埕島地區(qū)中淺層河流相砂體輸導(dǎo)性研究
——以渤海海域埕島地區(qū)新近系為例

沈 樸

（中海石油研究總院，北京 100028）

砂體是重要的油氣輸導(dǎo)層，前人對砂體輸導(dǎo)油氣的機(jī)理、方式、輸導(dǎo)性控制因素等方面做了相應(yīng)的研究[1-7]，但是對于中淺層（不與烴源巖直接相連的層系）河流相砂體輸導(dǎo)性影響因素、輸導(dǎo)模式以及其輸導(dǎo)性評價(jià)思路等研究較為薄弱。

本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，以埕島地區(qū)新近系為例，分析了中淺層河流相砂體輸導(dǎo)性的主控因素，建立了砂體的輸導(dǎo)模式，提出輸導(dǎo)性的評價(jià)思路，為其它地區(qū)中淺層河流相砂體輸導(dǎo)性研究和具有相似地質(zhì)背景地區(qū)的油氣勘探提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

埕島油田位于渤海灣盆地東南部極淺海-淺海海域，處于渤中凹陷、黃河口凹陷、埕北凹陷和埕寧隆起交匯處的埕北低凸起東南端，可分為埕北凹陷帶、埕北斷裂帶西翼、埕島潛山披覆構(gòu)造帶、埕北斷裂帶東翼和埕島東坡等區(qū)塊（圖1）。研究區(qū)油氣資源豐富，截至2016年底，埕島油田探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量數(shù)億噸，新近系是最主要的含油層系，占目前總探明儲(chǔ)量的近80%。

研究區(qū)新近系深度主要為400～2 300 m，屬于中淺層，主要發(fā)育河流相砂體，包括明化鎮(zhèn)組和館陶組兩層段。館陶組又分為上下兩段，其中館上段又可細(xì)分為7個(gè)砂組。明化鎮(zhèn)組-館上段6砂組主要是曲流河沉積，館上段7砂組～館下段主要是辮狀河沉積。

圖1 埕島地區(qū)概況

2 砂體輸導(dǎo)控制因素分析

影響砂體輸導(dǎo)能力的因素有很多[1–2，5–7]，研究區(qū)新近系砂體輸導(dǎo)性主要受控于砂體與斷層的關(guān)系、構(gòu)造背景、物性和連通性等方面。

2.1 斷層

研究區(qū)新近系不發(fā)育有效烴源巖，溝通古近系烴源巖的油源斷層是新近系砂體輸導(dǎo)油氣的前提。新近系輸導(dǎo)油氣的砂體均與油源斷層直接或間接相接，完全孤立的砂體不能輸導(dǎo)油氣。斷層輸導(dǎo)能力影響砂體的輸導(dǎo)性，油氣沿油源大斷裂輸導(dǎo)至新近系砂體的壓力是油氣在新近系砂體輸導(dǎo)的初始輸導(dǎo)動(dòng)力，初始輸導(dǎo)動(dòng)力越大越有利于油氣在砂體內(nèi)輸導(dǎo)；斷層縱向輸導(dǎo)油氣所達(dá)到的最高層位也影響著輸導(dǎo)砂體的層位。

2.2 構(gòu)造背景

油氣在研究區(qū)新近系砂體內(nèi)部輸導(dǎo)主要受浮力驅(qū)動(dòng)，構(gòu)造背景影響著油氣輸導(dǎo)方向。正向構(gòu)造是油氣輸導(dǎo)的重要指向，構(gòu)造相對低洼帶中油氣輸導(dǎo)路徑呈發(fā)散狀或沒有油氣輸導(dǎo)[8-10]。研究區(qū)潛山披覆構(gòu)造是該區(qū)最重要的正向構(gòu)造帶，其探明儲(chǔ)量占新近系總探明儲(chǔ)量的60%以上；而埕北凹陷帶是負(fù)向構(gòu)造，不是油氣輸導(dǎo)的主要指向，目前基本沒有發(fā)現(xiàn)規(guī)模儲(chǔ)量。

2.3 物性

砂體物性的好壞影響砂體能否輸導(dǎo)油氣以及輸導(dǎo)油氣的效率高低。砂體物性受沉積和成巖作用控制[11-13]。在同等條件下，砂體物性越好越有利于輸導(dǎo)油氣，隨著物性變差，砂體輸導(dǎo)能力變?nèi)酰划?dāng)物性低于一定值，砂體就無法輸導(dǎo)油氣。油氣在輸導(dǎo)過程中，會(huì)留下一些痕跡，如錄井上有熒光、油跡、油斑、含油等顯示，測井解釋上有含油水層、油水同層、油層等含油標(biāo)志，故錄井和測井解釋中含油顯示的砂體是輸導(dǎo)過油氣的砂體。孔隙度和滲透率是定量表征砂體物性的參數(shù)，統(tǒng)計(jì)研究區(qū) 2 000多個(gè)有油氣顯示砂體的物性值，發(fā)現(xiàn)輸導(dǎo)砂體的物性下限隨著埋深增加而有減少的趨勢，其中孔隙度下限與埋深的對數(shù)呈線性關(guān)系，滲透率下限與埋深呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系（圖2）[14]。

