渤海X油田古近系沙三段扇三角洲砂体地质模式再认识

韩雪芳 陈建波 张占女 宋洪亮 李超 张琳琳

(中海石油(中国)有限公司天津分公司勘探开发研究院，天津 300452)

X油田位于渤海辽东湾中部海域，辽西低凸起北部倾末端，辽西凹陷的北洼东侧，构造处于辽西1号断层的西盘，整体构造形态为一被断层复杂化的、北东走向的半背斜，内部被一组近东西向次级断层切割，细分为北、中、南3块(图1)。含油层段位于古近系的沙三段，处于深水湖泊与三角洲交互环境中，形成了一套以扇三角洲相为主的沉积体系。钻前认为该油藏为层状构造，储层横向连续稳定分布、纵向流体性质单一，油水界面为-2 338 m(图2)。但从油田已钻10口开发井资料分析，储层特征变得较为复杂，尤其是在北块。主要表现在2个方面:一是储层横向变化快，稳定性差，厚度不均一，厚的约100 m，薄的仅10 m左右;二是多井钻遇油水界面，且油水界面不统一，北块完钻开发井、探井共8口，其中7口井都钻遇了油水界面，最低为-2 338 m，最高为-2 029 m，二者相差近300 m(图3)。显然钻前对地质模式的认识已不符合开发井钻后的地质情况，因此以北块为例，在开发井钻、测井资料基础上，结合区域沉积背景认识、地震及测井等多种资料，开展研究区地质模式的再认识研究，指导后续开发井的优化和随钻方案的调整。

图1 X油田井区分布图

1 研究思路及关键技术

X油田沙三段储层埋藏较深，沉积相类型较复杂，储层横向变化较快，且地震资料品质较差，进行有效的单砂体描述较为困难。针对此情况，基于油田已完钻的8口开发井、2口探井的钻、测井资料及地震资料，利用较为成熟的沙河街组储层描述配套技术［3］，开展5个方面的研究。具体思路如图2所示:(1)利用背景岩性分析砂层组技术，进行岩性组合分析，砂层组标定，赋予波组地质意义;(2)在区域沉积背景指导下，结合目标层地质模式分析技术、恢复古地貌储层描述技术和模式约束地震相分析技术，确立油田的沉积模式;(3)井震结合，进行井间旋回对比，分析砂体垂向发育特征，同时结合地震相特征，刻画砂体边界，分析砂体平面展布特征，明确砂体发育特征;(4)结合砂体发育特征和流体分布特征，确立油田的油藏模式;(5)在以上分析基础上，归纳油田开发井钻后地质模式，并利用油田投产后的动态资料验证地质模式的合理性。

图2 研究路线图

2 地质模式再认识

2.1 砂层组标定

首先，从测井响应特征分析。X-1井和X-2井沙三段储层的顶底面不是一个强阻抗差异界面，与其上覆泥岩和下伏泥岩具有同样的高阻抗，但该套高阻砂岩组合与上下地层的大套泥岩在电性上具有较大的阻抗差异(图3)。

其次，从地震响应特征分析。通过制作合成地震记录，进行井震标定，储层顶底面在地震剖面上没有很强的反射，而该套高阻砂岩组合在地震反射上有较强的反射。顶面在地震反射上是一强波谷反射，底面在地震反射上是一强波峰反射，顶底面反射均较强，连续性好，平面可追踪。

结合钻井、地震反射特征，该套高阻砂岩组合在地震反射上对应一套振幅较强、连续性较好的地震反射波组，其上下的大套泥岩则是振幅较弱，连续性较差的地震反射特征(图3)。因此该套振幅较强、连续性较好的地震反射波组代表了X油田沙三段的储层砂岩发育段。

图3 X油田沙三段储层段地震、测井响应对比剖面图

2.2 沉积模式再认识

2.2.1 沉积特征

以岩心、壁心观察为基础，结合录井、测井及各种分析化验资料，认为X油田在古近系处于深水湖泊与三角洲交互环境中，形成了一套以扇三角洲相为主的沉积体系。油田主体位于扇三角洲前缘亚相，物源主要来自于东部辽西凸起［4-5］。岩性以细砂岩、中粗砂岩为主，局部含有砾石;岩心观察可见重力垮塌与揉皱变形构造、小型槽状交错层理和砾石的定向排列。C-M图中以PQ、QR这2段为主，粒度概率曲线，测井曲线表现为齿状箱型、漏斗型或指型低值间互(图4)。

