復(fù)雜斷塊槽控重力流水道沉積油藏及剩余油分布研究

張友

侯加根 （中國石油大學(xué) （北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249）

沈安江，鄭興平 （中國石油杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州310023）

1 地質(zhì)概況

塘34斷塊位于渤海灣盆地黃驊坳陷北部地區(qū)，長蘆斷層逆牽引背斜構(gòu)造的下降盤[1]。長蘆斷鼻內(nèi)部北東向發(fā)育2條大斷層與海河斷層相交，即長蘆斷層和板深51井?dāng)鄬?，其中長蘆斷層為該區(qū)1條主要斷層，它控制上下盤的沉積，其走向為北東，傾向南東，斷距為200～550m （圖1）。鉆井揭示研究區(qū)地層自下而上沉積了中生界、沙河街組三段 （Es3）、一段（Es1）和東營組 （Ed），沙二段 （Es2）構(gòu)造主體部位缺失，其中Es1下部為筆者重點(diǎn)研究層位。塘34斷塊在Es1下部是水進(jìn)體系域，受海河、長蘆等斷層的影響，湖盆斷陷擴(kuò)張，北部燕山物源體系以大規(guī)模近岸水下扇沉積體系的形式深入半深湖環(huán)境，部分濁積水道在斷階部位演化成為重力流水道直接延伸至深湖亞相[1～3]。

圖1 塘34斷塊構(gòu)造位置圖

伴隨著中國老油田陸續(xù)進(jìn)入開發(fā)中后期，重力流水道沉積等深層油藏剩余油的挖潛已成為近年來研究的熱點(diǎn)，并成為遼河、大港、勝利、中原等老油田實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。一些學(xué)者通過對重力流水道的研究，闡述了重力流水道砂體的成因機(jī)制及其宏觀分布特征，為油田早期的勘探開發(fā)提供了有力支撐[4～7]。進(jìn)入開發(fā)中后期，油藏水淹嚴(yán)重，重力流水道砂體復(fù)合疊置，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致該類油藏的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)面臨嚴(yán)峻形勢，而且水道型重力流對剩余油的預(yù)測也停留在概念階段。因此，開展復(fù)雜斷塊重力流沉積環(huán)境下的儲層砂體分布規(guī)律以及沉積模式研究，探索重力流水道沉積油藏的剩余油分布規(guī)律，可為老油田剩余油挖潛提供一定依據(jù)。

2 儲層沉積特征

2.1 巖性 （礦）特征

圖2 砂巖組分及類型判別

巖性表現(xiàn)為在穩(wěn)定的大套深灰色或黑色湖相泥中夾著具塊狀層理或 （疊復(fù)）遞變層理的 （含礫）中－細(xì)砂巖沉積。巖石類型以巖屑質(zhì)長石砂巖為主 （圖2 （a）），長石體積分?jǐn)?shù)φ（F）為45.96%，其次是石英φ（Q）和巖屑φ（R），反映出較低的巖石成分成熟度 （圖2 （b））。巖屑成分中巖漿巖巖屑體積分?jǐn)?shù)可達(dá)20.97%，變質(zhì)巖巖屑和沉積巖巖屑含量較少。綜合大量巖石薄片、粒度分析以及鑄體薄片觀察分析，碎屑顆粒分選中等，磨圓度以次尖－次圓狀為主，膠結(jié)作用類型以孔隙－接觸式為主。砂巖與泥礫混雜，產(chǎn)狀各異，反映重力流快速堆積、搬運(yùn)的結(jié)果。

2.2 沉積構(gòu)造

研究區(qū)發(fā)育有豐富的疊復(fù)遞變層理砂巖；水道底部具沖刷－充填構(gòu)造 （圖3（a））；具液化和滑塌變形構(gòu)造的水道砂巖，泥巖出現(xiàn)撕裂屑；與同沉積小斷層伴生有軟沉積物復(fù)雜揉皺以及包卷層理 （圖3（b））；含礫砂球沉陷在灰黑色泥巖中，具顯旋卷及火焰構(gòu)造 （圖3（c））等，表現(xiàn)出典型的重力流沉積特征。

