義北油田大43塊沙四段灘壩砂體沉積微相及儲層分布研究

，，，，

(1. 山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590； 2. 勝利油田石油開發(fā)中心，山東 東營 257000)

義北油田大43塊位于濟(jì)陽坳陷義和莊凸起東北部，北側(cè)為郭局子洼陷，東部緊鄰四扣洼陷，義東斷裂沿東北方向橫穿研究區(qū)(圖1)。研究區(qū)古近系自上而下分為東營組、沙河街組和孔店組，其中沙河街組自上而下分為沙一段、沙二段、沙三段和沙四段[1]。區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動復(fù)雜，受斷裂帶和西南部凸起等影響，地層褶皺和斷裂等較為發(fā)育，也常見超覆、剝蝕和尖滅等沉積現(xiàn)象。隨著油氣勘探和評價的深入，目的層沙四段的研究逐步得到重視[2-4]。通過前期開發(fā)研究，表明沙四段主要發(fā)育濱淺湖灘壩相，物源來自西南方向。但對于大43塊灘壩微相的分類及其沉積特征等方面的研究較少，對其分布特征認(rèn)識不足，且前人對灘壩微相的分類方案并不適合本研究區(qū)，因此確立區(qū)域內(nèi)灘壩微相的分類方案和特征識別成為亟待解決的問題。

研究區(qū)灘壩砂體主要分布在淺湖區(qū)，湖岸地形平坦，有利于灘壩的發(fā)育。由于灘壩砂體的物性和生儲蓋組合較好，且成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較高，其賦存區(qū)常能形成一定規(guī)模的油氣田[5-6]。隨著多種技術(shù)在油氣勘探中的應(yīng)用以及主要含油氣盆地的勘探開發(fā)程度日益提高，灘壩砂體作為巖性圈閉儲集層得到重視[7-9]。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖

1 研究區(qū)灘壩砂體的分類

目前對于不同區(qū)域灘壩砂體研究，沉積微相分類方案不同(表1)。曾發(fā)富等[10]根據(jù)平方王油田灘壩相反粒序細(xì)粒沉積特征，將灘壩微相劃分為灘主體、灘邊緣、灘間、壩主體、壩側(cè)緣和壩間六種微相類型，但灘邊緣和灘間、壩側(cè)緣和壩間這兩類微相的劃分較為模糊。蔣解梅等[11]根據(jù)灘壩砂體垂向粒度變化，將灘壩沉積劃分為灘壩主體、灘壩后緣、灘壩前緣、壩后湖灣和濱湖沉積等微相類型，而灘壩前緣與灘壩后緣、壩后湖灣等微相缺乏明確的劃分方案。Cao等[12]、王永詩等[13]將灘壩微相單獨(dú)劃分為壩主體、壩側(cè)緣、灘脊、灘席和灘間灣五種微相類型，而灘間灣微相與灘脊和灘席之間缺少明確區(qū)分。楊勇強(qiáng)等[3]根據(jù)灘壩砂體沉積特征，將灘壩沉積微相劃分為壩主體、壩側(cè)緣、灘脊和灘脊間四種微相類型，而灘脊間的定義較為局限，僅適用于描述灘亞相中灘脊之間的區(qū)域。通過上述分析，結(jié)合前期開發(fā)研究和地質(zhì)資料分析，認(rèn)為前人的灘壩微相分類方案不適用于本區(qū)域。

表1 灘壩微相分類方案對比

圖2 D43-X331井單井沉積相分析柱狀圖

本次研究在巖性、測井和錄井等資料分析基礎(chǔ)上，對大43塊沙四段地質(zhì)相和測井相進(jìn)行對比識別，顯示區(qū)域內(nèi)灘壩砂體較為發(fā)育(圖2)。以D43-X331井為例，由圖2可看出，沙四段三個砂組中，主要為細(xì)砂巖與泥巖的交互沉積，其中細(xì)砂巖較為發(fā)育，且沉積具有一定厚度，一砂組單砂體厚度相對較薄，泥質(zhì)所占比例增加；二砂組和三砂組單砂體厚度較大，一般在3～13 m。根據(jù)巖芯觀察、錄井描述、測井?dāng)?shù)據(jù)分析、地震資料解釋及鄰區(qū)前人研究，將研究區(qū)灘壩相劃分為壩亞相和灘亞相，其中壩亞相分為壩主體和壩側(cè)緣微相，灘亞相分為灘脊和灘席微相(圖2)。

