扇三角洲单期扇体解剖方法及组合样式——以贝尔凹陷苏德尔特油田兴安岭油层为例

肖大坤，林承焰，马立民，任丽华

(1.中海油研究总院有限责任公司，北京 100028； 2.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580； 3.中国石油冀东油田公司勘探开发研究院，河北 唐山 063004)

0 引 言

尽管扇三角洲储层构型目前尚无统一的分级体系[1-2]，但在河流相储层构型成熟分级体系的经验基础上，多数学者对于扇三角洲储层构型已形成了统一的级次认识[3-9]，包括多期朵叶复合体(六级)、单期扇体(五级)、单一分流水道或单一河口坝(四级)、分流水道内部增生体(三级)、交错纹层组(二级)、纹层组(一级)等不同级次。在具体表征方面，目前研究多集中于扇三角洲前缘亚相的各级构型单元(如单一分流水道或单一河口坝以及分流水道内部增生体属于四级至三级构型表征)，而对于尺度规模较大的五级构型单元(即单期扇体)的构型表征研究较少。

基于前人研究成果，结合油田开发实践经历，相比于三级、四级构型，扇三角洲储层五级构型表征虽然尺度较大，但难度更大，也更为重要。单期扇体是在扇三角洲、冲积扇或近岸水下扇等沉积体系发育过程中，在事件性主控因素作用下形成的单一沉积时间单元。五级构型(即单期扇体)的发育既受控于湖平面变化、构造活动或沉积物供给量变化等异旋回沉积[10]，也受沉积环境、微地形等自旋回沉积控制因素影响[11]，形成多种不同组合样式[12-16]。与之相比，六级以上的扇三角洲储层构型单元主要受控于异旋回沉积，构型表征主要在于实现纵向上的多期次细分；而四级以下的构型单元则更多地受控于自旋回沉积，构型表征则主要体现在平面上实现各构型单元的划分。由此可见，扇三角洲五级构型(即单期扇体)作为纵向细分的最小单元，是整个构型体系研究中最关键的单元，五级构型的表征精度不够必然导致后续级次研究出现混乱。因此，研究单期扇体的解剖方法，明确单期扇体的展布规律和组合样式，对于提高扇三角洲储层构型表征质量具有重要意义。本文以陆上典型的扇三角洲油田——贝尔凹陷苏德尔特油田兴安岭油层为例，阐述了扇三角洲单期扇体解剖方法及可能存在的组合样式。

1 研究区概况

苏德尔特油田位于内蒙古自治区呼伦贝尔市新巴尔虎右旗贝尔苏木境内，构造位置位于海拉尔盆地西南侧二级构造贝尔凹陷[17-19](图1)。贝尔凹陷由两隆、三凹、一斜坡组成，苏德尔特油田位于贝尔凹陷中部的苏德尔特断裂构造带，构造带内受雁列状断裂系统控制，被分割为断块、断鼻、断背斜等若干构造单元，主力断块为贝28、贝14和贝16断块[20-21]。

白垩系兴安岭油层是苏德尔特油田的重要含油层位之一(表1)，由铜钵庙组和南屯组一段(简称“南一段”)组成。在白垩纪多期次构造运动的叠合影响下，苏德尔特地区古地形高差起伏剧烈，受局部古隆起物源供给控制，形成多物源、短流程、快速堆积的扇三角洲沉积体系。南一段Ⅰ、Ⅱ油组是兴安岭油层的主力油组[22]，受扇三角洲储层非均质性影响，油田目前开发面临的平面矛盾严重。本文以这两个油组的重点小层单元为例，阐述扇三角洲单期扇体构型的解剖方法及成果认识。

2 研究资料与分析方法

贝尔凹陷苏德尔特油田主力含油断块已进入整体开发阶段，基础资料丰富，包括开发井近500余口，平均井距约200 m。三维地震资料垂向分辨率约40 m。由于研究区井网密度大且地震资料分辨率相对较低，针对兴安岭油层扇三角洲储层，本次采用以井为主、井震结合的研究方法，以储层精细划分对比技术为核心，通过沉积模式约束，细化剖析巨厚储层，完成单期扇体刻画。

