沈孝秀，張婕茹，繆飛飛，韓建斌，劉文超

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津塘沽 300459）

黃河口凹陷位于渤海灣南部區(qū)域，勘探開發(fā)程度較高[1-2]，具有豐富的取心、流體、產(chǎn)能測(cè)試以及各項(xiàng)分析化驗(yàn)等資料。前人對(duì)黃河口凹陷的地質(zhì)油藏特征研究已經(jīng)取得了一系列成果[3-6]，但黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組下段河流相儲(chǔ)層具有橫向變化快的特點(diǎn)[7]，目前對(duì)各類儲(chǔ)層微觀特征的認(rèn)識(shí)尚不十分清楚，不同相帶的儲(chǔ)層特征表征困難。儲(chǔ)層特征是影響儲(chǔ)層產(chǎn)能的內(nèi)在因素[8-9]，不同類型的儲(chǔ)層產(chǎn)能差異較大。本文突破了以往以油田礦權(quán)區(qū)為研究對(duì)象的局限，立足于整個(gè)黃河口凹陷，開展了區(qū)域儲(chǔ)層特征綜合評(píng)價(jià)[10-16]及其與產(chǎn)能關(guān)系的研究[17-20]，對(duì)黃河口凹陷內(nèi)部擴(kuò)邊評(píng)價(jià)及周邊區(qū)域規(guī)律研究具有重要的借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

黃河口凹陷位于濟(jì)陽坳陷的東北部、渤中坳陷的南部，夾在渤南低凸起和萊北低凸起之間，區(qū)域成藏位置十分有利，凹陷總面積約3 300 km2，基底最大埋深約7 000 m[2]（圖1）。古近紀(jì)至現(xiàn)今構(gòu)造面貌總體表現(xiàn)為西深東淺、北陡南緩、凹中有隆，總體上為北斷南超的箕狀凹陷。黃河口凹陷是一個(gè)富生烴凹陷，也是渤海重要的油氣產(chǎn)地之一[5]，主力含油層段為新近系明化鎮(zhèn)組、古近系東營(yíng)組和沙河街組。本文以明化鎮(zhèn)組下段為研究目的層，明化鎮(zhèn)組下段主要發(fā)育曲流河及淺水三角洲沉積，油藏類型以巖性-構(gòu)造、巖性油藏為主。

圖1 黃河口凹陷區(qū)域構(gòu)造位置

2 沉積及物性特征研究

2.1 區(qū)域沉積與物性特征

根據(jù)前人區(qū)域沉積相研究成果，研究區(qū)主體位于河湖交互帶上，部分位于河流發(fā)育帶以及濱淺湖帶?？傮w上，明化鎮(zhèn)組下段主要發(fā)育曲流河沉積和淺水三角洲沉積。其中，曲流河相以河床亞相的邊灘沉積微相為主，巖性主要為中-細(xì)砂巖、細(xì)砂巖；局部發(fā)育粒度較細(xì)的河漫灘微相，巖性主要為粉砂巖和泥巖；河床滯留沉積微相在研究區(qū)不發(fā)育。淺水三角洲相以前緣亞相的水下分流河道沉積微相為主，巖性主要為中-細(xì)砂巖、細(xì)砂巖；由于湖水淺，能量弱，河口壩相對(duì)不發(fā)育；平原亞相在區(qū)內(nèi)局部發(fā)育，主要為分流河道和分流河道間沉積微相。

根據(jù)對(duì)明化鎮(zhèn)組下段1 104 塊巖心測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層孔隙度主要為25.0%～40.0%，平均29.6%；滲透率主要為50.0×10-3～7 000.0×10-3μm2，平均1 105.2×10-3μm2，整體上具有高孔、特高滲的儲(chǔ)層特征。