沉積相和巖性可以定性表征砂體物性，在孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)不足時(shí)可以近似表征砂體物性。研究區(qū)新近系河道沉積砂體（包括邊灘、心灘、河床滯留沉積砂體等）厚度大、物性好、連通性強(qiáng)，是最好的輸導(dǎo)砂體。泛濫平原沉積的砂體厚度薄、物性差、砂體泥質(zhì)含量高，一般為泥質(zhì)粉砂巖，連通性差、基本不能作為油氣輸導(dǎo)層。堤岸沉積砂體（包括天然堤、決口扇砂體等）物性等介于二者之間可以作為輸導(dǎo)砂體，但輸導(dǎo)性不如河道沉積砂體。以研究區(qū)西部館上段5砂組5小層為例，河道沉積砂體輸導(dǎo)性最好，該沉積帶內(nèi)各井平均顯示厚度6.3 m；堤岸沉積砂體輸導(dǎo)性次之，該沉積帶內(nèi)各井平均顯示厚度1.7 m；泛濫平原沉積的砂體輸導(dǎo)性最差，該類型砂體基本無油氣顯示（圖3）。研究區(qū)新近系輸導(dǎo)砂體主要的巖性包括粉砂巖、細(xì)砂巖、含礫砂巖和中砂巖等，其中細(xì)砂巖輸導(dǎo)性最好，中砂巖次之，粉砂巖第三（表1）。其原因主要是砂巖中黏土礦物含量不同所引起的輸導(dǎo)性不同，細(xì)砂巖黏土礦物含量較少，而粉砂巖和中砂巖中黏土礦物含量高，黏土礦物常堵塞孔喉，使砂體滲透率降低[10]。

圖3 埕島地區(qū)西部館上段5砂組5小層沉積相

表1 埕島地區(qū)新近系不同巖性砂體與油氣顯示關(guān)系

2.4 連通性

砂體連通性越好，越有利于砂體輸導(dǎo)。研究區(qū)新近系辮狀河沉積砂體厚度大，橫向連通好，曲流河沉積砂體由于河道的不斷變遷，多期砂體疊合連片，橫向變化大，砂體之間的連通關(guān)系復(fù)雜。砂地比（某一層段中砂體厚度占地層總厚度的比例）可以評價(jià)砂體的連通性，當(dāng)砂地比低于某值時(shí)，砂體之間基本不連通，當(dāng)砂地比高于某值時(shí)，砂體在幾何空間上完全連通，在這兩個(gè)門限值之間，砂體的連通性隨著砂地比的值增大而增大[8]。

在研究區(qū)選取160余口井，分別統(tǒng)計(jì)了館上段各砂組和館下段砂地比，依據(jù)沉積相、砂體對比剖面、地震屬性和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)等資料判斷砂體連通性，建立砂地比與砂體連通概率的關(guān)系（圖4）。當(dāng)砂地比小于0.2時(shí)，砂體基本不連通，其單獨(dú)作為油氣長距離輸導(dǎo)的通道可能性較小；當(dāng)砂地比大于0.2時(shí)，連通概率隨著砂地比的值增大而增大；當(dāng)砂地比大于50%時(shí)，砂體基本連通，是油氣長距離輸導(dǎo)的主要通道。由此確定研究區(qū)逾滲閾值C0取0.2，完全連通系數(shù)C取0.5。研究區(qū)館下段含砂率較高，平均砂地比為 0.71，砂體連通性好，是重要的油氣輸導(dǎo)層，在100余口鉆穿館下段的探井中，有80余口見油氣顯示。

圖4 埕島地區(qū)新近系砂地比與砂體連通概率關(guān)系

3 砂體輸導(dǎo)模式及輸導(dǎo)性評價(jià)思路

3.1 砂體連通類型

砂體之間的連通方式影響著砂體輸導(dǎo)油氣的模式。對于河流相砂體的連通方式，前人提出了多邊式、多層式和孤立式三種類型[9]。依據(jù)河流相砂體沉積特征，利用錄井和測試等資料，結(jié)合地球物理法[15]等對砂體進(jìn)行刻畫，較為準(zhǔn)確地描述了砂體的連通狀況，將研究區(qū)砂體宏觀連通基本類型分為3種（圖5）。

Ⅰ類連通類型（厚砂體直接連通型）主要是指厚度大的砂體相互疊置連通。這些砂體在地震資料上可以分辨，如館上段井1砂體疊合體，該砂體疊合體厚度大，與油源斷層直接相連，油氣通過油源斷層進(jìn)入砂體疊合體，砂體之間連通性好，油氣在砂體疊合體運(yùn)移聚集。

