KL油田沙三上亞段沉積特征及砂體疊置類型

趙漢卿，劉美佳，陳存良，劉超，陽曉燕

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459）

0 引言

由于緊鄰湖盆生烴中心，且砂巖物性較好，辮狀河三角洲前緣砂體成為油氣聚集成藏的有利場(chǎng)所，是油氣勘探的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象［1-2］。但是，受河流和波浪的雙重影響，辮狀河三角洲前緣砂體成因類型多，橫向變化快，砂體內(nèi)部疊置特征復(fù)雜［3-5］，且在不同構(gòu)造、沉積背景下，沉積特征也不盡相同。

KL油田位于渤海灣盆地萊州灣凹陷［6-7］，前人對(duì)其研究多集中在構(gòu)造演化、沉積背景、儲(chǔ)層成巖作用及油氣聚集成藏的因素耦合等方面，總體上側(cè)重于宏觀和勘探角度；而針對(duì)開發(fā)后期的沉積特征、砂巖成因及疊置類型研究較少。因此，本文結(jié)合前人研究成果，綜合利用鉆井、測(cè)錄井、巖屑和巖心等資料，以沙三上亞段Ⅲ油組為例，分析了辮狀河三角洲前緣砂體成因類型，建立了油田范圍內(nèi)的沉積微相骨架剖面，研究了前緣砂體的演化特征，并由此對(duì)砂體疊置類型進(jìn)行分類，以期為油田開發(fā)后期挖潛治理和綜合調(diào)整提供思路。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

萊州灣凹陷位于渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷東北部，古近紀(jì)初期的裂陷作用使其形成“北斷南超”的構(gòu)造格局［8-9］，后期受到走滑斷裂改造。KL油田位于渤海灣盆地萊州灣凹陷中央構(gòu)造帶內(nèi)，以重力滑脫斷層F1及其伴生斷層為油田邊界（見圖1）。鉆井資料揭示，地層自下而上劃分為古近系沙河街組、東營(yíng)組、新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系平原組，含油層段儲(chǔ)層為沙三上亞段E2s3U辮狀河三角洲前緣砂體［10］。由于緊鄰凹陷北洼，因而成為油氣聚集成藏的有利場(chǎng)所。

圖1 KL油田區(qū)域位置

按照含油氣性，將KL油田沙三上亞段自下而上劃分為Ⅲ油組、Ⅱ油組和Ⅰ油組，Ⅲ油組是其主力含油層段，沉積厚度在80～100 m。按照流體系統(tǒng)，將Ⅲ油組自下而上又細(xì)分為4個(gè)小層。

2 砂體沉積特征

2.1 成因類型

結(jié)合區(qū)域沉積背景，KL油田距離物源區(qū)墾東凸起僅20 km。斷陷期內(nèi)，辮狀河三角洲前緣快速充填，使得沙三上亞段地震資料具有典型的“S”形反射特征（見圖2）。泥巖以灰色、灰黑色等還原色為主，砂巖具有粒度分選較差、巖屑成分復(fù)雜等特征［11-13］。綜合以上特征，判定KL油田沙三上亞段Ⅲ油組主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積（見圖3）。依據(jù)砂巖巖性、韻律特征及測(cè)井形態(tài)，識(shí)別出水下分流河道、水下分流河道間和河口壩3種沉積微相。由于河道擺動(dòng)頻繁，幾乎不發(fā)育水下天然堤，砂體主要發(fā)育水下分流河道和河口壩微相。

圖2 KL油田過A1井地震剖面

圖3 KL油田沙三上亞段Ⅲ油組綜合柱狀圖

2.1.1 水下分流河道

水下分流河道砂體是KL油田的主要油氣儲(chǔ)集空間，在Ⅲ油組4個(gè)小層中均有發(fā)育，以進(jìn)積和加積為特征，主要發(fā)育在三角洲前緣進(jìn)積體，靠近物源和油層中上部。正粒序特征明顯，由中砂巖逐漸向細(xì)砂巖、粉砂巖過渡，為單期次或者多期次河道疊加。每期河道底部都會(huì)有沖刷面（見圖4a），可見槽狀交錯(cuò)層理、塊狀層理（見圖4b），并伴有泥巖撕裂塊（見圖4c）。在河道邊部混入河道間泥巖，易發(fā)育變形層理（見圖4d），可見植物莖干化石（見圖4e）。砂巖厚度較大，多集中在5～7 m，最厚可達(dá)10 m以上，表明河道擺動(dòng)作用較強(qiáng)，沉積物供給充足［14-15］，測(cè)井曲線以箱形和鐘形為主。

圖4 KL油田沙三上亞段巖心照片

2.1.2 河口壩

河口壩沉積是多期次不斷向湖盆進(jìn)積的分流河道受湖浪改造后形成的反旋回砂體，主要位于Ⅲ油組底部4小層和3小層。由于辮狀河三角洲不斷向湖盆推進(jìn)，水下分流河道在油田范圍內(nèi)發(fā)育面積越來越大，而河口壩不斷收縮至2小層，油田范圍內(nèi)基本不發(fā)育河口壩。河口壩砂體以反粒序?yàn)樘卣鳎ㄒ妶D4f），巖性以粉砂巖、細(xì)砂巖為主，少見中砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，可見波狀交錯(cuò)層理及螺殼化石。河口壩砂體厚度變化較大，單層厚度多集中在3～5 m，最厚可達(dá)12 m，是多期次垂向切割疊置的產(chǎn)物。測(cè)井曲線以齒化漏斗形為特征，是河口壩砂體不斷向湖盆推進(jìn)的測(cè)井響應(yīng)［16-18］。

