果贯人岩很薄，情况更是这样 如果在低渗透率的地层中存在渗透性很 (Jonk等，2003，2005)。胶结物和其中的流 好的砂岩联通网络(有时这种网络可以垂向
体包裹体都含有形成贯人岩以及后来在其 延伸lkm以上)，那就可以成为流体运移的 中流动的流体的成因证据 (Hurst等， 良好通道。地震资料为天然气在近于垂直的
2003b；Jonk等，2005)。 通道中的运移提供了可靠的证据，这种通道
当贯入岩进入较新的层位时，特定的贯 常常伴生有现代海底(LOseth等，2003)或古
人砂岩有可能位于一个生物地层带的下面、 代海底(Cole等，2000)的凹坑，同时也可以伴 中间和上面。同样，如果有贯人岩进人的细 生锥形的砂岩贯人体(图9)(Molyneux等，
粒地层的碎块在砂贯人作用期间发生了分 2002；Hurst等，2003b；Huuse等，2004)。如
离和向上搬运，那么属于较老层位的生物地 果获得了砂贯人岩的岩心，那就可以利用岩
层组合就有可能被推升到时代相当新的层 类学、地球化学以及流体包体分析揭示通过
位(在北海的古近系层位，500m上下垂向搬 贯人岩运移的是水质流体还是烃类流体
运的化石组合并不少见)。 (Jonk等，2005)。并不是所有的砂贯人岩都
含有烃类流体包体，但北海古近系的许多贯 3 封盖层 人岩确实含有降解石油包体(Dixon等，1995；
分析近年的三维地震资料可以发现，砂 Watson等，1995；Jonk等，2005)。氧同位素 石油地质科技动态
数据显示，高温(深部成因)的流体可能介入 数量级，所以完成油气运移的时机要明显早
了某些岩墙中碳酸盐胶结物的形成(Jonk等， 于预期。与没有贯人岩时的可能情形相比，
2003)。从运移角度看，含油气盆地中砂贯人 油气运移的垂向距离可能要更长。细粒地层
岩的存在意义实际上在于有可能提高流体的 流体侧向进入贯入岩的加快散失以及沉积物
运移和逸散速率，因为它们在总体上提高了 的压实，可以产生盆地的不同压实史。在已
原本是低渗透率层位的渗透性。由于流体运 知有砂贯人岩的盆地，可能需要重新评价现
移速率可以比泥一页岩的预期速率高出几个 有的流体运移模型。
A B C
D
E
F G
图7 Duranti和Hurst(2004)确认为非层状相砂贯入岩储层实例图中A—c均来自奥尔巴油田(英
国)的瑙奇兰(Nauchlan)段(始新统)。所有岩心的长度均为lm。(A)特别陡倾的纹层；(B)巨型柱状
构造；(C)无构造砂岩；(D)无构造砂岩，岩心宽15cm；(E)砂质支撑的泥质碎屑角砾岩，其中的碎屑在
搬运过程中发生了转动，岩心宽15cm-[照片D和E来自挪威哈姆孙(aaiiisun)圈闭始新统(井号24／9 — 7)]；(F)共轭断裂的微裂缝砂岩(英国始新统瑙奇兰段)。井号22／2A一7，裂缝中有残余石油(标尺
长6cm)；(G)加利福尼亚州中新统圣克鲁兹(SantaCruz)泥岩的泥质碎屑角砾岩(标尺长40cm)，其中
的泥岩已发生原地扰动，但碎屑未发生明显移动，砂岩呈黑色并充满了重油。 200psi时的孔隙度 (％) D 孔隙度 (％)
图8 砂贯入岩与其所处沉积砂岩在岩相(A)、电缆测井(B)和岩心拴子L隙度(C和D)方面的差异。
有关资料来自英国的奥尔巴油田并根据Duranti等(2002)作了修改。
我们认为，对于砂贯人岩可能具有影响，在 三 开 采 确认和理解时仍然存在某种消极态度，包括
由于在北海的深水储层中，有关砂贯人 对储量增长的评估，即使在已知砂贯人岩体 作用或受其影响而形成的油气生产和油气 积较大的油气田也是如此。与此同时，在不
田动态预测已持续了很长时间(有多个实例 可能产生砂贯人作用的地区，又普遍(错误
在本文集作了介绍)，所以本文的论述明显 地)确认了与砂贯人岩典型特征相似的各种
侧重于北海的经验，而且特别强调了古近系 沉积特性 (Duranti和Hurst，2004)。关于
