近岸水下扇巖石相及儲層特征分析
——以鹽家油田鹽227區為例

董　越，侯加根，曹　剛，劉鈺銘，王梓媛，李　婧

（1.中國石油大學地球科學學院，北京102249；2．中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營257015；3．北京大學地球與空間科學學院，北京100871）

近岸水下扇巖石相及儲層特征分析
——以鹽家油田鹽227區為例

董越1，侯加根1，曹剛2，劉鈺銘1，王梓媛3，李婧1

（1.中國石油大學地球科學學院，北京102249；2．中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營257015；3．北京大學地球與空間科學學院，北京100871）

研究近岸水下扇的儲層內部質量特征及結構特征，對剩余油挖潛及開發方案調整具有重要意義。以鹽家油田鹽227區為例，依據巖心資料，對其巖石相沉積特征及成因機制進行了分析，認為研究區主要發育6種類型的巖心巖石相。鑒于巖心、測井、錄井、地震等資料在研究尺度及分辨率上的差異，在進行巖石相儲層質量及分布特征研究之前，考慮巖石相測井定量劃分的必要性和可行性，將6種巖心巖石相劃分為泥巖相、含礫砂巖相、礫狀砂巖相和礫巖相4個亞類，并確定其測井定量劃分標準，進而依據實驗室分析化驗數據，總結了各巖石相亞類的儲層質量特征。礫狀砂巖相儲層以剩余粒間孔為主，物性及含油性好，為Ⅰ類儲層；含礫砂巖相儲層以剩余粒間孔或粒內溶孔為主，物性及含油性一般，為Ⅱ類儲層；礫巖相儲層以剩余粒間孔為主，物性相對較差，含油性較差，為Ⅲ類儲層；泥巖相物性最差，幾乎不含油，為非儲層。在此基礎上，應用地震反演成果開展了巖石相空間展布研究，認為研究區沙四段下部主要發育礫巖相，其為主水道及側緣沉積的產物；中部主要發育連續的砂巖相（包括含礫砂巖相及礫狀砂巖相），為頻繁改道的辮狀水道及水道間沉積物的復合體；上部發育穩定泥巖，為湖相泥巖沉積，垂向上整體為正旋回。礫巖相呈帶狀由北東至南西展布，而砂巖相則呈片狀展布。

近岸水下扇；巖石相；儲層質量；空間展布；鹽227區；鹽家油田

0　引言

近岸水下扇沉積普遍發育于我國東部地區的中新生代斷陷湖盆內，該類沉積體一般緊鄰斷陷湖盆陡坡帶分布，與大斷裂發育密切相關。由于地形坡度大，因此沉積物以密度流或濁流沉積為主［1］。東營凹陷北部陡坡帶古近系沙四段沉積時期發育的多期近岸水下扇沉積，是重要的儲集類型之一［2-5］。2009年以來，勝利油田對東營凹陷鹽家油田鹽227區以井工廠的方式進行水平井開發，連續鉆探9口水平井，取得了良好的效果，但由于近岸水下扇砂礫巖油藏的特殊性，包括復雜的巖性變化、較強的非均質性及儲層物性參數分布不明晰等，嚴重制約了油藏的開發。筆者在綜合分析鹽家油田鹽227區巖心、鉆井、地震等資料的基礎上，對該區巖石相類型、物性特征及分布進行研究，以期進一步揭示該區近岸水下扇儲層的非均質性，為后續開發方案的制定及調整奠定基礎。

1　地質背景

鹽家油田鹽227區致密砂礫巖油藏位于鹽家油田中南部，其區域構造位置處于東營凹陷北部構造外帶的陡坡帶東端、陳家莊凸起南部及鹽18井古沖溝的西側翼（圖1）［6］。研究區構造呈北東—南西向展布的單斜形態，地層南西低、北東高，傾角為20°［7-8］。鹽227區主力含油層段為沙河街組沙四段，由于該段沉積了整套的砂礫巖，內部泥巖隔夾層不發育，難以進行地層劃分，因此縱向上合并為一套層系整體進行開發。

圖1　鹽家油田鹽227區構造位置（據文獻［4］略有修改）Fig.1　Structural location of Yan 227 block in Yanjia Oilfield

