河南濮城油田沙二上2+3砂層組末端扇沉積特征及剩余油分布

李紅南，于文文，劉 偉

(1.中國石油大學(華東)地球科學與技術學院，山東 青島 266580;2.東方地球物理勘探有限責任公司研究院，河北 涿州，072750;3.中國石化中原油田采油二廠，河南 濮陽 457532)

濮城油田位于東濮凹陷中央隆起帶北部，南區位于濮城構造南端，沙二段油藏面積近15km2，是被斷層復雜化的帶氣頂的斷塊油藏，濮53塊和濮12塊為富含油斷塊［1］。沙二上亞段2+3砂層組是主要含油層系，經研究認為是末端扇沉積體系。

1 末端扇國內外研究現狀

Mukerji(1975)［2］和 Friend(1978)［3］等人首次提出了末端扇的沉積學概念，認為末端扇是在干旱-半干旱環境下，河流末端由于蒸發量減少，隨著地形逐漸變緩，水流向四方散開，流速驟減，水深變淺，遂攜物質大量沉積，臨近補給水道區的寬而淺的河道向扇體轉變并逐漸變成片流形成的扇狀堆積體。Parkash等(1983)［4］通過對印度馬坎達河地區扇體形態學及巖相的詳細描述，對末端扇的形成及沉積過程進行了初步解釋。Kelly等人(1993)［5］提出了末端扇的沉積模式，把末端扇分成3個相帶:補給水道、分流河道和遠端盆地。Newell等(1999)［6］通過對俄羅斯南烏拉爾階上二疊紀橫向河流沉積系統的研究，進一步劃分了沉積微相，把分流河道相帶分為片狀洪水流、河道流和漫溢相沉積，深入研究了各自的巖性組成、沉積構造、沉積環境及層序等特征，為末端扇沉積體系的深化研究提供了重要的理論依據。Tooth 等(1999，2000)［7-8］根據澳大利亞北部河流終端末端扇的沉積模式特點，認為末端扇主要有兩種沉積特征。第一種是在干旱氣候下，在斷層控制的斜坡斷裂帶由于坡度驟然減小，使水流能量減少，河流沉積物負載快速下沉，斜坡上沒有斷裂帶，河流流量通過滲濾和蒸發迅速減少，進而造成水流能量的快速降低，最終形成末端扇的砂質堆積物;第二種是由于水流流量的減緩速度很慢，沿著河道水流能量也不斷損失，河流沒有能力再搬運沉積物，沉積物將在很長的流程中不斷沉積，最后在河流末端水流中幾乎已沒有沉積物負載，因此不可能形成明顯的扇形堆積體。

國內對于末端扇的研究比較晚。張金亮等(2007)［9］通過對濮城油田古近系沙河街組沙二上亞段2+3砂組沉積相的研究，首次在國內提出末端扇這一沉積相類型。之后很多學者對濮城地區的末端扇進行了沉積特征和儲層非均質性的研究［10-13］，但是對于末端扇沉積相儲層的剩余油分布研究較少。

2 末端扇沉積特征

濮城油田沙二上亞段2+3砂組油藏巖性大致分為4種:中粗砂巖、細砂巖、粉砂巖和泥巖。砂巖以灰綠色、灰色為主，大部分泥巖顏色為灰綠色，磨圓為次棱-次圓，分選中等-好。濮城油田沙二上2+3砂組末端扇沉積體系包括近端亞相、中部亞相和遠端亞相。

近端亞相由補給水道和水道間的沉積物組成［14-15］。補給水道為河流河道沉積的延續，主要由雜基支撐至碎屑支撐的中粗砂巖和砂巖組成，厚度5～10m。碎屑顆粒粗、成分復雜、泥質含量高，分選差。以垂向加積沉積作用為主，河道一般深而窄。水道間為泥巖沉積夾薄層粉細砂巖沉積。本區未見明顯的近端亞相發育，從沉積特征推測，近端亞相位于研究區東部相鄰地區。

