渤海海域旅大油田儲層展布特征新認識

劉 超，馬奎前，吳東昊，王 騰

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院）

1 問題的提出

旅大油田位于渤海遼東灣海域遼西凹陷中段（圖1a），為控凹邊界斷層——遼西一號斷層下降盤上的一個復(fù)合斷塊構(gòu)造（圖1b），近南北走向，東側(cè)緊靠遼西低凸起（圖1）。油田發(fā)現(xiàn)于1988年，經(jīng)過多輪次的開發(fā)調(diào)整，目前有七十余口生產(chǎn)井，年產(chǎn)油量近100×104m3。油田主力含油層系為漸新統(tǒng)東營組二上段和二下段，由上至下各分為3個油組（圖2），東二段沉積為三角洲前緣亞相，主要由粗—中粒長石巖屑砂巖和中—細粒巖屑長石砂巖組成，具高孔隙度、中高滲透率的物性特征［1］，區(qū)域地質(zhì)分析認為物源主要來自盆地西北側(cè)的燕山隆起［2］。

旅大油田采用合注合采開發(fā)模式，目前已進入高含水期開采階段，主要表現(xiàn)為采油速度低、采出程度小、含水上升速度快等特點。油田注采過程中存在單層突進、方向性“水竄”等問題，統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，注水平面波及不均一，北東—北北東方向注采井網(wǎng)為優(yōu)勢受效方向。通常，油層發(fā)生“水竄”的優(yōu)勢方向往往與該套儲層形成時期的古河道砂體沉積展布方向關(guān)系密切［3］，那么，由此推測，旅大油田儲層展布方向應(yīng)為北東—北北東方向，而這與前人關(guān)于儲層呈“西北—東南方向”展布的認識［2］（按區(qū)域沉積模式推測旅大油田砂體為自西北至東南方向的三角洲沉積朵葉體，近垂直構(gòu)造方向）有較大矛盾。

圖1 渤海海域旅大油田構(gòu)造位置圖

圖2 旅大油田L(fēng)-3井東營組沉積綜合柱狀圖

物源分析在確定沉積物物源位置、性質(zhì)及沉積物搬運路徑，乃至盆地的沉積作用和構(gòu)造演化等方面都有一定價值［4-5］。在油田開發(fā)階段，有關(guān)儲層展布規(guī)律的認識對注水開發(fā)、油田水淹風(fēng)險預(yù)警及剩余油挖潛等具有重要意義。本文充分考慮了具右旋走滑性質(zhì)的遼西一號邊界大斷層對沉積砂體發(fā)育和展布的影響，以構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶控制沉積的模式為理論指導(dǎo)，利用地質(zhì)、地震數(shù)據(jù)，采用地震屬性、重礦物組合及沉積相等綜合分析方法，開展了旅大油田儲層展布特征的研究，并認為儲層展布方向為北東—北北東向。

2 旅大油田儲層展布

2.1 構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶控制沉積

構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶是一類在構(gòu)造變形中為保持區(qū)域上縮短量或伸展量守恒而產(chǎn)生的調(diào)節(jié)構(gòu)造體系［6-8］，常發(fā)育在區(qū)域伸展構(gòu)造背景下。它與油氣關(guān)系十分密切：轉(zhuǎn)換帶可以形成有利于油氣聚集的構(gòu)造圈閉，也可將沉積區(qū)分隔為不同的洼陷并控制儲集砂體的分布，為油氣運移和聚集提供通道，從而使得構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶成為潛在的油氣聚集區(qū)［9-18］。

遼西一號斷層是分割遼西凹陷與遼西低凸起的邊界斷層，作為郯廬斷裂帶的一分支，斷層長期發(fā)育，新生界底面斷距可達數(shù)千米，平面延伸超過100km；東營組沉積期，斷層整體具有伸展—走滑雙重活動性，其中，伸展活動具有明顯的分段性，表現(xiàn)為南強北弱，形成了南低北高的古構(gòu)造格局，并控制著兩側(cè)地層的沉積［16，19］，如圖1b的地質(zhì)剖面所示，遼西一號斷層上盤古近系明顯增厚，具有同沉積斷層特征。