鹽家油田鹽227區沙四段下部地層以粗碎屑沉積為主，自下而上碎屑粒度由粗變細，整體呈現正旋回的特征。巖性主要為中粗砂巖、含礫砂巖、礫狀砂巖、細礫砂巖及中礫砂巖等，砂地比達到92.6%。細粒沉積物中普遍含有砂礫，分選、磨圓均較差，成分成熟度和結構成熟度均較低，常見重礦物發育，體現其近源快速堆積的特征。從取心井巖心觀察發現，泥巖以深灰色及黑色為主，常見砂質滑動、包卷層理等構造，反映其沉積水體較深、地形坡度較大及濁流沉積的特征。遠光輝等［9］、王居峰［10］曾對包含鹽227區在內的整個東營凹陷北部陡坡帶進行過研究，認為東營凹陷北部陡坡帶沙四段主要發育近岸水下扇及扇三角洲2種沉積相類型。在巖心觀察中所發現的粗粒度、深湖沉積環境及垂向正旋回等證據表明，鹽227區的沉積環境整體上為近岸水下扇沉積［11-12］。針對該區巖性復雜、內部非均質性強等特征，綜合巖心、錄井、測井等資料，在對巖石相進行識別與劃分的基礎上，總結各類巖石相的儲層特征，進而結合地震資料，研究巖石相的空間展布規律，從而明確儲層物性的空間分布特征。

2　巖心巖石相類型及特征

巖石相為某一沉積微相中沉積特征相似的巖性組合，是對沉積微相的進一步細分。明確巖石相的沉積、分布及物性特征，有利于確定沉積相的劃分與分布，以及深入研究儲層的分布與質量特征［13-14］。在系統觀察研究區116.75 m巖心的基礎上，綜合考慮了各種類型巖性的沉積特征，將巖石相劃分為中細礫巖相、泥質礫巖相、礫狀砂巖相、含礫砂巖相、粉細砂巖相和泥巖相共6類。

（1）中細礫巖相

中細礫巖相在研究區發育廣泛，包括中礫巖和細礫巖，其支撐性質為顆粒支撐（圖版I-1）。礫石主要成分為花崗片麻巖及安山巖，礫石體積分數大于50%，中礫巖內中礫體積分數大于35%，而細礫巖內細礫的體積分數多大于40%。礫徑為3～40 mm，平均為25 mm，最大粒徑約為80 mm。分選較差，磨圓中等，以次棱圓狀為主，棱角狀及次棱角狀次之，可見不明顯的正粒序層理及沖刷面。細粒沉積物以粉細砂巖為主，呈現灰色至深灰色。中細礫巖相主要為內扇主水道沉積。

（2）泥質礫巖相

泥質礫巖相總體在研究區發育較少，其支撐性質為雜基支撐，礫、砂、泥混雜堆積，泥質體積分數可達50%以上，內部無明顯層理，呈塊狀構造（圖版Ⅰ-2）。礫徑為2～40 mm，分選極差，粒級呈多眾數分布。礫石磨圓差，主要為次棱角狀，可見部分礫石直立呈“漂礫”狀。上述特征表明，此種巖相屬于黏性高、密度大的泥石流沉積，礫、砂、泥整體搬運，并在水體能量減弱時快速堆積。泥質礫巖相主要為內扇主水道間沉積。

（3）礫狀砂巖相

礫狀砂巖相在研究區發育廣泛，主要成分為粗砂（圖版Ⅰ-3），其體積分數大于50%，礫石體積分數為20%～30%。礫徑一般為2～10 mm，最大粒徑為25 mm。分選、磨圓中等，泥質含量較低，膠結疏松。成層性較弱，層理主要由粒度的差別而呈現，層理間距一般為2 cm。上述特征表明，此種巖相沉積于水動力條件減弱的環境，搬運機制為重力流逐漸過渡為牽引流。礫狀砂巖相主要為中扇辮狀水道沉積。

（4）含礫砂巖相

含礫砂巖相（圖版Ⅰ-4）在研究區發育廣泛，主要成分為中砂，礫石體積分數為15%～25%。礫徑一般為2～4 mm，最大可達10 mm。分選、磨圓中等，泥質含量較礫狀砂巖相稍高。可見明顯粒序層理，呈現正韻律特征。此種巖相亦沉積于水動力條件減弱的環境，搬運機制為重力流逐漸過渡為牽引流。含礫砂巖相主要為中扇辮狀水道間沉積。

（5）粉細砂巖相

粉細砂巖相在研究區發育廣泛，厚度較薄，垂向上與泥巖互層（圖版Ⅰ-5）。分選、磨圓中等—較好，成層性較好，但一般內部未見層理。搬運機制為水動力較弱條件下的牽引流。粉細砂巖相主要為辮狀水道前緣的席狀砂沉積。

