板橋油田重力流水道沉積特征及其對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響

高祥成，宋 璠，王俊友，蘇妮娜，侯加根，安振月

(1.勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心，山東 東營(yíng) 257015;2.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580;3.塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000;4.中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249;5.天津大港油田第四采油廠(chǎng)，天津 300280)

1 前言

板橋凹陷位于渤海灣盆地內(nèi)黃驊坳陷中北部，西以滄東斷裂為界，北以海河斷裂與北塘凹陷相接，東南以北大港斷裂與歧口凹陷相鄰，西南止于沈青莊潛山構(gòu)造帶，呈北北東向展布［1-2］。板橋油田位于板橋斷裂構(gòu)造帶的東北傾沒(méi)端，為一復(fù)式斷塊油氣田(圖1)。自1974年投入開(kāi)發(fā)以來(lái)，油田經(jīng)歷了初期開(kāi)發(fā)、全面開(kāi)發(fā)、開(kāi)發(fā)調(diào)整以及精細(xì)開(kāi)發(fā)四個(gè)階段，目前已經(jīng)進(jìn)入中-高含水階段，其中主力開(kāi)發(fā)區(qū)塊綜合含水超過(guò)80%。

鉆井揭示該區(qū)含油層段主要為古近系沙河街組、東營(yíng)組以及新近系，其中沙河街組一段屬于典型的重力流水道沉積環(huán)境，砂層厚度平均約400m。探明原油地質(zhì)儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的50%以上，是該油田的主力生產(chǎn)層段。部分學(xué)者對(duì)板橋地區(qū)重力流水道沉積相特征及分布控制因素進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究［3-5］，但主要側(cè)重于宏觀(guān)沉積模式方面，關(guān)于微相劃分以及各微相對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響研究程度尚淺。

圖1 板橋油田構(gòu)造位置圖Fig.1 Tectonic setting of the Banqiao Oil Field

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開(kāi)展沉積微相劃分及展布特征研究，并與儲(chǔ)量動(dòng)用狀況以及水淹特征相結(jié)合，深入討論不同微相對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響，為該油田下一步挖潛剩余油提供地質(zhì)依據(jù)。

2 重力流水道沉積

板橋油田沙一段沉積時(shí)期，受區(qū)內(nèi)二級(jí)斷層活動(dòng)的影響，湖盆深陷擴(kuò)張。沉積物供給相對(duì)缺乏，出現(xiàn)欠補(bǔ)償沉積。強(qiáng)烈的拉張斷陷使盆地可容空間大于沉積物補(bǔ)給，所代表的優(yōu)勢(shì)沉積作用包括重力崩落、滑塌、水道搬運(yùn)作用等，在區(qū)內(nèi)形成了典型的重力流水道沉積［6］。該區(qū)沉積物源主要來(lái)自北東和北西兩個(gè)方向，其中北東物源主要為燕山水系所攜帶的碎屑物質(zhì)未被北塘凹陷截留，在油田之外的北東方向形成了扇三角洲沉積，進(jìn)而由于重力作用繼續(xù)向前搬運(yùn)輸入板橋凹陷;北西方向是以小站物源為代表的陸源碎屑源區(qū)，注入點(diǎn)因盆地邊緣古地形較陡，離物源近，洪水?dāng)y帶大量陸源碎屑直接入湖，高密度洪水加上沿岸沉積物的滑塌作用在板橋凹陷之外的西北方向形成了近岸水下扇，進(jìn)而快速流動(dòng)輸入板橋凹陷形成了重力流水道沉積，沉積過(guò)程中具有物源充足、堆積速度快、物源供給具有季節(jié)性或?yàn)?zāi)變性等特點(diǎn)(圖2)。

圖2 黃驊坳陷北部沙河街組一段沉積環(huán)境圖Fig.2 Sedimentary environment of the first member of the Shahejie Formation in northern Huanghua depression

通過(guò)對(duì)40余口取心井進(jìn)行巖心觀(guān)察以及大量實(shí)驗(yàn)分析，證明重力流水道沉積具有以下特征:

