基于層序地層格架的水下分流河道單砂體特征研究
——以大情字井油田青二段為例

王志強(qiáng) (中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712)

基于層序地層格架的水下分流河道單砂體特征研究
——以大情字井油田青二段為例

王志強(qiáng) (中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712)

針對大情字井地區(qū)青二段砂體展布及結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜問題，綜合運(yùn)用錄井、巖心、測井、分析測試等資料，進(jìn)行高分辨率層序地層格架研究，并在層序地層格架內(nèi)，對不同沉積動力條件下的單砂體的寬厚關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計分析。研究表明，大情字井油田青二段形成于長期基準(zhǔn)面下降階段，經(jīng)歷了中期基準(zhǔn)面“加速下降-緩慢下降-緩慢上升-加速上升-上升轉(zhuǎn)下降-再次加速下降-再次緩慢下降”的沉積動力學(xué)變化階段；水下分流河道單砂體寬度與厚度存在指數(shù)關(guān)系，受基準(zhǔn)面波動影響，處于中期基準(zhǔn)面旋回不同階段的單砂體寬度與厚度指數(shù)關(guān)系的底數(shù)呈規(guī)律性變化。

高分辨率層序地層學(xué);水下分流河道;單砂體;寬厚比

單砂體即單一成因砂體，它是儲層流體的基本滲流單元，也是油氣田開發(fā)的基本注采單元[1]。單砂體研究對油氣田的勘探和開發(fā)具有十分重要的意義。在勘探方面，單砂體是控制巖性油氣藏形成的重要因素[2]。在開發(fā)方面，單砂體展布特征影響開發(fā)方案的制定與調(diào)整[3]。為此，筆者以大情字井油田青二段為例，對基于層序地層格架的水下分流河道單砂體特征進(jìn)行了研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大情字井油田地處吉林省松原市境內(nèi)，構(gòu)造位置位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)的長嶺凹陷中部，其東西方向被大安-紅崗階地和華字井階地所夾持，南北方向分別為黑帝廟次凹陷與乾安次凹陷。松遼盆地屬于多物源、多水系的陸相沉積盆地。自進(jìn)入坳陷期以來，沉積環(huán)境以河湖過渡帶為主[4]。沉積物自周緣向湖區(qū)匯集，形成多種類型的沉積相，依粗-細(xì)的沉積序列呈環(huán)狀分布于盆地之中。大情字井油田青二段受通榆-保康水系控制，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育三角洲前緣沉積，水下分流河道砂體是區(qū)內(nèi)最為有利的儲集巖。

2 高分辨率層序地層特征

2.1長期基準(zhǔn)面旋回

青二段頂界在松遼盆地南部的西部斜坡區(qū)和紅崗階地為大規(guī)模區(qū)域不整合面[5]，地震反射界面T″1具有上超下削的特征(見圖1)。青二段頂界在大情字井地區(qū)為與此不整合面對應(yīng)的整合面，可通過地震反射界面T″1的追蹤，結(jié)合鉆、測井?dāng)?shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)等時面進(jìn)行識別。青二段底界對應(yīng)于松遼盆地坳陷期一次大規(guī)模水進(jìn)所形成的穩(wěn)定暗色泥巖，為最大湖泛面(見圖2)。上述的區(qū)域不整合面與最大湖泛面是大情字井地區(qū)長期基準(zhǔn)面旋回劃分的重要依據(jù)，其存在表明青二段為長期基準(zhǔn)面下降半旋回所形成的地層記錄，其底界為最大湖泛面，頂界為長期基準(zhǔn)面旋回的轉(zhuǎn)換面。

圖1 松遼盆地西斜坡地區(qū)青二段頂界地震反射特征

注： SP為自然電位；GR為自然伽馬；RILM為中感應(yīng)電阻率；RILD為深感應(yīng)電阻率。

2.2短期基準(zhǔn)面旋回

短期基準(zhǔn)面旋回的識別主要依靠相組合的垂向變化來確定，研究中所用數(shù)據(jù)為巖心和錄井、測井資料，其中巖心與錄井資料為首選。該研究區(qū)短期基準(zhǔn)面旋回界面在巖性剖面上常有如下標(biāo)志，即沖刷面、巖相類型或巖相組合垂向上的轉(zhuǎn)換、砂泥比值垂向上的旋回變化。