從研究區(qū)三維地震方差數(shù)據(jù)體切片（圖3）看，遼西一號斷層并非一條大而直的斷層，而是由若干條雁列排布的弧形斷層側(cè)接而成（圖3a），在相鄰斷層的側(cè)接部位形成了構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶。旅大油田位于遼西一號斷層的下降盤，它處在兩條弧形斷裂斜交側(cè)接的部位，油田區(qū)發(fā)育一系列近東西向的派生調(diào)節(jié)斷層（圖3b）。

圖3 旅大油田東營組二下段Ⅰ油組構(gòu)造方差切片

在斷陷盆地中，斷層活動的差異性造成了地勢高差。構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶多趨近于低地勢，它對物源供給、水系匯聚起引導(dǎo)作用［19-20］。來自西北方向物源區(qū)的水流可能受到近東西向調(diào)節(jié)斷層的阻隔，轉(zhuǎn)變?yōu)檠刂|西一號斷層構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶相對較低的地形進入湖盆，所攜帶的碎屑物質(zhì)卸載、堆積，三角洲前緣砂體的分布受到邊界斷層的控制。由此分析，與遼西一號斷層相關(guān)的構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶應(yīng)是旅大油田儲層展布的主控因素，在轉(zhuǎn)換帶的控制和輸送下，砂體呈北東—北北東方向展布。

2.2 地震屬性證據(jù)

三維地震剖面上，油田區(qū)東二下段Ⅰ油組發(fā)育近南北向的前積反射結(jié)構(gòu)(圖4a)，且橫向分布較穩(wěn)定，這支持了構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶控制沉積的分析。

沿Ⅰ油組頂界提取均方根振幅屬性（圖4b），反映出砂體富集的強振幅區(qū)集中在油田北部L-3井—S-11井一帶，往西和往南振幅減弱。

圖4 旅大油田東營組二下段Ⅰ油組地震屬性

2.3 重礦物證據(jù)

“物源方向”一詞，應(yīng)包含兩層含義：“物源”一般強調(diào)沉積物的來源，而“方向”則強調(diào)古水流以及沉積砂體的展布方向。沉積砂體展布方向受物源、構(gòu)造、古地貌、A/S比值（A：可容納空間，S：沉積物供給量）及斷裂活動性等多因素的綜合影響，因此，在某種意義上，物源的方向與沉積砂體展布的方向并不一定完全一致。在諸多物源分析方法［3，21］中，本文根據(jù)旅大油田的實際資料，開展了重礦物研究。

礦物之間具有嚴格的共生關(guān)系，重礦物組合是對物源變化極為敏感的指示劑；利用同一時期、不同位置的重礦物種類和含量變化圖，可推測物質(zhì)來源的方向［22-23］。遼西一號斷層上盤4口井的東二下段Ⅰ油組重礦物含量統(tǒng)計分析（圖5）表明，自東北側(cè)的L-1井至西南側(cè)的C-1井，ZRT指數(shù)(鋯石、金紅石和電氣石三種重礦物的組合在透明重礦物碎屑中所占的比例)逐漸增大，穩(wěn)定礦物如鋯石、白鈦礦、電氣石、石榴子石的含量逐漸增大，不穩(wěn)定礦物如磁鐵礦、角閃石、綠簾石的含量則逐漸降低。

圖5 遼西一號斷層上盤東營組二下段Ⅰ油組重礦物含量統(tǒng)計圖

從區(qū)域上來講，盆地物源主要來自西北方向的燕山古隆起［2］，具體到旅大油田區(qū)，受遼西一號斷層構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶的控制，東二下段的儲層砂體則呈北東—北北東向展布。