的储层。所有已知有砂贯人岩的油气田 后者，我们经常听说在深水相碎屑岩储层
(Hurst等，2005)在发现的当时都没有认识 中，无构造砂岩是砂贯人作用的标志。是
到砂贯人作用的重要影响，但随着时间的推 的，无构造砂岩确实可以是砂贯人作用的一 移和知识的积累，这种影响已变得很清楚。 种相组合成分，但单独使用不能成为砂贯人
油气开采论文-砂贯入岩与油气勘探和开采的关系 图9 英国西设得兰一个始新统三角洲上方的锥形砂岩贯入作用(有关细节参看Shoulders和Cart—
wright，2004)。这些砂贯入岩是通过大体垂直的裂隙与始新统三角洲相连通的，它们可以解释为流
体化砂子和较晚的流体的垂向逸散通道。
作用的标志。考虑到砂贯入岩在深水相碎 体积很小的复杂砂贯入岩(即泥岩碎隙角砾
屑岩储层中很常见，似乎有必要谨慎对待它 岩，Duranti和Hurst，2004)，其地下分布的
们的可能产状；但如果它们确实存在，则应 预测存在困难，同时由于缺乏经过论证的露
构建能表现砂贯入岩对油气采收率敏感性 头，使所有的认识更加复杂化。某些泥岩碎
的动态储层模型。 隙角砾岩的电缆 0井岩相响应除了砂基质
有达西规模渗透率外，其余可以与泥岩的很 l 储层分布及性能 相似，因此如果没有岩心或经过校正的成像
北海油气田的经验表明，有许多砂贯入 测井资料，很有可能漏掉油气层。
作用形成了体积可观的砂岩，它们有的分布 2 储层内部的连通性 在母岩沉积砂体的边缘(Hillier和Cosgrove，
2002)，有的则从母岩沉积砂体的顶部向外发 砂贯入岩有可能消除细粒低渗透率层段
散(Duranti等，2002)。这种贯入作用能有效 对储层垂向连通性的局部影响和油气田范围
地将油气产层上推到较浅的层位。虽然声阻 的影响。单一贯入作用可能规模太小(宽度
抗(AI)测量对识别和追踪油气层十分有效 几厘米)，不能形成贯通式流动(图11)，而在
(Maclz~od等，1999；Hanson等，2003)，但常 规模很大时，又容易误认为侵蚀产物(图
常不能区分很薄的油气层和非油气层，因而 12A)。但小型贯入作用所导致的油气田范
很难在钻井前确定砂贯入岩的横向分布范 围垂向渗透率(Kv)的增大正在变得越来越 围。这个问题的部分原因很可能是地震方法 引人关注-[Guargena等，2002；英国北海Pen—
的分辨率有限，但也因为贯入作用的边界可 guin油气田(上侏罗统)，S．Sadler和 K
以很复杂，以致含砂量虽然不大，但仍可能得 Fletcher，2003，个人通信；Satur和 Hurst，
出AI的油气响应(图10)。对于含油气孔隙 20071。我们确信深水碎屑岩和其他碎屑岩
*在Sleipnerost气田富含天然气的Ty组(古新统)，已证实由生物地层学确定的横向分布广泛的泥岩层段在产气 期间对压力空间的分隔没有影响。整个气田记录了统一的压力下降。早期的解释设想有通道和／或断层增强了连通性， 但地震或井下资料都不能确定它们的存在。在岩心观测中发现这些泥岩层段广泛发育了砂贯入作用(Satur和Hurst， 砂贯入岩与油气勘探和开采的关系 11
储层中存在许多类似的砂贯入作用，它们对 A30 细粒岩层也有类似的提高垂向渗透率的功
能，但并没有得到正确或充分的认识。
● B
图ll 英国大陆架维京地堑北部Penguin油田
启莫里支阶粘土层位(侏罗系)的一个小型近于
垂直的砂贯入岩体。
从优化油气采收率方面看，砂贯入岩对
C 于砂质占优势层段的渗透率影响可以十分
广泛和十分重要(Briedis等，2007)。已知 图1O (A)英国奥尔巴油田一个翼状贯入岩的 的具体例子有风成地层(Netoff，2002；Chan 声阻抗图像[据M 等(1999)修改]。在井 等，2007；Glennie和 Hurst，2007)、有贯入 下验证砂岩时。声阻抗关系有助于确定高质量储 作用的含泥丰富的深水砂质岩屑岩(J．Vit— 层的存在，但未能分辨在顶部砂岩紧左侧红色声 tori，2003，私人通信)以及受到了含砂丰富 阻抗这样的范围有中等质量一厚度的储层。类 似翼状贯入岩(deBoer等，2007)的岩心证实，明 的沉积水道切割的深水碎屑岩(Duranti等，