(1)泥巖以深灰色為主，分布穩(wěn)定，具有質(zhì)純、有機(jī)質(zhì)含量低等特點(diǎn)。常見(jiàn)大套泥巖中局部發(fā)育塊狀層理的砂巖(圖3)，砂巖以細(xì)砂巖為主，其次為粉砂巖。單個(gè)沉積單元以正粒序?yàn)橹?，常?jiàn)發(fā)育不完全的鮑馬序列，以B、C、D段居多(圖4)?；旧喜淮嬖谥参锼樾?、生物化石等陸上標(biāo)志。

(2)沉積物粒度概率曲線(xiàn)具明顯的兩段式并出現(xiàn)過(guò)渡帶，以跳躍總體為主(圖5)，類(lèi)似于牽引流沉積特征，但C-M圖中呈平行于C-M基線(xiàn)分布的長(zhǎng)條形(圖6)，屬遞變懸浮，表明該沉積既具保存了濁流沉積的特點(diǎn)，同時(shí)又具有水流流動(dòng)的特征。

圖3 塊狀層理砂巖(板835井，2702.4m)Fig.3 Massive sandstones at the depth of 2702.4 m from the Ban-835 well

圖4 鮑馬序列BCD段(板837井，2713.8m)Fig.4 BCD intervals of the Bouma sequences at the depth of 2713.8 m from the Ban-837 well

圖5 板835井砂巖粒度概率曲線(xiàn)Fig.5 Grain size probability accumulation curves for the sandstones from the Ban-835 well

圖6 板835井砂巖C-M圖Fig.6 C-M patterns for the sandstones from the Ban-835 well

3 沉積微相類(lèi)型及展布

在系統(tǒng)的巖心觀(guān)察基礎(chǔ)上，結(jié)合400口井的測(cè)井曲線(xiàn)特征，將板橋油田重力流水道沉積劃分為重力流主水道、分支水道、水道側(cè)翼、水道漫溢以及湖相泥5種微相(圖7)。其中，重力流主水道、分支水道砂體疊合連片，形成最重要的砂巖儲(chǔ)集層(圖8)。沿水道方向砂體延伸遠(yuǎn)，連通性好;垂直水道方向砂體延伸相對(duì)較短，連通性相對(duì)較差。各微相特征分述如下:

(1)重力流主水道微相

重力流主水道是深水重力流水道的主體部分，平面上砂體總體呈帶狀定向分布，是板橋地區(qū)沙一段的主力儲(chǔ)集層。主水道砂體一般為多期水道砂體疊加而成，主要為突變接觸及夾層接觸兩種疊加形式，一般經(jīng)過(guò)2～3次疊加。因此砂層厚度變化較大，單砂層厚0.5～8m，主要為4～6m。砂層主要由塊狀中細(xì)砂巖、具遞變層理或波狀層理的粉細(xì)砂巖組成，屬于鮑馬序列中的B段。砂體常與下伏巖性呈侵蝕突變接觸，電測(cè)曲線(xiàn)主要表現(xiàn)為箱形或鐘形形態(tài)(圖7a)。

(2)重力流分支水道微相

重力流分支水道為主水道的分支，在研究區(qū)十分發(fā)育。與主水道相比砂層厚度較薄，單層厚度主要為2～3m，水道寬度較窄，彎曲度較大，分叉合并現(xiàn)象較常見(jiàn)。巖性與主水道基本一致，但粒度較細(xì)，主要由塊狀細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖組成。砂體常與下伏巖性呈侵蝕突變接觸，電測(cè)曲線(xiàn)主要表現(xiàn)為低幅指形或齒形特征(圖7b)。分支水道形成的儲(chǔ)層連續(xù)性中等，平面上常呈短條帶或土豆?fàn)罘植肌?/p>

(3)重力流水道側(cè)翼微相

重力流水道側(cè)翼為主水道或分支水道兩側(cè)的天然堤壩，巖性以遞變層理和波狀層理細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖為主，屬于鮑馬序列中的B段和C段。電測(cè)曲線(xiàn)幅度相對(duì)主水道較小，常具有反旋回特征，齒化明顯(圖7c)。平面上呈條帶狀分布于水道兩側(cè)，一側(cè)與水道微相砂體接觸，一側(cè)與水道漫溢沉積物相接觸，巖性常由細(xì)砂、粉砂巖變?yōu)橹旅苌皫r和泥巖。