Ⅱ類連通類型（微斷層連通型）主要是指通過微斷層連接兩個(gè)砂體。目前地震資料上無法識別這些微斷層，如明化鎮(zhèn)組井3砂體和井2砂體之間的連通。井3砂體與油源斷層直接相連，整體含油，通過測試埕北258 砂體也含油，但從地震資料上分析該砂體不與油源斷層和含油砂體直接相連，分析認(rèn)為井3砂體和井2砂體之間存在地震資料上無法識別的小斷層。該小斷層溝通了井2砂體和井3砂體，從而使井2砂體與油源斷層間接相連，油氣可以輸導(dǎo)至該砂體內(nèi)。

Ⅲ類連通類型（薄砂體或物性較差砂體連通型）主要指通過薄砂體或物性較差的砂體連接兩個(gè)砂體，目前地震上無法識別這些薄砂體或物性較差的砂體，如館上段井4砂體和井5砂體之間的連通。井4砂體與油源斷層直接相連，高部位含油，通過測試井5砂體也含油；但從地震資料上分析該砂體不與油源斷層和含油砂體直接相連。井4砂體和井5砂體深度大致相同。分析認(rèn)為井4砂體和井5砂體之間存在起橋梁作用的薄砂體或物性較差的砂體，這些砂體在地震資料上無法識別。

由于存在這些砂體，井5砂體得以與油源斷層間接相連，油氣可以輸導(dǎo)至該砂體內(nèi)。研究區(qū)砂體的連接方式主要是這3種類型以及它們之間的組合。

圖5 埕島地區(qū)新近系砂體宏觀連通基本類型

3.2 砂體輸導(dǎo)模式

依據(jù)砂體宏觀連通類型等因素，將研究區(qū)新近系砂體輸導(dǎo)分為3種基本模式。圖6中A指Ⅰ類連通型輸導(dǎo)模式（單砂體直接相連油源斷層是Ⅰ類連通類型的特殊形式），表示通過油源斷層輸導(dǎo)來的油氣一直沿著厚砂體側(cè)向運(yùn)移；B指Ⅱ連通型輸導(dǎo)模式，表示通過油源斷層輸導(dǎo)來的油氣沿著厚砂體側(cè)向運(yùn)移經(jīng)過微斷層又進(jìn)入其它砂體運(yùn)移；C指Ⅲ類連通型輸導(dǎo)模式，表示通過油源斷層輸導(dǎo)來的油氣沿著厚砂體側(cè)向運(yùn)移經(jīng)過薄砂體或物性較差砂體又進(jìn)入其它砂體運(yùn)移；D表示不輸導(dǎo)情況，分別代表由于物性差和自身完全孤立而無法輸導(dǎo)的兩種情況（圖6）。

3.3 中淺層河流相砂體輸導(dǎo)性評價(jià)思路

根據(jù)中淺層河流相砂體的特征和輸導(dǎo)性影響因素分析，認(rèn)為中淺層河流相砂體輸導(dǎo)性評價(jià)總思路為先考慮前提因素，再考慮其他因素；先分析宏觀因素，再分析微觀因素；先定性分析，再定量研究。具體步驟：①先分析中淺層河流相砂體輸導(dǎo)的前提條件即與油源斷層的連接情況，其中油源斷層間接相連的情況需要結(jié)合砂體連通類型、連通性綜合分析；②分析砂體所處的構(gòu)造背景；③分析砂體沉積相類型和巖性；④結(jié)合該深度物性下限等進(jìn)行定量分析；⑤結(jié)合上述分析結(jié)果綜合判別砂體輸導(dǎo)性。

4 結(jié)論

（1）中淺層河流相砂體輸導(dǎo)性評價(jià)總思路：先考慮前提因素，再考慮其他因素；先分析宏觀因素，再分析微觀因素；先定性分析，再定量研究。

（2）中淺層河流相砂體輸導(dǎo)性主要受控于砂體與斷層的關(guān)系、構(gòu)造背景、沉積相、巖性、物性和連通性等方面。溝通古近系烴源巖和新近系砂體的油源斷層是新近系砂體輸導(dǎo)油氣的前提；構(gòu)造背景影響著油氣輸導(dǎo)的方向；河道沉積砂體輸導(dǎo)性優(yōu)于堤岸沉積砂體，泛濫平原沉積的砂體輸導(dǎo)性差；細(xì)砂巖輸導(dǎo)性最好，中砂巖次之，粉砂巖第三；輸導(dǎo)砂體的孔隙度和滲透率下限隨埋深的增加降低；砂體連通性越好，輸導(dǎo)性越好。

（3）中淺層河流相砂體宏觀連通基本類型為3類，相對應(yīng)又可劃分為厚砂體直接連通型輸導(dǎo)模式、微斷層連通型輸導(dǎo)模式、薄砂體或物性較差砂體連通型輸導(dǎo)模式等3種基本輸導(dǎo)模式。

圖6 埕島地區(qū)新近系砂體輸導(dǎo)模式

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