2.2 沉積展布特征

2.2.1 垂向展布

為精細(xì)研究KL油田沙三上亞段Ⅲ油組沉積微相展布特征及砂巖沉積規(guī)律，利用開發(fā)井資料，建立了順物源和垂直物源2個(gè)方向的連井骨架剖面（見圖5）。由圖5a可以看出，前緣砂體整體以進(jìn)積為特征。依據(jù)砂體成因、厚度變化，可以將Ⅲ油組劃分為2個(gè)中期下降半旋回和4個(gè)短期下降半旋回。第1個(gè)中期半旋回內(nèi)，砂體有水下分流河道和河口壩2種成因：水下分流河道砂體主要集中在KL油田南側(cè)，河道厚度逐漸增大，并不斷向湖盆中心推進(jìn)；河口壩砂體在油田中北部發(fā)育，并逐漸收縮，其厚度變化較大，厚層河口壩砂體為多期次垂向疊置而成。第2個(gè)中期半旋回內(nèi)只發(fā)育水下分流河道砂體，河道厚度逐漸增大。

圖5 KL油田沙三上亞段Ⅲ油組連井剖面

由圖5b可以看出，水下分流河道砂體是沉積主體，河口壩砂體僅在Ⅲ油組4小層底部發(fā)育，且厚度較薄。水下分流河道間、水下分流河道與河口壩之間切割疊置特征明顯。

2.2.2 平面演化

依據(jù)KL油田沙三上亞段Ⅲ油組前緣砂體垂向演化特征，按照不同成因砂體在油田范圍內(nèi)的變化，將Ⅲ油組的平面演化特征分為3個(gè)階段（見圖6）：4小層沉積時(shí)期，水下分流河道主要發(fā)育在KL油田的西南部和南部（見圖6a），河口壩砂體分布在油田的中北部，二者面積大致相當(dāng)，砂巖厚度均較大；3小層沉積時(shí)期，水下分流河道進(jìn)一步向湖盆推進(jìn)，河道占據(jù)了油田

范圍內(nèi)的大部分地區(qū)（見圖6b），河口壩僅發(fā)育在油田的北側(cè)A18S1井區(qū)，河口壩砂體厚度也變薄；2小層和1小層沉積時(shí)期，油田范圍內(nèi)全部發(fā)育水下分流河道沉積（見圖6c），河道砂體厚度較大，但河道橫向擺動(dòng)作用增強(qiáng)，河道間切割疊置明顯，切割疊置類型多樣。此外，由于物源供給較為充足，水下分流河道間并非優(yōu)勢(shì)相，因而在平面展布中區(qū)域較小，僅發(fā)育在各級(jí)分流河道根部，尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層要避開分流河道分叉處。

圖6 KL油田沙三上亞段Ⅲ油組砂體平面演化特征

3 砂體疊置特征

3.1 疊置類型

依據(jù)砂體垂向演化規(guī)律，結(jié)合砂體成因類型和單砂體間接觸關(guān)系，總結(jié)出KL油田沙三上亞段Ⅲ油組辮狀河三角洲前緣砂體的疊置類型。

根據(jù)砂體成因，可將砂體疊置類型分為河道-河道型、河道-河口壩型和河口壩-河口壩型3個(gè)大類，其中河道-河道型為主要類型，并依據(jù)砂體接觸樣式，進(jìn)一步劃分為12個(gè)小類（見表1、圖7）。

表1 KL油田沙三上亞段Ⅲ油組砂體疊置類型

圖7 KL油田沙三上亞段Ⅲ油組砂體疊置關(guān)系示意

3.2 控制因素

影響砂體疊置特征的因素有很多［19-25］，主要集中在古地貌、沉積相類型、古氣候、沉積物供給速率和湖平面變化等方面。結(jié)合層序地層學(xué)認(rèn)為，從湖盆邊緣到湖盆中心，由于沉積微相類型的變化，出現(xiàn)了不同成因砂體，控制了該油田3種疊置類型砂體的空間展布及發(fā)育模式（見圖8）。Ⅲ油組沉積初期，3種疊置類型砂體在油田范圍內(nèi)均發(fā)育，而隨著相對(duì)持續(xù)穩(wěn)定的沉積物供給和湖平面不斷降低，辮狀河三角洲不斷向湖盆推進(jìn)，水下分流河道沉積逐步擴(kuò)大，油田范圍內(nèi)僅發(fā)育Ⅰ型砂體，同時(shí)河道間砂體的疊置類型也不斷復(fù)雜化。

圖8 KL油田沙三上亞段Ⅲ油組砂體發(fā)育模式

4 結(jié)論

1）KL油田沙三上亞段Ⅲ油組前緣沉積主要發(fā)育水下分流河道砂體和河口壩砂體，二者在巖性組合、垂向粒序、沉積構(gòu)造和測(cè)井形態(tài)上明顯不同。

2）垂向和平面沉積微相演化特征表明，辮狀河三角洲前緣整體以加積為主要特征，不斷向湖盆中心推進(jìn)。油田范圍內(nèi)初期發(fā)育水下分流河道砂體和河口壩砂體，之后水下分流河道砂體范圍逐漸擴(kuò)大，河口壩砂體逐漸收縮至消失。

3）依據(jù)砂巖成因和砂體切割疊置關(guān)系，將KL油田沙三上亞段Ⅲ油組砂體疊置類型劃分為三大類，河道-河道是其主要疊置類型；依據(jù)砂體接觸樣式，又細(xì)分為12個(gè)小類。砂體疊置關(guān)系在空間上主要受沉積微相類型、湖平面變化和沉積物供給速率控制。