针对单期扇体开展精细识别与划分，需要在点、线、面3个层次上开展，彼此交互验证。首先，开展单期扇体的纵向细分。在岩电标定的基础上，借助时频分析手段[23-27]，开展单井高分辨率层序构型[28-29]分析，厘定单期扇体与基准面旋回变化的对应关系，从而将单期扇体的划分与层序构型单元联系起来，实现复合扇体的纵向期次细分。其次，连井对比识别单期扇体主体位置。在单期扇体所对应的层序构型格架约束下，通过分析更小尺度的沉积旋回变化，划分出扇体的主体部位与侧缘部位，从而在单期次复合扇体内初步划分各单期扇体的范围。最后，井震结合刻画扇体边界。在单期次复合扇体的层序格架约束下，制作敏感地震属性切片[30-32]，识别各单期扇体的边界，完成精细刻画。

图1 贝尔凹陷苏德尔特油田地质简图及构造单元分布Fig.1 Geological Skecth Map and Structural Unit Distribution in Sude’erte Oilfield of Bei’er Depression

3 构型解剖

以贝尔凹陷苏德尔特油田兴安岭油层南一段Ⅰ、Ⅱ油组为例，融合岩、电、震等多尺度信息，综合运用时频分析、地震属性等技术手段，阐述单期扇体的方法运用和解剖过程，落实单期扇体的空间展布。

3.1 单期扇体的纵向细分

基准面旋回变化包括升降类型组合及升降速率，不同的升降类型组合控制单期扇体的纵向演化[33-35]。通过岩芯标定，划分不同级次的基准面旋回，识别单期扇体的岩性序列变化及电测响应，可构建单期扇体纵向尺度与基准面旋回之间的对应关系。

贝尔凹陷苏德尔特地区兴安岭油层典型井南一段Ⅰ、Ⅱ油组层序地层特征显示(图2)，Ⅰ、Ⅱ油组地层分别为完整的中期基准面旋回。在中期基准面旋回划分基础上，借助岩芯、电测响应特征，进一步划分短期及超短期基准面旋回。井旁地震道数据的时频分析结果[23-27]显示：基准面下降半旋回阶段早期，岩性序列以砂泥岩薄互层特征为主，时频分析剖面出现高频响应；在基准面旋回转换阶段，扇体规模最大且内部夹层发育较少，时频分析剖面以低频响应为主；整体基准面呈现早期缓慢下降、后期快速上升的特征，油组内沉积储层由扇三角洲多期扇体复合而成，与扇三角洲储层六级构型相对应。

典型井岩芯特征描述记录(图2)显示，完整的单期扇体岩性序列表现为不同类型沉积韵律特征。一种为向上变细的韵律变化，如Ⅱ油组11小层，与短期基准面早期快速下降、后期缓慢抬升的过程相对应；另一种为向上变粗的韵律变化，如Ⅰ油组8、9小层，与短期基准面先缓慢下降、后快速抬升的过程相对应。两种类型扇体顶、底均发育明显的岩性突变界面，内部由于分流水道多期叠置，还可出现次级韵律变化。由于沉积微相的平面差异，单期扇体边缘以水道末端沉积或河口坝沉积为主，沉积旋回多以反旋回为主，而单期扇体主体以分流水道为主，基准面旋回变化将直接影响单期扇体主体分流水道规模和岩性序列，正旋回或反旋回均可能发育。综上所述，短期基准面旋回与单期扇体纵向尺度相当。

3.2 连井对比识别单期扇体

贝尔凹陷苏德尔特油田兴安岭油层扇三角洲多期扇体叠置程度高，形成巨厚的沉积储层，针对单期扇体开展邻井对比识别的关键在于厘定沉积旋回的横向变化趋势。具体地说，在高分辨率层序构型[28-29]基础上，将属于同一短期基准面旋回变化阶段内的多套储层作为整体研究，适当忽略内部夹层，根据测井相的井间变化判断沉积旋回的横向变化，进而识别单期扇体的主体及边缘位置。