2 灘壩微相的特征與識別

根據(jù)研究區(qū)灘壩微相的分類方案，結(jié)合測井資料折射出的地層巖性和沉積構(gòu)造等方面信息特性，將測井與巖芯、錄井和地震等資料結(jié)合，提高區(qū)域識別沉積相的精度[14-15]。測井曲線中自然電位曲線(spontaneous potential,SP)主要用于分析地層巖性及沉積微相對比，而自然伽馬曲線(gamma ray,GR)和電阻率曲線(RT)常用于識別地層中的砂泥層[16]。測井曲線幅度和形態(tài)的變化，可反映地層沉積環(huán)境的演化和水動力條件等特征，還能反映沉積時能量的變化，因此利用曲線幅度和形態(tài)的差異可識別研究區(qū)灘壩微相[17]?；谏鲜龇治?，通過灘壩砂體的巖性、粒度、層理、古生物和測井曲線等方面對其沉積微相特征進(jìn)行研究。

2.1 壩主體微相的識別

研究區(qū)內(nèi)壩主體主要分布于灘壩砂體中心，沉積粒度較粗，單砂體厚度大，一般5～20 m，平均7 m。反映水動力條件較強(qiáng)，呈反粒序或復(fù)合反粒序，原生孔隙發(fā)育，多呈條帶狀或不規(guī)則橢圓狀分布。巖性以中、細(xì)砂巖為主，少量含礫砂巖和粗砂巖，發(fā)育波狀層理和平行層理等，常見生物遺跡，是研究區(qū)灘壩砂體中有效儲層的主要發(fā)育區(qū)。自然伽馬曲線呈低幅，自然電位曲線波動幅度較大，多為齒化漏斗形或齒化箱形，見少量鐘形或漏斗形-箱形組合，反映沉積早期水動力條件不斷增強(qiáng)，后期在物源供給充足的條件下，形成穩(wěn)定水動力條件的水下砂體沉積(圖3)。

圖3 壩亞相內(nèi)各微相特征圖

2.2 壩側(cè)緣微相的識別

壩側(cè)緣主要分布在壩主體的外側(cè)，是介于壩主體和其他微相之間的過渡相帶。巖性以粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，少量細(xì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖等細(xì)粒沉積，砂層厚度相對壩主體較薄，可見平行層理。自然伽馬曲線呈中高幅，自然電位曲線呈中低幅，形態(tài)多呈漏斗形或微齒形。反映了沉積水動力條件的降低過程，且物源供給逐漸減少(圖3)。

2.3 灘脊微相的識別

灘脊主要分布在湖盆近岸處，受湖浪和沿岸流等水動力作用形成的脊?fàn)罨蜷L條狀砂體。該微相的巖性主要為細(xì)砂巖和粉砂巖，單砂體厚度小于5 m，發(fā)育平行層理和浪成交錯層理等，常見垂直或傾斜的生物潛穴，砂層中烴源巖含量較高，是灘壩砂體中有效儲層的重要發(fā)育區(qū)。其自然伽馬曲線常呈中幅漏斗形或指形，自然電位曲線呈中高幅漏斗形或指形，反映砂巖與上下泥巖接觸，無明顯韻律(圖4)。

2.4 灘席微相的識別

灘席是灘亞相的主體，主要分布于壩亞相和灘脊的外側(cè)，面積較廣，一般平行于岸線呈片狀或席狀分布。巖性以泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖為主，常見薄層細(xì)砂巖，發(fā)育水平層理和波狀層理，常見生物介殼、碳屑和植物碎片等。自然伽馬曲線常呈中高幅指形或微齒形，自然電位曲線呈中低幅指形或齒形，反映形成于較穩(wěn)定的水動力條件，常對應(yīng)粉砂巖和泥巖互層沉積(圖4)。

