蘇丹某區(qū)塊P油田辮狀河沉積微相研究

馮 棟，尹成芳，劉紫薇，趙聰會

（1.中國石油大學(xué)（北京），北京102249；2.東方地球物理公司大港物探處，天津300280；3.中國石油集團渤海鉆探第一錄井公司，天津300280）

目前，蘇丹P油田處于油田評價階段，目的層取芯資料較少，沉積體系認識較粗，地層劃分與對比存在矛盾，研究成果明顯受到資料數(shù)量和質(zhì)量的影響。需要綜合利用巖心、測井、地震及生產(chǎn)測試等多種有限資料，建立目的層段沉積微相特征，精細識別砂體規(guī)模，搞清砂體連通關(guān)系，為制定油田合理開發(fā)方案打下基礎(chǔ)。

A.D.Miall[1?2]最 早提 出 河 流相 的 分 類 ，目 前大多數(shù)學(xué)者使用的是裘懌楠等[3?5]的分類方案，認為河流相主要劃分為4種類型：順直河、辮狀河、曲流河、網(wǎng)狀河。李薇[6]研究認為目的層Y組沉積相為辮狀河和辮狀河三角洲。確定P油田的目的層的沉積相類型，證據(jù)須從巖心觀察和巖心分析化驗資料獲取。通過對研究區(qū)內(nèi)7口井巖心資料和分析化驗資料的詳細分析，認為該區(qū)沉積相為辮狀河。利用研究區(qū)測井資料，建立的巖心微相和測井曲線特征的對應(yīng)關(guān)系，得到研究區(qū)目的層單井沉積微相柱狀圖。結(jié)合前人沉積模式和現(xiàn)代沉積特征，指導(dǎo)沉積微相在剖面和平面上的接觸和連通關(guān)系，最終總結(jié)了研究區(qū)目的層段的辮狀河沉積模式，為此類油田后續(xù)開發(fā)和挖潛提供指導(dǎo)和依據(jù)。

1 辮狀河相沉積特征

以下幾個方面資料證實了研究區(qū)目的層的沉積相為辮狀河相：巖石組分和結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造、粒度分析、沉積序列及河道的曲率。

1.1 巖石組分和結(jié)構(gòu)

根據(jù)研究區(qū)取芯井的巖心薄片鑒定資料：Y組VI砂組的巖石類型主要為長石巖屑石英砂巖和巖屑石英砂巖，少量的石英砂巖和巖屑長石砂巖成分成熟度低（見圖1）。根據(jù)巖心樣品分析資料：砂巖的石英含量為69.0%～93.0%，多在75.0%以上，平均為80.0%；長石含量為2.0%～21.0%，平均為12.0%；巖屑含量為4.0%～14.0%，平均為8.0%。圓度和分選性都較差，填隙物為泥質(zhì)基質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)物，膠結(jié)類型為孔隙式，結(jié)構(gòu)成熟度差（見圖2），說明沉積巖搬運距離較短，是近源沉積產(chǎn)物。

圖1 P油田Y組VI砂組砂巖類型Fig.1 Rock types of VI sand group in Y group

圖2 Fal?2井Y組VI砂組巖性鏡下特征Fig.2 Thin section analysis of VI sand group in Y group in well Fal?2

1.2 沉積構(gòu)造

通過對研究區(qū)的取芯井進行詳細的描述，統(tǒng)計了研究區(qū)Y組VI砂組的沉積構(gòu)造。研究區(qū)沉積構(gòu)造類型豐富，主要發(fā)育板狀交錯層理、高角度交錯層理、水平層理、槽狀交錯層理、平行層理、沖刷充填構(gòu)造等（見圖3）。沉積韻律以正韻律為主，也發(fā)育有少量反韻律。所有這些構(gòu)造特征都是牽引流的特征。

圖3 P油田Y組VI砂組典型沉積構(gòu)造Fig.3 Typical sedimentar y structur es of VI sand group in Y group

1.3 粒度分析

通過對 Pal?4井、PP?29井、FM?27井及 Fal?3井Y組VI砂組巖石粒度累積概率曲線分析，Y組VI小層概率曲線主要由跳躍和懸浮兩個次總體組成，懸浮總體含量在10%～20%，跳躍主體含量超過70%，與懸浮主體交界點為2.5～3.8φ（見圖4）。從P油田Y組VI小層C?M圖中可見，樣品點有規(guī)律地集中PQ、QR及RS段，表現(xiàn)為牽引流水道沉積的特征。PQ、QR和RS段分別代表滾動沉積、遞變懸浮沉積和均勻懸浮沉積（見圖5）。粒度概率曲線與C?M圖分析的結(jié)果都顯示辮狀河沉積特征[7?8]。

圖4 P油田Y組VI砂組累積概率曲線Fig.4 Probability cumulative curves of VI sand group in Y gr oup

