黃河口凹陷明化鎮組下段儲層特征及其對產能的影響

沈孝秀，張婕茹，繆飛飛，韓建斌，劉文超

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津塘沽 300459）

黃河口凹陷位于渤海灣南部區域，勘探開發程度較高[1-2]，具有豐富的取心、流體、產能測試以及各項分析化驗等資料。前人對黃河口凹陷的地質油藏特征研究已經取得了一系列成果[3-6]，但黃河口凹陷明化鎮組下段河流相儲層具有橫向變化快的特點[7]，目前對各類儲層微觀特征的認識尚不十分清楚，不同相帶的儲層特征表征困難。儲層特征是影響儲層產能的內在因素[8-9]，不同類型的儲層產能差異較大。本文突破了以往以油田礦權區為研究對象的局限，立足于整個黃河口凹陷，開展了區域儲層特征綜合評價[10-16]及其與產能關系的研究[17-20]，對黃河口凹陷內部擴邊評價及周邊區域規律研究具有重要的借鑒意義。

1 區域地質概況

黃河口凹陷位于濟陽坳陷的東北部、渤中坳陷的南部，夾在渤南低凸起和萊北低凸起之間，區域成藏位置十分有利，凹陷總面積約3 300 km2，基底最大埋深約7 000 m[2]（圖1）。古近紀至現今構造面貌總體表現為西深東淺、北陡南緩、凹中有隆，總體上為北斷南超的箕狀凹陷。黃河口凹陷是一個富生烴凹陷，也是渤海重要的油氣產地之一[5]，主力含油層段為新近系明化鎮組、古近系東營組和沙河街組。本文以明化鎮組下段為研究目的層，明化鎮組下段主要發育曲流河及淺水三角洲沉積，油藏類型以巖性-構造、巖性油藏為主。

圖1 黃河口凹陷區域構造位置

2 沉積及物性特征研究

2.1 區域沉積與物性特征

根據前人區域沉積相研究成果，研究區主體位于河湖交互帶上，部分位于河流發育帶以及濱淺湖帶。總體上，明化鎮組下段主要發育曲流河沉積和淺水三角洲沉積。其中，曲流河相以河床亞相的邊灘沉積微相為主，巖性主要為中-細砂巖、細砂巖；局部發育粒度較細的河漫灘微相，巖性主要為粉砂巖和泥巖；河床滯留沉積微相在研究區不發育。淺水三角洲相以前緣亞相的水下分流河道沉積微相為主，巖性主要為中-細砂巖、細砂巖；由于湖水淺，能量弱，河口壩相對不發育；平原亞相在區內局部發育，主要為分流河道和分流河道間沉積微相。

根據對明化鎮組下段1 104 塊巖心測試數據統計，研究區內儲層孔隙度主要為25.0%～40.0%，平均29.6%；滲透率主要為50.0×10-3～7 000.0×10-3μm2，平均1 105.2×10-3μm2，整體上具有高孔、特高滲的儲層特征。

2.2 不同類型沉積微相儲層劃分

根據覆壓校正后的孔滲分布，結合巖心物性測試及測井解釋等資料，對不同類型沉積微相儲層進行劃分。河床滯留沉積微相在區內不發育，未將其納入劃分類別；而水下分流河道、分流河道沉積微相由河道中心向邊部呈現水體變淺、水介質流速減緩、沉積顆粒變細的特征，致使河道邊部物性相對較差，可以將其細分為中心和邊部。依據上述原則，將明化鎮組下段不同類型沉積微相儲層劃分為三類（圖2）：

Ⅰ類儲層為邊灘、水下分流河道（中心）及分流河道（中心）沉積微相，孔隙度大于30.0%，滲透率大于1 000.0×10-3μm2，具有特高孔、特高滲特征。

Ⅱ類儲層為河口壩、水下分流河道（邊部）、分流河道（邊部）沉積微相，孔隙度為25.0%～30.0%，滲透率為150.0×10-3～1 000.0×10-3μm2，具有高孔、中-高滲特征。