2.4 儲層展布特征

基于前述分析，本次研究在新增30余口調(diào)整井資料的基礎(chǔ)上，利用密井網(wǎng)及建模技術(shù)，重新編繪了旅大油田東二下段Ⅰ油組沉積體系“四圖”（圖6）。由北至南，油田東二下段Ⅰ油組主要采油區(qū)的L-3、L-1、S-11、L-2井砂巖百分含量依次為56%、62%、64%、67%（圖6c）。在北高南低、東高西低的古地貌和遼西一號斷層聯(lián)合控制下，旅大油田儲層砂體呈北東—北北東向分布。

圖6 旅大油田東營組二下段Ⅰ油組沉積體系平面圖

3 油田開發(fā)效果

近年來旅大油田東二上段實施了多口調(diào)整井，較好地驗證了油田儲層展布特征的新認識，這對油田的調(diào)整挖潛、水淹規(guī)律分析研究等具有指導(dǎo)意義。

在油田西側(cè)邊部區(qū)域的東二上段4 口新增調(diào)整井（圖7）方案中，根據(jù)儲層展布新認識，東二上段儲層自東向西厚度有減薄趨勢，據(jù)此，優(yōu)化了調(diào)整井的靶點數(shù)據(jù)，有效規(guī)避了儲層風(fēng)險（調(diào)整井實鉆的儲層厚度與鉆前預(yù)測基本吻合），因而確保了調(diào)整井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，這也為油田后續(xù)的調(diào)整挖潛奠定了地質(zhì)認識基礎(chǔ)。

隨著油田注水開發(fā)，儲層的水淹風(fēng)險日益加劇，例如，油田東二上段的一口調(diào)整井B25井（位置見圖7）就鉆遇了約9m的中強水淹層。若從B25井區(qū)周邊的生產(chǎn)井情況來看，含水30%～45%、累產(chǎn)油量少、采出程度低、注水波及的范圍有限，照理說，B25井區(qū)不應(yīng)出現(xiàn)中強水淹程度的情況，但是，若依據(jù)油田儲層呈北東—北北東向展布的特點，這一現(xiàn)象就能較好地解釋了：

圖7 旅大油田東營組二上段Ⅲ油組砂巖厚度圖

（1） 儲層具有縱向非均質(zhì)性，水淹段儲層為水下分流河道微相沉積，砂體粒度分布具有下粗上細的正韻律特征，底部物性好、滲透率級差大，易于發(fā)生水突進。

（2） 據(jù)綜合注水量、吸水剖面測試以及注采對應(yīng)率等動態(tài)生產(chǎn)資料，B25井水淹層段主要受東北方向構(gòu)造高部位的注水井A22井的影響，注入水沿對應(yīng)層段砂體底部物性較好的“高滲條帶”發(fā)生水竄。

（3） A22井至B25井的主流線方向與沉積砂體展布方向一致，順古河道方向為發(fā)生水竄的優(yōu)勢方向，則優(yōu)勢方向上注采井網(wǎng)中的油井易于發(fā)生水淹。

以上分析是以儲層展布特征的新認識為指導(dǎo)的，在油田后續(xù)調(diào)整井的實施過程中，通過優(yōu)化注采井網(wǎng)、射孔方案，并在投產(chǎn)初期保持了較高的產(chǎn)油量和較低的含水率，取得了較好的實際應(yīng)用效果。

4 結(jié) 語

旅大油田的沉積物源主要來自西北方向的燕山隆起，受具有右旋走滑性質(zhì)的遼西一號斷層相關(guān)構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶的控制，油田儲層呈近平行于遼西一號斷層的北東—北北東向展布，表現(xiàn)出與物源方向的不一致。這一認識對本油田的儲層精細描述、水淹規(guī)律分析等具有重要的指導(dǎo)意義，它在油田調(diào)整挖潛中取得了較好的應(yīng)用效果。

［1］劉超，馬奎前，陳劍，等.旅大油田非均質(zhì)性定量表征及開發(fā)調(diào)整［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2012，19（5）：88-90.

［2］周守為，張鳳久，孫福街.中國近海典型油田開發(fā)實踐［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2009：23-97.