(4)重力流水道漫溢微相

重力流水道漫溢分布于水道側(cè)翼的外緣，由水流溢出水道而形成，在板橋地區(qū)分布范圍較小。其巖性主要為粉細(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖的互層沉積，具水平層理、波狀層理，屬于鮑馬序列的C段和D段，電測(cè)曲線(xiàn)上呈微幅齒形特征(圖7d)。水道漫溢微相常形成致密砂巖，孔滲性差，無(wú)法成為有利儲(chǔ)層，主要為致密層或干層。

(5)半深湖泥

深水或半深水的泥巖，顏色較深，電測(cè)曲線(xiàn)平直(圖7e)。

在以上5種微相中，最有利于儲(chǔ)集層發(fā)育的微相是重力流主水道和分支水道，其次為重力流水道側(cè)翼，水道漫溢微相由于巖性致密難以形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

4 沉積微相與儲(chǔ)層物性

板橋地區(qū)重力流水道沉積微相對(duì)儲(chǔ)集層物性有明顯的控制作用，不同沉積微相之間儲(chǔ)層物性存在較大差異［7-9］。而同一微相帶內(nèi)，除重力流分支水道內(nèi)物性變化較大外，其它類(lèi)型的微相內(nèi)儲(chǔ)集層物性變化均較小(表1)。

圖7 板橋油田沙一段重力流水道測(cè)井相模式Fig.7 Well logs for the gravity flow channels in the first member of the Shahejie Formation in the Banqiao Oil Field

表1 不同沉積微相儲(chǔ)層物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of physical parameters in individual sedimentary microfacies

重力流主水道砂體一般為多期水道疊加形成的復(fù)合水道砂體，碎屑顆粒具有一定混雜，但總體以粗粒為主。該類(lèi)砂巖儲(chǔ)層物性好，孔隙度分布范圍一般在22.1% ～30.8%之間，平均為25.2%;滲透率分布范圍一般在146.6×10-3～627.0×10-3μm2之間，平均為305.3×10-3μm2。儲(chǔ)層整體連通性好，滲流能力較強(qiáng)，水驅(qū)油效率較高，是研究區(qū)最重要的儲(chǔ)層類(lèi)型。

重力流分支水道由于遠(yuǎn)離物源區(qū)，碎屑顆粒相對(duì)較細(xì)，泥質(zhì)含量較高。該類(lèi)砂巖儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性強(qiáng)，同一微相內(nèi)儲(chǔ)層物性變化大，孔隙度分布范圍一般在9.5% ～27.4%之間，平均為17.8%;滲透率分布范圍一般在26.6×10-3～215.3×10-3μm2之間，平均為76.9×10-3μm2。儲(chǔ)層多呈短條帶或土豆?fàn)?，連通性差，滲流能力弱，水驅(qū)油效率低。

重力流水道側(cè)翼分布于主水道兩側(cè)，碎屑顆粒較為細(xì)小，厚砂層內(nèi)夾層較為發(fā)育。儲(chǔ)層平面連通性較好，孔隙度分布范圍一般在16.8% ～22.5%之間，平均為19.2%;滲透率分布范圍一般在86.5×10-3～209.3×10-3μm2之間，平均為 135.3×10-3μm2。該類(lèi)砂巖儲(chǔ)層物性與主水道砂巖相比較差，但同一微相帶內(nèi)物性變化較小。

重力流水道漫溢在板橋油田北區(qū)分布范圍較小，砂層薄、碎屑顆粒細(xì)小、泥質(zhì)含量高，主要形成致密層和干層。該類(lèi)砂巖儲(chǔ)層物性差，孔隙度分布范圍一般在6.3% ～14.4%之間，平均為10.1%;滲透率分布范圍一般在19.6×10-3～49.1×10-3μm2之間，平均為31.3×10-3μm2，不是重點(diǎn)儲(chǔ)層類(lèi)型。

