苏丹某区块P油田辫状河沉积微相研究

2019-04-29尹成芳刘紫薇赵聪会

石油化工高等学校学报 2019年2期

冯栋，尹成芳，刘紫薇，赵聪会

（1.中国石油大学（北京），北京102249；2.东方地球物理公司大港物探处，天津300280；3.中国石油集团渤海钻探第一录井公司，天津300280）

目前，苏丹P油田处于油田评价阶段，目的层取芯资料较少，沉积体系认识较粗，地层划分与对比存在矛盾，研究成果明显受到资料数量和质量的影响。需要综合利用岩心、测井、地震及生产测试等多种有限资料，建立目的层段沉积微相特征，精细识别砂体规模，搞清砂体连通关系，为制定油田合理开发方案打下基础。

A.D.Miall[1⁃2]最早提出河流相的分类，目前大多数学者使用的是裘怿楠等[3⁃5]的分类方案，认为河流相主要划分为4种类型：顺直河、辫状河、曲流河、网状河。李薇[6]研究认为目的层Y组沉积相为辫状河和辫状河三角洲。确定P油田的目的层的沉积相类型，证据须从岩心观察和岩心分析化验资料获取。通过对研究区内7口井岩心资料和分析化验资料的详细分析，认为该区沉积相为辫状河。利用研究区测井资料，建立的岩心微相和测井曲线特征的对应关系，得到研究区目的层单井沉积微相柱状图。结合前人沉积模式和现代沉积特征，指导沉积微相在剖面和平面上的接触和连通关系，最终总结了研究区目的层段的辫状河沉积模式，为此类油田后续开发和挖潜提供指导和依据。

1 辫状河相沉积特征

以下几个方面资料证实了研究区目的层的沉积相为辫状河相：岩石组分和结构、沉积构造、粒度分析、沉积序列及河道的曲率。

1.1 岩石组分和结构

根据研究区取芯井的岩心薄片鉴定资料：Y组VI砂组的岩石类型主要为长石岩屑石英砂岩和岩屑石英砂岩，少量的石英砂岩和岩屑长石砂岩成分成熟度低（见图1）。根据岩心样品分析资料：砂岩的石英含量为69.0%～93.0%，多在75.0%以上，平均为80.0%；长石含量为2.0%～21.0%，平均为12.0%；岩屑含量为4.0%～14.0%，平均为8.0%。圆度和分选性都较差，填隙物为泥质基质和钙质胶结物，胶结类型为孔隙式，结构成熟度差（见图2），说明沉积岩搬运距离较短，是近源沉积产物。

图1 P油田Y组VI砂组砂岩类型Fig.1 Rock types of VI sand group in Y group

图2 Fal⁃2井Y组VI砂组岩性镜下特征Fig.2 Thin section analysis of VI sand group in Y group in well Fal⁃2

1.2 沉积构造

通过对研究区的取芯井进行详细的描述，统计了研究区Y组VI砂组的沉积构造。研究区沉积构造类型丰富，主要发育板状交错层理、高角度交错层理、水平层理、槽状交错层理、平行层理、冲刷充填构造等（见图3）。沉积韵律以正韵律为主，也发育有少量反韵律。所有这些构造特征都是牵引流的特征。

图3 P油田Y组VI砂组典型沉积构造Fig.3 Typical sedimentar y structur es of VI sand group in Y group

1.3 粒度分析

通过对 Pal⁃4井、PP⁃29井、FM⁃27井及 Fal⁃3井Y组VI砂组岩石粒度累积概率曲线分析，Y组VI小层概率曲线主要由跳跃和悬浮两个次总体组成，悬浮总体含量在10%～20%，跳跃主体含量超过70%，与悬浮主体交界点为2.5～3.8φ（见图4）。从P油田Y组VI小层C⁃M图中可见，样品点有规律地集中PQ、QR及RS段，表现为牵引流水道沉积的特征。PQ、QR和RS段分别代表滚动沉积、递变悬浮沉积和均匀悬浮沉积（见图5）。粒度概率曲线与C⁃M图分析的结果都显示辫状河沉积特征[7⁃8]。