亮的声阻抗可能指示了油气饱和的砂岩。但产层 2002)。在有砂贯入岩屑岩的那个例子中，
的有效厚度与总厚度之比(N／G)却可能很低且 已知贯入岩在十几米厚的非油层岩屑岩中
很复杂(由众多小岩墙和小岩床组成)。(B、C) 促进了压力连通。如果有深海水道被泥岩
桑德克鲁兹(SandCruz)泥岩中有可能成为储层 包围，那么砂贯入作用可以为原先分隔的砂 的砂贯入岩实例(rnnI棚l等，1999)，它们是复 体创造渗透性网络(Briedis等，2007；Parize 杂的低N／G储层(指图A中)的类比对象。请注 等，2007a，b)。就像勘探井很少有测试数据 意所有砂岩都含重油(黑色)。但连通性很好。 一 样，对于贯入砂岩也很少有单独的油气产3 对含水层的动力支撑
由于贯入岩所形成的渗透性砂岩垂向
连通网络可以切割厚层(超过数百米)低渗
透率地层(图13)，所以具有增强含水层动
力支撑的可能。这种增强可能具有正面作
用，因为按照动态储层模型考虑，含水层动
力的加强可以降低注水需要，即使是沉积分
层很发育的储层也是如此。位于下倾部位
的层位可以出现含水层动力 自然增强的现
象，因此可以使产油气井的出水加快或快于
预期。在评价砂贯入作用对含水层动力的
影响时，一个很重要的问题是要搞清砂贯入
岩的分布状况，而这只有在建立了产量记录
后才有可能。可以发现某些最有说服力的
贯入岩储层证据是由贝尔达(Balder)油田
(Briedis等，2007)、Jotun油田(Guargena A B 等，2002，2006)和SleipnerDst油气田(Sat—
图12 (A)由砂向上贯入而形成的一个近于垂 ur和Hurst，2006)提供的，砂贯入岩的重要
直岩墙的底部界面。在观测岩心时，这种界面 性在这些油气田还在提高。 很容易误认为侵蚀界面，例如水道边缘。这里 在 1981～ 1982年期 间，Hurst为 M=泥岩，p=黄铁矿胶结物。(B)由砂向上贯 SleipnerOst油气田绘制了储层图件和模
入而形成的一个近于垂直岩墙的顶部界面。M 型。在一份个人笔记中，曾使用砂贯入岩来 =泥岩。两段岩心的宽度都是 15cm。对泥岩 构建动态储层模型，它们对随后的油气田开 表面一般都作了抛光和加了条纹，有时还制 发有帮助。在投产后不久，有一个油藏工程 造了凹槽和／或擦痕。两套砂岩都含油。 师高兴地告诉Hurst，相关开发井的产量已
能数据发表，因为它们的油气井产量和产能 超过了预期产量。对于这一好消息，Hurst
基本上都是与相关的沉积砂岩算在一起的。 明确地表示那个工程师使用的地质模型缺
有许多主要属于深水环境的碎屑岩储层 失了某些内容，而不是他所说的是否有什么
都可能含有砂贯入岩，但它们至今未被认识 东西出错。也许对储层内的连通性估计过
或被误认为沉积岩，其原因就在于尚未了解 低，而当时可能正在发生早期水侵。当
它们的构造特征(Duranti和Hurst，2004)， Hurst再次接触SleipnerDst油气田时已过
同时对许多其他内部构造至今仍描述和理 去了10多年。在此期间，对岩心的观测发
解得很不充分。 现了大多数页岩层段都存在贯入岩，它们可
*贝尔达油田的始新统二段有一口水平生产井，其生产情况要优于所预测的含水层动力支撑，即不注水可Et产油1 万桶，但在6个月后莫名其妙地出水。在进行储层的数字模拟时曾设想这套储层已通过这口井与附近的含水层连通，因 此预测含水量会稳步增加。但实际上它一直保持着低含水量，在4年后也没有超过30％，而且Et产量还有6000桶油。 Briedis等(2007)认为其中的原因是存在一次或多次贯入作用，但地震测量未能发现贯入岩，而在通过弯曲通道与含水层 相连的井眼中也没有识别贯入岩。这种解释实现了储层模拟的历史拟合。