连井单期扇体对比(图3)结果显示：苏德尔特油田兴安岭油层扇三角洲单期扇体主体部位储层厚度大(最厚可达20 m)，内部夹层较不发育，多为复合沉积旋回或反旋回组合；扇体边缘部位以砂泥岩薄互层为主，沉积旋回多为单一反旋回或正旋回。扇体内部的沉积旋回变化主要有两种形式：一种为自扇体主体向扇体边缘，沉积旋回由以多期河口坝叠合而成的反旋回组合逐渐过渡为单一反旋回，下伏早期扇体基本未遭受侵蚀，单期扇体发育较为完整；另一种为自扇体主体向扇体边缘，沉积旋回由多期分流河道为主的复合旋回过渡为以河口坝为主的单一反旋回，局部对下伏早期扇体冲刷侵蚀，形成叠置扇体，上覆扇体一般发育较为完整，下伏扇体发育不完整。此外，受沉积微相差异影响，单一完整扇体的主体和边缘部位也具有不同测井特征。扇体主体部位主水道或多期水道叠置发育区多以高幅钟形或箱形为主，夹层发育差，水道侧缘一般为漏斗状复合指形，内部夹层较为发育。扇体边缘部位受末端水道影响，多以低幅钟形为主，而末端朵叶体则多呈低幅漏斗形特征。

3.3 井震结合刻画扇体边界

贝尔凹陷苏德尔特油田兴安岭油层南一段地震资料纵向分辨率较低，根据地震沉积学原理[30-32]，可利用地震信息的横向分辨率优势，在单期扇体连井对比基础上，通过地震属性分析进一步刻画复合扇体及单期扇体的边界。

图2 兴安岭油层德118-190井扇三角洲高分辨率层序地层柱状图Fig.2 High-resolution Sequence Stratigraphic Column of Fan Delta from Well D118-190 in Xing’anling Reservoir

Vsp为自然电位，单位为mV；RT为4 m底部梯度电阻率，单位为Ω·m图3 兴安岭油层扇三角洲连井单期扇体对比Fig.3 Single Fan Bodies Correlation of Fan Delta Connection Wells in Xing’anling Reservoir

针对兴安岭油层贝14断块南一段Ⅰ油组8小层进行地震属性敏感性分析，选择振幅属性作为描述扇体展布的敏感属性[图4(a)]。断块内部地震属性及扇体展布特征主要有：①均方根振幅平面属性响应条带具有明显的裙带状反射外形，靠近扇体根部的地震属性呈现异常强反射特征，向扇体边缘逐渐减弱，扇体不发育区储层厚度薄[图4(b)]，地震属性响应最弱，因此，地震属性强度变化的位置能够清楚地指示复合扇体外边界；②复合扇体内部地震属性响应呈现较强的非均质性特征，强振幅区域内存在一定的弱反射条带，井震结合表明这些条带是储层厚度较薄导致的，因此，条带的分布可指示复合扇体内部各单期扇体的边界；③井震信息综合显示，贝14断块受来自南部的物源影响，自南向北发育扇三角洲沉积，其扇体推进范围较为局限但侧向迁移展布范围较大。Ⅰ油层8小层平面上共发育4、5期单期扇体[图4(c)]，各单期扇体的展布形态及发育规模存在差异，横向范围为500～1 000 m。

4 组合样式

通过贝尔凹陷苏德尔特油田兴安岭油层南一段 Ⅰ、

Ⅱ 油组扇体解剖，综合分析各单期扇体之间的空间接触关系。结果表明，该地区扇三角洲单期扇体沉积具有孤立扇型、叠置扇型、接触扇型3种组合样式(表2)。

表2兴安岭油层扇三角洲单期扇体组合样式
Tab.2SingleFanBodyAssemblePatternsofFanDeltainXing’anlingReservoir

图4 贝14断块Ⅰ油组8小层均方根振幅属性、砂岩厚度、沉积微相分布Fig.4 Distributions of Root Mean Square Amplitude Attribute, Sand Thickness and Sedimentary Subfacies of Ⅰ-8 Oil Layer in B14 Fault Block

4.1 孤立扇型

基于单期扇体的解剖结果，结合王鑫的研究[36]，认为兴安岭油层扇三角洲孤立扇型组合主要形成于南一段沉积的大规模湖泛阶段，是陆源供给型水动力事件突破湖盆改造型水动力影响的结果，是在湖盆边缘斜坡或湖盆深处形成的扇体组合样式。由于处在大规模湖泛期的高水位条件下，扇体规模比较局限，多呈孤立状展布，侧向叠置极少，而且不同供给水道形成的扇体规模也有明显差异，根据这种差异将孤立扇型组合进一步分为同供给水道型孤立扇和异供给水道型孤立扇两种组合样式。