中部亞相是末端扇沉積體系的主體，是砂體最發育部位，可作為良好的油氣儲集層。進一步可劃分為4個沉積微相:分流河道、泥灘、近水道漫溢和遠水道漫溢。

(1)分流河道微相:分流河道是上游方向河流補給水道的繼承，為末端扇的骨架砂體。因干旱氣候下季節性降雨造成的洪水作用，分流河道頻繁改道。同時物源供應的強弱變化，充填作用造成的地形地貌變化等多種因素使分流河道層序組合多樣化。常由數個單河道復合而成，在垂向上為多個小韻律層(常為2～4個)疊置成較厚的復合韻律層，在平面上為河道頻繁遷移而形成廣泛分布的分流河道復合體。

(2)泥灘微相:主要在末端扇間的低洼區，是有障礙的較淺洪水延伸沉積而形成，以懸浮沉積為主。巖性主要有厚層紫紅色、淺棕色泥巖，薄層含有干裂泥巖，薄層灰綠色泥巖、含粉砂泥巖及含泥粉砂巖。

(3)近水道漫溢微相:該微相在分流河道的兩側或前緣，為洪水期分流河道水流溢出形成的沉積物。粉細砂巖為主，泥質含量較高，少見中粗砂巖沉積，分選極差，常是顆粒流形式沉積為主。

(4)遠水道漫溢微相:在近水道漫溢前緣，巖性為粉砂巖、泥質粉砂巖與淺棕色、灰綠色泥巖間互沉積，泥質含量很高。主要是正韻律和均勻韻律為主，席狀的砂巖向上變細，具明顯底界和側向邊界，常為水平層狀。

遠端亞相，亦稱遠端盆地亞相，位于中部亞相更向湖地帶，在遠水道漫溢前方地形較平坦的地方［16］。沉積物較細，分選性較好，以懸浮總體為主，巖性以灰綠色、淺棕色泥巖為主，夾泥質含量很高的薄層泥質粉砂巖，在特大洪水期有細砂沉積。

本區的主要沉積構造類型有層理構造、侵蝕構造、變形構造和生物成因構造。層理類型主要有平行層理、槽狀交錯層理、波狀層理、透鏡狀層理、低角度交錯層理和水流沙紋層理等。因末端扇相各相帶的沉積環境和水動力條件不同，因而層理構造及層序特征也不同。

3 末端扇沉積模式

根據研究，濮城油田末端扇屬于上文Tooth提出的第一種沉積模式，但它又有自身的特點(圖1)。

圖1 濮城油田沙二上2+3砂組沉積相模式圖Fig.1 Sedimentary model for Nos.2+3 sand sets in the upper oil reservoirs of the second member of the Shahejie Formation in the Pucheng Oil Field

沙二沉積時為半干旱氣候環境下，河流終端河流水量的減少，物源區的碎屑物質被季節性降雨和由此產生的洪水流搬運在河流終端形成砂質沉積為主的末端扇沉積，水動力條件主要是牽引流。但因研究區的末端扇主要發育在漲縮湖盆，湖盆水面升降頻繁，以及季節性降雨和洪水流的交替影響［17］，使河道砂巖沉積中泥條及泥質夾層極發育，溢岸沉積砂泥互層極為頻繁，是該區末端扇沉積的重要特征［18］。

4 末端扇與剩余油分布

4.1 平面剩余油分布

儲層沉積微相控制注入水在油層中運動，是控制剩余油平面分布的主因。

濮城油田沙二上2+3砂層組發育末端扇沉積體系，中部亞相的分流河道是主要的儲集體，受物源影響，自東向西河道厚度逐漸減小。分流河道中心的物性比側翼過渡區近水道漫溢及遠水道漫溢砂體好，注水開發時，中心相帶吸水能力相對較好，注入水在平面驅替時也首先沿中心相帶竄流，使中心相帶水淹程度高，驅油效率高，其它側緣相帶則水淹程度相對較低，驅油效率低。平面上分流河道常呈“指狀”、“手套狀”的相對高滲帶，水道漫溢相砂體為“裙邊”狀或“裙邊”外零星土豆狀的低滲帶。剩余油主要在分流河道側翼過渡區、近水道漫溢遠水道漫溢和分散的井網難控制小透境體中(圖2)。

