河南濮城油田沙二上2+3砂層組末端扇沉積特征及剩余油分布

李紅南，于文文，劉 偉

(1.中國石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580;2.東方地球物理勘探有限責(zé)任公司研究院，河北 涿州，072750;3.中國石化中原油田采油二廠，河南 濮陽 457532)

濮城油田位于東濮凹陷中央隆起帶北部，南區(qū)位于濮城構(gòu)造南端，沙二段油藏面積近15km2，是被斷層復(fù)雜化的帶氣頂?shù)臄鄩K油藏，濮53塊和濮12塊為富含油斷塊［1］。沙二上亞段2+3砂層組是主要含油層系，經(jīng)研究認(rèn)為是末端扇沉積體系。

1 末端扇國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

Mukerji(1975)［2］和 Friend(1978)［3］等人首次提出了末端扇的沉積學(xué)概念，認(rèn)為末端扇是在干旱-半干旱環(huán)境下，河流末端由于蒸發(fā)量減少，隨著地形逐漸變緩，水流向四方散開，流速驟減，水深變淺，遂攜物質(zhì)大量沉積，臨近補(bǔ)給水道區(qū)的寬而淺的河道向扇體轉(zhuǎn)變并逐漸變成片流形成的扇狀堆積體。Parkash等(1983)［4］通過對(duì)印度馬坎達(dá)河地區(qū)扇體形態(tài)學(xué)及巖相的詳細(xì)描述，對(duì)末端扇的形成及沉積過程進(jìn)行了初步解釋。Kelly等人(1993)［5］提出了末端扇的沉積模式，把末端扇分成3個(gè)相帶:補(bǔ)給水道、分流河道和遠(yuǎn)端盆地。Newell等(1999)［6］通過對(duì)俄羅斯南烏拉爾階上二疊紀(jì)橫向河流沉積系統(tǒng)的研究，進(jìn)一步劃分了沉積微相，把分流河道相帶分為片狀洪水流、河道流和漫溢相沉積，深入研究了各自的巖性組成、沉積構(gòu)造、沉積環(huán)境及層序等特征，為末端扇沉積體系的深化研究提供了重要的理論依據(jù)。Tooth 等(1999，2000)［7-8］根據(jù)澳大利亞北部河流終端末端扇的沉積模式特點(diǎn)，認(rèn)為末端扇主要有兩種沉積特征。第一種是在干旱氣候下，在斷層控制的斜坡斷裂帶由于坡度驟然減小，使水流能量減少，河流沉積物負(fù)載快速下沉，斜坡上沒有斷裂帶，河流流量通過滲濾和蒸發(fā)迅速減少，進(jìn)而造成水流能量的快速降低，最終形成末端扇的砂質(zhì)堆積物;第二種是由于水流流量的減緩速度很慢，沿著河道水流能量也不斷損失，河流沒有能力再搬運(yùn)沉積物，沉積物將在很長的流程中不斷沉積，最后在河流末端水流中幾乎已沒有沉積物負(fù)載，因此不可能形成明顯的扇形堆積體。

國內(nèi)對(duì)于末端扇的研究比較晚。張金亮等(2007)［9］通過對(duì)濮城油田古近系沙河街組沙二上亞段2+3砂組沉積相的研究，首次在國內(nèi)提出末端扇這一沉積相類型。之后很多學(xué)者對(duì)濮城地區(qū)的末端扇進(jìn)行了沉積特征和儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究［10-13］，但是對(duì)于末端扇沉積相儲(chǔ)層的剩余油分布研究較少。

2 末端扇沉積特征

濮城油田沙二上亞段2+3砂組油藏巖性大致分為4種:中粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖。砂巖以灰綠色、灰色為主，大部分泥巖顏色為灰綠色，磨圓為次棱-次圓，分選中等-好。濮城油田沙二上2+3砂組末端扇沉積體系包括近端亞相、中部亞相和遠(yuǎn)端亞相。

近端亞相由補(bǔ)給水道和水道間的沉積物組成［14-15］。補(bǔ)給水道為河流河道沉積的延續(xù)，主要由雜基支撐至碎屑支撐的中粗砂巖和砂巖組成，厚度5～10m。碎屑顆粒粗、成分復(fù)雜、泥質(zhì)含量高，分選差。以垂向加積沉積作用為主，河道一般深而窄。水道間為泥巖沉積夾薄層粉細(xì)砂巖沉積。本區(qū)未見明顯的近端亞相發(fā)育，從沉積特征推測(cè)，近端亞相位于研究區(qū)東部相鄰地區(qū)。