Ⅲ類儲層為河漫灘、水下分流河道間、分流河道間沉積微相，孔隙度小于25.0%，滲透率小于150.0×10-3μm2，具有中-低孔、中-低滲特征。

圖2 明化鎮組下段不同類型儲層物性與沉積微相交會分析

3 儲層特征及其對產能影響

3.1 不同類型儲層特征

3.1.1 碎屑成分及填隙物

通過對690 塊砂巖薄片鏡下鑒定，明化鎮組下段儲層碎屑組分中石英相對含量為31.0%～42.0%，成分成熟度較高。其中，Ⅰ類儲層石英相對含量39.0%～42.0%，平均40.0%，填隙物含量11.6%～13.5%，平均12.5%；Ⅱ類儲層石英相對含量35.0%～39.0%，平均37.0%，填隙物含量13.5%～16.4%，平均15.0%；Ⅲ類儲層石英相對含量31.0%～35.0%，平均32.0%，填隙物含量16.5%～23.5%，平均20.5%。從Ⅰ類儲層到Ⅲ類儲層石英含量依次降低，填隙物含量依次增高，儲層物性變差。

3.1.2 粒度分析

對Ⅰ、Ⅱ類儲層446 塊粒度測試資料統計分析（Ⅲ類儲層粒度測試樣品過少，不具有代表性，未進行分析），Ⅰ、Ⅱ類儲層C-M 圖顯示均以PQ、QR段為主（圖3），整體上反映了牽引流為主的沉積特征。其中，Ⅰ類儲層C 值為300～800 μm，Ⅱ類儲層C 值為200～600 μm，Ⅰ類儲層較Ⅱ類儲層的粒度稍粗。

Ⅰ類儲層分選系數為1.3～3.3，Ⅱ類儲層分選系數為1.4～3.8，二者分選均為好-中等，但總體上Ⅰ類儲層較Ⅱ類儲層分選稍好。

圖3 明化鎮組下段不同類型儲層C-M 圖版

3.1.3 黏土礦物

鏡下觀察和統計表明，明化鎮組下段儲層的黏土礦物主要為以高嶺石和伊利石為主的混層黏土。其中，Ⅰ類儲層高嶺石相對含量7.3%～13.5%，平均9.8%，伊利石相對含量6.5%～10.7%，平均8.5%；Ⅱ類儲層高嶺石相對含量10.9%～22.3%，平均15.0%，伊利石相對含量9.3%～13.5%，平均11.4%；Ⅲ類儲層高嶺石相對含量12.2%～51.2%，平均28.5%，伊利石相對含量12.9%～23.4%，平均16.5%。Ⅲ類儲層中的高嶺石含量，特別是搭橋狀伊利石含量較Ⅰ、Ⅱ類儲層都高，物性最差。

3.1.4 孔喉類型

鑄體薄片（圖4）揭示，明化鎮組下段Ⅰ類儲層孔隙發育好，主要為粒間孔、粒間溶蝕孔及少量顆粒溶蝕孔，連通性好；喉道類型以孔隙縮小型喉道為主，次為縮頸喉道，面孔率15.0%～18.5%。Ⅱ類儲層孔隙發育較好，主要為粒間孔，見少量粒間溶蝕孔、顆粒溶蝕孔，連通性較好；喉道類型以縮頸喉道為主，次為孔隙縮小型喉道，面孔率12.0%～15.0%。Ⅲ類儲層孔隙發育較差，主要為少量粒間溶蝕孔及顆粒溶蝕孔，粒間孔不發育，連通性一般；喉道類型以片狀喉道為主，見彎片狀喉道，面孔率8.0%～9.0%。從Ⅰ類儲層到Ⅲ類儲層，喉道類型由縮小型喉道→縮頸喉道→片狀喉道，孔隙連通性依次變差，面孔率依次降低，儲層物性變差。

3.1.5 孔隙結構

通過對明化鎮組下段儲層57 塊樣品壓汞分析，將儲層毛管壓力曲線分為三種類型（圖5）。

Ⅰ類曲線具有相對偏左下方寬的平臺，曲線中間段平緩且長，排驅壓力低，為0.008～0.085 MPa，對應的最大孔喉半徑大；中值壓力低，為0.040～0.615 MPa，孔喉半徑大、分選好，平均孔喉半徑為13.0～16.9 μm，是研究區儲集性能和滲流能力最好的儲層。Ⅱ類曲線具有相對偏左下方較寬的平臺，位于Ⅰ類曲線的右上方，排驅壓力較低，為0.085～0.128 MPa，對應的最大孔喉半徑較大；中值壓力較低，為0.348～2.070 MPa，平均孔喉半徑為6.5～13.0 μm。Ⅲ類曲線具有略偏向右上方稍寬的平臺，曲線中間段略平緩，排驅壓力最高，為0.128～0.330 MPa，對應的最大孔喉半徑小；中值壓力較高，為1.905～4.409MPa，孔喉細、分選中等，平均孔喉半徑為0.3～6.5 μm，儲集性能和滲流能力較差。

