复合砂体内部单河道划分及沉积演化——以苏东27–36密井网区为例

2018-08-18卢志远马世忠李智阳

石油地质与工程 2018年4期

卢志远，马世忠，何宇，李杭，何伟，李智阳

卢志远1，马世忠1，何宇1，李杭1，何伟2，李智阳3

（1．东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆 163318；2．中国石化石油工程地球物理有限公司南方分公司； 3．中国石化东北油气分公司松原采气厂）

盒8上亚段是苏里格气田主要的储集层之一，基于露头、岩心、密井网资料，运用切叠河道砂体垂向可分性识别方法、复合河道平面组合方法，对苏东27-36密井网区盒8上亚段复合河道砂体进行精细解剖与划分，共识别了11条中型、7条小型分流河道；在合理划分河道砂体的基础上，总结了研究区主要的沉积微相类型为分流河道、废弃河道、决口水道、天然堤、溢岸砂、决口扇、河道间泥；盒8上亚段为一水进过程，河流类型由辫状河转化为曲流河，砂体较发育。

苏里格东区；盒8上段；复合河道；微相类型；沉积演化

前人对苏里格地区沉积模式、沉积微相、储层特征等方面进行了不同程度的研究[1–5]，但是随着勘探开发的深入进展，砂体成因多样，叠加样式复杂等地质问题逐渐暴露出来，为了充分认识该区地下单砂体规模、展布特征，需对厚层、大面积连片的复合河道进行精细的识别与划分，从单河道入手，逐步解剖复合河道砂体内部的非均质性特征。本文以苏东27–36密井网区为研究对象，结合岩心、测井等资料，对研究区复合河道进行详细的识别，总结沉积微相类型，分析沉积演化特征。

1 区域地质概况

鄂尔多斯盆地为一大型多旋回克拉通盆地，在太古代–早元古代形成的基底之上，经历了中晚元古代坳拉谷、早古生代浅海台地、晚古生代近海平原、中生代内陆湖盆和新生代周边断陷五大沉积演化阶段。苏里格地区位于鄂尔多斯盆地北部，是我国重要的天然气聚集区之一（图1）。苏里格气田东区位于伊陕斜坡中北部，南接靖边气田，东邻榆林气田，区内构造比较平缓，高差约20 m，断层不发育，其主力含气层位为二叠系石盒子组盒8段和山西组山1段[6]，属于典型的多层系致密砂岩气藏[7]。

2 复合河道解剖

图1 研究区地理及构造位置

河流类型不同导致成因砂体发育程度存在差异，根据河道分岔参数及弯曲度，河流体系可分为平直河、曲流河、辫状河、网状河四种类型。曲流河作为油气储集的重要河流类型，不仅砂体成因类型最多，而且伴随着河道侧向迁移及频繁地决口改道、废弃，使得砂体在时空分布上极为复杂[8]。研究区二叠系盒8上亚段主要发育曲流河三角洲平原沉积，砂层厚，且大面积连片，有利于油气的富集，但储层分布复杂，受控于单期河流沉积内的有利能量单元。

2.1 复合河道垂向可分性

多期切叠的河道砂体中各单期河道的解剖向来是砂体建筑结构分析中的重点，也是难点[9]。切叠型河道砂体的形成过程及叠置模式复杂，增加了对地下单砂体的研究难度。本文综合岩心、测井等资料，对研究区盒8上亚段2个小层4个沉积时间单元共139口井资料进行分析，将研究区复合砂体垂向上可分性总结为三类：明显可分型（无切叠）、基本可分型（切叠中等）、勉强可分型（切叠较严重）。

明显可分型：即两期河道在垂向上无切叠，测井曲线呈箱型有齿化的两期河道沉积砂体。两期河道之间主要发育泥岩、砂质泥岩等极细粒沉积物。河道之间的测井曲线回返非常明显（图2）。

图2 复合河道明显可分型

基本可分型：即切叠中等河道砂体，（图3）。后期河流切割前期河道沉积，但作用力相对较弱，切割深度较浅，河道垂向上基本可以两分，曲线有回返，但相较前一种，回返程度较小，可分性较清晰，叠置砂体厚度较大。前期河道外泥岩及堤岸沉积残留是两期河道区分的主要依据。

图3 复合河道基本可分型

勉强可分型：主要指严重切叠型河道砂体，（图4）。此类型砂体较以上讨论的复合砂体切叠更加严重，后期河道切蚀前期河道砂，几乎使两期河道切叠成一个自然砂层。测井曲线很难区分，但依然可见曲线回返；在小层细分的过程中，很容易当成一个沉积能量单元，使得沉积时间单元划分变得复杂。

2.2 复合河道平面划分

不同成因的砂体，其岩性、电性和剖面几何形态都存在着明显差异，对于复合河道砂体而言，在平面上准确划分单河道砂体，需要结合丰富的井网资料、测井曲线形态及其空间组合特征进行详细识别。结合前人对于其它油田河流相沉积的研究成果，考虑研究区沉积环境和井网距离的特点，通过河间砂体、曲线形态、砂体规模变化对研究区单河道砂体边界进行识别[10–13]。

河间砂体：在物源确定的情况下，同一沉积时间单元内相邻两条河道之间或两条河道分叉位置，往往会有薄层砂、泥等沉积物的出现，这种不连续的河间沉积物（薄层砂、河间泥）正是不同单一河道分界的沉积标志。S3井曲线显示无河道砂岩，S4井仅有极薄层砂显示，故认为，S1与S2井处同一条河道，而S5井位于另一条河道上（图5）。

