陳留勤， 田昌炳， 胡水清

(1.江西省核資源與環(huán)境重點實驗室，江西南昌 330013;2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037;3.東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西南昌 330013;4.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

我國東部已開發(fā)油田現(xiàn)在整體進(jìn)入高含水和高采出程度階段，地下油水分布格局發(fā)生了重大變化。隨著地下油氣資源的不斷開采，老油田數(shù)量越來越多，開發(fā)難度越來越大。然而，目前中石油產(chǎn)量的70%仍然來自老油田，老油田在我國石油工業(yè)的發(fā)展中仍然占據(jù)重要地位，具有相當(dāng)可觀的剩余可采儲量，因而高含水階段成熟油田仍然是重要的開采對象(韓大匡，2010)。為準(zhǔn)確預(yù)測剩余油相對富集區(qū)的位置和規(guī)模，進(jìn)一步提高油田采收率，需要綜合多學(xué)科新技術(shù)，通過深化油藏描述來重新建立地下儲層認(rèn)識體系(賈愛林，2010;吳勝和，2010)。沉積微相研究是精細(xì)油藏描述的重點內(nèi)容，通過對沉積微相平面展布特征和縱向變化規(guī)律的分析和總結(jié)，給儲層賦予成因類型及地質(zhì)意義，從而合理解釋儲層的分布特征和發(fā)育規(guī)律。本文以黃驊盆地港西開發(fā)區(qū)一區(qū)1斷塊新近系明化鎮(zhèn)組曲流河沉積儲層為研究對象，利用密井網(wǎng)區(qū)巖心、測井資料進(jìn)行詳細(xì)的沉積微相研究，探討不同可容納空間體系階段各微相單元的空間疊置模式。因此，沉積微相的研究不僅可以加深對油藏的認(rèn)識程度，同時對油田開發(fā)后期儲層地質(zhì)建模和剩余油分布預(yù)測具有實際意義。

1 港西開發(fā)區(qū)地質(zhì)特征

渤海灣盆地是一個疊置在華北地臺之上的新生代大型斷陷-坳陷盆地，盆地內(nèi)部基本構(gòu)造單元包括遼河、渤中、濟(jì)陽、黃驊、冀中、臨清六個坳陷及埕寧、滄縣和內(nèi)黃三個隆起(李紹光等，1991)。黃驊盆地是中國東部中新生代含油氣盆地之一，因其特有的斷、坳結(jié)構(gòu)而被稱為“斷陷盆地”。黃驊坳陷古近紀(jì)為斷陷期，沉積厚度大(孔店組、沙河街組和東營組)，約占新生界總厚度的2/3以上;新近紀(jì)為坳陷期，館陶組沉積以粗碎屑為主，代表了旋回早期碎屑供應(yīng)充分，明化鎮(zhèn)組為一個向上變粗的反粒序序列(大港油田科技叢書編委會，1999)。明化鎮(zhèn)組以泥巖為主，一般厚600～1 200 m，分布廣泛，從陸地向渤海延伸地層逐漸增厚可達(dá)2 500～3 000 m。巖性主要為棕紅色、灰綠色泥巖和砂質(zhì)泥巖不等厚互層，含有鐵、錳質(zhì)結(jié)核，偶見玄武巖夾層，與下伏館陶組整合接觸，與上覆第四系平原組之間為整合接觸，僅在局部發(fā)育輕微不整合。

大港油田位于渤海之濱，是在黃驊坳陷陸地范圍內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的油氣田的總稱。港西開發(fā)區(qū)位于黃驊凹陷中部北大港二級潛山構(gòu)造帶西段，是港西古凸起基底上發(fā)育起來的新近系油氣藏，位于被斷層復(fù)雜化了的長軸背斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜。本文研究區(qū)為港西開發(fā)區(qū)一區(qū)1斷塊，該斷塊位于港西開發(fā)區(qū)北東部，為一個向北傾覆的單斜構(gòu)造，構(gòu)造長軸約3.7 km，短軸1.15 km，構(gòu)造面積約4.26 km2。主要發(fā)育4條斷層，將港西開發(fā)區(qū)一區(qū)1斷塊分割為3個自然斷塊(圖1)。

圖1 港西開發(fā)區(qū)一區(qū)1斷塊構(gòu)造位置圖Fig.1 The geological map showing location of the Ⅰ-1 fault-block of Gangxi development area