2.2 不同類型沉積微相儲(chǔ)層劃分

根據(jù)覆壓校正后的孔滲分布，結(jié)合巖心物性測(cè)試及測(cè)井解釋等資料，對(duì)不同類型沉積微相儲(chǔ)層進(jìn)行劃分。河床滯留沉積微相在區(qū)內(nèi)不發(fā)育，未將其納入劃分類別；而水下分流河道、分流河道沉積微相由河道中心向邊部呈現(xiàn)水體變淺、水介質(zhì)流速減緩、沉積顆粒變細(xì)的特征，致使河道邊部物性相對(duì)較差，可以將其細(xì)分為中心和邊部。依據(jù)上述原則，將明化鎮(zhèn)組下段不同類型沉積微相儲(chǔ)層劃分為三類（圖2）：

Ⅰ類儲(chǔ)層為邊灘、水下分流河道（中心）及分流河道（中心）沉積微相，孔隙度大于30.0%，滲透率大于1 000.0×10-3μm2，具有特高孔、特高滲特征。

Ⅱ類儲(chǔ)層為河口壩、水下分流河道（邊部）、分流河道（邊部）沉積微相，孔隙度為25.0%～30.0%，滲透率為150.0×10-3～1 000.0×10-3μm2，具有高孔、中-高滲特征。

Ⅲ類儲(chǔ)層為河漫灘、水下分流河道間、分流河道間沉積微相，孔隙度小于25.0%，滲透率小于150.0×10-3μm2，具有中-低孔、中-低滲特征。

圖2 明化鎮(zhèn)組下段不同類型儲(chǔ)層物性與沉積微相交會(huì)分析

3 儲(chǔ)層特征及其對(duì)產(chǎn)能影響

3.1 不同類型儲(chǔ)層特征

3.1.1 碎屑成分及填隙物

通過對(duì)690 塊砂巖薄片鏡下鑒定，明化鎮(zhèn)組下段儲(chǔ)層碎屑組分中石英相對(duì)含量為31.0%～42.0%，成分成熟度較高。其中，Ⅰ類儲(chǔ)層石英相對(duì)含量39.0%～42.0%，平均40.0%，填隙物含量11.6%～13.5%，平均12.5%；Ⅱ類儲(chǔ)層石英相對(duì)含量35.0%～39.0%，平均37.0%，填隙物含量13.5%～16.4%，平均15.0%；Ⅲ類儲(chǔ)層石英相對(duì)含量31.0%～35.0%，平均32.0%，填隙物含量16.5%～23.5%，平均20.5%。從Ⅰ類儲(chǔ)層到Ⅲ類儲(chǔ)層石英含量依次降低，填隙物含量依次增高，儲(chǔ)層物性變差。

3.1.2 粒度分析

對(duì)Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層446 塊粒度測(cè)試資料統(tǒng)計(jì)分析（Ⅲ類儲(chǔ)層粒度測(cè)試樣品過少，不具有代表性，未進(jìn)行分析），Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層C-M 圖顯示均以PQ、QR段為主（圖3），整體上反映了牽引流為主的沉積特征。其中，Ⅰ類儲(chǔ)層C 值為300～800 μm，Ⅱ類儲(chǔ)層C 值為200～600 μm，Ⅰ類儲(chǔ)層較Ⅱ類儲(chǔ)層的粒度稍粗。

Ⅰ類儲(chǔ)層分選系數(shù)為1.3～3.3，Ⅱ類儲(chǔ)層分選系數(shù)為1.4～3.8，二者分選均為好-中等，但總體上Ⅰ類儲(chǔ)層較Ⅱ類儲(chǔ)層分選稍好。

圖3 明化鎮(zhèn)組下段不同類型儲(chǔ)層C-M 圖版

3.1.3 黏土礦物

鏡下觀察和統(tǒng)計(jì)表明，明化鎮(zhèn)組下段儲(chǔ)層的黏土礦物主要為以高嶺石和伊利石為主的混層黏土。其中，Ⅰ類儲(chǔ)層高嶺石相對(duì)含量7.3%～13.5%，平均9.8%，伊利石相對(duì)含量6.5%～10.7%，平均8.5%；Ⅱ類儲(chǔ)層高嶺石相對(duì)含量10.9%～22.3%，平均15.0%，伊利石相對(duì)含量9.3%～13.5%，平均11.4%；Ⅲ類儲(chǔ)層高嶺石相對(duì)含量12.2%～51.2%，平均28.5%，伊利石相對(duì)含量12.9%～23.4%，平均16.5%。Ⅲ類儲(chǔ)層中的高嶺石含量，特別是搭橋狀伊利石含量較Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層都高，物性最差。

