南堡3号构造中深层优势储层发育主控因素及模式

李亮 ，张敬艺 ，赵晓东 ，刘晓 ，卿颖 ，齐立新

（1.中国石油冀东油田分公司勘探开发研究院，河北 唐山 063000；2.中国石油冀东油田分公司评价处，河北 唐山 063000）

0 引言

南堡3号构造中深层勘探工作始于2011年，首口风险探井堡古2井在古近系沙河街组、寒武系潜山获高产工业油流，揭开了南堡3号构造中深层勘探序幕。2014年，南堡306×9井在古近系东营组再获新突破，进一步证实南堡3号构造带中深层具有较大勘探潜力。研究区油藏以构造-岩性、地层-岩性为主［1-3］，储层是控制油藏富集高产的主要因素之一［4-6］。近年来，一些学者对南堡3号构造的沉积、构造、微观储层进行了较为系统的研究，但针对中深层优势储层研究程度不够，尤其是储层发育的主控因素、发育模式尚不清楚［7-9］，制约了后续勘探。因此，本文从岩石薄片镜下观察入手，通过开展优势储层岩石学特征研究，进行岩石学特征分析，明确储层发育主控因素，建立优势储层发育模式，为后续有利储集砂体预测提供依据［10-11］。

1 地质概况

南堡3号构造位于南堡凹陷的南部，呈近东西向展布，南部紧邻沙垒田凸起，西北部与南堡2号构造相接，东部与南堡4号构造相接，紧邻南堡凹陷主要的生油凹陷曹妃甸次洼和林雀次洼（见图1）。

图1 南堡3号构造区域位置

研究区为一个发育在寒武系古潜山的断背斜，缺失古生界至中生界地层，目的层为中深层古近系东营组三段和沙河街组一段。沉积物主要来自南部沙垒田凸起，主要发育辫状河三角洲前缘沉积，沉积微相包括水下分流河道、河口坝、水下分流间湾等［12-14］。油藏主要受控于构造、岩性和地层，有利勘探面积约200km2。

2 储层特征

研究区石英体积分数平均在40%左右，岩石类型以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主。通过岩心观察和薄片资料分析，可见石英、长石和岩屑等组分。其中：石英在镜下可见一级灰白干涉色（见图2a），长石类型较多，主要有钾长石（见图2b）、斜长石（见图2c）、微斜长石（见图2d）；岩屑主要为变质岩岩屑，镜下呈齿状嵌晶结构（见图2e），并发育花岗岩岩屑（见图 2f）、燧石岩屑和泥屑；碳酸盐胶结，泥质杂基，胶结物为铁白云石、方解石和硅质（见图2g）。研究区储层岩性以砂砾岩（见图2h）、含砾不等粒砂岩（见图2i）和中砂岩为主，碎屑粒径主要在0.35～2.00 mm，分选性、磨圆度较差，成分、结构成熟度低，沉积搬运距离较短，为近物源快速沉积。

图2 南堡3号构造中深层储层镜下及岩心特征

不同岩性含油气级别不同，统计发现，在南堡3号构造中深层东三段，含砾不等粒砂岩和细砂岩含油级别高，但由于东三段所取的砂砾岩样品较少，导致含砾不等粒砂岩在油浸、油斑中所占比例最大（见图3a）。沙一段的砂砾岩、含砾不等粒砂岩和中砂岩含油级别高，其他岩性含油性较差（见图3b），表明研究区优势储层主要为含砾不等粒砂岩、砂砾岩和中砂岩。

图3 主要岩性含油气级别频率分布

3 主控因素

3.1 沉积因素

南堡3号构造中深层沉积条件复杂，砂体类型多样，为辫状河三角洲—滨浅湖/浊积沉积体系，主要为辫状河三角洲前缘水下分流河道、河口砂坝、深水滑塌浊积岩以及滨浅湖滩坝等多种沉积相及微相类型。不同沉积微相的储层砂体厚度、粒度、物质成分、分选性、磨圆度、杂基体积分数，以及物性、含油气性等均有明显差异。

研究区沉积物源来自南部沙垒田凸起，有异于南堡凹陷主体沉积特征。南部物源控制了沉积体系和砂体展布，靠近物源方向的沉积微相为水下分流河道和水下分流河道侧缘，位于此类沉积微相的砂体分布较广，厚度大，是优势储集砂体主要的发育区；其次，体系域类型控制砂体宏观富集层位。SQEd3下湖退域沉积时较SQEd3下湖侵域水动力及物源充足，因此该体系域砂体发育规模和厚度较SQEd3下湖侵域更大；同时，由于处于断拗转换时期，构造活动较弱，构造对沉积的控制作用也较弱。由前述储层岩石学特征分析，近物源沉积岩石的结构成熟度和成分成熟度均较低，因此水下分流河道砂体物性最好，砂体连续性强，是有利于储层砂体发育的位置。