圖5 P油田Y組VI砂組砂巖C?M圖Fig.5 The C?M diagram of VI sand group in Y roup

1.4 沉積序列

不同沉積環(huán)境下的沉積物的垂向序列不同，因此不同的沉積序列也可以反映沉積物的沉積環(huán)境。D.J.Cant等[9]對加拿大魁北克省加斯佩半島泥盆紀的辮狀河進行細致研究，認為辮狀河層序主要有以下 4點特征：（1）粒級較粗，砂礫巖發(fā)育；（2）層序下不發(fā)育各種層理；（3）槽狀交錯層理發(fā)育；（4）泛濫平原沉積物較薄或不發(fā)育。筆者利用研究區(qū)巖心分析資料制作了PP?29井VI砂組的沉積序列，結(jié)果顯示，整體沉積物粒度較粗，砂礫巖發(fā)育，縱向上呈正韻律，多期次互相疊加樣式，可見沖刷面、槽狀交錯層理、板狀交錯層理、水平層理及平行層理等多種層理?？梢奝P?29井VI砂組的垂向沉積序列具有典型的辮狀河垂向沉積序列特征（見圖6）。

圖6 PP?29井VI砂組巖心柱狀圖Fig.6 The lithologic histogram of VI sand group in well PP?29

1.5 曲率計算

目前普遍認為，曲率（P）是劃分河型的重要參數(shù)。通常曲率大于1.3為曲流河，曲率小于1.3為順直河和辮狀河[7?8]。河流相的曲率可以由粒度分析中的泥粉砂含量計算。

式中，P為曲率；M為粉砂黏土質(zhì)量分數(shù)，%

將研究區(qū)內(nèi)的取芯井的粒度分析資料進行了統(tǒng)計和計算（見表1）。由表1可知，數(shù)據(jù)中有4組數(shù)據(jù)曲率大于1.3，16組數(shù)據(jù)曲率小于1.3，平均曲率1.1，為順直河和辮狀河的曲率特征。

表1 P油田Y組VI砂組河流曲率Table 1 The channel sinuosity of VI sand gr oup in Y group of P oilfield

2 辮狀河沉積微相類型及規(guī)模

辮狀河沉積微相類型主要有：河道、心灘、溢岸沉積及泛濫平原4種。研究區(qū)沉積微相規(guī)模大小的確定主要依據(jù)前人研究成果和研究區(qū)實際研究資料。

2.1 河道規(guī)模

估計地下河道和河道帶的寬度，首先需要知道最大滿岸河道水深。最大滿岸河道水深通常從完整的河道砂壩或從測井和巖心資料解釋的河道充填層序厚度中估計。由于完整的河道砂壩或河道充填很難識別，砂礫巖厚度也并不總是與滿岸河道一樣深，因此正確估計最大滿岸河道水深并不容易。

J.S.Bridge等[10]認為可以利用沙丘高度與中等規(guī)模

的交錯層理的層系厚度關(guān)系，以及沙丘高度與河道水深的關(guān)系，就能解決這一問題。

S.F.Leclair由理論和實驗提出了交錯層系厚度與沙丘高度的關(guān)系[10]：

hm=αβ (2)

β=sm/1.8

α?4-7

式中，sm為平均交錯層系厚度，m；hm為平均沙丘高度，m。

如果沒有α值，平均沙丘高度可用式（3）計算：

hm=2.22β1.32或hm=5.3β+0.001β2(3)

一般，平均沙丘高度隨著水流深度增加而增加，Yalin在1964年提出了利用平均沙丘高度計算最大滿岸河道水深的公式，Allen在1970年對公式進行了修正[11]：

其中，0.1 m＜d＜100 m

S.D.Mackey[11]給出了最大滿岸河道水深（d）與河道寬度（w）的經(jīng)驗關(guān)系：

利用上述經(jīng)驗關(guān)系，就可以計算最大滿岸河道水深，進而計算河道寬度。對本區(qū)取芯井的巖心交錯層系觀察，測量了交錯層系厚度（見圖7）。測量表明，平均交錯層系厚度一般在0.4～0.7 m，由此可計算出河道的最大滿岸河道水深2.0～6.0 m，同時進一步計算出河道寬度為40.0～250.0 m，平均為150 m左右（見表2）。

圖7 P油田各取芯井Y組河道砂體交錯層系厚度測量Fig.7 The thicknesses data of trough cross?stratification in drilling cores of VI sand group of P oilfield

表2 P油田Y組古河道水流深度和主流河道寬度計算Table 2 The paleobathymetr y and channel width in Y gr oup of P oilfield

2.2 心灘規(guī)模

J.L.Best[12]對西Jamuna河中的河心砂壩采用GPR解剖其內(nèi)部沉積建筑，認為Jamuna河的砂壩主要由于板狀交錯層理和槽狀交錯層理中細砂巖構(gòu)成，其寬度為1 000 m，長度為3 000 m，高為12～15 m。A.V.Kjemperud等[13]研究了 Utah Morrison組河流相砂體露頭，認為Morrison組辮狀河道砂體寬度數(shù)據(jù)范圍較大，垂向加積砂體寬度為20～1 200 m，平均為560 m；側(cè)向拼積砂體寬度為400～6 000 m，平均為 2 000 m。利用google的衛(wèi)星圖片測量了松花江前郭縣吉拉吐鄉(xiāng)段和松原市段的心灘的長和寬。吉拉吐鄉(xiāng)段心灘的平均寬為594 m，長為1 601 m；松原市段心灘的平均寬為605 m，長為1 800 m（見表3）。