油气开采 论文 图l3 英国一个砂贯入岩复合体的实例，它切割了上百米厚的低渗透率层位(始新统Carrml段和
Nauchlan段泥岩)，并形成了Chestnut油田的储层[据Huuse等{2005)修改]。
能已对产量的提高发挥了作用，同时也避免 四 有 关 挑 战 了压力的分隔(Satur和Hurst，2007)。
砂贯人岩对含水层的动力支撑可能并 在理论概念上最直接的挑战也许是如
不总是正面的，甚至并不总是普遍存在的。 何识别砂贯人岩对流体运移的作用。对于
如果很早就在贯人岩附近钻生产井，就有 砂贯人岩与油气运移之间的关联有不同的
可能发生大量出水。这种特性可能导致没 认知途径，如地震资料(Huuse等，2003，
有必要钻注水井，因为砂贯人岩能增强含 2005)、井下和岩心资料 (Jonk等，2005)以
水层的动力。由于砂贯人岩是流体运移的 及露头资料(Jenkins，1930；Schwartz等，
优先通道，所以它的成岩作用有时会快于 2003；Minisini和Schwartz，2007)。即使油
邻近的沉积层段。由此可见，砂贯人作用 气不能直接与砂贯人岩层位相联系，例如推 一 开始就具有流体运移通道的作用，它反 测的甲烷充注(Lonergan等，2001)，贯人的
过来又会引起(碳酸盐或石英)胶结作用。 砂子也会形成能提高油气采收率的流体通
从我们所获得的实际观测结果看，人们确 道 (Guargena等，2002，2007；Briedis等，
实低估或忽略了砂贯人岩所具有的油气田 2007；Satur和 Hurst，2007)。从圣马格里
范围的渗透率影响，而那些有启迪意义的 塔(SantaMargarita)砂岩含有稠油的砂贯 研究 (Guargena等，2002，2007；Bergslien 人岩露头可以看到，即使是最薄的砂贯人岩
等，2005；Briedis等，2007)也都是特例而 也已含油，表明这些贯人砂岩无论厚薄都是
非正常情况。 完全连通的。我们自己的研究也表明，如果 有砂贯入岩存在，细粒岩层中流体的垂向流 破裂的能量和机理。对于砂贯入作用和期
动速度可提高几个数量级。盆地模型如若 间所形成构造的日常识别，还处于初步阶
不包括有贯入岩影响层位的较高速度的流 段。除了基本意义之外，对它们的成因了解
体运移，就会在流体运移的时间和速度方面 得更少。从含砂丰富层位的砂贯入岩实例
得出错误估算。可能是因为地质家大多习 看，所形成的构造之间存在成因联系(Du—
惯于从二维空间观测地质构造，所以在贯入 ranti等，2002；Duranti和 Hurst，2004；
砂岩的分布区存在一种低估其分布范围的 Huuse等，2005)，但它们很可能只是形式更
趋向。地表砂贯入作用的现代实例表明，细 多样构造的一部份。在不同贯入砂体中所
粒低渗透封闭岩性中的这种贯入可以发生 形成的近水平持续纹层(Smyers和Peter—
在很大范围(Obermeier，1989)，因而形成了 son，1971；Thompson等，1999，2007；
横向大面积(>10km。)分布的砂席。水下 Diggs，2007)，就是砂贯入作用相关过程的
环境的类似实例分布面积较小(Gill和 记录。举例说，如果近于水平的构造是由流
Kuenen，1957；Jonk等，2007a；Pringle等， 动形成的，那就可以推断存在纹层状流动，
2007)，有一些与出露的边界有关。在地下， 也就是说与所设想的典型条件相比，流体的
多个油气田的开采史(Briedis等，2007； 速度较低而粘度较大，但这种流动可能发生
Guargena等，2007；Satur和 Hurst，2007) 在砂贯入作用的晚期，即在贯入的介质中流
都证明，砂贯入岩在特定的地层层位都有广 体的含量有下降。可以促使砂子重新活动
泛分布。 的另一种可能分布广泛的机理是横向的压
