南堡凹陷古近系有利構造砂質碎屑流儲層評價

張景軍，韓江波，王暢溪，王志坤，張宇薇

(1.東北石油大學，黑龍江 大慶 163318；2.中國石油冀東油田分公司，河北 唐山 063004)

0 引 言

自G Shanmugam博士最早提出砂質碎屑流概念以來，砂質碎屑流沉積逐漸成為國際上深水油氣勘探領域的研究熱點[1-2]。南堡凹陷為渤海灣盆地潛在油氣地質儲量最高的凹陷之一，灘海地區發育厚度很大的砂質碎屑流沉積砂體，近年來在該地區發現了109t規模的南堡大油田[3-4]。隨著綜合地質研究的深化和各種基礎資料的不斷豐富，淺部油藏規模性開發，儲量逐漸降低，急需對深部油氣儲層進行精細研究，而現有的勘探成果也表明該區深部儲層具有良好的油藏勘探開發前景。因此，開展南堡凹陷古近系砂質碎屑流儲層評價，對該區油氣勘探的長期持續發展具有積極意義。

1 區域概況

南堡凹陷位于渤海灣盆地黃驊坳陷北部，分為陸地和灘海2個部分，勘探面積約為1 932 km2，其中，灘海面積約為1 000 km2。凹陷整體近東西向展布，受郯廬和燕山兩大斷裂系統的影響，斷層十分發育[5]。凹陷北部以西南莊、柏各莊斷裂為界與周邊凸起相鄰，內部被高柳斷層分為2個區域，為北斷南超、東斷西超的箕狀凹陷，發育南堡1～5號有利構造，林雀、曹妃甸、柳南等5個次級洼陷[6](圖1)。

南堡凹陷地層發育較為完整，自上而下依次發育第四系平原組、上第三系明化鎮組和館陶組、古近系東營組(東一段—東三段)和沙河街組(沙一段—沙三段)，中生界侏羅系和古生界奧陶系地層，其中，館陶組、東營組、沙河街組均為含油氣層，而東營組、沙河街組發育的大厚度砂質碎屑流沉積砂體可為油氣聚集提供良好條件[7-10]。目的層位主要為古近系東營組和沙河街組。

圖1 南堡凹陷區域地質概況

2 有利構造及層段優選

南堡凹陷灘海地區發育5個有利構造，即5號、1號、2號、3號構造和近南西向的4號構造，其中，2號及3號構造為優選區塊。主要原因為：①南部的沙壘田凸起為2號、3號構造的砂質碎屑流沉積提供了充足的物質來源；②沙三段、沙一段時期南堡凹陷古近紀古湖泊分別達到最大深度，東三段沉積期也具有較大水深[11]；③通過地震剖面圖，可以在2號及3號構造找到砂質碎屑流發育所需的深水和淺水坡折；④東營組沉積期斷層活動頻繁，活動速率高達500～1 200 m/Ma，古近系火山具有多期發育的特征，在沙河街組和東營組沉積時期火山活動期次均大于5次[12-13]。因此，優選構造為2號及3號構造，確定目的層位為具有深水環境的沙一段(上、下)和東三段。

3 砂質碎屑流儲層物性特征

3.1 儲層巖石學特征

3.1.1 巖石類型及特征

研究區砂質碎屑流沉積砂體的巖石類型主要為巖屑長石砂(礫)巖和長石巖屑砂(礫)巖，而長石砂巖較為少見。碎屑成分以石英、長石為主，可見中基性及酸性噴出巖、動力變質巖、云母片巖等巖漿巖和變質巖巖屑成分。石英含量為31.2%～44.3%，主要以單晶石英存在，次生加大也較發育，但加大程度不同，反映巖石處于不同的成巖作用階段；長石含量為24.2%～35.8%，次生加大普遍發育，多為Ⅱ—Ⅲ級；巖屑含量為11.8%～33.7%，不同類型的巖石巖屑含量存在較大差異，長石巖屑砂巖中含量最高，為33.7%，巖屑質長石砂巖中含量最低，為11.8%，巖屑組分主要為變質巖屑，其次為酸性噴出巖屑、中基性噴出巖和凝灰巖屑，含有少量沉積巖巖屑。

3.1.2 巖石結構特征

通過對研究區巖心樣品觀察分析可知：砂質碎屑流儲層砂體主要巖性為砂礫巖、粗砂巖、中砂巖和細砂巖等，各巖性含量分別為17.7%、40.0%、21.6%和16.6%，整體粒度較粗，粒度中值為0.078～3.100 mm，平均粒度中值為0.890 mm；分選系數為1.30～3.35，平均為1.96，分選較差；碎屑顆粒的磨圓度中等，以次棱狀—次圓狀為主，顆粒之間以點-線接觸為主；膠結類型多為孔隙型膠結，膠結物成分主要為方解石，高嶺石、伊利石以及綠泥石，以泥質膠結為主。綜上所述，目的層位發育的砂質碎屑流沉積砂巖整體上成分成熟度為中等，結構成熟度為低—中等。