同供给水道型孤立扇组合中扇体沉积物是由同一主供给水道提供物源。主供给水道入湖后产生多条分支水道，分支水道各自向湖盆推进分别形成独立的扇体。因此，各扇体具有相似的形态特征、规模及垂向岩性序列，并且扇体之间具有明显的过渡区。在向源方向，各扇体会发生不同程度的叠置，具有较为统一的标志层体系；但在向湖方向，扇体逐渐孤立，各自形成相对独立的标志层体系。因此，对具有该类扇体组合特征的层位(如Ⅰ油层3～5小层、Ⅱ油层21～23小层)开展储层精细对比时，应遵循“顶面等时、近源叠置、远源孤立”的原则(图5)。

γGR为自然伽马，单位为API；RT单位为Ω·m图5 同供给水道型孤立扇组合实例剖面Fig.5 Sections of Isolated Fans Assemble Pattern with Same Supply Channels

γGR单位为API；RT单位为Ω·m图6 异供给水道型孤立扇组合实例剖面Fig.6 Sections of Isolated Fans Assemble Pattern with Different Supply Channels

异供给水道型孤立扇组合中扇体沉积物是由不同主供给水道提供物源，各供给水道向湖盆推进分别形成各自扇体。由于供给能力的差异，各供给水道形成的扇体在形态特征及规模上一般存在显著区别，扇体之间缺乏明显的过渡区，但是垂向岩性序列较为相近。由于各单期扇体是不同主供给水道提供物源，所以在向源方向扇体间不会出现强烈叠置现象，向湖方向各扇体更为孤立且具有独立的标志层体系。因此，对具有该类扇体组合特征的层位(如Ⅰ油组1、2小层和Ⅱ油组24～26小层)开展储层精细对比时，应遵循“顶面等时、侧向渐变、近远源皆孤立”的原则(图6)。

4.2 叠置扇型

兴安岭油层扇三角洲叠置扇型组合主要形成于湖泛结束之后，湖泊水动力趋于平稳或湖面下降时期，是在陆源供给型水动力相对于湖盆改造型水动力持续性占优势的情况下，扇体持续向湖盆边缘斜坡推进。由于沉积过程中仅发生短期小规模间歇性湖泛，连续性沉积形成了规模较大的扇体，横向展布范围广，扇体之间极少呈孤立状展布，纵向叠置现象普遍。但是，在间歇性湖泛作用影响下，扇体供给水道的供给能力或路径轨迹有时会发生改变形成新扇体，根据这种变化将叠置扇型组合进一步分为垂向叠置扇组合及侧向叠置扇组合。

垂向叠置扇组合中各单期扇体是由同一主供给水道提供物源，且主供给水道的平面位置基本保持不变。间歇性短期湖泛之后，主供给水道的供给能力发生改变但供给路径基本保持不变，导致在早期扇体之上形成新扇体。由于供给路径沉积物的供给能力及供给速率变化，新扇体与早期扇体在形态、规模上一般具有明显区别。扇体间垂向上具有明显的界限标志，如在扇体主体部位，各扇体间具有明显的叠置现象，在扇体边缘部位，各扇体间则分隔开来。各扇体具有独立的标志层体系，两期扇体间的短期湖泛泥岩沉积是最重要的等时地层标志，也是划分扇体期次的重要依据。因此，对具有该类扇体组合特征的层位(如Ⅱ油组11～18小层)开展储层精细对比时，应遵循“核部叠置、外缘分离”的原则(图7)。

γGR单位为API；RT单位为Ω·m图7 垂向叠置扇组合实例剖面Fig.7 Sections of Vertically Superimposed Fans Assemble Pattern

γGR单位为API；RT单位为Ω·m图8 侧向叠置扇组合实例剖面Fig.8 Sections of Laterally Superimposed Fans Assemble Pattern

