埕岛地区中浅层河流相砂体输导性研究——以渤海海域埕岛地区新近系为例

沈 朴

（中海石油研究总院，北京 100028）

砂体是重要的油气输导层，前人对砂体输导油气的机理、方式、输导性控制因素等方面做了相应的研究[1-7]，但是对于中浅层（不与烃源岩直接相连的层系）河流相砂体输导性影响因素、输导模式以及其输导性评价思路等研究较为薄弱。

本文在前人研究成果的基础上，以埕岛地区新近系为例，分析了中浅层河流相砂体输导性的主控因素，建立了砂体的输导模式，提出输导性的评价思路，为其它地区中浅层河流相砂体输导性研究和具有相似地质背景地区的油气勘探提供依据。

1 研究区概况

埕岛油田位于渤海湾盆地东南部极浅海-浅海海域，处于渤中凹陷、黄河口凹陷、埕北凹陷和埕宁隆起交汇处的埕北低凸起东南端，可分为埕北凹陷带、埕北断裂带西翼、埕岛潜山披覆构造带、埕北断裂带东翼和埕岛东坡等区块（图1）。研究区油气资源丰富，截至2016年底，埕岛油田探明石油地质储量数亿吨，新近系是最主要的含油层系，占目前总探明储量的近80%。

研究区新近系深度主要为400～2 300 m，属于中浅层，主要发育河流相砂体，包括明化镇组和馆陶组两层段。馆陶组又分为上下两段，其中馆上段又可细分为7个砂组。明化镇组-馆上段6砂组主要是曲流河沉积，馆上段7砂组～馆下段主要是辫状河沉积。

图1 埕岛地区概况

2 砂体输导控制因素分析

影响砂体输导能力的因素有很多[1–2，5–7]，研究区新近系砂体输导性主要受控于砂体与断层的关系、构造背景、物性和连通性等方面。

2.1 断层

研究区新近系不发育有效烃源岩，沟通古近系烃源岩的油源断层是新近系砂体输导油气的前提。新近系输导油气的砂体均与油源断层直接或间接相接，完全孤立的砂体不能输导油气。断层输导能力影响砂体的输导性，油气沿油源大断裂输导至新近系砂体的压力是油气在新近系砂体输导的初始输导动力，初始输导动力越大越有利于油气在砂体内输导；断层纵向输导油气所达到的最高层位也影响着输导砂体的层位。

2.2 构造背景

油气在研究区新近系砂体内部输导主要受浮力驱动，构造背景影响着油气输导方向。正向构造是油气输导的重要指向，构造相对低洼带中油气输导路径呈发散状或没有油气输导[8-10]。研究区潜山披覆构造是该区最重要的正向构造带，其探明储量占新近系总探明储量的60%以上；而埕北凹陷带是负向构造，不是油气输导的主要指向，目前基本没有发现规模储量。

2.3 物性

砂体物性的好坏影响砂体能否输导油气以及输导油气的效率高低。砂体物性受沉积和成岩作用控制[11-13]。在同等条件下，砂体物性越好越有利于输导油气，随着物性变差，砂体输导能力变弱；当物性低于一定值，砂体就无法输导油气。油气在输导过程中，会留下一些痕迹，如录井上有荧光、油迹、油斑、含油等显示，测井解释上有含油水层、油水同层、油层等含油标志，故录井和测井解释中含油显示的砂体是输导过油气的砂体。孔隙度和渗透率是定量表征砂体物性的参数，统计研究区 2 000多个有油气显示砂体的物性值，发现输导砂体的物性下限随着埋深增加而有减少的趋势，其中孔隙度下限与埋深的对数呈线性关系，渗透率下限与埋深呈指数函数关系（图2）[14]。

沉积相和岩性可以定性表征砂体物性，在孔隙度和渗透率数据不足时可以近似表征砂体物性。研究区新近系河道沉积砂体（包括边滩、心滩、河床滞留沉积砂体等）厚度大、物性好、连通性强，是最好的输导砂体。泛滥平原沉积的砂体厚度薄、物性差、砂体泥质含量高，一般为泥质粉砂岩，连通性差、基本不能作为油气输导层。堤岸沉积砂体（包括天然堤、决口扇砂体等）物性等介于二者之间可以作为输导砂体，但输导性不如河道沉积砂体。以研究区西部馆上段5砂组5小层为例，河道沉积砂体输导性最好，该沉积带内各井平均显示厚度6.3 m；堤岸沉积砂体输导性次之，该沉积带内各井平均显示厚度1.7 m；泛滥平原沉积的砂体输导性最差，该类型砂体基本无油气显示（图3）。研究区新近系输导砂体主要的岩性包括粉砂岩、细砂岩、含砾砂岩和中砂岩等，其中细砂岩输导性最好，中砂岩次之，粉砂岩第三（表1）。其原因主要是砂岩中黏土矿物含量不同所引起的输导性不同，细砂岩黏土矿物含量较少，而粉砂岩和中砂岩中黏土矿物含量高，黏土矿物常堵塞孔喉，使砂体渗透率降低[10]。

图3 埕岛地区西部馆上段5砂组5小层沉积相

表1 埕岛地区新近系不同岩性砂体与油气显示关系

2.4 连通性

砂体连通性越好，越有利于砂体输导。研究区新近系辫状河沉积砂体厚度大，横向连通好，曲流河沉积砂体由于河道的不断变迁，多期砂体叠合连片，横向变化大，砂体之间的连通关系复杂。砂地比（某一层段中砂体厚度占地层总厚度的比例）可以评价砂体的连通性，当砂地比低于某值时，砂体之间基本不连通，当砂地比高于某值时，砂体在几何空间上完全连通，在这两个门限值之间，砂体的连通性随着砂地比的值增大而增大[8]。