2 地層對比分析

針對港西開發(fā)區(qū)的地質(zhì)特征和實際資料情況，在層序地層學(xué)原理的指導(dǎo)下，結(jié)合地震分析結(jié)果及測井曲線上特征明顯的區(qū)域標(biāo)志層，以自然電位(SP)和電阻率(RT)曲線為主，綜合考慮河道下切和沉積相側(cè)向變化，采用標(biāo)志層拉平的對比方法，輔之以通過頻譜分析和預(yù)測誤差濾波(PEFA)等技術(shù)(Nio et al.，2005)從自然伽馬(GR)曲線中提取的沉積旋回信息，平面和剖面相互補(bǔ)充，最終實現(xiàn)研究區(qū)小層及單層對比工作，建立基準(zhǔn)面旋回對比剖面(陳留勤等，2011)。研究結(jié)果表明，港西開發(fā)區(qū)明化鎮(zhèn)組可以劃分為3個油組(NmⅠ油組、NmⅡ油組和NmⅢ油組)，進(jìn)一步劃分為22個小層和60個單層(表1)，以NmⅡ-7-1單層的底界為分界面，可以進(jìn)一步歸并為為2個長期基準(zhǔn)面旋回。

表1 明化鎮(zhèn)組地層劃分結(jié)果Table 1 Stratigraphic division of Minghuazhen Formation

3 密井網(wǎng)開發(fā)區(qū)沉積微相研究

黃驊盆地新近系主要由館陶組和明化鎮(zhèn)組河流沉積體系的紅色陸相碎屑巖構(gòu)成，明化鎮(zhèn)組沉積巖粒度較細(xì)，由灰綠色砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及棕紅色泥巖組成，泥巖所占比例較大。館陶組沉積時期，地形高差大，物源豐富，發(fā)育沖積扇和辮狀河沉積環(huán)境，剖面上以厚度較大的粗碎屑沉積為主;到了明化鎮(zhèn)組沉積時期，區(qū)域構(gòu)造活動相對減弱，地形坡度變緩，逐步過渡為曲流河沉積環(huán)境。因此，黃驊坳陷從館陶組沉積時期到明化鎮(zhèn)組沉積時期是一個準(zhǔn)平原化的過程(王德發(fā)等，1987)。針對港西開發(fā)區(qū)實際資料情況，本次沉積微相研究分3個步驟進(jìn)行:①以取心井資料為基礎(chǔ)，歸納和總結(jié)各種沉積微相單元的巖性和電性特征，進(jìn)行巖電標(biāo)定;②對其余非取心井，以測井曲線組合形態(tài)特征為依據(jù)，進(jìn)行單井上各個層位的沉積微相解釋;③按照已有的曲流河沉積模式，結(jié)合砂體等厚圖繪制各個單層的平面沉積微相展布圖。

3.1 單井相分析

根據(jù)港西開發(fā)區(qū)密閉取心井巖心資料，明化鎮(zhèn)組主要包括三種巖性:①棕色、灰棕色巖屑長石細(xì)砂巖，碎屑成分以石英、長石為主，泥質(zhì)膠結(jié)、結(jié)構(gòu)疏松，分選性好，發(fā)育交錯層理層理;②灰綠色泥質(zhì)粉砂巖，碎屑成分以石英、長石為主，泥質(zhì)膠結(jié)，結(jié)構(gòu)疏松，發(fā)育水平層理;③灰綠色、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖及泥巖。砂巖分類三角圖和粒度概率曲線顯示明化鎮(zhèn)組為典型的中-高彎度曲流河沉積，儲層巖性以巖屑長石砂巖為主，個別見長石砂巖;由懸浮總體和跳躍總體構(gòu)成，懸浮總體和跳躍總體的分界線在4Φ附近(圖2)。

黃驊盆地明化鎮(zhèn)組沉積時期，發(fā)育典型的曲流河沉積層序。明化鎮(zhèn)組沉積微相單元主要包括主河道、支河道、河間溢岸沉積、廢棄河道和泛濫平原等(圖3)，分別具有不同的識別特征:

圖2 明化鎮(zhèn)組砂巖分類三角圖和概率累積分布圖Fig.2 Composition plots in a triangle and probability cumulative distribution diagram of Minghuazhen Formation sandstones

(1)主河道，是砂體厚度最大的分布地帶，平面呈彎曲帶狀，底部為滯留沉積或以塊狀、大型交錯層理為主的砂巖沉積，與下伏泥巖呈突變接觸，向上變?yōu)樾⌒徒诲e層理及其它巖相。砂體厚度一般大于3.5 m，電測曲線常見底部突變、上部漸變的鐘型曲線或箱形曲線。

(2)支河道，沉積特征與主河道相似，但砂體厚度及單層厚度變小(2～5 m)，粒度變細(xì)，一般以細(xì)砂巖為主，發(fā)育粒度正韻律，電測曲線為底部突變、上部漸變的中幅鐘形或指狀曲線。

圖3 明化鎮(zhèn)組主要沉積微相單元的測井曲線特征Fig.3 Well log characteristics of major sedimentary facies units of Minghuazhen Formation