圖4 灘亞相內(nèi)各微相特征圖

3 灘壩微相展布特征

3.1 連井剖面沉積相展布

基于重點(diǎn)井灘壩微相特征研究，結(jié)合沙四段三個砂組的井震精細(xì)地層對比，對大43塊西南—東北方向X332-X322-321井連井剖面沉積微相進(jìn)行劃分和對比(圖5)。從剖面圖可看出，區(qū)域內(nèi)灘壩砂體發(fā)育，沿物源方向該區(qū)域地層沉積厚度逐漸減小。三砂組X332-X322井發(fā)育一定規(guī)模的濱淺湖泥，321井主要為壩亞相沉積，顯示西南方向水體較深；二砂組濱淺湖泥主要發(fā)育于X332井附近，X322-321井中下部主要為壩亞相沉積，中上部為灘亞相沉積；一砂組下部為壩亞相沉積，上部發(fā)育碳酸鹽巖灘，砂質(zhì)含量降低，說明蒸發(fā)作用加強(qiáng)。

3.2 沉積相平面展布

在地質(zhì)相和測井相分析基礎(chǔ)上，結(jié)合連井剖面和砂體展布特征，繪制小層沉積微相平面圖，以二砂組下部砂泥巖為例，對灘壩微相平面展布特征進(jìn)行探討(圖6)。

研究區(qū)主要由西南方向義和莊凸起提供物源，在二砂組沉積早期，西南方地層超覆現(xiàn)象明顯。該區(qū)域主要為灘壩亞相沉積。其中，灘亞相發(fā)育灘席和灘脊微相，壩亞相發(fā)育壩主體和壩側(cè)緣微相，濱淺湖亞相發(fā)育濱淺湖泥微相。其中：灘席分布面積較廣，巖性主要為粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，厚度一般為2～3 m；灘脊發(fā)育面積較小，巖性主要為細(xì)砂巖和粉砂巖，呈脊?fàn)罨蜷L條狀零星的分布，區(qū)域內(nèi)D43-X352、D43-X394C、D43-8、D43-X332井發(fā)育灘脊微相；壩亞相較為發(fā)育，且其分布具有一定規(guī)模，巖性主要為細(xì)砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，區(qū)域內(nèi)D43-X382、D43-X392、D43-X390、D43-X320、D43-X322、D43-24、D43-X331、D43-X324、D43-17井發(fā)育壩主體及壩側(cè)緣微相；濱淺湖亞相主要分布在北部，巖性主要為泥巖，區(qū)域內(nèi)D43-X347、D43-X387、D40井發(fā)育濱淺湖泥微相，為湖盆較深處。

圖5 X332 -X322 -321井沉積微相剖面

3.3 灘壩砂體的沉積模式

在上述灘壩微相特征及平面相展布研究基礎(chǔ)上，結(jié)合物源方向分析，進(jìn)一步了解沉積微相的空間組合及其分布特征[18]，建立扇三角洲-灘壩沉積模式(圖7)。

受古地形和物源供給條件的控制，義和莊凸起產(chǎn)生的沉積物經(jīng)古潛山口運(yùn)移至研究區(qū)。大43塊沙四段沉積時期為斷陷湖盆的擴(kuò)張期，淺水面積不斷擴(kuò)大，湖岸線逐漸延伸，區(qū)域內(nèi)主要發(fā)育濱淺湖灘壩相，灘壩砂體的分布和規(guī)模受湖浪和沿岸流等作用的影響。由沖積扇攜帶的碎屑物質(zhì)入湖后呈扇形展開、卸載和沉積，在近岸處形成扇三角洲沉積。經(jīng)過湖浪和沿岸流等侵蝕、搬運(yùn)作用，使得經(jīng)過淘洗的砂粒在研究區(qū)沉積下來，形成灘壩砂體。其中，灘席分布面積廣，沉積厚度較薄；灘脊呈脊?fàn)罨蜷L條狀，平行于岸線分布在灘亞相的中部；壩主體沉積常具有一定規(guī)模，發(fā)育于湖灣處，沉積厚度較大；壩側(cè)緣主要分布在壩主體的外側(cè)。受構(gòu)造運(yùn)動和地形等條件的影響，研究區(qū)砂體厚度以中部斷裂處較厚，北部泥質(zhì)含量較高，總體地貌呈西南高、東北低的特征(圖7)。研究區(qū)灘壩沉積模式的建立，直觀地展現(xiàn)了灘壩各個微相的發(fā)育位置和特點(diǎn)，為儲層預(yù)測和評價奠定了基礎(chǔ)。

