1、南堡 352 油田馆陶组沉积相识别及储层展布特征 李振鹏 石鹏 田涛 李浩 罗义科 中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院 摘 要： 南堡 352 油田馆陶组沉积特征复杂, 储层成因认识不清, 严重影响了对储层展布特征的认识。依据沉积学理论, 对岩性特征、岩石结构、沉积构造及砂体分布四个方面进行了综合分析, 认为南堡 352 油田馆陶组沉积相类型为辫状河相, 细分为辫状河道、滞留沉积、心滩及泛滥平原四种沉积微相;根据地震相与沉积相的对应关系, 并类比现代辫状河沉积, 明确了研究区馆陶组沉积时期辫状河储层的空间展布特征, 结果表明, 研究区馆陶组辫状河沉积主要沿北东南西向发育, 河道宽
2、约 310 m, 心滩砂体长度平均为 1 747 m, 宽度平均为 1 002 m。关键词： 渤海湾盆地; 南堡 352 油田; 馆陶组; 沉积相识别; 储层特征; 作者简介：李振鹏, 工程师, 1986 年生, 2012 年研究生毕业于中国地质大学 (北京) 矿产普查与勘探专业, 现主要从事沉积储层及层序地层学研究。收稿日期：2017-03-27基金：国家科技重大专项课题“大型油气田及煤层气开发” (编号:2011ZX05057) Received： 2017-03-27近年来渤海油田的勘探重点逐渐由深层的潜山及古近系地层转换为浅层的新近系地层, 并在明化镇组及馆陶组相继发现了多个大中型油气
3、田, 现已成为渤海海域重要的原油产出层位。南堡 352 油田位于渤海中部海域、石臼坨凸起的西南端, 整体为北东向的复式鼻状构造。馆陶组沉积初期, 构造整体抬升, 地层开始遭受剥蚀夷平, 形成区域性的不整合界面, 同时进入裂后坳陷阶段, 断裂活动减弱, 坳陷缓慢沉降, 形成了以河流平原相为特征的沉积组合3。南堡 352 油田勘探初期, 探井及评价井揭示单砂体平均厚度为 21 m, 砂岩含量可达 60%70%, 测井曲线特征多呈箱形或钟形, 呈现辫状河沉积特征。随着开发井陆续投产, 部分井揭示储层厚度变薄, 钻遇单砂体厚度仅 23 m, 砂泥岩之间呈薄互层特征, 且油水系统复杂化, 目的层内各开发
4、井所钻遇的油水界面不一致4, 与“一粗到顶”、储层厚度大的典型辫状河沉积模式相矛盾5。前人对沉积相类型和储层展布特征研究较少, 对馆陶组沉积相类型尚有争论, 沉积相类型的确认对勘探开发工程部署至关重要。本文以储层沉积学为基础, 结合岩心、测井、薄片及粒度分析等资料, 通过地震属性、现代沉积类比, 最终确定了馆陶组储层平面展布特征。1 馆陶组沉积相识别标志受地形坡度及沉积物搬运距离的影响, 辫状河与曲流河成因的砂体在岩性、沉积结构、沉积构造及垂向层序等方面均有显著差别。结合馆陶组沉积时期的构造背景, 综合分析各种相标志, 认为南堡 352 油田馆陶组沉积相类型为辫状河相, 其主要判识标志与特征包
5、括 4 个方面。1.1 岩性特征馆陶组的岩性主要为灰绿色含砾中砂岩、细砂岩及泥质粉砂岩。砂岩类型为岩屑质长石砂岩, 其中石英含量为 38.0%53.5%, 长石含量 26.0%41.0%, 岩屑含量为 13.0%25.5%。岩石颗粒成分复杂且成熟度较低, 表明沉积物沉积时期搬运距离较短, 符合近源河流沉积的特征。1.2 岩石结构特征馆陶组砂岩粒度中值为 0.310.41 mm, 储层碎屑颗粒以中砂及粗砂级为主, 粒度较粗, 表明沉积时期水动力较强;颗粒分选系数为 2.323.90, 平均为 3.04, 岩石分选程度较差;颗粒分选磨圆较差, 多呈棱角状次棱角状。沉积物颗粒粒度粗、结构成熟度低,