5 沉積微相與水驅(qū)控制程度分析

生產(chǎn)動(dòng)態(tài)表明，在注水開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，注入水往往優(yōu)先沿高滲帶方向驅(qū)油［10-11］。因此沿重力流主水道方向注水容易驅(qū)替，對(duì)應(yīng)的油井容易見(jiàn)效。由于受重力流水道平面非均質(zhì)性的影響，各沉積時(shí)間單元均存在一定量未被水驅(qū)波及的儲(chǔ)量，特別是儲(chǔ)層連通性差、非均質(zhì)程度高的層內(nèi)仍有較豐富的儲(chǔ)量尚未動(dòng)用。通過(guò)對(duì)重力流水道各微相的地質(zhì)儲(chǔ)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)合水驅(qū)控制和動(dòng)用儲(chǔ)量綜合分析，認(rèn)為:

圖8 板橋油田沙一段某時(shí)間單元沉積微相平面圖Fig.8 Plan of the sedimentary microfacies in the first member of the Shahejie Formation in the Banqiao Oil Field during one period

(1)重力流主水道砂體內(nèi)儲(chǔ)量較為集中(占該區(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量的61.6%)，儲(chǔ)層物性好。水驅(qū)控制程度達(dá)到86.2%，水驅(qū)動(dòng)用程度51.3%，水淹程度為48.8%。主水道砂體盡管水淹較為嚴(yán)重，但在注采井網(wǎng)不完善的地區(qū)、不規(guī)則大型砂體的邊角地區(qū)、主砂體周?chē)疏傔呅螒B(tài)存在的差儲(chǔ)層、以及已水驅(qū)控制但未尚動(dòng)用地區(qū)等，由于注入水波及程度低，儲(chǔ)量動(dòng)用不充分，仍存在一定量的剩余油。

(2)重力流分支水道砂體分布區(qū)儲(chǔ)量較為分散，主要是由于儲(chǔ)層連通性差，多為孤立狀分布。因此水驅(qū)控制程度僅為26.4%，水驅(qū)動(dòng)用程度17.8%，水淹程度為10.1%。該區(qū)分支水道砂體由于其寬度常小于常規(guī)井距，使得原本看似“完善”的井網(wǎng)變得“不完善”，難以控制住油砂體。這導(dǎo)致了原井網(wǎng)條件下尚無(wú)鉆遇井，油層仍然保持著原始狀態(tài)，為完整的未動(dòng)用剩余油層，應(yīng)采取鉆新井或側(cè)鉆井采油改善注采關(guān)系。

(3)重力流水道側(cè)翼砂體內(nèi)儲(chǔ)量也較為集中，占該區(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量的18.2%，但砂層較薄、夾層較多、物性較差，水驅(qū)控制程度僅達(dá)到38.6%，水驅(qū)動(dòng)用程度31.4%，水淹程度為20.6%。水道側(cè)翼砂體儲(chǔ)量動(dòng)用狀況較差，應(yīng)采取主水道注水、水道側(cè)翼采油的方式來(lái)完善注采關(guān)系，提高水驅(qū)動(dòng)用程度。

(4)重力流水道漫溢砂體分布區(qū)儲(chǔ)量基本上沒(méi)有水驅(qū)動(dòng)用，其原因是儲(chǔ)集層質(zhì)量太差，在目前采油工藝條件下難以實(shí)現(xiàn)水驅(qū)動(dòng)用。

根據(jù)以上分析，板橋油田下一步開(kāi)發(fā)工作的潛力區(qū)是重力流主水道、分支水道以及水道側(cè)翼砂體分布區(qū)，其中重點(diǎn)是重力流分支水道砂體分布區(qū)，區(qū)內(nèi)還存在著豐富的未動(dòng)用剩余油資源。

6 結(jié)論

板橋油田沙一段發(fā)育典型的水下重力流沉積，主要有來(lái)自北東和北西兩個(gè)方向的水系，形成了疊加連片的重力流水道砂體，是該區(qū)最重要的儲(chǔ)集層。重力流水道儲(chǔ)層性質(zhì)主要受沉積微相控制，不同微相砂體儲(chǔ)量動(dòng)用程度不均。其中主水道砂體儲(chǔ)量水驅(qū)動(dòng)用最好，水道側(cè)翼微相砂體次之。重力流分支水道砂體雖有一定的儲(chǔ)量，但由于現(xiàn)有井網(wǎng)與砂體分布特征不匹配，儲(chǔ)量動(dòng)用程度很低。該區(qū)下一步的潛力區(qū)主要是重力流分支水道微相帶。

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