辮狀河心灘是P油田主力油層重要的儲層成因類型，因此對于心灘的前人資料作一簡要描述，得到心灘平均寬度為1 020 m，平均長度為2 036 m，與P油田統(tǒng)計獲得的點壩規(guī)模相近（見圖8）。

2.3 溢岸沉積和泛濫平原規(guī)模

當溢岸沉積和泛濫平原做為夾層出現(xiàn)時，縱向上溢岸和泛濫平原泥巖和含泥粉砂巖隔夾層分布于河道砂體之上，平面上分布于河道砂體兩側(cè)。在平面上，辮狀河體系中由于河道密度高和擺動能力強，溢岸與泛濫平原并不是廣泛分布，平均寬度一般在500.0 m左右（w/h=70）。而溢岸沉積和泛濫平原做為隔層出現(xiàn)時，垂向上，夾于單一辮狀河道體系之間的溢岸與泛濫平原細粒沉積物厚度較薄，而覆蓋于辮狀河道體系之上的溢岸與泛濫平原細粒沉積物厚度較厚。

表3 辮狀河心灘規(guī)模數(shù)據(jù)Table 3 The width and length of braided channel bar m

圖8 P油田Y組VI砂組連井剖面Fig.8 The well section of VI sand gr oup in Y gr oup of P oilfield

3 辮狀河沉積模式

最早被人接受的標準的辮狀河沉積序列是加拿大魁北克省加斯佩半島泥盆紀的辮狀河[8]。A.D.Miall[14]研究認為“每一條河流都不一樣”，只用一種模式不能概括所有的辮狀河沉積特征，于是他利用巖相、巖相組合及構(gòu)型單元的概念，提出了6種辮狀河沉積模式；J.S.Bridge[15]在對雅魯藏布江長期研究后也提出了一種辮狀河沉積模式。盡管他們提出的模式在平面上和剖面上有些許不同，但是他們都認為：（1）心灘的形成都是由雙向加積和順水流方向加積形成，當水量較大時，會出現(xiàn)垂向加積的情況，但是沉積物較薄且粒度較細。（2）辮狀河沉積的主要砂體是心灘壩和辮狀河道滯留砂體。（3）河道頻繁擺動，心灘壩在縱向上有多期沉積。（4）在辮狀河沉積序列內(nèi)，泛濫平原沉積發(fā)育較薄或不發(fā)育。（5）心灘內(nèi)部的隔夾層不是單一傾向。

本文提出的沉積相模式和 A.D.Miall等[14?16]提出的6種辮狀河類型中唐杰克型、國內(nèi)腦包山的辮狀河沉積模式以及雅魯藏布江的沉積模式類似。J.S.Bridge[15]對雅魯藏布江連續(xù)的研究表明，和大多數(shù)的辮狀河一樣，由于辮狀河側(cè)向遷移快，泛濫平原和決口扇沉積微相基本不發(fā)育，河道沉積明顯，但在巖心研究中出現(xiàn)了少量細粉砂和泥的產(chǎn)物，本研究把他當成是心灘形成后在泛濫期時的溢岸沉積。而因為垂向上研究范圍較大，整個VI砂組包含了6個左右的單砂層，在單砂層之間的隔層將其定為了泛濫平原沉積。對P油田VI砂層沉積微相單井、剖面和平面的研究及上述研究成果證實，平面上由呈漁網(wǎng)狀交錯的河道、呈近橢圓形的心灘散布及溢岸沉積構(gòu)成。剖面上垂直平面方向，心灘和河道的密度逐漸減??；平行于平面方向河道和心灘交互出現(xiàn)（見圖9）。

圖9 P油田Y組VI砂組辮狀河沉積模式Fig.9 Braided river depositional model of VI sand group in Y group of P oilfield

4 結(jié) 論

（1）P油田Y組VI砂組沉積相類型為辮狀河沉積，沉積微相包括辮狀河道充填、心灘、溢岸沉積及泛濫平原，其中，以辮狀河道和心灘發(fā)育為主。

（2）根據(jù)巖心交錯層系測量和經(jīng)驗公式，得出P油田Y組VI砂組河道最大深度2.0～6.0 m，寬度為40.0～250.0 m，平均為150 m，心灘平均寬度為1 020 m，平均長度為2 036 m。

（3）P油田Y組VI砂層平面上心灘和辮狀河道呈交織漁網(wǎng)狀分布，心灘形狀近橢圓形，剖面上心灘和河道的密度逐漸減小。

（4）P油田主力油層是心灘，砂體連片分布，覆蓋范圍廣，是最優(yōu)質(zhì)的儲層。