4 有利儲層特征及分布

通過對研究區(qū)沙四段各個砂組儲層物性研究，將沙四段儲層綜合評價標(biāo)準(zhǔn)分為三類(表2)。以單井孔隙度、滲透率、油層厚度為主要分類指標(biāo)，對各井進(jìn)行綜合評價。沙四段碎屑巖儲層物性一般，孔隙度為6%～18%，滲透率差別較大，但主要介于0.1～14 mD，屬于低孔、低滲儲層。

圖6 沙四段二砂組沉積微相平面展布特征

圖7 研究區(qū)沙四段灘壩砂體沉積模式

儲層類型油層厚度/m孔隙度/%滲透率/mD含油飽和度/%Ⅰ類>3>14>35>80Ⅱ類1.5～312～1415～3560～80Ⅲ類<1.5<12<15<60

對儲層進(jìn)行分類評價時，除了考慮孔隙度和滲透率等因素外，在指標(biāo)出現(xiàn)異常時可結(jié)合砂層巖性、厚度和構(gòu)造等因素分析[19-20]。根據(jù)沙四段儲層綜合評價標(biāo)準(zhǔn)，以二砂組儲層分類平面圖為例，對沙四段各砂層組進(jìn)行綜合評價(圖8)。由圖8可知，沙四段二砂組儲層分布面積較大，主要發(fā)育在物源供給充足的灘壩發(fā)育區(qū)域，其中， D43-X390、D43-X331、D43-X332、D43-X324井為Ⅰ類儲層；D43-X316井為Ⅱ類儲層；D43-X393、D43-X346、D43-X352、D43-X386、D43-X394C、D43-27、D43-X320、D43-X315、D43-X322、D43-X333、D43-328、D43-17井為Ⅲ類儲層。結(jié)合單井和連井剖面分析，認(rèn)為本研究區(qū)灘壩砂體中物性較好的沉積微相主要為壩主體和灘脊，以Ⅰ類和Ⅲ類儲層居多，與沉積微相平面展布圖(圖6)對比來看，儲層發(fā)育較好區(qū)域與沉積砂體較厚的壩主體和灘脊微相的分布相吻合。

圖8 沙四段二砂組儲層分類平面圖

5 結(jié)論

1) 在大43塊沙四段地質(zhì)相和測井相等特征分析基礎(chǔ)上，認(rèn)為前人的灘壩微相分類不適用于本區(qū)域，提出適合本研究區(qū)的灘壩微相分類方案，將灘壩相劃分為壩亞相和灘亞相，以及壩主體、壩側(cè)緣、灘脊和灘席四種微相。并對灘壩各個微相的巖性、沉積粒度、沉積構(gòu)造、古生物等地質(zhì)相特征和測井相特征進(jìn)行系統(tǒng)研究，將其作為研究區(qū)灘壩微相識別的依據(jù)。

2) 研究區(qū)灘壩沉積微相研究結(jié)果表明：在縱向上，灘壩砂體較為發(fā)育，其中壩亞相沉積厚度較大，由下而上沉積粒度逐漸變細(xì)，泥質(zhì)含量增加，顯示湖盆擴(kuò)大引起的水體加深；在橫向上，由沉積微相平面展布圖可以看出，區(qū)域內(nèi)灘壩砂體分布面積較廣，中部砂體沉積厚度較大，北部水體較深，為濱淺湖泥。

3) 研究區(qū)沙四段灘壩沉積模式的建立，表明區(qū)域呈西南高、東北低的特征。來自西南方向的物源經(jīng)過湖浪和沿岸流等作用，在淺水區(qū)形成灘壩砂體沉積。

4) 由大43塊沙四段各個砂組儲層物性研究發(fā)現(xiàn)，壩主體和灘脊物性較好，以Ⅰ類和Ⅲ類儲層居多，是灘壩砂體中的優(yōu)質(zhì)儲層。

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