渤海K油田淺水三角洲復合砂體成因刻畫

郭誠

中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 塘沽 300459

引 言

自“淺水三角洲”的概念被提出以來，國內外學者對淺水三角洲的研究逐步深入，涉及主控因素、時空演化規(guī)律、沉積特征、砂體內部結構、沉積模式及成藏特征、油氣勘探意義等多個方面[1-10]。關于淺水三角洲的沉積相帶劃分，有學者選取了與深水三角洲一致的方案，即三角洲平原、三角洲前緣及前三角洲等3部分[4，9]。也有學者把三角洲前緣進一步劃分為內前緣和外前緣[11-12]。第三種劃分方案則是上三角洲平原（簡稱上平原）、下三角洲平原（簡稱下平原）、三角洲前緣、前三角洲[13-15]。

勘探界已證實淺水三角洲沉積在中國中新生代發(fā)育廣泛且油氣賦存量巨大[16]。目前，在渤海灣盆地、松遼盆地、鄂爾多斯盆地、吐哈盆地、準噶爾盆地和焉耆盆地等，都發(fā)現了不同類型的淺水三角洲[17]。K油田位于渤海灣盆地黃河口凹陷南部斜坡帶，處于渤中34中央構造脊南緣，南鄰萊北低凸起。上新統明下段IV油組是主要儲集層，受淺水三角洲沉積反復遷移和沖刷、疊置的影響，復合砂體發(fā)育，砂體縱向疊置、側向加積，砂體內部結構復雜。油田開發(fā)實踐表明，對復合砂體認識不清，會導致井位部署不合理、儲量動用程度差[18-20]。因此，認識復合砂體的內部結構，進行復合砂體內部成因分析與刻畫，是一項亟待解決的問題。

1 K油田A砂體概況

K油田新近系明下段（N2mL）由灰色粉砂巖、細砂巖和紅褐色、黃褐色及部分綠灰色泥巖不等厚互層組成，為一個完整的三級層序，可進一步劃分為低位域、湖侵域和高位域（圖1）。

圖1 K–3井明下段層序地層圖Fig.1 Sequence stratigraphy figure of Lower Minghuazhen Formation of Well K–3

低位體系域湖平面從下降轉變?yōu)樯仙?，測井曲線整體呈尖銳鋸齒狀，GR基值明顯抬高，具有典型的退積序列，沉積微相類型主要為上平原分流河道和分流間灣。湖侵體系域基準面總體上升，可容納空間增大，砂體以分流河道或決口扇為特征，測井曲線整體為平直低幅度指狀，準層序表現為退積式序列，反映水體逐漸加深。高位體系域時期基準面緩慢下降，可容納空間變小，河道砂體表現為強烈席狀化特征，測井曲線整體為低幅鋸齒狀，準層序表現為早期加積、晚期進積式的序列特征。

A砂體沉積于湖侵體系域早期，是K油田明下段IV油組的主力含油砂體，為發(fā)育小氣頂的塊狀邊水油氣藏（圖2）。該砂體發(fā)育淺水三角洲沉積，13口井鉆遇，平均地層厚度為15.8 m，平均儲層厚度為11.5 m，平均砂地比為76.1%，縱向上發(fā)育夾層。砂體采用2注5采的不規(guī)則井網開發(fā)，2014年1月投產至2016年8月，采出程度為15.9%，綜合含水率32.8%，生產過程中出現動靜態(tài)儲量矛盾、井間不連通等問題。由于復合砂體的內部結構會影響砂體連通性，有必要對砂體內部開展成因分析與刻畫研究。

圖2 K油田A砂體含油面積圖及油藏剖面圖Fig.2 Oil area and reservoir section of A Sand Body of K Oilfield

2 復合砂體內部成因分析

目前，多數學者采用沉積微相識別和細分的方法進行單砂體成因研究[21]。本文采取第三種淺水三角洲沉積相帶劃分方案，認為A砂體發(fā)育下三角洲平原沉積，發(fā)育微相類型包括分流河道、天然堤、末端決口扇和分流間灣等[6]。

A砂體發(fā)育于湖侵體系域早期，通過巖芯觀察可見，該時期泥巖顏色為灰綠色和紅褐色不等厚互層（圖3a～圖3d）。錄井資料也揭示，A砂體內部泥巖夾層發(fā)育綠灰色、紅褐色、黃褐色等顏色。泥巖顏色反映了氧化和還原環(huán)境的交替，證明A砂體為下三角洲平原沉積，位于平均高水位到平均低水位之間，每年湖泊枯水期暴露，洪水期淹沒[13]。巖芯上可見垂向正韻律疊置，發(fā)育豐富的強水動力構造（圖3e～圖3h）。測井相以鐘形、箱形為主，見小幅指形（圖4a～圖4c）。反映沉積微相類型以分流河道為主，發(fā)育天然堤。

圖3 巖芯相Fig.3 Core facies

圖4 測井相Fig.4 Log facies

A18井鉆遇砂體西部，地層厚度7.8 m，K油田鉆遇A砂體的13口井中，僅該井垂向上為若干小幅漏斗形的疊加，且單個反韻律的厚度小于2.0 m（圖4d）。錄井顯示，A18井A砂體底部為綠灰色泥巖，頂部為黃褐色泥巖，反映其受到了河道洪水決口的影響，砂體底部為還原環(huán)境的分流間灣沉積，頂部則為氧化環(huán)境的泛濫平原沉積。古地貌恢復顯示，A砂體中心向西部方向，沉積地勢逐漸降低，通過現代沉積類比（圖5）[22-25]，綜合分析認為，A18井A砂體成因類型為末端決口扇。