6、表明沉积物具有近源、快速、较高能的沉积特征, 与辫状河的沉积环境吻合。1.3 沉积构造特征馆陶组砂体沉积构造具有“数量较多, 类型单一”的特点, 沉积构造类型主要包括大型床砂底形成因的槽状交错层理、板状交错层理及块状层理, 较少发育其它类型沉积构造, 表明馆陶组沉积时期具有水动力较强、沉积物卸载快、河床迁移频繁的特征, 该构造组合也与现代辫状河沉积中发育的构造特征较为一致。1.4 砂体展布特征砂体分布特征是判断古水流能量和砂体成因类型的重要标志12。研究区内单砂体一般厚 26 m, 旋回内部细粒沉积发育较少, 二元结构不明显。旋回之间砂体多为冲刷接触, 可见明显的冲刷面。砂地比值为 67%87
7、%, 远高于曲流河30%的砂地比值13, 砂体多期切割叠置及砂地比高的特征反映了河道频繁变化、往复摆动的沉积特点, 与河道游荡侧向摆动不定的辫状河沉积环境较为一致14。此外, 基于研究区高分辨率三维地震资料, 利用地层切片技术, 对馆陶组砂体进行追踪, 结果显示与平面上呈条带状展布的曲流河相砂体不同, 馆陶组砂体横向可比性和连通性较好, 砂体横向展布稳定, 范围可达 10 km 以上, 符合辫状河河道摆动频繁、迁移叠置快速、砂体纵横向延展较广的沉积特点, 明显有别于经典曲流河的沉积特征 (表 1) , 故研究区内馆陶组沉积相类型为辫状河相。表 1 南堡 352 油田馆陶组辫状河相沉积特征与经典
8、曲流河相对比 下载原表 2 馆陶组沉积微相类型结合录井、岩心及测井资料, 将研究区馆陶组辫状河相划分为底部滞留、心滩、辫状河道及泛滥平原 4 种沉积微相 (图 1) 。2.1 底部滞留沉积位于辫状河层序的底部, 与下伏泥岩呈冲刷接触, 岩性为灰色、浅灰色含砾砂岩或粗砂岩, 厚度为 12 m。沉积构造主要发育槽状交错层理及板状交错层理, 向上粒度逐渐变细过渡为心滩。粒度概率曲线多为三段式, 主要由牵引总体 (10%) 、跳跃总体 (约 60%) 及悬浮总体 (25%) 组成。电测曲线上, 自然电位 (SP) 或自然伽马 (GR) 曲线底部样式多呈突变, 曲线形态呈高幅度的箱形或齿化箱形, 局部因
9、含砾导致自然伽马值及电阻率值变高。2.2 心滩辫状河沉积中最主要的微相单元15, 由浅灰色 灰色含砾中砂岩和中细砂岩组成, 厚度 48 m, 主要发育大型槽状交错层理、板状交错层理。粒度概率曲线多呈两段式, 跳跃总体约占 65%, 倾角较陡 (60以上) , 分选中等较好;悬浮总体约占 30%以上, 线段平缓, 分选差。在垂向层序上, 心滩多位于旋回中下部, 河道滞留沉积之上, 向上过渡或突变为泛滥平原泥质沉积, 部分心滩内部发育有洪水期沉积的细粒“落淤层”。辫状河水动力较强, 河道侧向迁移频繁, 造成心滩之间彼此互相切割重叠;电测曲线形态上, 心滩砂体多呈高幅度的箱形。2.3 辫状河道辫状河
10、道沉积主要是河道分流或其它原因导致水动力变低, 从而导致河道内充填砂质沉积所形成。与心滩相比, 辫状水道沉积砂体厚度较薄, 通常为 23 m。岩性较细, 底部多为浅灰色中细砂岩向上变为粉砂岩。垂向层序上多位于旋回中上部, 心滩之上。电测曲线特征以钟形为主。2.4 泛滥平原多发育于河道之间, 为洪水期河水漫出河道形成的。沉积物主要为红褐色或灰绿色的泥岩及粉砂质泥岩, 通常发育河道沉积顶部, 厚度较薄 (15m) ;电测曲线中, 其 SP 或 GR 曲线多呈平直状。3 馆陶组沉积微相展布特征受辫状河河道快速摆动影响, 四种成因类型砂体在垂向及侧向相互连通, 形成广泛分布的厚砂岩, 砂体表面看似均质
