高郵凹陷阜三段灘壩砂體成藏條件及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

熊 燁，馬 捷，廖文婷

（中國(guó)石化江蘇油田分公司物探研究院，江蘇南京 210046）

高郵凹陷是江蘇油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的主力凹陷之一，隨著勘探程度不斷提高，勘探難度越來(lái)越大，阜寧組（E1f）構(gòu)造油藏、戴南組隱蔽油藏的回旋余地均越來(lái)越小，亟需拓展新勘探領(lǐng)域。根據(jù)高勘探程度盆地勘探經(jīng)驗(yàn)，隱蔽油氣藏通常占總探明儲(chǔ)量的60%左右，說(shuō)明蘇北盆地阜三段（E1f3）三角洲前緣前端、側(cè)緣和濱淺湖等砂地比適中的地區(qū)，是形成巖性油藏的有利場(chǎng)所；而且高郵凹陷前期開發(fā)過(guò)程中也鉆遇了SH53、SH79等構(gòu)造-巖性油藏，說(shuō)明高郵凹陷E1f3具備隱蔽油氣藏形成條件。LLX1和X16井進(jìn)一步證實(shí)高郵凹陷E1f3具有隱蔽油藏形成條件。

高郵凹陷前期構(gòu)造油藏勘探主要以三角洲水下分流河道、河口壩等沉積砂體為主要儲(chǔ)層，針對(duì)三角洲沉積砂體做了大量研究［1-3］，但對(duì)灘壩砂體研究相對(duì)較少。本文通過(guò)系統(tǒng)開展全區(qū)鉆井砂體對(duì)比、巖心觀察及沉積體系研究，預(yù)測(cè)了灘壩砂體分布，并開展了灘壩砂體成藏模式和描述方法研究，以期為該區(qū)隱蔽油藏勘探提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

高郵凹陷位于蘇北盆地東臺(tái)坳陷，凹陷受控于南部邊界大斷層，總體呈南斷北超的箕狀斷陷結(jié)構(gòu)，按構(gòu)造單元由南向北依次劃分為南部斷階帶、中央深凹帶和北部斜坡帶三個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元［4］（圖1）。

圖1 高郵凹陷構(gòu)造區(qū)劃

東臺(tái)坳陷E1f3整體為三角洲—湖泊相沉積環(huán)境，巖性主要為砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖，全區(qū)穩(wěn)定發(fā)育，地層厚度150～380 m。在三角洲前緣前端廣大的濱淺湖地區(qū)發(fā)育灘壩砂體（圖2），根據(jù)沉積旋回又可細(xì)分為E1f31、E1f32、E1f33三個(gè)亞段。

圖2 東臺(tái)坳陷E1f3沉積相

2 灘壩砂體沉積特征分析

灘壩砂體是濱淺湖區(qū)常見的一種砂體類型，分為灘砂和壩砂兩種類型，是湖浪和沿岸流改造作用下形成的砂體。灘砂多沿岸線呈席狀分布，厚度較薄，層數(shù)較多，垂向上以反粒序?yàn)橹?，壩砂一般與灘砂相間分布，規(guī)模比灘砂小，但是單層厚度較大，泥質(zhì)含量較低，垂向上多為反粒序，也有一些正粒序，或者是正反序的復(fù)合韻律。由于“灘”和“壩”的成因環(huán)境非常相似，并且在水面頻繁的漲退背景下，灘和壩經(jīng)常疊置出現(xiàn)，常常表現(xiàn)為兩者的頻繁互層，用常規(guī)方法難以進(jìn)行區(qū)分，因此習(xí)慣上用“灘壩”這一統(tǒng)稱來(lái)描述這類砂體［5-6］。

2.1 灘壩沉積相標(biāo)志

2.1.1巖性特征

巖性特征是沉積相研究中的重要元素，巖性體現(xiàn)了其沉積環(huán)境特征［7］。研究區(qū)E1f3灘壩砂體巖性主要為淺灰色、灰白色、灰褐色粉砂巖，而泥巖主要為深灰色泥巖，垂向上砂泥巖呈互層分布。

2.1.2沉積構(gòu)造特征

研究區(qū)灘壩砂體的沉積構(gòu)造主要受控于風(fēng)浪作用下形成的震蕩性水流，由波浪沖刷形成的層理構(gòu)造十分顯著。在SA11、X16等井巖心上可見到明顯的波狀層理（圖3a、3b）、韻律層理（圖3c）、羽狀交錯(cuò)層理（圖3d）以及平行層理（圖3e）。波狀交錯(cuò)層理和羽狀交錯(cuò)層理主要指示波浪的雙向淘洗作用，而平行層理則指示比較強(qiáng)的水動(dòng)力，多見于壩砂沉積中。