3.2 构造作用

南堡3号构造存在多个地堑和地垒构造样式，影响沉积相带的发育和展布，研究区构造作用对砂体的分布和发育影响主要表现在以下2个方面。

3.2.1 同沉积断层对砂体发育的控制

南堡3号构造物源来自南部沙垒田凸起，继承性发育多条北东走向、北西掉向的同沉积断层，在断层下降盘形成沟槽带，沟槽为南部物源提供优势输送通道，进而控制沉积相带及优势储层的分布。通过主要断层生长指数计算得知，研究区主要断层的大体正常活动趋势为强—弱—强—弱—强，分别在SQEs3—SQEs2对应时期增强，SQEs2—SQEs1对应时期减弱，SQEd3对应时期活动范围增强，此后活动范围减弱，SQEd2湖侵域对应时期又有所增强。南部地区生长断层在断层主要活动期，生长指数基本大于1，断层落差较大，下降盘地层砂体厚度远大于北部地区生长断层控制范围，是砂体广泛发育的有利区。

3.2.2 古地貌对砂体发育的影响

通过对研究区古地貌的恢复得知，在古近系沙河街组早期，南堡3号构造北西部及北部地势较低，北东部、中部、南部地势相对较高，湖盆内部地势较高的凸起部位对来自南部物源方向沉积物的搬运、沉积起到一定的阻隔作用。但在SQEs1中—SQEd3下层序沉积时期，由于水动力加强，致使大量沉积物质冲过高势区，在缓坡带及低洼地带沉积较厚的砂体，也说明了沉积物在外力地质作用的搬运下，优先沉积于低洼区及缓坡地带。因此，西南部的构造高势区和北部的低洼带是优势储层砂体发育的有利构造带。

3.3 成岩作用

南堡3号构造中深层储层主要成岩作用有压实作用、胶结作用和溶蚀作用等，成岩作用对优势储层发育具有显著影响，其中溶蚀作用为优势储层形成的关键因素。研究区长石体积分数较高，并且具有多种长石类型。长石的溶蚀现象普遍存在，研究区主要存在长石粒内部分溶蚀而改善储层，镜下可见沿长石解理缝溶蚀，长石颗粒的粒内溶蚀及其边缘的溶解（见图4）。伴随溶蚀作用的增强，整个颗粒被溶解，产生长石的铸模孔隙，而石英比长石稳定，石英的溶蚀作用少见，仅有少量发生在石英加大边和颗粒边缘。

图4 南堡3号构造中深层储层溶蚀作用特征

受成岩作用控制，储层物性平面上具有一定的差异性，发育 3 个孔隙带：3 950～4 000 m，4 030～4 080 m，4 250～4 350 m，为溶蚀型次生孔隙和裂缝性孔隙，位于SQEs1中湖退域顶部。结合沉积相研究和储层物性特征，将孔隙度大于10%、渗透率大于20×10-3μm2的储集砂体定义为有效储集砂体，砂体连通性好，砂岩沉积颗粒较粗。有效储集砂体由于受交代和溶解作用影响，一般发育次生粒间孔隙和粒内溶孔，部分有效储集砂体受裂缝的影响，储集物性得到明显改善。

4 发育模式

中深层近物源优势储层发育主要受构造、沉积及成岩控制，具有北东走向断层控制沟槽发育位置及规模、沟槽控制沉积相带分布、沉积相控制砂体分布范围、砂体与构造高低共同控制油气成藏的特征。研究区南部湖盆缓坡带靠近物源方向，优势储层为辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体，河道砂体单层厚度大，沿物源方向河道呈规律分布，垂向上呈零星展布的透镜状砂体。中深层远物源优势储层发育主要受局部构造影响，地势低洼区半深湖—深湖相以滑塌浊积砂体为主，沉积物厚度较大，平面展布上各层缺乏规律性，垂向上砂体具有单层厚度小、多次出现的特点（见图5）。

图5 南堡3号构造中深层优势储层发育模式

5 结论

1）南堡3号构造中深层岩石类型以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主，优势储层岩性主要为含砾不等粒砂岩、砂砾岩和中砂岩。

2）优势储层的发育主要受沉积、构造和成岩作用控制，近物源的水下分流河道砂体是有利储层砂体最为发育的位置；西南部的构造高势区和北部的低洼带是发育的有利构造带；溶蚀作用为形成的关键因素，长石体积分数较高为溶蚀作用奠定了良好的物质基础。

3）南堡3号构造中深层优势储层发育模式主要为近物源优势储层发育，主要受构造、沉积微相及成岩作用控制，具有北东走向断层控制沟槽发育位置及规模、沟槽控制沉积相带展布、沉积相控制砂体分布范围、砂体与构造高低共同控制油气成藏的特征。

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