图4 P油田Y组VI砂组累积概率曲线Fig.4 Probability cumulative curves of VI sand group in Y gr oup

图5 P油田Y组VI砂组砂岩C⁃M图Fig.5 The C⁃M diagram of VI sand group in Y roup

1.4 沉积序列

不同沉积环境下的沉积物的垂向序列不同，因此不同的沉积序列也可以反映沉积物的沉积环境。D.J.Cant等[9]对加拿大魁北克省加斯佩半岛泥盆纪的辫状河进行细致研究，认为辫状河层序主要有以下 4点特征：（1）粒级较粗，砂砾岩发育；（2）层序下不发育各种层理；（3）槽状交错层理发育；（4）泛滥平原沉积物较薄或不发育。笔者利用研究区岩心分析资料制作了PP⁃29井VI砂组的沉积序列，结果显示，整体沉积物粒度较粗，砂砾岩发育，纵向上呈正韵律，多期次互相叠加样式，可见冲刷面、槽状交错层理、板状交错层理、水平层理及平行层理等多种层理。可见PP⁃29井VI砂组的垂向沉积序列具有典型的辫状河垂向沉积序列特征（见图6）。

图6 PP⁃29井VI砂组岩心柱状图Fig.6 The lithologic histogram of VI sand group in well PP⁃29

1.5 曲率计算

目前普遍认为，曲率（P）是划分河型的重要参数。通常曲率大于1.3为曲流河，曲率小于1.3为顺直河和辫状河[7⁃8]。河流相的曲率可以由粒度分析中的泥粉砂含量计算。

式中，P为曲率；M为粉砂黏土质量分数，%

将研究区内的取芯井的粒度分析资料进行了统计和计算（见表1）。由表1可知，数据中有4组数据曲率大于1.3，16组数据曲率小于1.3，平均曲率1.1，为顺直河和辫状河的曲率特征。

表1 P油田Y组VI砂组河流曲率Table 1 The channel sinuosity of VI sand gr oup in Y group of P oilfield

2 辫状河沉积微相类型及规模

辫状河沉积微相类型主要有：河道、心滩、溢岸沉积及泛滥平原4种。研究区沉积微相规模大小的确定主要依据前人研究成果和研究区实际研究资料。

2.1 河道规模

估计地下河道和河道带的宽度，首先需要知道最大满岸河道水深。最大满岸河道水深通常从完整的河道砂坝或从测井和岩心资料解释的河道充填层序厚度中估计。由于完整的河道砂坝或河道充填很难识别，砂砾岩厚度也并不总是与满岸河道一样深，因此正确估计最大满岸河道水深并不容易。

J.S.Bridge等[10]认为可以利用沙丘高度与中等规模

的交错层理的层系厚度关系，以及沙丘高度与河道水深的关系，就能解决这一问题。

S.F.Leclair由理论和实验提出了交错层系厚度与沙丘高度的关系[10]：

hm=αβ (2)

β=sm/1.8

α≅4-7

式中，sm为平均交错层系厚度，m；hm为平均沙丘高度，m。

如果没有α值，平均沙丘高度可用式（3）计算：

hm=2.22β1.32或hm=5.3β+0.001β2(3)

一般，平均沙丘高度随着水流深度增加而增加，Yalin在1964年提出了利用平均沙丘高度计算最大满岸河道水深的公式，Allen在1970年对公式进行了修正[11]：

其中，0.1 m＜d＜100 m

S.D.Mackey[11]给出了最大满岸河道水深（d）与河道宽度（w）的经验关系：

利用上述经验关系，就可以计算最大满岸河道水深，进而计算河道宽度。对本区取芯井的岩心交错层系观察，测量了交错层系厚度（见图7）。测量表明，平均交错层系厚度一般在0.4～0.7 m，由此可计算出河道的最大满岸河道水深2.0～6.0 m，同时进一步计算出河道宽度为40.0～250.0 m，平均为150 m左右（见表2）。

图7 P油田各取芯井Y组河道砂体交错层系厚度测量Fig.7 The thicknesses data of trough cross⁃stratification in drilling cores of VI sand group of P oilfield

表2 P油田Y组古河道水流深度和主流河道宽度计算Table 2 The paleobathymetr y and channel width in Y gr oup of P oilfield