2.3中期基準(zhǔn)面旋回

中期基準(zhǔn)面旋回由一系列地質(zhì)背景相似、有成因聯(lián)系的短期基準(zhǔn)面旋回以進(jìn)積、加積和退積疊加樣式疊加而成。中期基準(zhǔn)面旋回的界面包括由沖刷作用形成的小間斷面、沉積物過路狀態(tài)的無沉積間斷面、欠補(bǔ)償或饑餓沉積形成的無沉積間斷面、連續(xù)沉積的整一界面等[6]。

2.4高分辨率等時地層特征

根據(jù)上述各級基準(zhǔn)面旋回劃分的依據(jù)，將青二段自下而上劃分為13個短期基準(zhǔn)面旋回、2個中期基準(zhǔn)面旋回和1個長期基準(zhǔn)面下降半旋回。

根據(jù)短期旋回的結(jié)構(gòu)和疊加樣式，青二段由下而上可以劃分為一個中期下降半旋回(MSC1)和一個完整的中期旋回(MSC2)。中期旋回基準(zhǔn)面的變化控制著沉積動力學(xué)條件的改變，這種改變決定了處于中期旋回不同位置的短期旋回的結(jié)構(gòu)類型與疊加樣式的不同。

1)MSC1 MSC1經(jīng)歷了中期基準(zhǔn)面加速下降和中期基準(zhǔn)面緩慢下降2個階段：中期基準(zhǔn)面的加速下降階段，由4個向上變淺的非對稱型短期基準(zhǔn)面旋回構(gòu)成，疊置樣式以加積和進(jìn)積序列為主；中期基準(zhǔn)面的緩慢下降階段，短期基準(zhǔn)面旋回呈向上變深再變淺的對稱型。

2)MSC2 MSC2的中期基準(zhǔn)面變化經(jīng)歷了緩慢上升-加速上升-上升轉(zhuǎn)下降-加速下降-緩慢下降的一個完整旋回過程：緩慢上升階段，2個向上變深的非對稱型短期基準(zhǔn)面旋回疊置，構(gòu)成退積序列；加速上升階段至上升轉(zhuǎn)下降階段，向上變深復(fù)變淺的對稱型短期基準(zhǔn)面旋回疊置，構(gòu)成由退積到加積的沉積序列；加速下降階段，2個向上變淺的非對稱型短期基準(zhǔn)面旋回構(gòu)成以加積和進(jìn)積序列為主的疊置樣式；緩慢下降階段，短期基準(zhǔn)面旋回呈向上變深再變淺的對稱型。

3 單砂體特征

3.1單砂體邊界的識別

1)鈣質(zhì)夾層 鈣質(zhì)夾層是指被鈣質(zhì)膠結(jié)物嚴(yán)重膠結(jié)的致密夾層，其在測井曲線上具有電阻率高值、聲波時差低值和自然伽馬低值等特征[7]。鈣質(zhì)夾層的形成與成巖作用有關(guān)。由于三角洲前緣水下分流河道砂體底部物性較好，孔隙流體易于流動，當(dāng)pH值與Eh值(氧化還原電位)適當(dāng)時，逆向溶解性碳酸鹽礦物在熱對流作用下可發(fā)生沉淀，因而在三角洲前緣水下分流河道底部常形成鈣質(zhì)夾層[8]。鈣質(zhì)夾層也可以作為劃分兩期河道單砂體的標(biāo)志。

2)其他成因單元巖性 其他成因巖性(支流間灣泥、溢岸薄層砂等)的出現(xiàn)，是水下分流河道沉積邊界的標(biāo)志。

3)自旋回邊界 由于氣候、地貌、物源等條件的變化，三角洲前緣水下分流河道在不同時期的水動力條件與載荷情況不同，直接導(dǎo)致各個時期所形成的水下分流河道單砂體粒徑與物性的旋回性差異，即一期單砂體對應(yīng)一個沉積自旋回，沉積自旋回的界面上下沉積物的粒徑與物性常出現(xiàn)明顯的不同。這種旋回性的差異也可以反映在測井曲線上，即自旋回界面上下的測井曲線幅值往往出現(xiàn)臺階式變化。

4)砂體規(guī)模差異 受水下分流河道自身沉積動力特征、物源特征等因素影響，不同水下分流河道對應(yīng)的水下分流河道單砂體可能存在規(guī)模上的差異，在剖面上表現(xiàn)為沉積厚度的不同，這種沉積規(guī)模的差異邊界可以作為單砂體的邊界。