圖3 塘34斷塊典型沉積構(gòu)造

2.3 沉積序列

根據(jù)塘34井等鉆井取心觀察，研究區(qū)巖石相類型豐富：灰黑色紋層狀泥巖相、波狀交錯層理粉砂巖相、平行層理細(xì)砂巖相、遞變層理粉細(xì)砂巖相、具碟狀構(gòu)造的塊狀砂巖相、塊狀混積巖相。這些巖相類型在垂向上構(gòu)成基準(zhǔn)面上升的正旋回序列以及少部分基準(zhǔn)面下降的反 旋 回 序 列。 如 塘 34 井3441.5～3438m井段正旋回底部發(fā)育水道主體的塊狀層理中砂巖相，向上過渡為水道側(cè)翼的遞變層理中細(xì)砂巖相，頂部為水道遷移廢棄后的波狀層理粉砂巖相和湖相泥 （圖4），反映出沉積能量衰退遞減的過程。反旋回沉積序列一般位于重力流水道的邊側(cè)，系水道從它處逐漸遷移而來所造成。但需要指出，由于重力流的沖蝕作用，水道中心部位的沉積序列往往不完整，多發(fā)育為塊狀砂巖相互疊置的特點(diǎn)。

2.4 沉積微相展布特征

通過井－震聯(lián)合，對水道砂體展布規(guī)律進(jìn)行預(yù)測。由于在不同水道或同一水道的不同位置重力流砂體厚度差異較大，采用了基于非正交Gabor－Morlet小波變換的分頻方法對地震資料進(jìn)行分頻處理，可以在低頻段刻畫主水道厚層砂體的空間分布，在高頻段刻畫分支水道和水道側(cè)翼薄層砂體的空間分布，從而提高了儲層砂體預(yù)測精度。

圖4 塘34井Es1重力流水道沉積巖心序列

1）水道中心微相構(gòu)成重力流水道沉積的主體。水道砂體整體受北東－南西走向的斷層控制呈雁列式條帶狀展布，水道中心微相的位置決定了其他微相的位置。巖石類型以塊狀混積巖相與疊復(fù)沖刷的塊狀中細(xì)砂巖相為主，自然電位和自然伽馬曲線特征為箱形或鐘形。

2）重力流分支水道岔道口是指受雙向水流作用平面近 “人”字形的沉積體。根據(jù)彎道水力學(xué)[8]和濁流支撐機(jī)理流變學(xué)[9]原理，岔道口C位置受岔道口A和B位置兩種水動力的綜合作用 （圖5（d）），成為沉積物卸載區(qū)，提供了良好的砂質(zhì)和泥質(zhì)沉積物沉積場所，使得厚砂層中泥質(zhì)夾層發(fā)育程度較高，沉積結(jié)構(gòu)及組合類型復(fù)雜，自然電位和自然伽馬曲線特征為齒化箱形。

3）水道側(cè)翼砂體毗鄰水道中心兩側(cè)發(fā)育。巖性主要為砂泥巖薄互層和板狀交錯層理細(xì)砂巖相，自然電位和自然伽馬曲線特征為微幅漏斗形或微幅齒形。