3.2 儲層物性特征

測井二次解釋結果表明，研究區目的層位儲層孔隙度主要為3.0%～22.1%，峰值主要集中在10.0%～15.0%；滲透率為0.1～158.9 mD，峰值主要集中在1.0～10.0 mD。根據砂巖儲集層物性劃分標準，研究區砂質碎屑流儲層主要為低孔低滲儲層，占總儲層的87%，其次為中孔低滲儲層，占總儲層的12%，發育極少量中孔中滲儲層。

3.3 儲層非均質性

從地震屬性、砂巖厚度、孔隙度、滲透率的分布規律綜合評價研究區目的層位砂質碎屑流儲層的非均質性。

3.3.1 平面非均質性

南堡凹陷2號構造東三段的地震屬性、砂巖厚度、孔隙度及滲透率具有良好的對應關系，整體趨勢較為一致(圖2)。均方根振幅屬性高值區、砂巖厚度的高值區均發育于工區的北部和中部的NP2-16、NP2-18井和NP2-19井附近，整體呈條帶狀或局部片狀展布，連續性較好。受沉積砂體巖性及厚度的控制，孔隙度和滲透率的高值區同樣分布在工區的中部和北部，呈近北東向S形條帶狀展布，NP2-18井物性最好，NP2-16、NP2-19井及工區北部的物性次之，工區東北部NP2-6、LP1井附近及南部邊緣物性較差。綜上所述，南堡凹陷2號東三段砂質碎屑流儲層具有較強的平面非均質性。

南堡凹陷3號構造沙一上段均方根振幅屬性特征及砂體厚度近南北向展布，呈條帶狀分布，南部靠近物源接受大量沉積砂體，形成較厚的砂層，砂體發育好于北部(圖3)。工區內NP2-27—NP306X3—PG2—NP306X1—NP3-80—NP306X6等井附近及其連線兩側砂巖厚度較大，東部NP3-81井、南部NP3-26井附近砂巖厚度相對較薄?？紫抖群蜐B透率分布規律主要受到沉積砂體控制，與砂體展布規律具有很好的匹配關系，孔隙度及滲透率高值區發育于東南部的NP306X6井及北部的NP3-27井，而東部的NP3-81井和西部邊緣部分相對較差。

南堡凹陷3號構造沙一下段砂質碎屑流分布面積較小。工區東北部NP3-81井和西南部NP3-26井附近砂巖厚度較大，砂體較為發育，中部砂體發育較差，厚度較薄。儲層物性與砂巖等厚同樣具有良好的匹配關系，孔隙度和滲透率在東北部和西南部較高，在中部區域較低，整體呈現出兩頭高中間低的趨勢(圖4)。

3.3.2 層間非均質性

層間非均質性主要表現在層系的旋回性、各層段滲透率的非均質程度、隔層分布、特殊類型層的分布、層組和小層劃分等[14]。此次研究主要依據滲透非均質系數、孔隙度、滲透率的差異來分析3個層段之間的非均質性特征。

3.3.2.1 層間非均質系數的差異

南堡凹陷2號構造東三段和南堡3號構造沙一段砂質碎屑流具有相似的沉積環境，但是由于埋深和成巖作用不同，導致滲透率縱向分布表現出明顯差異。

南堡凹陷2號構造東三段儲層變異系數大于2.5，級差系數大于82，突進系數大于4.5，整體表現為強非均質性；南堡凹陷3號構造沙一下段儲層變異系數大于2.2，級差系數大于85，突進系數大于5.5，整體表現為強非均質性；南堡3 號構造沙一上段儲層變異系數小于1.5，級差系數小于50，突進系數小于4.0，非均質性與東三段和沙一下段相比較弱。因此，南堡凹陷3號構造沙一下段儲層非均質性最強，2號構造東三段儲層次之，而3號構造沙一上段儲層非均質性最弱。

3.3.2.2 層間物性差異

南堡凹陷2號構造東三段儲層孔隙度主要為10.0%～20.0%，其中，孔隙度大于10.0%的樣品占89.6%，平均為15.0%；滲透率主要為1.0～50.0 mD，平均為24.9 mD。整體上屬于中低孔中低滲儲層。南堡凹陷3號構造沙一上段儲層孔隙度主要為5.0%～15.0%，平均為8.3%；滲透率主要為0.1～50.0 mD，平均為8.8 mD。整體上屬于低孔低滲儲層。南堡凹陷3號構造沙一下段儲層孔隙度主要為0.0～10.0%，平均為6.7%；滲透率主要為0.0～1.0 mD，平均為0.6mD。整體上屬于低孔低滲儲層。綜上所述，南堡凹陷2號構造東三段儲層物性最好，3號構造沙一上段及下段的儲層物性均較差。