據1990年～2004年水井吸水剖面及油井單采研究，南區沙二上2+3油藏砂壩主體井層的每米相對吸水量和單井產液量、產油量、綜合含水率比側緣相井常較高，表明分流河道砂壩側緣及溢岸相砂體井層水淹程度低于砂壩主體井層。

4.2 垂向剩余油分布

對于主力小層來說，剩余油的分布主要取決于單層內部物性差異。在正韻律層底部和反韻律層頂部油層多為高滲層，均質程度高，是水驅油最徹底的部位，含水飽和度較大，殘余油飽和度低。正韻律的頂部和反韻律底部水驅較差，剩余油飽和度較高。復合韻律層，受層內非均質性控制，剩余油分布無特定規律。常隨物性變化，在低滲透段含油飽和度值較高。對于這類油層，注入水驅動前緣雖已經通過，但在低滲透帶注入水并未波及到。這些低滲透段的油主要是由毛細管力作用來交換和注入水的逐步侵入來驅替，剩余油飽和度的高低與油層孔喉大小，均質程度關系密切。復合韻律層含油飽和度與油層的均質程度為反比，均質程度越高，含油飽和度越低。在相同的井網和注入條件下，反韻律、復合反韻律、復合正韻律、正韻律的水驅油效果自好變差。

圖2 濮城油田沙二上油藏沉積微相及水淹規律分布對比圖a.2007年沙二上沉積微相圖;b.2007年沙二上水淹圖Fig.2 Comparison of the sedimentary microfacies(a)and flooding areas(b)in the upper oil reservoirs of the second member of the Shahejie Formation in the Pucheng Oil Field

分流河道常有垂向加積和側積沉積的砂體，垂向上，常為正韻律和復合韻律。復合韻律主要是分流河道砂體疊復，是多個正韻律砂體的疊加。故在注水開發中，流體多沿砂體中下部單段或多段式優先滲流，從而在油層頂部或低滲帶內剩余油較富集。如2006年新鉆的濮3-377井，測井組合圖中主力小層頂部有剩余油，射孔試油，初期幾乎不含水，日產油0.5t，兩個月后含水上升80%以上，是因底部水淹區突破，導致含水上升很快。

對于層間的剩余油分布，主要受控于隔夾層的發育分布。本區隔夾層極其發育，主要形成在泥灘、近水道漫溢、遠水道漫溢和遠端盆地等4種微沉積環境［10］。其分布特征受遠水道漫溢和近水道漫溢微相發育期次和規模的控制。

研究發現，層間非均質性導致的剩余油主要分布在物性較差的流動單元內，二砂組剩余油主要富集在小層的近氣頂區，三砂組剩余油主要富集在小層的濮53、文17斷塊構造高部位及注采不完善的地區，局部剩余油飽和度可高達50%，是極有利挖潛和提高采收率的部位。

5 結論

(1)濮城油田沙二上2+3油藏為末端扇沉積體系，分為近端亞相、中部亞相和遠端亞相，其中中部亞相的分流河道微相是主要儲集砂體。

(2)濮城油田沙二上2+3油藏剩余油平面上主要分布在分流河道側翼過渡區、近水道漫溢、遠水道漫溢和分散的井網難控制小透境體中。

(3)濮城油田沙二上2+3油藏剩余油垂向上分布在正韻律頂部和反韻律底部等物性差的地方。二砂組主要富集在S23、S24小層的近氣頂區，三砂組主要富集在S34、S35小層的濮53、文17斷塊構造高部位及注采不完善的地區。

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