（6）泥巖相

泥巖相在研究區發育較少，泥巖一般致密純凈，呈塊狀，顏色深（圖版Ⅰ-6），體現其深湖相沉積的特征。

3　巖石相歸類及定量劃分

在巖心巖石相類型及沉積特征研究的基礎上，進一步利用巖心、測井、錄井以及地震資料研究各類巖石相的儲層特征及空間展布特征，從而明確巖石相儲層質量及結構。由于巖心觀察尺度較小，因此通過肉眼觀察所劃定的巖心巖石相較為細致，而在進行巖石相儲層特征分析及空間展布分析過程中，巖心物性分析資料涵蓋的巖性有限，測井、錄井以及地震資料研究尺度較大，難以準確完整地分辨出上述6種類型的巖心巖石相。因此，直接應用這6種類型的巖心巖石相進行儲層質量及分布的研究具有很大難度。鑒于以上情況，考慮將這6種類型巖心巖石相中性質類似者合并為巖相亞類，確定每種巖相亞類的測井定量劃分標準，從而在單井上進行巖石相劃分；通過聲波測井及密度測井得到正演波阻抗曲線，分析其與巖相的耦合關系，從而應用地震資料進行巖石相空間展布研究。綜合分析研究區6種巖心巖石相的特點，考慮巖石相劃分的必要性和可能性，擬從各類巖石相的含油性及電性特征入手，對這6種巖心巖石相進行歸類。

綜合統計研究區2口取心井共380塊樣本的巖性-含油性對應關系（表1）可知：礫狀砂巖巖心樣本以油浸為主，含油性好；含礫砂巖巖心樣本為油浸或油斑，含油性較好；細礫巖及中礫巖巖心樣本含油性特征相似，以油跡及熒光為主，含油性較差；粉細砂巖巖心樣本以熒光為主，含油性最差。

表1　鹽家油田鹽227區巖心巖石相的含油性統計Table 1　Statistics of oil-bearing properties and core lithofacies in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled %

圖2　鹽家油田鹽227區巖石相電性特征綜合柱狀圖Fig.2　Lithofacies and well log characteristics in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

不同類型的巖石相在測井特征上亦表現出明顯的相似性。從圖2可看出：粉細砂巖與泥巖的測井特征相似，自然電位、電阻率及微電極等測井曲線均位于基線處［圖2（a）］；含礫砂巖自然電位測井曲線在基線附近，電阻率低，微電極測井曲線在基線附近或稍有偏離［圖2（b）］；礫狀砂巖自然電位顯示出小幅度負異常，電阻率測井曲線呈現小幅度鋸齒狀，微電極測井曲線偏離基線，呈小幅度鋸齒狀［圖2（c）］；細礫巖和中礫巖的測井特征相似，自然電位為中—高幅度負異常，電阻率測井曲線呈現鋸齒狀高尖，而微電極測井曲線則呈大幅度鋸齒狀［圖2（d）］。綜合考慮各類巖相的電性及含油性特征，兼顧巖石相劃分的必要性與可行性，將巖心觀察到的6種巖心巖石相歸為4個亞類：泥巖相、含礫砂巖相、礫狀砂巖相、礫巖相（表2）。

研究區測井資料較全，綜合分析認為密度測井（DEN）及補償中子測井（CNL）對于該區4個亞類巖石相響應較好。應用公式（1）對測井曲線進行歸一化處理。

式中：X1表示歸一化處理后的測井曲線數值；X為原始測井曲線數值；Xmax為處理井段測井最大數值；Xmin為處理井段測井最小數值。統計各類巖石相的測井響應情況，制作測井解釋圖版（圖3），并總結各類巖石相的定量劃分標準（表3），從而在單井上識別出4個亞類巖石相。通過巖心識別巖石相與測井識別巖石相的對比（圖4），其識別準確率可達84.4%。

表2　鹽家油田鹽227區沙四段巖石相歸類Table 2　Classification of lithofacies in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

圖3　鹽家油田鹽227區巖石相劃分測井解釋圖版Fig.3　Lithofacies identification from well logs in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

表3　鹽家油田鹽227區巖石相定量劃分標準Table 3　Quantitative criterion for lithofacies classification in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

圖4　鹽家油田鹽227區鹽227井巖心巖石相測井識別驗證Fig.4　Lithofacies identified by well logs data and core data in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

4　巖石相儲層質量

在巖石相歸類的基礎上，結合巖心資料、實驗室分析資料等，對研究區不同巖石相亞類的物性特征進行了總結（表4）。

表4　鹽家油田鹽227區不同巖石相物性特征統計Table 4　Physical properties of different kinds of lithofacies in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