圖4 明化鎮組下段不同類型儲層鑄體薄片

3.2 儲層綜合分類評價

在儲層特征研究的基礎上，建立了一套以巖石學特征、物性特征、填隙物特征、微觀孔隙結構特征等為基準的儲層綜合分類評價標準（表1）。其中，Ⅰ、Ⅱ類儲層的儲集性能和滲流能力較好，控制著研究區明化鎮組下段儲層含油有利區的分布，是有利區評價預測的主要儲層類型。

3.3 不同類型儲層特征對產能的影響

對明化鎮組下段22 層不同類型儲層的比采油指數與流度分析發現，二者相關性較高（R2=0.7）。儲層滲透率與比采油指數交會圖（圖6）表明，比采油指數受滲透率控制明顯。其中，Ⅰ類儲層滲透率一般大于1 000.0×10-3μm2，相應的比采油指數一般大于10.0 m3/（d·MPa·m）；Ⅱ類儲層滲透率為150.0×10-3～1 000.0×10-3μm2，相應的比采油指數一般為6.0～10.0 m3/（d·MPa·m）；Ⅲ類儲層滲透率一般小于150.0×10-3μm2，相應的比采油指數一般小于6.0 m3/（d·MPa·m）。

表1 不同類型儲層綜合分類評價標準

圖6 儲層滲透率與比采油指數交會分析

研究表明，儲層滲透率主要受控于儲層微觀孔隙結構特征。針對不同類型儲層，對影響產能的因素進行分析，結果發現在流體性質相近時，巖石顆粒分選越好，孔喉半徑越大，孔喉結構越均勻，毛管壓力曲線呈粗歪度，儲層的流度比越高，產能越高（表2）。

Ⅰ類儲層：巖石顆粒分選好，孔喉半徑大，孔喉結構均勻，儲層的流度高，產能高，比采油指數大于10.0 m3/（d·MPa·m）。

Ⅱ類儲層：巖石顆粒分選較好，孔喉半徑較大，孔喉結構較均勻，儲層的流度低于Ⅰ類，比采油指數為6.0～10.0 m3/（d·MPa·m）。

Ⅲ類儲層：巖石顆粒較細，孔喉半徑小，孔喉結構雜亂，儲層的流度值最小，產能低，比采油指數小于6.0 m3/（d·MPa·m）。

4 結論

（1）建立了黃河口凹陷明化鎮組下段不同沉積微相類型的儲層物性分類標準：Ⅰ類儲層為邊灘、水下分流河道（中心）及分流河道（中心）沉積微相，孔隙度大于30.0%，滲透率大于1 000.0×10-3μm2；Ⅱ類儲層為水下分流河道（邊部）、河口壩、分流河道（邊部）沉積微相，孔隙度為25.0%～30.0%，滲透率為150.0×10-3～1 000.0×10-3μm2；Ⅲ類儲層為河漫灘、水下分流河道間、分流河道間沉積微相，孔隙度小于25.0%，滲透率小于150.0×10-3μm2。

（2）以儲層巖石學特征、物性特征、孔隙結構特征等沉積參數為基礎，建立了黃河口凹陷明化鎮組下段儲層綜合分類評價標準，將儲層劃分為三類。其中，Ⅰ、Ⅱ類儲層的儲集性能和滲流能力較好，控制著研究區明化鎮組下段儲層含油有利區的分布，是有利區評價預測的主要儲層類型。

（3）嘗試建立了黃河口凹陷不同類型儲層產能與沉積相、物性、微觀孔隙結構等的對應關系，結果表明，在流體性質相近時，巖石顆粒分選越好，孔喉半徑越大，孔喉結構越均勻，毛管壓力曲線呈粗歪度，儲層的流度越高，產能越高。

表2 不同類型儲層產能影響因素