埕島地區(qū)中淺層河流相砂體輸導性研究
——以渤海海域埕島地區(qū)新近系為例

沈 樸

（中海石油研究總院，北京 100028）

砂體是重要的油氣輸導層，前人對砂體輸導油氣的機理、方式、輸導性控制因素等方面做了相應的研究[1-7]，但是對于中淺層（不與烴源巖直接相連的層系）河流相砂體輸導性影響因素、輸導模式以及其輸導性評價思路等研究較為薄弱。

本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，以埕島地區(qū)新近系為例，分析了中淺層河流相砂體輸導性的主控因素，建立了砂體的輸導模式，提出輸導性的評價思路，為其它地區(qū)中淺層河流相砂體輸導性研究和具有相似地質(zhì)背景地區(qū)的油氣勘探提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

埕島油田位于渤海灣盆地東南部極淺海-淺海海域，處于渤中凹陷、黃河口凹陷、埕北凹陷和埕寧隆起交匯處的埕北低凸起東南端，可分為埕北凹陷帶、埕北斷裂帶西翼、埕島潛山披覆構(gòu)造帶、埕北斷裂帶東翼和埕島東坡等區(qū)塊（圖1）。研究區(qū)油氣資源豐富，截至2016年底，埕島油田探明石油地質(zhì)儲量數(shù)億噸，新近系是最主要的含油層系，占目前總探明儲量的近80%。

研究區(qū)新近系深度主要為400～2 300 m，屬于中淺層，主要發(fā)育河流相砂體，包括明化鎮(zhèn)組和館陶組兩層段。館陶組又分為上下兩段，其中館上段又可細分為7個砂組。明化鎮(zhèn)組-館上段6砂組主要是曲流河沉積，館上段7砂組～館下段主要是辮狀河沉積。

圖1 埕島地區(qū)概況

2 砂體輸導控制因素分析

影響砂體輸導能力的因素有很多[1–2，5–7]，研究區(qū)新近系砂體輸導性主要受控于砂體與斷層的關(guān)系、構(gòu)造背景、物性和連通性等方面。

2.1 斷層

研究區(qū)新近系不發(fā)育有效烴源巖，溝通古近系烴源巖的油源斷層是新近系砂體輸導油氣的前提。新近系輸導油氣的砂體均與油源斷層直接或間接相接，完全孤立的砂體不能輸導油氣。斷層輸導能力影響砂體的輸導性，油氣沿油源大斷裂輸導至新近系砂體的壓力是油氣在新近系砂體輸導的初始輸導動力，初始輸導動力越大越有利于油氣在砂體內(nèi)輸導；斷層縱向輸導油氣所達到的最高層位也影響著輸導砂體的層位。

2.2 構(gòu)造背景

油氣在研究區(qū)新近系砂體內(nèi)部輸導主要受浮力驅(qū)動，構(gòu)造背景影響著油氣輸導方向。正向構(gòu)造是油氣輸導的重要指向，構(gòu)造相對低洼帶中油氣輸導路徑呈發(fā)散狀或沒有油氣輸導[8-10]。研究區(qū)潛山披覆構(gòu)造是該區(qū)最重要的正向構(gòu)造帶，其探明儲量占新近系總探明儲量的60%以上；而埕北凹陷帶是負向構(gòu)造，不是油氣輸導的主要指向，目前基本沒有發(fā)現(xiàn)規(guī)模儲量。

2.3 物性

砂體物性的好壞影響砂體能否輸導油氣以及輸導油氣的效率高低。砂體物性受沉積和成巖作用控制[11-13]。在同等條件下，砂體物性越好越有利于輸導油氣，隨著物性變差，砂體輸導能力變?nèi)?；當物性低于一定值，砂體就無法輸導油氣。油氣在輸導過程中，會留下一些痕跡，如錄井上有熒光、油跡、油斑、含油等顯示，測井解釋上有含油水層、油水同層、油層等含油標志，故錄井和測井解釋中含油顯示的砂體是輸導過油氣的砂體?？紫抖群蜐B透率是定量表征砂體物性的參數(shù)，統(tǒng)計研究區(qū) 2 000多個有油氣顯示砂體的物性值，發(fā)現(xiàn)輸導砂體的物性下限隨著埋深增加而有減少的趨勢，其中孔隙度下限與埋深的對數(shù)呈線性關(guān)系，滲透率下限與埋深呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系（圖2）[14]。