中部亞相是末端扇沉積體系的主體，是砂體最發(fā)育部位，可作為良好的油氣儲(chǔ)集層。進(jìn)一步可劃分為4個(gè)沉積微相:分流河道、泥灘、近水道漫溢和遠(yuǎn)水道漫溢。

(1)分流河道微相:分流河道是上游方向河流補(bǔ)給水道的繼承，為末端扇的骨架砂體。因干旱氣候下季節(jié)性降雨造成的洪水作用，分流河道頻繁改道。同時(shí)物源供應(yīng)的強(qiáng)弱變化，充填作用造成的地形地貌變化等多種因素使分流河道層序組合多樣化。常由數(shù)個(gè)單河道復(fù)合而成，在垂向上為多個(gè)小韻律層(常為2～4個(gè))疊置成較厚的復(fù)合韻律層，在平面上為河道頻繁遷移而形成廣泛分布的分流河道復(fù)合體。

(2)泥灘微相:主要在末端扇間的低洼區(qū)，是有障礙的較淺洪水延伸沉積而形成，以懸浮沉積為主。巖性主要有厚層紫紅色、淺棕色泥巖，薄層含有干裂泥巖，薄層灰綠色泥巖、含粉砂泥巖及含泥粉砂巖。

(3)近水道漫溢微相:該微相在分流河道的兩側(cè)或前緣，為洪水期分流河道水流溢出形成的沉積物。粉細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)含量較高，少見中粗砂巖沉積，分選極差，常是顆粒流形式沉積為主。

(4)遠(yuǎn)水道漫溢微相:在近水道漫溢前緣，巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與淺棕色、灰綠色泥巖間互沉積，泥質(zhì)含量很高。主要是正韻律和均勻韻律為主，席狀的砂巖向上變細(xì)，具明顯底界和側(cè)向邊界，常為水平層狀。

遠(yuǎn)端亞相，亦稱遠(yuǎn)端盆地亞相，位于中部亞相更向湖地帶，在遠(yuǎn)水道漫溢前方地形較平坦的地方［16］。沉積物較細(xì)，分選性較好，以懸浮總體為主，巖性以灰綠色、淺棕色泥巖為主，夾泥質(zhì)含量很高的薄層泥質(zhì)粉砂巖，在特大洪水期有細(xì)砂沉積。

本區(qū)的主要沉積構(gòu)造類型有層理構(gòu)造、侵蝕構(gòu)造、變形構(gòu)造和生物成因構(gòu)造。層理類型主要有平行層理、槽狀交錯(cuò)層理、波狀層理、透鏡狀層理、低角度交錯(cuò)層理和水流沙紋層理等。因末端扇相各相帶的沉積環(huán)境和水動(dòng)力條件不同，因而層理構(gòu)造及層序特征也不同。

3 末端扇沉積模式

根據(jù)研究，濮城油田末端扇屬于上文Tooth提出的第一種沉積模式，但它又有自身的特點(diǎn)(圖1)。

圖1 濮城油田沙二上2+3砂組沉積相模式圖Fig.1 Sedimentary model for Nos.2+3 sand sets in the upper oil reservoirs of the second member of the Shahejie Formation in the Pucheng Oil Field

沙二沉積時(shí)為半干旱氣候環(huán)境下，河流終端河流水量的減少，物源區(qū)的碎屑物質(zhì)被季節(jié)性降雨和由此產(chǎn)生的洪水流搬運(yùn)在河流終端形成砂質(zhì)沉積為主的末端扇沉積，水動(dòng)力條件主要是牽引流。但因研究區(qū)的末端扇主要發(fā)育在漲縮湖盆，湖盆水面升降頻繁，以及季節(jié)性降雨和洪水流的交替影響［17］，使河道砂巖沉積中泥條及泥質(zhì)夾層極發(fā)育，溢岸沉積砂泥互層極為頻繁，是該區(qū)末端扇沉積的重要特征［18］。

4 末端扇與剩余油分布

4.1 平面剩余油分布

儲(chǔ)層沉積微相控制注入水在油層中運(yùn)動(dòng)，是控制剩余油平面分布的主因。

濮城油田沙二上2+3砂層組發(fā)育末端扇沉積體系，中部亞相的分流河道是主要的儲(chǔ)集體，受物源影響，自東向西河道厚度逐漸減小。分流河道中心的物性比側(cè)翼過渡區(qū)近水道漫溢及遠(yuǎn)水道漫溢砂體好，注水開發(fā)時(shí)，中心相帶吸水能力相對(duì)較好，注入水在平面驅(qū)替時(shí)也首先沿中心相帶竄流，使中心相帶水淹程度高，驅(qū)油效率高，其它側(cè)緣相帶則水淹程度相對(duì)較低，驅(qū)油效率低。平面上分流河道常呈“指狀”、“手套狀”的相對(duì)高滲帶，水道漫溢相砂體為“裙邊”狀或“裙邊”外零星土豆?fàn)畹牡蜐B帶。剩余油主要在分流河道側(cè)翼過渡區(qū)、近水道漫溢遠(yuǎn)水道漫溢和分散的井網(wǎng)難控制小透境體中(圖2)。