研究區（具有孔隙度分析資料）的巖性主要包括含礫砂巖、礫狀砂巖、細礫巖及中礫巖。從表4可以看出，粒度中等的含礫砂巖、礫狀砂巖物性較好，粒度較大的中細礫巖的物性較差。結合不同巖石相物性、含油性及孔隙微觀特征（表5），總結了不同巖相亞類的儲層質量特征。

表5　鹽家油田鹽227區不同類型巖石相物性參數統計Table 5　Physical property parameters of different kinds of lithofacies in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

（1）礫狀砂巖相：儲層的孔隙一般以剩余粒間孔為主，孔隙度及滲透率均較高，含油性好，為研究區沙四段的Ⅰ類儲層。

（2）含礫砂巖相：儲層孔隙以剩余粒間孔或粒內溶孔為主，孔隙度較高，滲透率中等，含油性一般，為研究區沙四段的Ⅱ類儲層。

（3）礫巖相：儲層的孔隙一般以剩余粒間孔為主，孔隙度及滲透率均相對較低，含油性一般較差，為研究區沙四段的Ⅲ類儲層。

（4）泥巖相：孔隙以粒內溶孔為主，孔隙度可能較高（以微孔隙為主），但由于連通孔隙的喉道窄，滲透率低，含油性最差，為非儲層。

5　巖石相空間展布規律

鹽家油田鹽227區鉆井（多為水平井）較少，為大面積的無井區。為了落實不同類型巖石相在空間的展布規律，需充分利用該區大量地震資料進行研究。在地震屬性敏感性分析的基礎上，利用沙四段儲層的波阻抗能較好地區分巖石相（圖5）。由圖5可知：礫巖相的波阻抗值較大，頻率最高的波阻抗值為10 300 g/cm3·m/s；泥巖相的波阻抗值偏低，頻率最高的波阻抗值為6400 g/cm3·m/s左右；含礫砂巖相和礫狀砂巖相波阻抗特征相似，頻率最高值區的波阻抗值為8 300～8 700 g/cm3·m/s，應用地震資料難以區分。因此，在巖相亞類劃分的基礎上進一步將其綜合為三大類巖石相：泥巖相、砂巖相（包括含礫砂巖和礫狀砂巖）、礫巖相，并確定其波阻抗分界值分別為7500 g/cm3·m/s和9500 g/cm3·m/s。

圖5　鹽家油田鹽227區沙四段巖石相波阻抗-頻率分布直方圖Fig.5　Frequency distribution histogram of wave impedance of lithofacies in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

在波阻抗敏感性分析的基礎上，基于地震地層學、地震反演等理論，采用約束稀疏脈沖反演的方法開展了研究區沙四段的波阻抗反演（圖6）。反演結果表明：本區巖石相展布相對較連續，縱向上沙四段下部總體發育礫巖相及砂巖相，并相互疊置，應為主水道及主水道側緣沉積；中部主要發育砂巖相，分布較連續，結合近岸水下扇的沉積特點，認為其應為辮狀水道頻繁改道所形成的辮狀水道及水道間沉積物復合體；上部發育一套穩定的泥巖相，為深湖相沉積。由下至上，粒度逐漸變細，體現了垂向上的正旋回特征，反映了水退進積的過程。從平面上的沙四段中部地層切片上看，本區物源方向為東北方向的鹽18井附近的古沖溝，水體流至本區中部時有向南流動的趨勢；礫巖相在平面上總體呈帶狀由東北至西南方向斷續展布，東南部片狀分布的砂巖相應為辮狀水道頻繁改道形成的多期辮狀水道及水道間的沉積物復合體，而在地層中部泥巖發育較局限。通過反演數據體與測井擬合波阻抗曲線的比對，認為反演的準確率較高。

圖6　鹽家油田鹽227區沙四段波阻抗反演結果Fig.6　Impedance inversion of E2s4in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