圖3 高郵凹陷E1f 3灘壩砂巖巖心圖版

2.1.3粒度概率曲線特征

高郵凹陷北部斜坡帶、南部斷階帶的FX8、X16等7口井揭示，灘壩砂體粒度概率曲線為明顯的三段式特征，即一懸一跳一過(guò)渡，沒(méi)有滾動(dòng)顆粒組分。如X16井2 659.46～2 659.56 m的粒度概率曲線（圖4），跳躍顆?？傮w陡直，說(shuō)明分選較好，含量大約為45%，粒度區(qū)間在1～2.25Φ；過(guò)渡段次總體含量15%左右，斜率較緩，與跳躍次總體相交粒徑2.25～2.5Φ，與懸浮顆粒組分交切點(diǎn)粒徑在3.75～4Φ；懸浮顆粒組分含量在35%左右，曲線平緩，曲線斜率較低，表明分選較差。

圖4 X16井粒度概率曲線

從粒度概率曲線圖上可以清楚地看到該類型砂巖主要是粉砂巖，反映了在一定水動(dòng)力條件下細(xì)粒的壩砂經(jīng)過(guò)波浪沖刷淘洗后在水體沉積的濱淺湖沉積環(huán)境［8］。

2.2 灘壩平面展布特征

2.2.1灘砂展布特征

灘砂厚度通常小于2 m，研究區(qū)單井相、連井相以及測(cè)井相（圖5）分析表明灘砂橫向上連通性好，橫向延伸遠(yuǎn)，測(cè)井曲線主要表現(xiàn)為指形、齒形和尖刀狀，分布廣泛。

2.2.2壩砂展布特征

壩砂總體厚度大，反旋回特征清楚，從X16井的單井相分析可知（圖5），研究區(qū)壩砂沉積特征明顯，單層砂體厚度可達(dá)2 m以上，主要發(fā)育平行層理、波狀層理等指示較強(qiáng)水動(dòng)力特征的沉積構(gòu)造，測(cè)井曲線則主要表現(xiàn)為光滑的漏斗形。

圖5 灘壩砂體相標(biāo)志分析圖版

總體來(lái)看，高郵凹陷E1f3灘壩砂體平面上具有分布廣、面積大的展布特征。E1f3沉積時(shí)期，整個(gè)高郵凹陷沉積砂體呈寬緩的朵葉體狀展布，主體方向?yàn)楸睎|到南西向，內(nèi)部可細(xì)分為3～4個(gè)相互疊合的三角洲小朵葉體。在高郵北部地區(qū)形成水下分支河道與河道間相間分布的特征；砂體由北向南推進(jìn)，西南部地區(qū)砂巖發(fā)育程度逐漸降低，形成一系列灘壩砂體。灘壩發(fā)育具有非常好的規(guī)律性，灘壩長(zhǎng)軸方向平行于湖岸線方向，灘砂呈連片狀大面積分布，壩砂位于灘砂中部，呈團(tuán)塊狀展布。

2.3 灘壩沉積模式

在沉積相標(biāo)志及砂體展布特征等研究的基礎(chǔ)上［9］，建立高郵凹陷灘壩沉積模式（圖6）。從沉積相研究來(lái)看，近岸灘壩沉積具有一定的規(guī)律性［10-11］。高郵凹陷沉積物源呈北東—南西方向展布。灘壩砂體物源主要為E1f3三角洲沉積砂體，三角洲沉積的砂體經(jīng)過(guò)湖浪作用的搬運(yùn)和改造，在濱淺湖地區(qū)的水下隆起區(qū)以及構(gòu)造平坦區(qū)再次沉積形成湖相淺湖灘壩。

圖6 高郵凹陷E1f3沉積模式

3 灘壩砂體成藏模式分析

結(jié)合研究區(qū)源儲(chǔ)配套、構(gòu)造背景、油氣輸導(dǎo)等條件，建立了三種灘壩砂巖成藏模式（圖7a）。

3.1 北斜坡西部火成巖蝕變帶輸導(dǎo)成藏

北斜坡西部碼頭莊、韋莊地區(qū)阜二段（E1f2）泥巖未達(dá)生烴門限，油源主要來(lái)自深凹和車邏鞍槽E1f2成熟烴源巖，因此本區(qū)灘壩砂體成藏的關(guān)鍵在于油氣的側(cè)向輸導(dǎo)。