3.1.4 孔喉類型

鑄體薄片（圖4）揭示，明化鎮(zhèn)組下段Ⅰ類儲(chǔ)層孔隙發(fā)育好，主要為粒間孔、粒間溶蝕孔及少量顆粒溶蝕孔，連通性好；喉道類型以孔隙縮小型喉道為主，次為縮頸喉道，面孔率15.0%～18.5%。Ⅱ類儲(chǔ)層孔隙發(fā)育較好，主要為粒間孔，見少量粒間溶蝕孔、顆粒溶蝕孔，連通性較好；喉道類型以縮頸喉道為主，次為孔隙縮小型喉道，面孔率12.0%～15.0%。Ⅲ類儲(chǔ)層孔隙發(fā)育較差，主要為少量粒間溶蝕孔及顆粒溶蝕孔，粒間孔不發(fā)育，連通性一般；喉道類型以片狀喉道為主，見彎片狀喉道，面孔率8.0%～9.0%。從Ⅰ類儲(chǔ)層到Ⅲ類儲(chǔ)層，喉道類型由縮小型喉道→縮頸喉道→片狀喉道，孔隙連通性依次變差，面孔率依次降低，儲(chǔ)層物性變差。

3.1.5 孔隙結(jié)構(gòu)

通過對(duì)明化鎮(zhèn)組下段儲(chǔ)層57 塊樣品壓汞分析，將儲(chǔ)層毛管壓力曲線分為三種類型（圖5）。

Ⅰ類曲線具有相對(duì)偏左下方寬的平臺(tái)，曲線中間段平緩且長(zhǎng)，排驅(qū)壓力低，為0.008～0.085 MPa，對(duì)應(yīng)的最大孔喉半徑大；中值壓力低，為0.040～0.615 MPa，孔喉半徑大、分選好，平均孔喉半徑為13.0～16.9 μm，是研究區(qū)儲(chǔ)集性能和滲流能力最好的儲(chǔ)層。Ⅱ類曲線具有相對(duì)偏左下方較寬的平臺(tái)，位于Ⅰ類曲線的右上方，排驅(qū)壓力較低，為0.085～0.128 MPa，對(duì)應(yīng)的最大孔喉半徑較大；中值壓力較低，為0.348～2.070 MPa，平均孔喉半徑為6.5～13.0 μm。Ⅲ類曲線具有略偏向右上方稍寬的平臺(tái)，曲線中間段略平緩，排驅(qū)壓力最高，為0.128～0.330 MPa，對(duì)應(yīng)的最大孔喉半徑??；中值壓力較高，為1.905～4.409MPa，孔喉細(xì)、分選中等，平均孔喉半徑為0.3～6.5 μm，儲(chǔ)集性能和滲流能力較差。

圖4 明化鎮(zhèn)組下段不同類型儲(chǔ)層鑄體薄片

3.2 儲(chǔ)層綜合分類評(píng)價(jià)

在儲(chǔ)層特征研究的基礎(chǔ)上，建立了一套以巖石學(xué)特征、物性特征、填隙物特征、微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征等為基準(zhǔn)的儲(chǔ)層綜合分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1）。其中，Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能和滲流能力較好，控制著研究區(qū)明化鎮(zhèn)組下段儲(chǔ)層含油有利區(qū)的分布，是有利區(qū)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的主要儲(chǔ)層類型。