图4 X油田沙三段沉积特征

2.2.2 沉积模式

(1)2类不同的地震反射波组特征。沉积相、岩相和储层特征等地质信息的变化，总是对应着地震反射特征的某些变化。地震相是沉积相在地震剖面上表现的总和，通过分析地震相，达到进行沉积相分析和储层预测的目的。划分地震相的参数有很多，但地震道波形是地震数据的本质。目前以波形的形状分类作为地震相划分的方法技术已得到较为广泛的应用，并在沉积相分析和储层预测等方面取得了许多重要成果［3，6-8］。

本次研究中，利用目标层地质模式分析技术，分析目标层的地震反射波组特征，研究剖面波组反射特征的变化，建立平面波组反射特征分布模式(图5)。从剖面上波组特征分析，低部位和高部位特征有差异。低部位同相轴较多，连续性较好，振幅较强;高部位同相轴数量减少、连续性差。通过地震波形分析，剖面上的这种差异特征在平面上也得到了很好的响应，X-1井所在的低部位明显不同于X-2井所在的高部位，二者之间存在着清晰的分界线。

图5 X油田沙三段地震波组反射特征(左:剖面;右:平面)

在地震相分析的基础上，根据X油田区域构造背景、沙三段沉积特征，以及地震地层学与沉积学理论，认为X-1井所在低部位的地震波组反射以亚平行反射特征为主，反映了缓坡带辫状河三角洲的沉积特征;X-2井所在高部位以透镜状、楔状地震反射特征为主，反映了陡坡带扇三角洲的沉积特征。

(2)“三凸夹两洼”的古地貌特征。古地貌作为层序发育的背景，不仅对层序发育起着重要的控制作用，而且对沉积体系的成因与展布起着重要的控制作用。刘志刚、徐长贵等人认为古地貌分析是准确预测渤海古近系中深部储层的关键和基础［7，9-10］。渤海沙三段沉积时期，总体属湖泊扩张沉积时期，沟谷、坡折发育，沉积受到地形地貌的影响。因此利用恢复古地貌储层描述技术，通过对沙二段底拉平，认为陡坡带沙三段古地貌呈“三凸夹两洼”的地形特征(图6)，“两洼”处是储层富集区;早期地势坑洼不平，湖泊范围较小，沉积以填洼补平沉积为主;晚期，湖水泛滥，沉积可容空间较大，研究区内大范围连片沉积，但沉积物供给相对减少，储层沉积较薄。

(3)双物源控制的沉积模式。根据地震反射波组特征和古地貌特征的研究，认为X油田沉积受双物源的控制和古地貌的影响，形成了缓坡带为远源辫状河三角洲沉积，其物源来自西边古绥中河水系;陡坡带为近源扇三角洲沉积，物源来自东边的辽西凸起，且受古地貌的影响(图7)。

图6 X油田陡坡带古地貌特征

图7 X油田沉积模式示意图

2.3 砂体发育特征再认识

2.3.1 砂体垂向发育特征

在沉积模式的指导下，通过旋回对比、井震结合，认为北块沙三段自下而上可划分出6期砂体(图8)。从单井发育特征来看，X-1井、A20井为代表的缓坡带辫状河三角洲沉积砂体表现为层多、层薄、隔夹层较为发育的特点，而A15、A8、A1井为代表的陡坡带扇三角洲沉积砂体则表现为发育大套厚层的沉积砂体，隔夹层相对不发育的特点。从连井发育特征来看，受油田西侧物源影响的缓坡带辫状河三角洲成因砂体仅在第二、三期沉积时期发育;而受东部物源影响的陡坡带扇三角洲成因砂体则在各小层沉积时期均有发育。正是由于受到双物源的影响，储层主要集中在第二、三期沉积砂体，并具有较强的横向可对比性，几乎全区范围内都有分布。辫状河三角洲沉积砂体，表现为加积的沉积特征，而扇三角洲沉积砂体表现为退积的沉积特征。

图8 X油田北块砂体垂向发育特征

2.3.2 砂体平面展布特征

采用模式约束地震相分析技术即地质模式约束划分地震相，刻画砂层组空间展布。沙河街组储层主要包括陡坡带多期砂体叠置沉积和缓坡带辫状河三角洲沉积，从地震剖面上和地震波形分析上首先识别出2个物源的界线，然后根据地震反射内部和外部特征，寻找地震反射特征的差异和变化，进行地震相划分，最终划分了亚平行地震相、透镜状地震相和楔状地震相(图9)。