沉積相和巖性可以定性表征砂體物性，在孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)不足時可以近似表征砂體物性。研究區(qū)新近系河道沉積砂體（包括邊灘、心灘、河床滯留沉積砂體等）厚度大、物性好、連通性強，是最好的輸導砂體。泛濫平原沉積的砂體厚度薄、物性差、砂體泥質(zhì)含量高，一般為泥質(zhì)粉砂巖，連通性差、基本不能作為油氣輸導層。堤岸沉積砂體（包括天然堤、決口扇砂體等）物性等介于二者之間可以作為輸導砂體，但輸導性不如河道沉積砂體。以研究區(qū)西部館上段5砂組5小層為例，河道沉積砂體輸導性最好，該沉積帶內(nèi)各井平均顯示厚度6.3 m；堤岸沉積砂體輸導性次之，該沉積帶內(nèi)各井平均顯示厚度1.7 m；泛濫平原沉積的砂體輸導性最差，該類型砂體基本無油氣顯示（圖3）。研究區(qū)新近系輸導砂體主要的巖性包括粉砂巖、細砂巖、含礫砂巖和中砂巖等，其中細砂巖輸導性最好，中砂巖次之，粉砂巖第三（表1）。其原因主要是砂巖中黏土礦物含量不同所引起的輸導性不同，細砂巖黏土礦物含量較少，而粉砂巖和中砂巖中黏土礦物含量高，黏土礦物常堵塞孔喉，使砂體滲透率降低[10]。

圖3 埕島地區(qū)西部館上段5砂組5小層沉積相

表1 埕島地區(qū)新近系不同巖性砂體與油氣顯示關(guān)系

2.4 連通性

砂體連通性越好，越有利于砂體輸導。研究區(qū)新近系辮狀河沉積砂體厚度大，橫向連通好，曲流河沉積砂體由于河道的不斷變遷，多期砂體疊合連片，橫向變化大，砂體之間的連通關(guān)系復雜。砂地比（某一層段中砂體厚度占地層總厚度的比例）可以評價砂體的連通性，當砂地比低于某值時，砂體之間基本不連通，當砂地比高于某值時，砂體在幾何空間上完全連通，在這兩個門限值之間，砂體的連通性隨著砂地比的值增大而增大[8]。

在研究區(qū)選取160余口井，分別統(tǒng)計了館上段各砂組和館下段砂地比，依據(jù)沉積相、砂體對比剖面、地震屬性和生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)等資料判斷砂體連通性，建立砂地比與砂體連通概率的關(guān)系（圖4）。當砂地比小于0.2時，砂體基本不連通，其單獨作為油氣長距離輸導的通道可能性較?。划斏暗乇却笥?.2時，連通概率隨著砂地比的值增大而增大；當砂地比大于50%時，砂體基本連通，是油氣長距離輸導的主要通道。由此確定研究區(qū)逾滲閾值C0取0.2，完全連通系數(shù)C取0.5。研究區(qū)館下段含砂率較高，平均砂地比為 0.71，砂體連通性好，是重要的油氣輸導層，在100余口鉆穿館下段的探井中，有80余口見油氣顯示。

圖4 埕島地區(qū)新近系砂地比與砂體連通概率關(guān)系

3 砂體輸導模式及輸導性評價思路

3.1 砂體連通類型

砂體之間的連通方式影響著砂體輸導油氣的模式。對于河流相砂體的連通方式，前人提出了多邊式、多層式和孤立式三種類型[9]。依據(jù)河流相砂體沉積特征，利用錄井和測試等資料，結(jié)合地球物理法[15]等對砂體進行刻畫，較為準確地描述了砂體的連通狀況，將研究區(qū)砂體宏觀連通基本類型分為3種（圖5）。

Ⅰ類連通類型（厚砂體直接連通型）主要是指厚度大的砂體相互疊置連通。這些砂體在地震資料上可以分辨，如館上段井1砂體疊合體，該砂體疊合體厚度大，與油源斷層直接相連，油氣通過油源斷層進入砂體疊合體，砂體之間連通性好，油氣在砂體疊合體運移聚集。