碼頭莊地區(qū)E1f2～E1f4火成巖較發(fā)育，主要為輝綠巖。鉆探揭示該區(qū)輝綠巖上下發(fā)育30～50 m的蝕變帶，這些蝕變帶可以作為良好的油氣輸導(dǎo)層，溝通E1f2成熟烴源巖，油氣通過(guò)蝕變帶側(cè)向運(yùn)移進(jìn)入灘壩砂體，在灘壩砂體中聚集成藏（圖7b）。碼頭莊地區(qū)灘壩砂體具有埋深淺、物性好的特點(diǎn)，儲(chǔ)層條件優(yōu)越，可形成連片含油的灘壩油藏。

3.2 北斜坡南部斷層輸導(dǎo)復(fù)合成藏

北斜坡E1f油氣來(lái)自深凹帶E1f2成熟烴源巖，早期大斷距斷層較發(fā)育，可做為良好的油氣運(yùn)移通道。

發(fā)財(cái)莊地區(qū)灘壩砂體整體位于發(fā)財(cái)-卸甲構(gòu)造高帶，位于E1f2成熟烴源巖范圍內(nèi)，油氣沿吳堡期大斷層運(yùn)移進(jìn)入灘壩圈閉，可形成斷層封擋、壩砂富集的斷層-巖性油藏；E1f2烴源巖也可直接上排進(jìn)入E1f33灘壩砂體形成巖性尖滅的灘壩巖性油藏（圖7c）。

3.3 南部斷裂帶大斷裂輸導(dǎo)成藏

南部斷裂帶許莊東-肖劉莊地區(qū)灘壩砂體發(fā)育，成藏條件與斜坡帶相比，油源條件、油氣輸導(dǎo)等更為有利，為大斷裂輸導(dǎo)、巨厚泥巖封蓋、雙源供烴的成藏模式。

與斜坡帶不同，肖劉莊地區(qū)E1f3灘壩砂體位于深凹帶E1f4成熟烴源和斷階帶E1f2成熟烴源運(yùn)聚區(qū)，油源條件優(yōu)越。深凹帶生成的大量油氣可通過(guò)真②斷層運(yùn)移到儲(chǔ)層中，油氣輸導(dǎo)非常通暢，另外位于該區(qū)的XX38井在E1f2烴源巖中試獲工業(yè)油流，證實(shí)了該區(qū)E1f2烴源巖已成熟，下伏E1f2生成的油氣通過(guò)斷裂帶內(nèi)的一系列斷層垂向運(yùn)移進(jìn)入儲(chǔ)層聚集成藏（圖7d）。

圖7 高郵凹陷E1f3灘壩砂體成藏模式

4 灘壩砂體描述方法研究

以高郵凹陷南部斷階帶肖劉莊地區(qū)為例，利用相控-測(cè)井約束反演技術(shù)進(jìn)行了砂體空間展布和儲(chǔ)層孔隙度預(yù)測(cè)，同時(shí)通過(guò)實(shí)鉆井進(jìn)行驗(yàn)證，建立了適用于高郵斷階帶E1f3灘壩圈閉識(shí)別的技術(shù)方法。

4.1 測(cè)井響應(yīng)特征分析

從測(cè)井曲線上看，肖劉莊地區(qū)灘壩砂體在自然電位（SP）、自然伽馬（GR）等曲線上表現(xiàn)為光滑或者齒形的漏斗形、指形，當(dāng)砂層厚度較大時(shí)，也可呈齒化箱形或箱形。

聲波時(shí)差曲線顯示本區(qū)E1f4泥巖速度與北斜坡存在明顯差異，北斜坡E1f4發(fā)育低速泥巖，而許莊東—南劉莊地區(qū)多口鉆井測(cè)井曲線表明E1f4泥巖速度相對(duì)偏高，E1f4泥巖速度大于E1f3頂部泥巖速度（圖8）。

圖8 X16井井震標(biāo)定

4.2 灘壩砂巖地震響應(yīng)建模

4.2.1主要地震-地質(zhì)層序界面對(duì)應(yīng)關(guān)系

通過(guò)鉆井層位標(biāo)定，肖劉莊地區(qū)E1f3在地震上共形成5～6個(gè)中—弱波組反射（圖7）。E1f4半深湖—深湖亞相暗色泥巖速度明顯大于E1f3濱淺湖相泥巖速度，E1f4底部在地震上對(duì)應(yīng)波谷反射，T31反射層則為位于E1f4底波谷之下的波峰反射。E1f3底界為其底部低速泥巖段與E1f2高速泥灰?guī)r段之間形成的中等振幅、連續(xù)波峰反射界面，橫向上易追蹤。E1f3中部由于E1f31、E1f32、E1f33三個(gè)亞段的背景速度差異，形成了T31-1、T31-2兩個(gè)弱振幅、弱連續(xù)波峰反射界面，橫向較易追蹤。