图9 X油田北块地震相特征

在砂体垂向展布特征研究基础上，结合地震相划分结果，追踪和刻画砂体边界，对各期砂体在平面上的展布特征进行研究。研究结果认为:早期砂体主要受到“三凸夹两洼”的古地貌控制，第一期沉积砂体主要在洼子里分布，凸起上砂体则不发育。到第二、三期砂体沉积时期，古地貌及物源供给控制了砂体的分布情况。油田东侧主要受到古地貌的影响，沉积砂体主要在洼子里分布，而油田西侧则受到辫状河三角洲物源的影响，西侧砂体广泛分布。到第四、五、六期砂体沉积时期，湖平面上升，沉积物逐渐向岸退积，到第六期砂体沉积时期，砂体仅在靠近断层边界的A1井区发育(图10)。

2.4 油藏模式再认识

通过砂体划分和对比，解决了流体系统之间的相互矛盾，垂向上每套砂体都有一个相对独立的流体系统，平面上砂体间的流体系统也相互独立，形成了X-1、A15、A7和A1井砂体4个独立的油藏单元。根据砂体垂向、平面发育特征，结合流体分布特征，重新建立X油田油藏模式，认为北块由发育一套流体系统的层状构造油藏变为发育多套流体系统，受岩性、构造影响的复合性油藏(图11)。

3 油藏生产动态验证

X油田采用注水开发方式，自油田8口开发井试采以来，油田压力下降较快。通过对比北块A1井静压实测值，以及A7、A15、A28井3口带压力计井的折算静压值，发现各砂体压力下降幅度不一，说明各个砂体是相互独立的。A16井设计为同井抽注井，A15井为A16井的注水受效井(图12);投注当天井口压力即达到设计最大注入压力10 MPa，注水量仅32 m3/d;7 d后注入压力为9.4 MPa，注水量下降至2 m3/d;14 d后注入压力为9.6 MPa，在此泵压下已经无法注入。A16井注水情况说明A16井与相邻A15井区砂体不连通，各自独立。生产动态资料反映的信息与静态地质认识基本一致，证明利用开发井钻后资料确立的地质模式是合理的。

图10 X油田北块砂体平面展布特征

图11 X油田北块油藏模式图

图12 X油田北块开发井注采关系图

4 结语

从沉积模式、砂体展布以及油藏模式3个方面开展研究，形成了X油田古近系沙三段的地质模式。首先，沉积模式由单一物源控制的扇三角洲沉积转变为受双物源控制和古地貌影响的辫状河三角洲沉积和陡坡近源扇三角洲沉积;其次，正是由于沉积模式的改变，储层展布特征由连续稳定分布转变为受古地貌、湖平面升降和沉积物供给的影响，呈现出多期砂体退积、相互叠置，连通性差的沉积特征;最后，油藏模式由发育一套流体系统的层状构造油藏变为发育多套流体系统，受岩性、构造影响的复合性油藏。

X油田地质模式再认识工作的开展，指导油田在随钻调整方案考虑中以单砂体为对象，分砂体布井，统筹注采井网，提高油田的开发效果。

［1］陈春强，张亚中，吴丽艳，等.安棚油田扇三角洲沉积微相特征与油气分布［J］.新疆石油地质，2005，26(5):529-532.

［2］张锐，纪友亮，岳文珍，等.陡坡带扇三角洲高分辨率层序地层学:以柳赞油田北区沙三3亚段下部砂层组为例［J］.科学技术与工程，2012，12(15):3587-3590.

［3］汪利兵，赵春明，曹树春，等.渤海古近系辫状河三角洲储层描述配套技术:以锦州25-1南油田沙河街组为例［J］.重庆科技学院学报(自然科学版)，2011，13(3):65-69.

［4］李德江，朱筱敏，董艳蕾，等.辽东湾坳陷古近系沙河街组层序地层分析［J］.石油勘探与开发，2007，34(6):669-676.

［5］朱筱敏，董艳蕾，杨俊生，等.辽东湾地区古近系层序地层格架与沉积体系分布［J］.中国科学D辑(地球科学)，2008，38(增刊 1):1-10.

［6］姚爽，阎建国，李雪峰，等.地震波形状描述技术及其在地震相分析中的应用［J］.物探化探计算技术，2011，33(1):24-29.

［7］刘志刚，宋章强，郭涛，等.渤海海域盆内低凸起周边近源砂体形成条件及预测方法:以辽东湾JZ-A构造区沙一、二段为例［J］.海洋石油，2011，31(1):22-27.

［8］万琳.地震属性分析及其在储层预测中的应用［J］.油气地球物理，2009，74(3):43-46.

［9］徐长贵，赖维成.渤海古近系中深层储层预测技术及其应用［J］.中国海上油气，2005，17(4):231-236.

［10］徐长贵，赖维成，薛永安，等.古地貌分析在渤海古近系储集层预测中的应用［J］.石油勘探与开发，2004，31(5):53-56.