據(jù)1990年～2004年水井吸水剖面及油井單采研究，南區(qū)沙二上2+3油藏砂壩主體井層的每米相對(duì)吸水量和單井產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、綜合含水率比側(cè)緣相井常較高，表明分流河道砂壩側(cè)緣及溢岸相砂體井層水淹程度低于砂壩主體井層。

4.2 垂向剩余油分布

對(duì)于主力小層來說，剩余油的分布主要取決于單層內(nèi)部物性差異。在正韻律層底部和反韻律層頂部油層多為高滲層，均質(zhì)程度高，是水驅(qū)油最徹底的部位，含水飽和度較大，殘余油飽和度低。正韻律的頂部和反韻律底部水驅(qū)較差，剩余油飽和度較高。復(fù)合韻律層，受層內(nèi)非均質(zhì)性控制，剩余油分布無特定規(guī)律。常隨物性變化，在低滲透段含油飽和度值較高。對(duì)于這類油層，注入水驅(qū)動(dòng)前緣雖已經(jīng)通過，但在低滲透帶注入水并未波及到。這些低滲透段的油主要是由毛細(xì)管力作用來交換和注入水的逐步侵入來驅(qū)替，剩余油飽和度的高低與油層孔喉大小，均質(zhì)程度關(guān)系密切。復(fù)合韻律層含油飽和度與油層的均質(zhì)程度為反比，均質(zhì)程度越高，含油飽和度越低。在相同的井網(wǎng)和注入條件下，反韻律、復(fù)合反韻律、復(fù)合正韻律、正韻律的水驅(qū)油效果自好變差。

圖2 濮城油田沙二上油藏沉積微相及水淹規(guī)律分布對(duì)比圖a.2007年沙二上沉積微相圖;b.2007年沙二上水淹圖Fig.2 Comparison of the sedimentary microfacies(a)and flooding areas(b)in the upper oil reservoirs of the second member of the Shahejie Formation in the Pucheng Oil Field

分流河道常有垂向加積和側(cè)積沉積的砂體，垂向上，常為正韻律和復(fù)合韻律。復(fù)合韻律主要是分流河道砂體疊復(fù)，是多個(gè)正韻律砂體的疊加。故在注水開發(fā)中，流體多沿砂體中下部單段或多段式優(yōu)先滲流，從而在油層頂部或低滲帶內(nèi)剩余油較富集。如2006年新鉆的濮3-377井，測(cè)井組合圖中主力小層頂部有剩余油，射孔試油，初期幾乎不含水，日產(chǎn)油0.5t，兩個(gè)月后含水上升80%以上，是因底部水淹區(qū)突破，導(dǎo)致含水上升很快。

對(duì)于層間的剩余油分布，主要受控于隔夾層的發(fā)育分布。本區(qū)隔夾層極其發(fā)育，主要形成在泥灘、近水道漫溢、遠(yuǎn)水道漫溢和遠(yuǎn)端盆地等4種微沉積環(huán)境［10］。其分布特征受遠(yuǎn)水道漫溢和近水道漫溢微相發(fā)育期次和規(guī)模的控制。

研究發(fā)現(xiàn)，層間非均質(zhì)性導(dǎo)致的剩余油主要分布在物性較差的流動(dòng)單元內(nèi)，二砂組剩余油主要富集在小層的近氣頂區(qū)，三砂組剩余油主要富集在小層的濮53、文17斷塊構(gòu)造高部位及注采不完善的地區(qū)，局部剩余油飽和度可高達(dá)50%，是極有利挖潛和提高采收率的部位。

5 結(jié)論

(1)濮城油田沙二上2+3油藏為末端扇沉積體系，分為近端亞相、中部亞相和遠(yuǎn)端亞相，其中中部亞相的分流河道微相是主要儲(chǔ)集砂體。

(2)濮城油田沙二上2+3油藏剩余油平面上主要分布在分流河道側(cè)翼過渡區(qū)、近水道漫溢、遠(yuǎn)水道漫溢和分散的井網(wǎng)難控制小透境體中。

(3)濮城油田沙二上2+3油藏剩余油垂向上分布在正韻律頂部和反韻律底部等物性差的地方。二砂組主要富集在S23、S24小層的近氣頂區(qū)，三砂組主要富集在S34、S35小層的濮53、文17斷塊構(gòu)造高部位及注采不完善的地區(qū)。

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