Ⅱ類連通類型（微斷層連通型）主要是指通過微斷層連接兩個砂體。目前地震資料上無法識別這些微斷層，如明化鎮(zhèn)組井3砂體和井2砂體之間的連通。井3砂體與油源斷層直接相連，整體含油，通過測試埕北258 砂體也含油，但從地震資料上分析該砂體不與油源斷層和含油砂體直接相連，分析認為井3砂體和井2砂體之間存在地震資料上無法識別的小斷層。該小斷層溝通了井2砂體和井3砂體，從而使井2砂體與油源斷層間接相連，油氣可以輸導至該砂體內(nèi)。

Ⅲ類連通類型（薄砂體或物性較差砂體連通型）主要指通過薄砂體或物性較差的砂體連接兩個砂體，目前地震上無法識別這些薄砂體或物性較差的砂體，如館上段井4砂體和井5砂體之間的連通。井4砂體與油源斷層直接相連，高部位含油，通過測試井5砂體也含油；但從地震資料上分析該砂體不與油源斷層和含油砂體直接相連。井4砂體和井5砂體深度大致相同。分析認為井4砂體和井5砂體之間存在起橋梁作用的薄砂體或物性較差的砂體，這些砂體在地震資料上無法識別。

由于存在這些砂體，井5砂體得以與油源斷層間接相連，油氣可以輸導至該砂體內(nèi)。研究區(qū)砂體的連接方式主要是這3種類型以及它們之間的組合。

圖5 埕島地區(qū)新近系砂體宏觀連通基本類型

3.2 砂體輸導模式

依據(jù)砂體宏觀連通類型等因素，將研究區(qū)新近系砂體輸導分為3種基本模式。圖6中A指Ⅰ類連通型輸導模式（單砂體直接相連油源斷層是Ⅰ類連通類型的特殊形式），表示通過油源斷層輸導來的油氣一直沿著厚砂體側(cè)向運移；B指Ⅱ連通型輸導模式，表示通過油源斷層輸導來的油氣沿著厚砂體側(cè)向運移經(jīng)過微斷層又進入其它砂體運移；C指Ⅲ類連通型輸導模式，表示通過油源斷層輸導來的油氣沿著厚砂體側(cè)向運移經(jīng)過薄砂體或物性較差砂體又進入其它砂體運移；D表示不輸導情況，分別代表由于物性差和自身完全孤立而無法輸導的兩種情況（圖6）。

3.3 中淺層河流相砂體輸導性評價思路

根據(jù)中淺層河流相砂體的特征和輸導性影響因素分析，認為中淺層河流相砂體輸導性評價總思路為先考慮前提因素，再考慮其他因素；先分析宏觀因素，再分析微觀因素；先定性分析，再定量研究。具體步驟：①先分析中淺層河流相砂體輸導的前提條件即與油源斷層的連接情況，其中油源斷層間接相連的情況需要結(jié)合砂體連通類型、連通性綜合分析；②分析砂體所處的構(gòu)造背景；③分析砂體沉積相類型和巖性；④結(jié)合該深度物性下限等進行定量分析；⑤結(jié)合上述分析結(jié)果綜合判別砂體輸導性。

4 結(jié)論

（1）中淺層河流相砂體輸導性評價總思路：先考慮前提因素，再考慮其他因素；先分析宏觀因素，再分析微觀因素；先定性分析，再定量研究。

（2）中淺層河流相砂體輸導性主要受控于砂體與斷層的關(guān)系、構(gòu)造背景、沉積相、巖性、物性和連通性等方面。溝通古近系烴源巖和新近系砂體的油源斷層是新近系砂體輸導油氣的前提；構(gòu)造背景影響著油氣輸導的方向；河道沉積砂體輸導性優(yōu)于堤岸沉積砂體，泛濫平原沉積的砂體輸導性差；細砂巖輸導性最好，中砂巖次之，粉砂巖第三；輸導砂體的孔隙度和滲透率下限隨埋深的增加降低；砂體連通性越好，輸導性越好。

（3）中淺層河流相砂體宏觀連通基本類型為3類，相對應又可劃分為厚砂體直接連通型輸導模式、微斷層連通型輸導模式、薄砂體或物性較差砂體連通型輸導模式等3種基本輸導模式。

圖6 埕島地區(qū)新近系砂體輸導模式

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