2.2 心滩规模

J.L.Best[12]对西Jamuna河中的河心砂坝采用GPR解剖其内部沉积建筑，认为Jamuna河的砂坝主要由于板状交错层理和槽状交错层理中细砂岩构成，其宽度为1 000 m，长度为3 000 m，高为12～15 m。A.V.Kjemperud等[13]研究了 Utah Morrison组河流相砂体露头，认为Morrison组辫状河道砂体宽度数据范围较大，垂向加积砂体宽度为20～1 200 m，平均为560 m；侧向拼积砂体宽度为400～6 000 m，平均为 2 000 m。利用google的卫星图片测量了松花江前郭县吉拉吐乡段和松原市段的心滩的长和宽。吉拉吐乡段心滩的平均宽为594 m，长为1 601 m；松原市段心滩的平均宽为605 m，长为1 800 m（见表3）。

辫状河心滩是P油田主力油层重要的储层成因类型，因此对于心滩的前人资料作一简要描述，得到心滩平均宽度为1 020 m，平均长度为2 036 m，与P油田统计获得的点坝规模相近（见图8）。

2.3 溢岸沉积和泛滥平原规模

当溢岸沉积和泛滥平原做为夹层出现时，纵向上溢岸和泛滥平原泥岩和含泥粉砂岩隔夹层分布于河道砂体之上，平面上分布于河道砂体两侧。在平面上，辫状河体系中由于河道密度高和摆动能力强，溢岸与泛滥平原并不是广泛分布，平均宽度一般在500.0 m左右（w/h=70）。而溢岸沉积和泛滥平原做为隔层出现时，垂向上，夹于单一辫状河道体系之间的溢岸与泛滥平原细粒沉积物厚度较薄，而覆盖于辫状河道体系之上的溢岸与泛滥平原细粒沉积物厚度较厚。

表3 辫状河心滩规模数据Table 3 The width and length of braided channel bar m

图8 P油田Y组VI砂组连井剖面Fig.8 The well section of VI sand gr oup in Y gr oup of P oilfield

3 辫状河沉积模式

最早被人接受的标准的辫状河沉积序列是加拿大魁北克省加斯佩半岛泥盆纪的辫状河[8]。A.D.Miall[14]研究认为“每一条河流都不一样”，只用一种模式不能概括所有的辫状河沉积特征，于是他利用岩相、岩相组合及构型单元的概念，提出了6种辫状河沉积模式；J.S.Bridge[15]在对雅鲁藏布江长期研究后也提出了一种辫状河沉积模式。尽管他们提出的模式在平面上和剖面上有些许不同，但是他们都认为：（1）心滩的形成都是由双向加积和顺水流方向加积形成，当水量较大时，会出现垂向加积的情况，但是沉积物较薄且粒度较细。（2）辫状河沉积的主要砂体是心滩坝和辫状河道滞留砂体。（3）河道频繁摆动，心滩坝在纵向上有多期沉积。（4）在辫状河沉积序列内，泛滥平原沉积发育较薄或不发育。（5）心滩内部的隔夹层不是单一倾向。

本文提出的沉积相模式和 A.D.Miall等[14⁃16]提出的6种辫状河类型中唐杰克型、国内脑包山的辫状河沉积模式以及雅鲁藏布江的沉积模式类似。J.S.Bridge[15]对雅鲁藏布江连续的研究表明，和大多数的辫状河一样，由于辫状河侧向迁移快，泛滥平原和决口扇沉积微相基本不发育，河道沉积明显，但在岩心研究中出现了少量细粉砂和泥的产物，本研究把他当成是心滩形成后在泛滥期时的溢岸沉积。而因为垂向上研究范围较大，整个VI砂组包含了6个左右的单砂层，在单砂层之间的隔层将其定为了泛滥平原沉积。对P油田VI砂层沉积微相单井、剖面和平面的研究及上述研究成果证实，平面上由呈渔网状交错的河道、呈近椭圆形的心滩散布及溢岸沉积构成。剖面上垂直平面方向，心滩和河道的密度逐渐减小；平行于平面方向河道和心滩交互出现（见图9）。