5)水下分流河道砂體頂面高程差異 三角洲前緣水下分流河道單砂體具有頂平底凸的形態(tài)特征，按地層頂界拉齊后，單砂體各個部位的砂巖頂面應(yīng)具有相同的高程。不同水下分流河道單砂體雖成因單元相同，但受沉積能量、古地形、河道廢棄時間差異的影響，水下分流河道單砂體頂面高程會出現(xiàn)差異，再結(jié)合三角洲前緣水下分流河道砂體的橫向變化趨勢，由此作為判斷河道單砂體邊界的標(biāo)志。

圖3 大情字井地區(qū)青二段單砂體邊界組合示意圖

依據(jù)前述單砂體邊界的識別標(biāo)志，以單砂體的組合模式為指導(dǎo)，在連井剖面上識別單砂體的邊界，并將其投影到平面沉積微相圖上；然后以現(xiàn)代沉積模式為指導(dǎo)，綜合分析水流方向，在平面沉積微相圖上組合已識別的單砂體邊界，完成沉積微相內(nèi)部的單砂體刻劃(見圖3)。

3.2單砂體寬厚關(guān)系研究

由于該研究區(qū)內(nèi)MSC1中后期(SC4～SC5沉積時期)廣泛發(fā)育水下分流河道，因而應(yīng)用四邊形測量方法[9]對不同沉積背景下單砂體的寬度進(jìn)行測量，擬合寬厚關(guān)系公式，剖析密井網(wǎng)區(qū)同成因單元單砂體幾何參數(shù)關(guān)系及其在基準(zhǔn)面旋回過程中的變化規(guī)律。

1)SC4單砂體寬厚關(guān)系特征 SC4形成于中期基準(zhǔn)面旋回MSC1加速下降的后期，密井網(wǎng)區(qū)水下分流河道單砂體寬厚特征統(tǒng)計結(jié)果表明，單砂體最寬1550m，最窄580m；單砂體最厚4.7m，最薄1.9m，其寬度和厚度符合指數(shù)關(guān)系(見圖4)。

圖4 大情字井青二段SC4水下分流河道單砂體寬厚關(guān)系 圖5 大情字井青二段水下分流河道單砂體寬厚關(guān)系

圖6 大情字井青二段第1期水下分流河道單砂體寬厚關(guān)系 圖7 大情字井青二段第2期水下分流河道單砂體寬厚關(guān)系

綜合分析MSC1變化各階段水下分流河道單砂體寬厚統(tǒng)計關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)如下特點：單砂體寬度與厚度之間存在指數(shù)關(guān)系；但受基準(zhǔn)面變化的影響，在基準(zhǔn)面旋回的不同變化階段，單砂體寬厚關(guān)系有所異化；隨著可容空間的減小，指數(shù)函數(shù)的圖像降低；反映單砂體的幾何形態(tài)發(fā)生變化，水下分流河道寬厚比隨可容空間變化趨勢一致。

4 結(jié) 論

1)大情井字油田青二段底界為最大湖泛面，其頂界與松遼盆地西斜坡青二頂界的不整合面相對應(yīng)，青二段自下而上劃分為13個短期基準(zhǔn)面旋回、2個中期基準(zhǔn)面旋回、1個長期基準(zhǔn)面下降半旋回。短期基準(zhǔn)面旋回結(jié)構(gòu)與疊加樣式表明，青二段中期基準(zhǔn)面旋回變化經(jīng)歷了“加速下降-緩慢下降-緩慢上升-加速上升-上升轉(zhuǎn)下降-再次加速下降-再次緩慢下降”的沉積動力學(xué)變化階段。

2)相同成因單元單砂體的寬度與厚度統(tǒng)計表明，相同成因單元的單砂體寬度隨厚度的增大呈指數(shù)增大；但受基準(zhǔn)面升降變化影響，處于中期基準(zhǔn)面旋回不同階段的單砂體形態(tài)發(fā)生變化，寬度與厚度指數(shù)關(guān)系有所區(qū)別，隨可容空間的減小，水下分流河道的寬厚比減小。

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2012-10-24

國家科技重大專項(2011ZX05009)。

王志強(qiáng)(1981-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事油田開發(fā)地質(zhì)方面的研究工作。

TE121.3

A

1673-1409(2013)02-0004-04

[編輯] 李啟棟