6　結論

（1）鹽家油田鹽227區石心巖石相可以劃分為中細礫巖相、泥質礫巖相、礫狀砂巖相、含礫砂巖相、粉細砂巖相和泥巖相共6種。

（2）考慮巖石相測井劃分的必要性和可行性，將6種巖心巖石相劃分為礫巖相、礫狀砂巖相、含礫砂巖相和泥巖相等4個亞類。

（3）各亞類巖石相儲層性質不同。礫狀砂巖相儲層為Ⅰ類儲層，含礫砂巖相儲層為Ⅱ類儲層，礫巖相儲層為Ⅲ類儲層，而泥巖相為非儲層。

（4）鹽家油田鹽227區沙四段底部主要發育礫巖相，為近岸水下扇主水道沉積，中部主要發育砂巖相（包括礫狀砂巖相和含礫砂巖相），連續分布，為頻繁改道的辮狀水道及水道間沉積物的復合體；上部發育一套穩定泥巖，為深湖相沉積，正旋回；平面上沙四段中部礫巖相呈帶狀展布，砂巖相呈片狀展布，而泥巖相發育較局限。

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圖版Ⅰ

圖版Ⅰ說明：鹽家油田鹽227區沙河街組沙四段巖石相巖心照片。1.顆粒支撐中礫巖，礫徑為中—細礫，分選、磨圓較差，排列雜亂（鹽227井，3 756.23 m）；2.泥質礫巖，可見漂礫現象，礫石分選磨圓極差（鹽227-1井，3 745.76 m）；3.礫狀粗砂巖，底部具有沖刷面，可見泥質條帶（鹽227-1井，3 835.65 m）；4.含礫中砂巖，上部由于粒度變細而顏色逐漸加深，具粒序層理（鹽227-1井，3 841.33 m）；5.粉細砂巖，呈薄層狀，與暗色泥巖互層（鹽227井，3 749.42 m）；6.暗色泥巖，顏色深代表沉積水體較深，屬于深湖相沉積（鹽227井，3 742.96 m）

（本文編輯：楊琦）

Lithofacies and reservoir characteristics of subaqueous fan:A case from Yan 227 blok in Yanjia Oilfield

Dong Yue1，Hou Jiagen1，Cao Gang2，Liu Yuming1，Wang Ziyuan3，Li Jing1
（1.Institute of Earth Science，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；2.Research Institute of Exploration and Development，Shengli Oilfield Company，Sinopec，Dongying 257015，Shandong，China；3.School of Earth and Space Science，Peking University，Beijing 100871，China）

A full understanding of the internal architecture and quality of subaqueous fan reservoir is significant for remaining oil tapping and development plan adjustment.Taking Yan 227 block in Yanjia Oilfield as an example，this paper summarized 6 types of core lithofacies based on core observation，and analyzed their sedimentary characteristics and origins.Because of the discrepancy of scale and resolution between core data and well log data or seismic data，in consideration of the necessity and possibility of quantitative classification of lithofacies by using well log data，the 6types of core lithofacies were classified into 4 patterns，including mudstone facies，pebbly sandstone facies，gravel sandstone facies and conglomerate facies，and the classification criterion for each pattern was determined.And then，based on lab analysis data，the reservoir quality of each pattern was summarized:gravel sandstone facies mainly has residual pore between grains，the physical properties and oil-bearing character are the best，which makes it the first rank reservoir；pebbly sandstone facies has pores between grains and intragranular dissolved pores，the properties and oil-bearing character are medium and it is the second rank reservoir；conglomerate facies mainly has residual pores between grains but the physical properties and oil-bearing character are relative poor，so it is the third rank reservoir；the physical properties of mudstone facies is the worst，and it is nearly oil-free，so it is non-reservoir in the study area. On this basis，seismic inversion of acoustic impedance was applied to analyze the lithofacies distribution.The result shows that in vertical range，the conglomerate facies is well developed at the bottom of E2s4，which is the deposit of or between the main channel in inner fan；the sandstone facies（including pebbly sandstone facies and gravel sandstone facies）is well developed in the middle of E2s4，which is the complex deposit of multi-stage braided channel in middle fan；the mudstone facies is well developed at the top，and in all the formation shows normal cycle.In horizontal range，the conglomerate facies is ribbon-like and orients northeast-southwest，and the sandstone facies is sheet-like.

subaqueous fan；lithofacies；reservoir quality；spatial distribution；Yan 227 block；Yanjia Oilfield

TE111.3

A

1673-8926（2015）05-0060-07

2015-06-03；

2015-07-28

國家重點基礎研究發展計劃（973）項目“陸相致密油高效開發基礎研究”（編號：2015CB250901）資助

董越（1990-），男，中國石油大學（北京）在讀碩士研究生，研究方向為儲層表征及建模。地址：（102249）北京市昌平區府學路18號中國石油大學地球科學學院。E-mail：cup_dongyue@sina.com

侯加根（1963-），男，博士，教授，博士生導師，主要從事油氣藏勘探及開發方面的教學與研究工作。E-mail：houjg63@cup.edu.cn。