渤海灣墾利3油田淺水三角洲單砂體沉積演化模式

朱建敏，劉宗賓，宋洪亮，劉 東，王立壘

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300459)

引 言

淺水三角洲的概念是由Fisk[1]在研究密西西比河三角洲時提出的。中國的淺水三角洲研究始于20世紀(jì)80年代[2-3]，后來相繼有國內(nèi)學(xué)者就松遼盆地及鄂爾多斯盆地的淺水三角洲沉積開展研究并有報道[4-6]。徐長貴[7]認(rèn)為，在渤海灣盆地渤海海域的上第三系地層存在淺水三角洲沉積，之后又有關(guān)于渤海海域淺水三角洲研究的報道[8-10]。

Postma[11]認(rèn)為淺水三角洲的盆地水體深度在數(shù)十米之內(nèi)，在波浪影響范圍之內(nèi)。中國很多學(xué)者也贊成將“淺水” 定義為浪基面以上的水體范圍[5，12-13]，那么如果古地貌、基準(zhǔn)面、河流供源能力穩(wěn)定，隨著時間的推移，淺水三角洲沉積最大厚度應(yīng)該在10 m左右。在油田沉積微相的縱向沉積期次劃分時，多數(shù)學(xué)者常以該厚度為參考，認(rèn)為該厚度基本為單期沉積微相的沉積厚度，但從野外露頭及現(xiàn)代沉積觀察可看出，單一期次淺水三角洲沉積微相厚度絕大多數(shù)小于或者遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10 m，而10 m厚度的砂體均是由多期淺水三角洲縱向疊置，橫向擺動組合沉積而成的。因此，本文以渤海灣墾利3油田淺水三角洲單砂體為例，利用測井?dāng)?shù)據(jù)識別沉積期次、解剖砂體構(gòu)型，在沉積模式約束下，剖析多期淺水三角洲沉積演化形成單砂體的過程。該研究可明晰砂體的注采連通性，為開發(fā)后期剩余油的挖潛提供參考。

1 油田地質(zhì)概況

墾利3油田位于渤海灣南部海域，構(gòu)造位置處于萊北低凸起北緣，緊鄰黃河口生油凹陷，成藏條件優(yōu)越，主要含油層位為新近系明化鎮(zhèn)組下段，油藏埋深-1 400～-1 950 m。渤海南部在新近系沉積時期為淺水湖泊環(huán)境，主要發(fā)育淺水三角洲沉積，復(fù)合砂體3-1442巖性主要為中-細(xì)粒砂巖，為高孔高滲儲層。

3-1442復(fù)合砂體毛厚度約29.0 m，其中油層厚度約23.0 m，砂體南部上覆3-1431砂體氣層厚度約7.5 m(圖1)。由于受氣層影響，3-1442復(fù)合砂體南側(cè)地震反射弱，郭誠[14]通過正演模擬研究，認(rèn)為反射弱是由特定地層組合下子波調(diào)諧作用及上覆氣層的吸收與屏蔽作用產(chǎn)生的，因此，利用疊后地震資料譜反演技術(shù)對單砂體進(jìn)行刻畫，3-1442復(fù)合砂體縱向上分為2期沉積，共刻畫出3個單砂體(圖2)，本文以3-1442復(fù)合砂體第一期單砂體為例(以下稱B砂體)，剖析其沉積演化模式。

圖1 3-1442砂體縱向分布特征Fig.1 Vertical distribution characteristics of 3-1442 sand body

圖2 3-1442砂體平面分布特征(據(jù)郭誠[14]，2016修改)Fig.2 Plane distribution characteristics of 3-1442 sand body(modified according to Guo Cheng, 2016)

2 沉積相類型及特征

墾利3油田在明化鎮(zhèn)組下段有2口取心井，從巖心照片(圖3)來看，明化鎮(zhèn)組下段的泥巖顏色主要有2種：反映氧化環(huán)境的紅褐色和反映還原環(huán)境的灰綠色，局部可見灰綠色泥巖和紅褐色泥巖互層。錄井資料顯示，3-1442砂體內(nèi)部泥巖夾層也包括綠灰色含紅褐色、綠灰色含黃褐色、紅褐色含綠灰色和黃褐色含綠灰色等4種顏色。綜合油田沉積背景及巖心還原色與氧化色泥巖共存的特征，可以推測研究區(qū)目的層段可能為枯水期暴露、 洪水期淹沒的交替的淺水沉積環(huán)境，故還原環(huán)境和氧化環(huán)境均有發(fā)育。

淺水三角洲主要有分流河道和河口壩這2個以砂體沉積為主的沉積微相。分流河道以河道沉積特征為主，沉積構(gòu)造為平行層理、斜層理、楔狀和板狀交錯層理等，巖心觀察見厚度不均的正韻律疊加，電測響應(yīng)特征以鐘型、箱型為主(圖4)。河口壩以前積模式沉積為主，砂巖以反韻律沉積為主，電測曲線特征以漏斗型為主(圖4)。