在研究区选取160余口井，分别统计了馆上段各砂组和馆下段砂地比，依据沉积相、砂体对比剖面、地震属性和生产动态数据等资料判断砂体连通性，建立砂地比与砂体连通概率的关系（图4）。当砂地比小于0.2时，砂体基本不连通，其单独作为油气长距离输导的通道可能性较小；当砂地比大于0.2时，连通概率随着砂地比的值增大而增大；当砂地比大于50%时，砂体基本连通，是油气长距离输导的主要通道。由此确定研究区逾渗阈值C0取0.2，完全连通系数C取0.5。研究区馆下段含砂率较高，平均砂地比为 0.71，砂体连通性好，是重要的油气输导层，在100余口钻穿馆下段的探井中，有80余口见油气显示。

图4 埕岛地区新近系砂地比与砂体连通概率关系

3 砂体输导模式及输导性评价思路

3.1 砂体连通类型

砂体之间的连通方式影响着砂体输导油气的模式。对于河流相砂体的连通方式，前人提出了多边式、多层式和孤立式三种类型[9]。依据河流相砂体沉积特征，利用录井和测试等资料，结合地球物理法[15]等对砂体进行刻画，较为准确地描述了砂体的连通状况，将研究区砂体宏观连通基本类型分为3种（图5）。

Ⅰ类连通类型（厚砂体直接连通型）主要是指厚度大的砂体相互叠置连通。这些砂体在地震资料上可以分辨，如馆上段井1砂体叠合体，该砂体叠合体厚度大，与油源断层直接相连，油气通过油源断层进入砂体叠合体，砂体之间连通性好，油气在砂体叠合体运移聚集。

Ⅱ类连通类型（微断层连通型）主要是指通过微断层连接两个砂体。目前地震资料上无法识别这些微断层，如明化镇组井3砂体和井2砂体之间的连通。井3砂体与油源断层直接相连，整体含油，通过测试埕北258 砂体也含油，但从地震资料上分析该砂体不与油源断层和含油砂体直接相连，分析认为井3砂体和井2砂体之间存在地震资料上无法识别的小断层。该小断层沟通了井2砂体和井3砂体，从而使井2砂体与油源断层间接相连，油气可以输导至该砂体内。

Ⅲ类连通类型（薄砂体或物性较差砂体连通型）主要指通过薄砂体或物性较差的砂体连接两个砂体，目前地震上无法识别这些薄砂体或物性较差的砂体，如馆上段井4砂体和井5砂体之间的连通。井4砂体与油源断层直接相连，高部位含油，通过测试井5砂体也含油；但从地震资料上分析该砂体不与油源断层和含油砂体直接相连。井4砂体和井5砂体深度大致相同。分析认为井4砂体和井5砂体之间存在起桥梁作用的薄砂体或物性较差的砂体，这些砂体在地震资料上无法识别。

由于存在这些砂体，井5砂体得以与油源断层间接相连，油气可以输导至该砂体内。研究区砂体的连接方式主要是这3种类型以及它们之间的组合。

图5 埕岛地区新近系砂体宏观连通基本类型

3.2 砂体输导模式

依据砂体宏观连通类型等因素，将研究区新近系砂体输导分为3种基本模式。图6中A指Ⅰ类连通型输导模式（单砂体直接相连油源断层是Ⅰ类连通类型的特殊形式），表示通过油源断层输导来的油气一直沿着厚砂体侧向运移；B指Ⅱ连通型输导模式，表示通过油源断层输导来的油气沿着厚砂体侧向运移经过微断层又进入其它砂体运移；C指Ⅲ类连通型输导模式，表示通过油源断层输导来的油气沿着厚砂体侧向运移经过薄砂体或物性较差砂体又进入其它砂体运移；D表示不输导情况，分别代表由于物性差和自身完全孤立而无法输导的两种情况（图6）。

3.3 中浅层河流相砂体输导性评价思路

根据中浅层河流相砂体的特征和输导性影响因素分析，认为中浅层河流相砂体输导性评价总思路为先考虑前提因素，再考虑其他因素；先分析宏观因素，再分析微观因素；先定性分析，再定量研究。具体步骤：①先分析中浅层河流相砂体输导的前提条件即与油源断层的连接情况，其中油源断层间接相连的情况需要结合砂体连通类型、连通性综合分析；②分析砂体所处的构造背景；③分析砂体沉积相类型和岩性；④结合该深度物性下限等进行定量分析；⑤结合上述分析结果综合判别砂体输导性。

4 结论

（1）中浅层河流相砂体输导性评价总思路：先考虑前提因素，再考虑其他因素；先分析宏观因素，再分析微观因素；先定性分析，再定量研究。

（2）中浅层河流相砂体输导性主要受控于砂体与断层的关系、构造背景、沉积相、岩性、物性和连通性等方面。沟通古近系烃源岩和新近系砂体的油源断层是新近系砂体输导油气的前提；构造背景影响着油气输导的方向；河道沉积砂体输导性优于堤岸沉积砂体，泛滥平原沉积的砂体输导性差；细砂岩输导性最好，中砂岩次之，粉砂岩第三；输导砂体的孔隙度和渗透率下限随埋深的增加降低；砂体连通性越好，输导性越好。

（3）中浅层河流相砂体宏观连通基本类型为3类，相对应又可划分为厚砂体直接连通型输导模式、微断层连通型输导模式、薄砂体或物性较差砂体连通型输导模式等3种基本输导模式。

图6 埕岛地区新近系砂体输导模式

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