3.3 不同類型儲(chǔ)層特征對(duì)產(chǎn)能的影響

對(duì)明化鎮(zhèn)組下段22 層不同類型儲(chǔ)層的比采油指數(shù)與流度分析發(fā)現(xiàn)，二者相關(guān)性較高（R2=0.7）。儲(chǔ)層滲透率與比采油指數(shù)交會(huì)圖（圖6）表明，比采油指數(shù)受滲透率控制明顯。其中，Ⅰ類儲(chǔ)層滲透率一般大于1 000.0×10-3μm2，相應(yīng)的比采油指數(shù)一般大于10.0 m3/（d·MPa·m）；Ⅱ類儲(chǔ)層滲透率為150.0×10-3～1 000.0×10-3μm2，相應(yīng)的比采油指數(shù)一般為6.0～10.0 m3/（d·MPa·m）；Ⅲ類儲(chǔ)層滲透率一般小于150.0×10-3μm2，相應(yīng)的比采油指數(shù)一般小于6.0 m3/（d·MPa·m）。

表1 不同類型儲(chǔ)層綜合分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

圖6 儲(chǔ)層滲透率與比采油指數(shù)交會(huì)分析

研究表明，儲(chǔ)層滲透率主要受控于儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征。針對(duì)不同類型儲(chǔ)層，對(duì)影響產(chǎn)能的因素進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在流體性質(zhì)相近時(shí)，巖石顆粒分選越好，孔喉半徑越大，孔喉結(jié)構(gòu)越均勻，毛管壓力曲線呈粗歪度，儲(chǔ)層的流度比越高，產(chǎn)能越高（表2）。

Ⅰ類儲(chǔ)層：巖石顆粒分選好，孔喉半徑大，孔喉結(jié)構(gòu)均勻，儲(chǔ)層的流度高，產(chǎn)能高，比采油指數(shù)大于10.0 m3/（d·MPa·m）。

Ⅱ類儲(chǔ)層：巖石顆粒分選較好，孔喉半徑較大，孔喉結(jié)構(gòu)較均勻，儲(chǔ)層的流度低于Ⅰ類，比采油指數(shù)為6.0～10.0 m3/（d·MPa·m）。

Ⅲ類儲(chǔ)層：巖石顆粒較細(xì)，孔喉半徑小，孔喉結(jié)構(gòu)雜亂，儲(chǔ)層的流度值最小，產(chǎn)能低，比采油指數(shù)小于6.0 m3/（d·MPa·m）。

4 結(jié)論

（1）建立了黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組下段不同沉積微相類型的儲(chǔ)層物性分類標(biāo)準(zhǔn)：Ⅰ類儲(chǔ)層為邊灘、水下分流河道（中心）及分流河道（中心）沉積微相，孔隙度大于30.0%，滲透率大于1 000.0×10-3μm2；Ⅱ類儲(chǔ)層為水下分流河道（邊部）、河口壩、分流河道（邊部）沉積微相，孔隙度為25.0%～30.0%，滲透率為150.0×10-3～1 000.0×10-3μm2；Ⅲ類儲(chǔ)層為河漫灘、水下分流河道間、分流河道間沉積微相，孔隙度小于25.0%，滲透率小于150.0×10-3μm2。

（2）以儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、物性特征、孔隙結(jié)構(gòu)特征等沉積參數(shù)為基礎(chǔ)，建立了黃河口凹陷明化鎮(zhèn)組下段儲(chǔ)層綜合分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將儲(chǔ)層劃分為三類。其中，Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能和滲流能力較好，控制著研究區(qū)明化鎮(zhèn)組下段儲(chǔ)層含油有利區(qū)的分布，是有利區(qū)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的主要儲(chǔ)層類型。

（3）嘗試建立了黃河口凹陷不同類型儲(chǔ)層產(chǎn)能與沉積相、物性、微觀孔隙結(jié)構(gòu)等的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)果表明，在流體性質(zhì)相近時(shí)，巖石顆粒分選越好，孔喉半徑越大，孔喉結(jié)構(gòu)越均勻，毛管壓力曲線呈粗歪度，儲(chǔ)層的流度越高，產(chǎn)能越高。

表2 不同類型儲(chǔ)層產(chǎn)能影響因素