3 單砂體沉積演化模式

3.1 沉積模式

淺水三角洲是一類發(fā)育于水體較淺和構(gòu)造相對穩(wěn)定的臺地、陸表?；虻匦纹骄?、整體沉降緩慢的坳陷湖盆中的三角洲[15]。由于水體淺，一般淺水三角洲為河控型三角洲。吳勝和[16]認(rèn)為，河控淺水三角洲不僅發(fā)育分流河道，而且發(fā)育河口壩。根據(jù)三角洲前緣分流河道與河口壩的組合關(guān)系，可將河控淺水三角洲的端元類型分為2類，其一為分流砂壩型，其二為指狀砂壩型。綜合分析，B砂體屬于指狀砂壩型淺水三角洲沉積。證據(jù)主要有以下3點：①從形態(tài)上分析，B砂體有指狀砂體的特征；②從單井沉積微相分析，B砂體分流河道微相較發(fā)育，河口壩相對不發(fā)育，從垂直物源方向沉積微相剖面可看出(圖5(b))，河道發(fā)育在砂壩中上部，屬于“河在壩內(nèi)” 的典型分布樣式；③巖性主要為細(xì)砂巖，泥質(zhì)條帶發(fā)育，細(xì)粒沉積有利于形成限制性河道兩側(cè)的天然堤。

3.2 垂向沉積期次識別及疊置模式

隨著油田的開發(fā)，鉆井信息越來越多，利用更多鉆井資料可對單砂體進(jìn)行構(gòu)型解剖及沉積演化研究。本文以B砂體為例進(jìn)行剖析。

單砂體一般由多個沉積單元橫向遷移、縱向疊置而成。從單井測井曲線形態(tài)特征可看出，B砂體縱向存在多種沉積韻律，代表砂體在縱向有多個沉積期次或沉積環(huán)境，相鄰開發(fā)井測井曲線形態(tài)對比也有差異，甚至完全不同，這說明沉積環(huán)境橫向變化較快(圖5)。受地震資料分辨率限制，波阻抗反演資料僅能識別單砂體的頂?shù)酌婊虬j(luò)面，不能識別內(nèi)部的構(gòu)型界面，因此，只有通過分辨率更高的測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行界面識別。

沉積期次及沉積環(huán)境不同，儲層的砂泥巖成分、含量、結(jié)構(gòu)就會不同，反映在電測曲線上一般會有差異。對砂體進(jìn)行沉積解剖時，首先要從縱向上識別出沉積期次，識別出單一期次的沉積體。沉積間歇面是識別兩期沉積的重要標(biāo)志，它是縱向沉積層序中一期連續(xù)穩(wěn)定沉積結(jié)束到下一期連續(xù)穩(wěn)定沉積開始之間形成的，有別于上下鄰層的特征巖性[17]。通過測井曲線形態(tài)分析，B砂體沉積間斷面主要有3種：①泥質(zhì)夾層，②均一疊加砂體電測曲線臺階變化，③電測曲線沉積韻律差異(圖4)。

通過沉積間斷面識別與對比發(fā)現(xiàn)，B砂體中部存在一期較大的沉積間斷面，除B15井外，其余開發(fā)井均為泥巖，測井曲線形態(tài)回返程度高，定義為Ⅰ類沉積間斷面，該沉積間斷面是識別B砂體兩期沉積的重要標(biāo)志，縱向上將砂體劃分為B-1及B-2砂體(圖4、圖5)。在B-1及B-2砂體內(nèi)，仍然可識別出更小級次的沉積間斷面，定義為Ⅱ類沉積間斷面，例如B10井測井曲線有臺階式箱型韻律變化，表明B-2砂體縱向上存在2期分流河道沉積，B15井測井曲線韻律變化表明，B-1a砂體為河口壩沉積，B-1b砂體為分流河道沉積(圖4)。

沉積間斷面識別及測井相分析結(jié)果顯示，B-1及B-2砂體中共有3種主力沉積微相疊置模式(圖4)。①河道與河口壩疊置。上部為正韻律分流河道沉積，下部為反韻律河口壩沉積，這種模式在開發(fā)井中鉆遇程度較高。早期淺水三角洲前緣河口壩砂體后期受河道沖刷，再沉積河道砂體，因此，下部的河口壩也可稱為殘余河口壩，如B15井B-1a砂體。②河口壩疊置。上下兩期反韻律河口壩砂體疊置，如KL-3井。③河道疊置。上下兩期正韻律或箱型韻律河道砂體疊置，如B10井)。

圖4 不同沉積間斷面識別圖版Fig.4 Identification charts of different sedimentary discontinuities