圖2 南堡2號構造東三段儲層特征

4 儲層分類與評價

隨著石油勘探開發程度的深入，儲層評價的重要性愈加凸顯出來[15]，而儲層評價所用方法和選擇的參數有所不同[16-20]。此次研究以取得的巖心分析資料及測井解釋成果為基礎，選取了儲層厚度(砂巖厚度)、孔隙度及滲透率3個參數，運用單井點評價與整體評價相結合的思路和專家(權重)評價法對3號構造沙一上、下亞段和2號構造東三段砂質碎屑流儲層開展綜合分析與評價。

圖3 南堡3號構造沙一上段儲層特征

4.1 儲層分類

此次研究在3號構造沙一上段提取了15口井的樣品，沙一下段提取10口井的樣品，2號構造東三段提取10口井的樣品。以南堡3號構造沙一上段為例，開展儲層綜合評價：①獲取相關構造目的層位參數后，除以該參數的極大值得到單項評分；②將各項參數單項評分分別乘以權重系數，求得單項權衡評分，其中，砂巖厚度權重系數為0.4，滲透率權重系數為0.3，孔隙度權重系數為0.3；③將各井點單項權衡評分求和，得到儲層綜合評價分數，依據儲層分類評價標準，進行儲層分類，其中，綜合得分大于0.7為Ⅰ類儲層，綜合得分0.4～0.7為Ⅱ類儲層，綜合得分小于0.4為Ⅲ類儲層[21](表1)。各構造儲層分類結果見圖5。

由圖5a可知，南堡2號構造東三段砂質碎屑流儲層整體質量較高，連通性好，Ⅰ類儲層占40%，主要分布于工區的西北部，集中發育于NP2-16、NP2-18、NP2-19井附近；其余均為Ⅱ類儲層，分布面積較廣，以NP2-6井為代表；Ⅲ類儲層不發育。總體來看，該層段的儲集性能良好，具有進一步開發的潛能。

由圖5b可知，南堡3號構造沙一上段砂質碎屑流儲層中Ⅰ類儲層占48%，主要分布在工區的北部NP3-27井區，中部NP306X3、PG2井之間，西南部NP306X1井區，東南邊部NP306X2和NP306X6井附近，整體分布面積較大但平面連續性較差、分布較散，呈三角形分布；Ⅱ類儲層占26%，分布在工區中西部，呈條帶狀展布，以NP306X3、PG2、NP3-80井為代表，平面連續性較好；Ⅲ類儲層占26%，分布于工區的東北部NP3-81井和南部邊緣NP3-26井附近?？傮w來看，Ⅰ類儲層最為發育，Ⅱ、Ⅲ類儲層相對發育，整體儲層質量較好。

由圖5c可知，南堡3號構造沙一下段砂質碎屑流儲層中Ⅰ類儲層占30%，主要分布在工區東北部NP3-81井區和西南部的NP3-26井區；Ⅱ類儲層占40%，分布于工區中部NP306X2和西南部邊緣的PG2、NP306X1井附近，呈條帶狀展布；Ⅲ類儲層占30%，分布于工區中部的NP3-80、NP306X6井附近和西北部邊緣。整體而言該儲層差異性較大，質量相對較好，Ⅰ類和Ⅱ類儲層約占總儲層的83%，Ⅱ類儲層最為發育，NP3-81、NP3-26井區域最可能成為下一步產能建設的目標區。

圖4 南堡3號構造沙一下段儲層特征

表1 南堡3號構造沙一上段儲層綜合評價

圖5 各儲層分類評價成果

5 結 論

(1) 從重力流發育環境出發，優選出2號構造東三段及3號構造沙一段上、下段發育的砂質碎屑流儲層為優選區塊。

(2) 目的儲層巖石類型以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，石英、長石含量較高且次生加大普遍發育，巖屑組分以變質巖屑為主，含少量沉積巖屑。儲層主要屬于低孔低滲儲層，具有較強的平面非均質性和層間非均質性。

(3) 整體而言，目的儲層質量較好，Ⅰ類和Ⅱ類儲層約占總儲層的83%，其中，南堡凹陷2號構造東三段儲層質量最好且平面連通性高；3號構造沙一上段儲層質量相對較好，Ⅰ類儲層最為發育但分布較為分散連續性較差；3號構造沙一下段Ⅱ類儲層最為發育，平面上Ⅰ類及Ⅱ類儲層分布在研究區兩端，中間被長條狀的Ⅲ類儲層隔開，儲層質量相對較差。