圖4 明化鎮(zhèn)組沉積微相特征Fig.4 Sedimentary microfacies characteristics of Minghuazhen Formation

3.2 沉積微相平面分布特征及發(fā)育模式

結(jié)合港西開發(fā)區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景，在曲流河沉積模式的指導(dǎo)下，按照上述方法建立了港西開發(fā)區(qū)一區(qū)1斷塊新近系明化鎮(zhèn)組60個單層的沉積微相圖，將其可以大致歸為孤立河道砂體模式和多期河道疊置切割砂體模式2種類型(圖4):

(1)孤立河道砂體模式在研究區(qū)明化鎮(zhèn)組3個油組比較常見。以NmⅡ-1-3單層為例，曲流河道砂體呈孤立條帶狀產(chǎn)出，河道砂體呈鑲嵌狀孤立地分布在大面積分布的泛濫平原泥巖背景當(dāng)中，平面上曲流河道呈條帶狀展布，河道窄，砂體厚度小，沉積物粒度普遍較小。孤立條帶狀分布的河道砂體反映了可容納空間速率增大的過程中，A/S比值較大，河道沖刷侵蝕和側(cè)向遷移能力較弱，單一河道砂體之間主要被河間泛濫平原泥巖所分割而不連通。

(2)多期河道疊置切割砂體模式以NmⅡ-7-1最為典型。曲流河道砂體主要表現(xiàn)為連片狀多期切割疊置狀產(chǎn)出，反映了可容納空間速率降低過程中，A/S比值較小，在沉積物源供應(yīng)充分的條件下，河道頻繁的側(cè)向擺動遷移和分叉，導(dǎo)致曲流河道砂體在側(cè)向上和縱向上相互合并、疊置和切割，形成平面上復(fù)合曲流河砂體帶，一般砂體厚度較大，連通性好。

根據(jù)港西開發(fā)區(qū)一區(qū)1斷塊新近系明化鎮(zhèn)組60個單層的沉積微相展布特征，可以建立如圖5所示的明化鎮(zhèn)組曲流河沉積模式圖，該模式圖分別展示了在高和低可容納空間體系階段，曲流河沉積體系不同微相單元的空間發(fā)育及疊置樣式。

圖5 明化鎮(zhèn)組高和低可容納空間體系階段沉積模式圖Fig.5 Sedimentary models of high and low accommodation systems stages of Minghuazhen Formation

河道砂體疊置樣式受到可容納空間的控制，剖面上多層河道砂體的切割疊置一般反映了低可容納空間沉積時期，而泛濫平原背景下孤立的河道砂體則往往是高可容納空間條件的產(chǎn)物。因此，在盆地范圍內(nèi)受同一基準(zhǔn)面旋回變化控制的海相和陸相地層的研究，可以大致將海相層序的低位體系域?qū)?yīng)于低可容納空間階段體系域，而水進(jìn)(海侵)體系域及高位體系域可以對應(yīng)于高可容納空間階段體系域。在不受海平面變化影響的內(nèi)陸沉積盆地，沉積物時空配置關(guān)系主要受到構(gòu)造作用和古氣候條件的控制，可容納空間生長速率與沉積物供應(yīng)速率的比值(A/S)隨時間的變化依然是控制河道垂向演化及河道砂體空間疊置樣式的主要因素(Cross，2000;鄧宏文等，2000)。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征及實際的巖心和測井等資料，認(rèn)為港西開發(fā)區(qū)一區(qū)1斷塊新近系明化鎮(zhèn)組主要為中-高彎度曲流河沉積，發(fā)育典型的曲流河沉積層序，儲層巖性以巖屑長石砂巖為主;可以將沉積微相單元細(xì)分為主河道、支河道、河間溢岸沉積、廢棄河道和泛濫平原等，不同的微相單元在測井曲線上具有較好的電性響應(yīng)特征，容易識別。

(2)在對60個單層進(jìn)行詳細(xì)的沉積微相研究的基礎(chǔ)上，可以建立港西開發(fā)區(qū)明化鎮(zhèn)組高和低可容納空間體系階段沉積模式。在高可容納空間體系階段，孤立的條帶狀砂體鑲嵌在大面積分布的河間和泛濫平原細(xì)粒沉積背景當(dāng)中，河道砂體厚度小，在平面上和縱向上往往被河間細(xì)粒沉積物所包圍，連通性差;而在低可容納空間體系階段，不同期次的多個條帶狀河道砂體在平面上和縱向上發(fā)生切割疊置，形成的復(fù)合河道砂體厚度大，連通性好。在縱向剖面上，河道砂體的疊置樣式體現(xiàn)了可容納空間生長速率和沉積物供應(yīng)速率之比值(A/S)隨時間的旋回性變化的控制作用。

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