圖5 B砂體骨干剖面砂體對比Fig.5 Sandbody comparison in main profiles of sandbody B

3.3 沉積演化過程

單井沉積期次及沉積微相已經(jīng)確認(rèn)，橫向上結(jié)合沉積間斷面類型進(jìn)行對比，最終在沉積模式約束下完成B砂體沉積演化模擬，研究結(jié)果表明，B砂體是由5期淺水三角洲砂體沉積疊置而成。

第一期(B-1a砂體，圖6(a))：B砂體沉積時期整體物源來自南部， 河流由南向北注入淺湖。 從對比圖可看出，僅有KL-3、B15和B16井鉆遇該期砂體，測井相表現(xiàn)為漏斗型的反韻律特征(圖5(b))，為河口壩沉積，厚度不大。B-1a砂體沉積時期，該區(qū)主要發(fā)育三角洲前緣河口壩沉積，發(fā)育在砂體上的河道均為水和沉積物的運(yùn)移通道，少有河道成因砂體形成。B-1a砂體沉積范圍不大，KL-3井B砂體為兩期河口壩疊置沉積，沒有后期河道對早期河口壩的沖蝕改造，基本能夠代表第一期河口壩砂體的厚度，厚度為3.2 m，B15，B16井鉆井揭示的厚度約3.0 m，與KL-3井基本一致。

圖6 各期次砂體沉積微相Fig.6 Sedimentary microfacies of sandbody in different stages

第二期(B-1b砂體，圖6(b))：KL-3、B15、B16和B19井鉆遇該砂體，除KL-3井位測井相為漏斗型河口壩沉積外，其余3口井測井相為鐘型的分流河道沉積(圖5(a))。第一期砂體沉積后，由于湖平面上升，河口向陸地方向退縮，油田范圍內(nèi)以泥巖沉積為主，B16井鉆遇泥巖(B-1a砂體與B-1b砂體間)，其余井未鉆遇泥巖，可能是被后期分流河道沖蝕，也可能是受測井分辨率限制而無法識別。從錄井資料看，該深度對應(yīng)巖屑的泥巖含量明顯增加。之后湖平面下降，河口再次向湖方向推進(jìn)，該區(qū)開始沉積B-1b砂體。先期沉積與B-1a砂體一樣的三角洲前緣河口壩砂體，隨著沉積的繼續(xù)，河口壩砂體會逐漸露出水面成為三角洲平原，河口進(jìn)一步向湖方向推進(jìn)，平原區(qū)的分流河道會對早期沉積的河口壩進(jìn)行沖蝕改造，形成河道成因砂體，B15、B16、B19井既是如此。整體看，B-1b砂體向湖方向逐漸變薄，在B19井厚度為2.5 m，向北東方向逐漸尖滅(圖5(c))。

第3期(B-2a砂體， 圖6(c))： 該砂體僅有KL-3、B16井鉆遇，測井相均為漏斗型河口壩沉積，上部無河道沉積，基本能夠代表原始沉積厚度，約8.0 m，而B16井河口壩應(yīng)該是殘余河口壩，厚度約3.9 m。

第4期(B-2b砂體，圖6(d))：該砂體有多口井鉆遇，除KL-1、B4井測井相為漏斗型河口壩沉積外，其余井測井相為鐘型的分流河道沉積。B-2a砂體沉積后，由于湖平面下降，河口向湖方向推進(jìn)，開始沉積B-2b砂體，同時B-2a砂體露出水面成為三角洲平原，被分流河道沖蝕改造，B15井處河口壩被完全沖蝕，B16井未被完全沖蝕，存在殘余河口壩。該期存在兩個方向的支流，主力水流方向仍然在北東方向，在向湖方向的遠(yuǎn)端KL-1、B4井處前緣亞相形成新的以河口壩朵葉體為主的沉積。B18井為次支流方向沉積，砂體厚度不大。

第5期(B-2c砂體，圖6(e))：B-2c砂體是繼B-2b砂體向湖方向的又一期推進(jìn)，是B砂體的最后一期砂體，沉積模式與B-2b砂體基本一致，B19、B4、B10、KL-1井鉆遇分流河道沉積，均為對B-2b砂體沖蝕改造后形成的河道成因砂體。隨著三角洲的推進(jìn)，原三角洲平原距離湖岸線越來越遠(yuǎn)，分流河道在平原區(qū)可發(fā)生改道，對原沉積物進(jìn)行改造再沉積形成河道成因砂體。

4 結(jié) 論

(1)B砂體為指狀砂壩型淺水三角洲沉積。

(2)B砂體分為5個沉積期次，單期淺水三角洲沉積砂體厚度主要分布在2～4 m。在古地理環(huán)境水退、水進(jìn)的變化中，三角洲經(jīng)歷發(fā)育-沉積間斷-再發(fā)育的多個沉積循環(huán)過程，最終形成目前的砂體形態(tài)。