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）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所，是油氣勘探的重點關注對象［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］，前人對其研究多集中在構(gòu)造演化、沉積背景、儲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，并由此對砂體疊置類型進行分類，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陽坳陷東北部，古近紀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、東營組、新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系平原組，含油層段儲層為沙三上亞段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油組自下而上又細分為4個小層。

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、韻律特征及測井形態(tài)，識別出水下分流河道、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油田的主要油氣儲集空間，在Ⅲ油組4個小層中均有發(fā)育，以進積和加積為特征，主要發(fā)育在三角洲前緣進積體，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。每期河道底部都會有沖刷面（見圖4a），可見槽狀交錯層理、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10 m以上，表明河道擺動作用較強，沉積物供給充足［14-15］，測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，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為特征（見圖4f），巖性以粉砂巖、細砂巖為主，少見中砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，可見波狀交錯層理及螺殼化石。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12 m，是多期次垂向切割疊置的產(chǎn)物。測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的測井響應［16-18］。

2.2 沉積展布特征

2.2.1 垂向展布

為精細研究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個中期下降半旋回和4個短期下降半旋回。第1個中期半旋回內(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；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個階段（見圖6）：4小層沉積時期，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，砂巖厚度均較大；3小層沉積時期，水下分流河道進一步向湖盆推進，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??；2小層和1小層沉積時期，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，但河道橫向擺動作用增強，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)勢相，因而在平面展布中區(qū)域較小，僅發(fā)育在各級分流河道根部，尋找優(yōu)質(zhì)儲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，進一步劃分為12個小類（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)合層序地層學認為，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，水下分流河道沉積逐步擴大，油田范圍內(nèi)僅發(fā)育Ⅰ型砂體，同時河道間砂體的疊置類型也不斷復雜化。

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。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，又細分為12個小類。砂體疊置關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。