11、, 而实际上内部结构复杂呈迷宫状16。研究区部分开发井揭示的油层正是由于钻遇辫状河道或坝缘砂体所致。因此, 为精细刻画储层平面展布, 在单井沉积相分析的基础上, 结合地震沉积学方法利用等时切片及地震属性优选技术, 同时类比现代辫状河沉积, 对研究区馆陶组沉积时期储层平面展布特征进行了刻画。图 1 A11 井馆陶组沉积微相柱状 下载原图3.1 地震沉积学方法作为一门近年来新兴的边缘交叉学科, 地震沉积学方法已经广泛应用于油气勘探和开发中, 并在辫状河储层刻画中取得了很好的应用效果。针对研究区开发井钻遇不同类型的沉积微相, 储层纵向上呈现不同发育特征的特点, 本次储层预测研究采用相控的思路将地震与
12、地质信息结合:首先, 依据单井沉积相认识对地震相进行标定, 结果显示同相轴强波谷、低频及强连续部位多发育厚层的心滩或心滩与河道砂体复合体;弱波峰、高频及弱连续反射结构则多为泛滥平原与河道成因的砂泥岩薄互层沉积 (图 2) 。其次在此基础上, 依据地层切片技术, 优选分别反映地震同相轴反射强度、连续性及地层厚度的瞬时振幅、瞬时相位及瞬时频率三种属性对沉积微相的平面展布进行了刻画, 结果显示研究区自北向南大面积展布的红色波形区主要发育心滩砂体, 属性特征上表现为强振幅、低频和正相位的特征。蓝色及绿色波形区主要发育辫状河道砂体及泛滥平原沉积, 属性特征上表现为弱振幅、高频和负相位的特征 (图 3)
13、。图 2 馆陶组地震相特征 下载原图3.2 辫状河沉积微相的刻画受断层及沉积储层复杂多变两重因素的共同影响, 地震属性在储层预测中存在一定的局限性21。为了更加准确刻画辫状河各个沉积微相的形态及展布规模, 通过筛选及分析与研究区具有相似沉积环境和沉积背景的现代辫状河沉积, 统计得到了各沉积微相单元规模及比例关系。图 3 馆陶组地震属性平面分布特征 下载原图综合分析地震属性及现代沉积类比结果, 最终得到研究区馆陶组辫状河平面沉积展布特征 (图 4) 。图 4 南堡 352 油田馆陶组沉积微相 下载原图结果显示馆陶组辫状河沉积主要沿北东南西向发育, 沉积砂体以呈菱形的心滩砂体为主, 砂体之间被河道
14、砂体切割复杂化。河道宽度 260410 m, 平均为310 m, 砂体厚 34 m, 与泛滥平原沉积形成薄互层状。心滩砂体长度多为 1 2092 366 m, 平均值为 1 747 m;宽 8201 340 m, 平均值为 1 002m;心滩砂体平均厚 10 m。部分开发井因钻遇辫状河道, 从而导致储层叠加样式呈现薄互层的特征。4 结论(1) 南堡 352 油田馆陶组砂岩类型为岩屑长石砂岩, 颗粒粒度较粗, 分选差, 沉积构造类型单一, 多发育槽状交错及板状交错层理, 砂体多期叠置, 平面展布稳定, 沉积相类型为辫状河相。(2) 南堡 352 油田馆陶组划分为底部滞留、心滩、辫状河道及泛滥平原
15、四种沉积微相类型。辫状河河道快速摆动使多个成因砂体在垂向及侧向相互连通, 形成迷宫状的复杂砂体结构。辫状河沉积主要沿北东南西向发育, 沉积砂体以呈菱形分布的心滩砂体为主, 砂体之间被河道切割复杂化, 辫状河道宽度多为 310 m, 心滩砂体长度平均为 1 747m, 宽度平均为 1 002 m。参考文献1邱中建, 龚再升.中国油气勘探M.北京:石油工业出版社, 1999:971 976. 2龚再升, 王国纯, 贺清.上第三系是渤中坳陷及其周围油气勘探的主要领域J.中国海上油气 (地质) , 2000, 14 (3) :145 156. 3何仕斌, 李丽霞, 李建红.渤中坳陷及其邻区第三系沉积特
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