4）水道間及湖盆泥微相主要由泥質(zhì)粉砂巖與泥巖薄互層組成，發(fā)育水平和波狀層理，自然電位曲線為低幅度的齒形或平直段。

塘34斷塊Es1下部沉積時期屬于深水沉積，由陸向湖盆中心，依次分布著近岸水下扇、湖底扇及重力流水道，所展示的沉積物源來自北西方向的滄縣凸起以及北部軸向物源。凹陷北西部伴隨板深51斷層、長蘆斷層以及一系列派生的次級小斷層的控制下，形成了一系列北東向延伸的 “斷槽”或深水溝道 （圖6）。在斷洼起伏的古地形背景上，來自凹陷北部的軸向重力流和來自凹陷北西部的滑塌重力流，將沿斷槽進(jìn)入湖底，并在斷階部位不斷分叉，受單向環(huán)流和洄流作用共同控制，較粗粒的碎屑物質(zhì)首先被卸載，形成平面呈近 “人”字形的重力流水道岔道口沉積體，而受湍流作用支撐的砂粒物質(zhì)將繼續(xù)呈“流砂狀”向前移動，然后在地形較低洼的溝槽或斷凹處迅速堆積下來，形成具遞變－塊狀層理中細(xì)砂巖的末端分支水道；如果濁流的強(qiáng)度大，便可溢出水道形成低密度濁流的水道漫溢沉積。濁流的多次幕式暴發(fā)[10]，便可形成一系列縱向排列的帶狀水道砂體。水道砂體橫向相變較快，并沿主構(gòu)造線呈雁列狀排列，被包于大片的深湖相中，呈現(xiàn)深湖水道的沉積格局。水道砂體縱向上反復(fù)疊置，當(dāng)水道為大套深灰色或黑色半深湖－深湖亞相泥覆蓋時或出現(xiàn)大套 “泥包砂”現(xiàn)象時，表示水道已停止發(fā)育并被廢棄，這反映了較大規(guī)模的湖平面上升過程。

圖5 重力流水道沉積與剩余油分布模式

3 沉積微相與剩余油的關(guān)系

剩余油的形成與分布受多種因素控制，如沉積微相、注采關(guān)系、流體性質(zhì)及夾層分布等[11，12]，其中沉積微相是主控因素。筆者主要從沉積微相的角度，結(jié)合注采關(guān)系，探討重力流水道沉積砂體分布特點(diǎn)對剩余油的控制作用。

1）剩余油縱向分布受沉積和構(gòu)造雙重因素的影響。重力流水道主流線部位砂體沉積厚度最大，滲透率較大；水道側(cè)翼砂體厚度減小，砂體側(cè)面、上下均與泥巖接觸，接觸面積大，對應(yīng)的碳酸鹽巖含量較高，砂巖物性明顯變差，孔隙度一般只有5%～10%，水道側(cè)翼及邊緣水淹程度低，剩余油相對富集（圖5 （a））。

2）受重力流水道遷移、分叉以及水流強(qiáng)度的影響，水道砂體厚度在橫向上變化比較大，連通性差。現(xiàn)有井網(wǎng)系統(tǒng)難以有效控制，大部分分支水道處于低水淹或未動用狀態(tài) （圖5（b））。

3）重力流水道正韻律儲層中、下部為高孔、高滲透段，易水淹，而上部剩余油飽和度較高，剩余油相對富集；重力流水道主水道疊加而成的復(fù)合正韻律厚油層往往會出現(xiàn)多段水淹、剩余油分段富集的現(xiàn)象 （圖5 （c））。

4）重力流水道岔道口部位剩余油富集。除受分支水道岔道口砂體厚度相對較大、夾層較發(fā)育、沉積結(jié)構(gòu)及組合類型復(fù)雜地質(zhì)特殊性影響外，已有注采模式統(tǒng)計表明，頂注分采模式也是導(dǎo)致岔道口剩余油富集的重要因素[13]（圖5 （d））。

圖6 槽控重力流水道沉積模式

4 結(jié)論

1）建立了復(fù)雜斷塊槽控重力流水道沉積模式。重力流水道單砂體具有分叉、合并、連片、并行等多種組合方式，并沿主構(gòu)造線呈雁列狀排列，在垂向上多期水道疊加構(gòu)成復(fù)合砂體。

2）剩余油分布明顯受沉積微相的控制。重力流水道中心微相砂體中、下部高孔、高滲透段，易水淹，上部剩余油飽和度較高，剩余油相對富集，對于復(fù)合正韻律厚油層往往會出現(xiàn)多段水淹、剩余油分段富集的現(xiàn)象；重力流水道側(cè)翼砂體厚度較薄，與泥巖接觸充分，孔隙水不流暢，碳酸鹽膠結(jié)強(qiáng)烈，往往形成 “死油區(qū)”；分支水道因其砂體極為窄小，井網(wǎng)系統(tǒng)鉆遇率低，形成低水淹或 “原生油藏”狀態(tài)的剩余油；因其地質(zhì)特殊性和注采模式，分支水道岔道口剩余油大量富集。

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