［3］程日輝，王璞珺，劉萬洙.構(gòu)造斷階對沉積的控制：來自地震、測井和露頭的實例［J］.沉積學(xué)報，2003，21（2）：255-259.

［4］趙紅格，劉池洋.物源分析方法及研究進展［J］.沉積學(xué)報，2003，21（3）：409-415.

［5］魏然，李紅陽，于斌，等.沉積盆地物源體系分析方法及研究進展［J］.巖性油氣藏，2013，25（3）：53-57.

［6］余一欣，周心懷，魏剛，等.渤海灣地區(qū)構(gòu)造變換帶及油氣意義［J］.古地理學(xué)報，2008，10（5）：555-560.

［7］Dahlstrom C D A.Structural geology in the eastern margin of the Canadian Rocky Mountain［J］.Bulletin of Canadian Petroleum Geology,1970,18(3): 332-406.

［8］張彤，李忠權(quán)，蒙啟安，等.構(gòu)造變換帶的識別及其在烏爾遜凹陷的應(yīng)用［J］.巖性油氣藏，2010，22（4）：52-56.

［9］周心懷，余一欣，魏剛，等.渤海遼東灣海域JZ25-1S 轉(zhuǎn)換帶與油氣成藏的關(guān)系［J］.石油學(xué)報，2008，29（6）：837-840.

［10］胡望水，王燮培.松遼盆地北部變換構(gòu)造及其石油地質(zhì)意義［J］.石油與天然氣地質(zhì)，1994，15（2）：164-172.

［11］朱秀香，呂修祥，王德英，等.渤海海域黃河口凹陷走滑轉(zhuǎn)換帶對油氣聚集的控制［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2009，30（4）：476-482.

［12］王家豪，王華，肖敦清，等.伸展構(gòu)造體系中傳遞帶的控砂作用——儲層預(yù)測的新思路［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2008，29（1）：19-25.

［13］王芝堯，蘇俊青，錢茂路，等.走滑斷裂作用對油氣成藏的控制——以歧口凹陷新生代斷裂為例［J］.巖性油氣藏，2011，23（4）：35-40.

［14］徐長貴，賴維成，薛永安，等.古地貌分析在渤海古近系儲層預(yù)測中的應(yīng)用［J］.石油勘探與開發(fā)，2004，31（5）：53-56.

［15］孫向陽，任建業(yè).東營凹陷北帶轉(zhuǎn)換帶構(gòu)造與儲集體分布［J］.石油勘探與開發(fā)，2004，31（1）：21-23.

［16］徐長貴.渤海古近系坡折帶成因類型及其對沉積體系的控制作用［J］.中國海上油氣，2006，18（6）：365-371.

［17］范玲玲，宋榮彩，金文輝，等.鄂爾多斯盆地蘇西X井區(qū)盒8 段砂體發(fā)育模式研究［J］.巖性油氣藏，2012，24（4）：29-33.

［18］劉池洋.盆地構(gòu)造動力學(xué)研究的弱點、難點及重點［J］.地學(xué)前緣，2005，12（3）：113-124.

［19］楊明慧.渤海灣盆地變換構(gòu)造特征及其成藏意義［J］.石油學(xué)報，2009，30（6）：816-823.

［20］郭濤，王軍，石文龍，等.遼西低凸起中南段古近系東營組層序地層及地層-巖性油氣藏勘探意義［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2012，33（2）：248-255.

［21］賴維成，宋章強，周心懷，等.“動態(tài)物源”控砂模式［J］.石油勘探與開發(fā)，2010，37（6）：763-768.

［22］鮑志東，趙艷軍，祁利祺，等.構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶儲集體發(fā)育的主控因素——以準噶爾盆地腹部侏羅系為例［J］.巖石學(xué)報，2011，27（3）：867-877.

［23］劉宗堡，賈鈞捷，趙淼，等.大型凹陷源外斜坡區(qū)油運聚成藏模式——以松遼盆地長10 地區(qū)扶余油層為例［J］.巖性油氣藏，2012，24（1）：64-68.