侧向叠置扇组合中各单期扇体也由同一主供给水道提供物源，但在间歇性短期湖泛及物源供给能力变化等因素影响下，主供给水道轨迹发生突变式迁移，湖泛结束之后在早期扇体侧缘形成新扇体。供给路径的改变导致新扇体与早期扇体在形态、规模上也具有显著区别，扇体间垂向上存在明显的界限标志。由于新扇体多在早期扇体侧缘形成，所以早期扇体的侧缘部位一般与新扇体的主体部位发生叠置。扇体间呈突变式接触关系且具有独立的标志层体系。两期扇体间的短期湖泛泥岩沉积也是最重要的等时地层标志，是划分扇体期次的重要依据。因此，对具有该类扇体组合特征的层位(如Ⅰ油组8、9小层和Ⅱ油组11～18小层)开展储层精细对比时，应遵循“突变接触、缘心叠置”的原则(图8)。

4.3 接触扇型

兴安岭油层扇三角洲接触扇型组合主要是指具有成因联系的主扇体与扇表面末期发育的次级扇体之间的组合关系。与叠置扇型组合相比，次级扇体最晚形成，规模小但朵叶形态相对完整。通过分析兴安岭油层扇三角洲中主水道与分支水道沉积特征，认为该类扇体是由同一主供给水道下的各分支供给水道形成的。在供给水道供给能力事件性增强或发生短期湖泛情况下，在分支供给水道末端多形成新次级扇体。与主扇体相比，次级扇体规模小，形态及展布特征完全受分支供给水道控制，次级扇体与主扇体之间叠置现象更严重。因此，该类扇体组合的识别难度也是最大的，其关键在于通过岩相与测井相的对应关系准确识别分支供给水道位置。根据次级扇体与主扇体之间的组合关系，将接触扇型组合进一步分为主次接触扇组合及同级接触扇组合。

主次接触扇组合是指次级扇体与主扇体之间的接触组合。尽管次级扇体与主扇体之间叠置现象严重，且二者具有较为相似的纵向岩性序列，但是次级扇体具有相对独立的标志层体系。次级扇体沉积之后最近一次湖泛形成的泥岩沉积是主扇体与次级扇体共同的等时标志。主次扇体之间侧向渐变的隔夹层是划分扇体期次的重要依据。因此，对具有该类扇体组合特征的层位(如Ⅰ油组6、7小层和Ⅱ油组11～16小层)开展储层精细对比时，应遵循“顶面等时、稳定接触、侧向渐变”的原则(图9)。

γGR单位为API；RT单位为Ω·m图9 主次接触扇组合实例剖面Fig.9 Sections of Different-level Contact Fans Assemble Pattern

同级接触扇组合是指次级扇体之间的接触组合。次级扇体受各自的分支供给水道影响，形态、规模各异。主扇体沉积之后，最近一次大规模湖泛的泥岩沉积也是各次级扇体共同的等时标志。同一时期形成的同级扇体之间侧向一般呈孤立状分布，偶有叠置，并且具有相对独立的标志层体系，是划分次级扇体期次的重要依据。因此，对具有该类扇体组合特征的层位(如Ⅰ油组6、7小层和Ⅱ油组11～16小层)开展储层精细对比时，应遵循“顶面等时、稳定接触、侧向孤立”的原则(图10)。

5 结 语

(1)以贝尔凹陷苏德尔特油田兴安岭油层白垩系南一段Ⅰ、Ⅱ油组典型单元为例，通过单井高分辨率层序构型分析对比，运用时频分析、地震属性分析技术以及井震结合，开展扇三角洲复合扇体的精细解剖，可以刻画单期扇体边界。

(2)兴安岭油层扇三角洲单期扇体刻画需要在点、线、面3个层次上开展。首先通过单井高分辨率层序构型分析建立单期扇体与短期基准面旋回层序单元的对应关系；然后在短期基准面旋回的层序格架下识别沉积旋回的横向变化，完成连井的扇体对比；最后利用敏感地震属性对单期扇体侧向边界进行识别。

(3)兴安岭油层扇三角洲多期扇体之间具有孤立扇型、叠置扇型、接触扇型3类组合样式，可进一步划分为同供给水道型孤立扇、异供给水型孤立扇、垂向叠置扇、侧向叠置扇、主次接触扇、同级接触扇型等6种亚类。

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