砂子的流体化虽然离不开孔隙流体对 力转移(Yardley和Swarbrick，2000)，它往
大量颗粒组分的支撑(即处于超压状态)，而 往发生在活跃而快速沉降的盆地中，那里有
且还要求砂子不能活动和进入封闭性层段， 很大的压力梯度，而且具有不同压力系统的
但这些条件都具备时还可以发生不同情形。 含水层也已通过倾斜或断裂而相互连通。
得到最广泛引用的砂子流体化机理很可能 在砂子重新活动的整个过程中，油气的生成
是负荷作用(来自上方作用力)，包括沉积负 和运移也可以成为很明显的现象。上面我
荷作用力(Gill和Kuenen，1957)和陨石冲 们已提到了这一点，而数十年间的很多研究
击作用力(Alvarez等，1998)。像海底斜坡 也有涉及(Newsome，1903；Jenkins，1930)。
崩塌这样的大规模快速加负荷或去负荷作 对砂子流体化可能有推动作用但较少评价
用，也会产生有利于砂子重新活动和贯入的 的其他流体来源是各种成岩作用，甚至还有
条件。例如在挪威陆缘，已发现在过去数百 磁力一热液作用。这些作用无疑将成为今
万年就曾发生了规模确实很大的斜坡崩塌 后要重视的研究内容，因为油气勘探项目所
(Bryn等，2005)，因而可能是地下储层的一 面对的已是越来越多的不熟悉地质环境。
种改造因素。关于大量砂子发生流体化和 最后还有一个对所有的勘探和开采问题
贯入作用到底需要多少能量，几乎还没有开 都能提供认识的重大学术挑战，也就是对于
展研究。在这本文集中，Duranti模拟了砂 地下砂子重新活动和贯入现象所固有的成套
贯入作用的能量和流动特征，并认为在热沉 作用，要在一般定性描述的基础上加入定量
降盆地(已发现有很多砂贯人岩)，相当强度 的严密性。这需要有重大的多学科合作，包
的地震有可能引起砂贯入作用。为了推动 括岩石力学、土壤力学、多相流体动力学以及
这一课题的进展，还需要进一步研究封盖层 详细的地质调查。作为一种补充手段，也许这种合作对于许多详细的经验研究是一种恰 连通和流体流动，但在井下资料的显示中，
当的验证，包括本文集所报道的那些研究以 有可能错误地忽略这些小型的砂贯人岩。
及油气田和地下地质人员的早先研究。 关于较小和较陡(低于地震分辨率)的砂贯
人岩对盆地和储层内流体流动的影响，只要 五 结 论 我们还不能有较明确的了解，那就对流体运
砂贯人岩虽然已有很长的研究历史，但 移和油气开采仍然会存在错误认识的风险。
在地质教科书中很少有提及，直到不久前它 虽然在某些地区(北海、安哥拉)已确认
的理论和实践意义都还不明确。砂贯人岩 砂贯人岩是与深水碎屑岩伴生的重要储层，
在多个含油气盆地都有明显影响，其中深水 但我们推测在其它地区砂贯入岩仍然没有
碎屑岩层系尤为突出。我们确信对于砂贯 得到重视。对于贯人圈闭(与砂贯人岩相关
人岩的存在和影响在很多沉积环境仍然是 的圈闭新类型)的勘探还处于初级阶段，但
低估的，特别是深水碎屑岩环境。有许多沉 它们可能是一类很重要的新勘探目标，在勘
积学家和石油地质家都不愿意将砂贯人岩 探成熟的盆地尤为如此。在油气田开发方
的存在看作盆地或储层模型的可能敏感因 面，砂贯人岩的意义也已得到了证实(本文
素，时间会告诉他们是否正确。 集和其他论文)，但有关信息并未在世界上
并不是所有的砂贯人岩都有地震资料 传播。在全球范围看，可能存在许多含有砂
能够分辨的充分规模或与层理的足够平行 贯人岩并对油气开采有重要影响的深水碎
性，但如果地震资料可以分辨，石油地质家 屑岩储层。
就会发现它们很容易识别(不过他们可能怀 译 自Sandinjectites：Implicationsfor 疑其商业意义)。储层内较小的贯人作用和 hydrocarbon exploration and production： 贯人沉积砂体的砂子有更多问题值得探讨。 AAPGMemoir87。P．1—19 正如本文集和其他材料所论证的，厘米级的 砂贯人岩可以在低渗透率地层中产生压力