圖5 末端決口扇沉積類比Fig.5 Terminal crevasse splay sedimentation analogy

A砂體是縱向上多期河道或多個不同沉積成因類型的單砂體疊置而成。從單井測井曲線上來看，個別井的復合砂體內部泥巖夾層明顯，以多個箱形或鐘形自然伽馬曲線的組合為顯著特征（圖6a）。受地震資料品質的影響，在K油田開發(fā)方案設計階段，將它們描述為一個復合砂體。后期通過疊后地震資料譜反演，提高垂向地震分辨率，發(fā)現在復合砂體內存在3期砂體的不連續(xù)現象，反映A砂體包括3個成因期次（圖6b）。

1號砂體是復合砂體中的第一期砂體，位置最低；2號砂體為第二期砂體；3號砂體為第三期砂體，位置最高。三期砂體依次向西遷移，除1號砂體的局部部位被2號砂體切割外，三者整體上疊置程度低，連通性差，應分別布井開發(fā)。

圖6 A砂體成因期次劃分Fig.6 Genetic period division of A Sand Body

3 復合砂體內部成因刻畫

由于河道分叉或不同成因類型單砂體的側向接觸，A砂體的每期沉積（1至3號砂體）內部還可以進行結構的細分。通過建立反映不同成因類型接觸模式的測井相-地震相模板，在沉積模式指導下，識別3個成因期次內部分流河道、末端決口扇等成因類型的展布特征。

3.1 測井相-地震相模板建立

A砂體內部的成因類型包括分流河道、天然堤、末端決口扇、分流間灣等。分流河道以粉砂巖及細粒砂巖為主；天然堤微相為粉砂質泥巖與泥質粉砂巖的互層；末端決口扇的物性僅次于分流河道，主要由細砂、粉砂、泥質粉砂巖組成；分流間灣則以黏土為主[6]。通過沉積微相正演可知，對應不同的巖性組合，具有不同的地球物理響應特征。分流河道在自然電位曲線上表現為箱形、齒化箱形和鐘形，地震反射特征為強能量、同相軸連續(xù)；天然堤自然電位曲線呈低幅指形，地震反射特征為中弱能量；末端決口扇在電阻率、自然伽馬曲線上表現為漏斗形，地震反射特征為中強能量、同相軸較連續(xù)；分流間灣自然電位曲線平直，自然伽馬曲線有齒形跳動，同相軸不連續(xù)、弱能量[26-27]。

結合地震剖面與測井資料，建立不同沉積微相的接觸關系模板（圖7），主要有4種。

（1）分流河道側切。為同時期沉積的兩條分流河道，橫向距離近，邊界不清晰，存在橫向側切，河道間沉積不發(fā)育。

（2）河間天然堤沉積。同期發(fā)育的兩條河道互不影響，中間發(fā)育天然堤沉積。

（3）河間分流間灣沉積。同期發(fā)育的兩條河道互不影響，中間為分流間灣沉積。

（4）分流河道-末端決口扇接觸。洪水期，洪水沖決天然堤向河道外擴散，形成決口扇體系，末端決口扇比分流河道沉積地勢低，二者由決口水道連通。

圖7 不同沉積微相接觸樣式的地震相特征Fig.7 Seismic facies for contact patterns of different microfacies

3.2 沉積微相空間展布刻畫

應用測井曲線特征及地震反射特征確定成因類型，利用疊后譜反演地震剖面變化點確定邊界及接觸關系，在沉積模式的指導下，通過地震資料刻畫沉積微相邊界，平剖結合確定各成因類型的空間展布規(guī)律（圖8）。

圖8 A砂體內部成因分期刻畫Fig.8 Progressive depiction of internal genesis of A Sand Body

A砂體第一期沉積平面上有兩條主河道，局部地區(qū)兩條分流河道側切，局部地區(qū)為河間天然堤或分流間灣沉積。第二期沉積相對于第一期沉積向西遷移，一條主河道向北分叉形成三條分流河道，并向西決口，在A18井附近形成末端決口扇；第二期沉積的前端，受湖浪作用的影響，分散成席狀，物性變差，地震反射變弱。第三期沉積繼續(xù)向西遷移，為一條主河道向北分叉形成兩條分流河道，北部也受湖浪作用的改造，分散成席狀，物性變差（圖9）。

3.3 復合砂體內部成因分析與刻畫的意義

在油田的早期生產階段，解剖復合砂體的最終目的是為井位調整以及開發(fā)方案的調整提供依據。

對于K油田A砂體，第二期沉積的末端決口扇與主河道由決口水道連通，目前已在末端決口扇內部部署一口生產井A18井，分析認為，可增加一口注水井，完善注采井網。第二期沉積的西北部，為分流河道沉積，儲層較發(fā)育，目前井網控制程度較低，為提高儲量動用程度，可增加一口開發(fā)井。

圖9 A砂體單河道分布特征Fig.9 The distribution characteristics of single channel of A Sand Body

4 結 論

（1）渤海K油田A砂體發(fā)育于湖侵體系域早期，屬于下三角洲平原沉積，內部成因類型包括分流河道、天然堤、末端決口扇、分流間灣等。

（2）A砂體包括3個成因期次，第一期和第三期沉積為一條主河道向北分叉，第二期沉積為一條主河道向北分叉并向西決口形成末端決口扇。三期沉積依次向上疊加，向西遷移。

（3）通過復合砂體內部成因分析與刻畫，針對第二期沉積砂體進行了井位調整，可增加一口注水井和開發(fā)井，完善井網，提高儲量動用程度。

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