图4 复合河道勉强可分型

图5 河间砂体划分河道边界示意

曲线形态：不同的河道因受到物源、水动力、古地貌等影响，砂体在沉积韵律上会出现差异，进而导致测井曲线的形态存在差异，如果这种差异可以在较大范围内进行追溯，则可以作为不同河道单元的指示。图6所示，S7井与S8井的测井曲线形态相似，呈反韵律特征，而S6井的测井曲线形态明显不同，呈正韵律特征，所以3口井位于不同的两条河道。

砂体规模变化：河道在沉积的过程中，从中心部位向着边部会渐渐减薄，若相邻井的砂体规模出现“厚–薄–厚”的情况，则可以判断属于不同的河道。东西向S9井到S12井中间S11井砂岩明显变薄，故可判定四口井处于不同的条河道中，S9和S10两口井位于同一河道，另外两口井处于同一河道（图7）。

2.3 划分结果

图6 曲线形态划分河道边界示意

图7 “厚–薄–厚”划分河道边界示意

通过以上分析，对研究区139口井盒8上亚段四个沉积时间单元进行单期河道识别，共识别了11条中型分流河道，7条小型分流河道。河道砂体垂向上叠置严重，平面上分布范围较大，河道呈条带状北南向展布，宽300～1 500 m；砂体厚2.5~9.7 m，平均厚4.7 m。

3 沉积微相类型

沉积演化在平面上形成了不同的沉积微相类型，沉积微相主要用于刻画开发小层或单砂体。沉积微相不同，储层参数（孔隙度、渗透率等）就会有差异[14]。盒8上亚段主要是曲流河沉积，在合理认识单砂体的基础上，结合岩心、测井资料，将盒8上亚段曲流河三角洲沉积微相主要分为7类。

河道：测井曲线为底部突变顶部渐变的厚层箱形和钟形，有齿化现象（图8a）。底部明显具冲刷突变面，向上发育水平层理、单向斜层理、隐槽状交错层理等；底部滞留不很发育，可见泥砾。垂向上具典型的正韵律，内部冲刷相对减弱。反映了坡降小、道深流缓、水动力强且稳定、发育溢岸砂的曲流河道特征。

废弃河道：主要分突弃型和渐弃型2种，渐弃型废弃河道上部水体与主水体始终相连，间歇性充填，含有部分砂岩，自然电位及伽马曲线一般呈塔松状的正韵律响应，在此之上基本以泥岩沉积为主，接近泥岩基线平面上河道是逐渐取直。突弃型废弃河道测井曲线上部主要表现为细粒沉积，即河道上部主要由淤泥充填，测井曲线为近泥岩基线的小型锯齿状。

决口水道：测井曲线为底突顶渐、扁钟形、总体高幅度（差），具反韵律的特点。决口水道主要是短时间的洪水冲出河道形成的，水流侵蚀区边部砂层较厚，决口处砂层相对较薄，决口水道物性好于天然堤。

天然堤：砂体厚2.0～3.5 m，曲线形态为顶底突–渐变、齿化箱形、总体中低幅度（图8b）。天然堤是位于分流河道两岸沿河道的窄带状沉积，粒度较细，略呈正韵律。岩性主要以中砂岩、泥质粉砂岩为主；层理主要是小型交错层理、水平波状层理。

决口扇：决口扇指天然堤决口后，河流携带的大量泥砂在决口处因坡度减缓、水流面积大、流速急剧减弱，快速沉积而形成的扇状地形，粒度较天然堤粗（图8c）。曲线形态为底突顶突、极扁钟形、中幅度。沉积粒度混杂，以粗砂岩、细粒岩和泥岩为主；总体呈正韵律，顶部具突变，水平层理、交错层理普遍发育。

溢岸砂：发育在河道两侧，明显呈小反韵律、正韵律或均质韵律，水体能量相对较弱，环境比较动荡（图8d）。溢岸砂曲线形态主要是指状，有时也出现指状互层。岩性以细砂岩、含泥细砂岩为主。

河道间泥：无砂岩，电测曲线上表现为低电阻、高自然伽马、高密度、低声波特征；主要发育于两期河道间，形成泥质或含砂泥质沉积夹层，垂向上无韵律，顶底多为突变接触。水体能量相对较弱，环境比较平静。

图8 盒8上段主要微相测井相特征

4 沉积演化分析

依据特征井曲线，在合理解剖河道以及沉积单元的基础上，综合岩心资料、测井资料，通过编制砂岩等厚图和含砂率等值线图，并结合测井曲线及泥质含量在平面上的分布规律，绘制了盒8上亚段4个沉积时间单元的沉积相平面图。将盒8上亚段的沉积相平面图与典型测井曲线结合进行沉积演化分析。结果表明，构造运动是河流层序发育的主控因素，河流层序中一个完整的基准面升降旋回往往与构造旋回一致。盒8上亚段沉积时期，构造相对较平缓[15]，为一个水进的过程，河流类型由辫状河转变为曲流河。河流中基准面上升较慢，可容空间增幅不大，河流中砂泥比较高，砂体较发育。

从盒8上早期开始，湖平面开始缓慢上升，河流能量相对减弱，以进积为主，河道砂体垂向叠置较严重；盒8上中期，河流发育最充分，进积作用最强，河道砂在平面上大面积连平分布，河道摆动、迁移频繁，废弃河道较多；盒8上晚期，湖平面上升到最高点，进积作用略有减弱，河道砂体依然是主要沉积。