4.2.2地震相識(shí)別模式

通過(guò)對(duì)50多口典型井的標(biāo)定，結(jié)合沉積相與地震剖面對(duì)比分析，從宏觀尺度總結(jié)了高郵凹陷E1f3不同相帶的地震相特征。三角洲前緣主體為“丘狀、欠連續(xù)、弱反射”特征，河道砂體發(fā)育區(qū)復(fù)合波特征明顯，局部主河道部位發(fā)生明顯相位下移、下切谷現(xiàn)象。分流間灣表現(xiàn)為“平行、連續(xù)、中等振幅反射”特征。濱淺湖區(qū)亦表現(xiàn)為“平行、連續(xù)、中等振幅反射”特征，其中灘壩砂體發(fā)育區(qū)多呈現(xiàn)“相位上移、夾層或復(fù)合波反射”特征。

通過(guò)砂體建模、地震正演分析，總結(jié)了灘砂、壩砂的地震識(shí)別模式（圖9）。E1f31灘壩砂體發(fā)育時(shí)，主要引起T31與T31-1之間（E1f31地層）的地震反射軸相位、振幅、頻率、波形變化——厚層壩砂具有明顯的相位上移特征，地震識(shí)別模式為“頂部中強(qiáng)波谷+底部中強(qiáng)波峰+相位上移”；灘壩砂體互層區(qū)，T31與T31-1之間的地震反射軸呈現(xiàn)“中—弱振幅、復(fù)合波—夾層反射”特征，復(fù)合波的上一個(gè)波峰振幅強(qiáng)于下一個(gè)波峰；灘砂側(cè)緣—濱淺湖區(qū)，儲(chǔ)層物性差或儲(chǔ)層不發(fā)育，為低頻、連續(xù)穩(wěn)定強(qiáng)振幅特征。

圖9 肖劉莊地區(qū)地質(zhì)模型、正演剖面、地震剖面

4.3 地震相解釋及有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

在E1f3灘壩砂體地震識(shí)別模式指導(dǎo)下，通過(guò)地震相解釋，初步圈定灘壩砂體發(fā)育區(qū)。通過(guò)相控-測(cè)井約束反演得到E1f3波阻抗屬性，在建立灘壩砂巖孔隙度-波阻抗關(guān)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行儲(chǔ)層空間展布及孔隙度預(yù)測(cè)。最終，結(jié)合地震相解釋成果和孔隙度預(yù)測(cè)成果，進(jìn)行有效砂體描述，認(rèn)為許莊東-肖劉莊地區(qū)灘壩砂體整體呈北東向展布，團(tuán)塊狀分布，東西變化明顯（圖10）。

圖10 肖劉莊地區(qū)有效儲(chǔ)層展布

5 結(jié)論

（1）高郵凹陷E1f3灘壩砂體廣泛發(fā)育于三角洲側(cè)緣（近岸灘壩）及前緣前端（遠(yuǎn)岸灘壩），灘壩砂體呈團(tuán)塊狀分布，物性普遍較好，是良好的儲(chǔ)集體。

（2）高郵凹陷E1f3灘壩砂體與烴源巖匹配可形成以E1f2烴源為源，在高郵凹陷E1f3建立北斜坡西部火成巖蝕變帶輸導(dǎo)成藏、北斜坡南部斷層輸導(dǎo)復(fù)合成藏、南部斷裂帶大斷裂輸導(dǎo)成藏三種成藏模式。

（3）灘壩砂體在地震剖面上多呈現(xiàn)“相位上移、夾層或復(fù)合波反射”的反射特征，其中E1f31灘壩砂體發(fā)育時(shí)，地震響應(yīng)特征為“頂部強(qiáng)波谷+底部中強(qiáng)波峰+相位上移”；灘壩砂體互層區(qū)地震響應(yīng)特征為“中—弱振幅、復(fù)合波—夾層反射”特征，且復(fù)合波的上一個(gè)波峰振幅強(qiáng)于下一個(gè)波峰；灘壩側(cè)緣—濱淺湖區(qū)為化低頻、連續(xù)移定強(qiáng)振幅特征。結(jié)合地震相特征，并利用相控-測(cè)井約束反演技術(shù)可進(jìn)行灘壩砂體空間展布和儲(chǔ)層孔隙度預(yù)測(cè)，精細(xì)描述灘壩沙隱蔽圈內(nèi)。