南堡凹陷古近系有利构造砂质碎屑流储层评价

张景军，韩江波，王畅溪，王志坤，张宇薇

(1.东北石油大学，黑龙江 大庆 163318；2.中国石油冀东油田分公司，河北 唐山 063004)

0 引 言

自G Shanmugam博士最早提出砂质碎屑流概念以来，砂质碎屑流沉积逐渐成为国际上深水油气勘探领域的研究热点[1-2]。南堡凹陷为渤海湾盆地潜在油气地质储量最高的凹陷之一，滩海地区发育厚度很大的砂质碎屑流沉积砂体，近年来在该地区发现了109t规模的南堡大油田[3-4]。随着综合地质研究的深化和各种基础资料的不断丰富，浅部油藏规模性开发，储量逐渐降低，急需对深部油气储层进行精细研究，而现有的勘探成果也表明该区深部储层具有良好的油藏勘探开发前景。因此，开展南堡凹陷古近系砂质碎屑流储层评价，对该区油气勘探的长期持续发展具有积极意义。

1 区域概况

南堡凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷北部，分为陆地和滩海2个部分，勘探面积约为1 932 km2，其中，滩海面积约为1 000 km2。凹陷整体近东西向展布，受郯庐和燕山两大断裂系统的影响，断层十分发育[5]。凹陷北部以西南庄、柏各庄断裂为界与周边凸起相邻，内部被高柳断层分为2个区域，为北断南超、东断西超的箕状凹陷，发育南堡1～5号有利构造，林雀、曹妃甸、柳南等5个次级洼陷[6](图1)。

南堡凹陷地层发育较为完整，自上而下依次发育第四系平原组、上第三系明化镇组和馆陶组、古近系东营组(东一段—东三段)和沙河街组(沙一段—沙三段)，中生界侏罗系和古生界奥陶系地层，其中，馆陶组、东营组、沙河街组均为含油气层，而东营组、沙河街组发育的大厚度砂质碎屑流沉积砂体可为油气聚集提供良好条件[7-10]。目的层位主要为古近系东营组和沙河街组。

图1 南堡凹陷区域地质概况

2 有利构造及层段优选

南堡凹陷滩海地区发育5个有利构造，即5号、1号、2号、3号构造和近南西向的4号构造，其中，2号及3号构造为优选区块。主要原因为：①南部的沙垒田凸起为2号、3号构造的砂质碎屑流沉积提供了充足的物质来源；②沙三段、沙一段时期南堡凹陷古近纪古湖泊分别达到最大深度，东三段沉积期也具有较大水深[11]；③通过地震剖面图，可以在2号及3号构造找到砂质碎屑流发育所需的深水和浅水坡折；④东营组沉积期断层活动频繁，活动速率高达500～1 200 m/Ma，古近系火山具有多期发育的特征，在沙河街组和东营组沉积时期火山活动期次均大于5次[12-13]。因此，优选构造为2号及3号构造，确定目的层位为具有深水环境的沙一段(上、下)和东三段。

3 砂质碎屑流储层物性特征

3.1 储层岩石学特征

3.1.1 岩石类型及特征

研究区砂质碎屑流沉积砂体的岩石类型主要为岩屑长石砂(砾)岩和长石岩屑砂(砾)岩，而长石砂岩较为少见。碎屑成分以石英、长石为主，可见中基性及酸性喷出岩、动力变质岩、云母片岩等岩浆岩和变质岩岩屑成分。石英含量为31.2%～44.3%，主要以单晶石英存在，次生加大也较发育，但加大程度不同，反映岩石处于不同的成岩作用阶段；长石含量为24.2%～35.8%，次生加大普遍发育，多为Ⅱ—Ⅲ级；岩屑含量为11.8%～33.7%，不同类型的岩石岩屑含量存在较大差异，长石岩屑砂岩中含量最高，为33.7%，岩屑质长石砂岩中含量最低，为11.8%，岩屑组分主要为变质岩屑，其次为酸性喷出岩屑、中基性喷出岩和凝灰岩屑，含有少量沉积岩岩屑。

3.1.2 岩石结构特征

通过对研究区岩心样品观察分析可知：砂质碎屑流储层砂体主要岩性为砂砾岩、粗砂岩、中砂岩和细砂岩等，各岩性含量分别为17.7%、40.0%、21.6%和16.6%，整体粒度较粗，粒度中值为0.078～3.100 mm，平均粒度中值为0.890 mm；分选系数为1.30～3.35，平均为1.96，分选较差；碎屑颗粒的磨圆度中等，以次棱状—次圆状为主，颗粒之间以点-线接触为主；胶结类型多为孔隙型胶结，胶结物成分主要为方解石，高岭石、伊利石以及绿泥石，以泥质胶结为主。综上所述，目的层位发育的砂质碎屑流沉积砂岩整体上成分成熟度为中等，结构成熟度为低—中等。

3.2 储层物性特征

测井二次解释结果表明，研究区目的层位储层孔隙度主要为3.0%～22.1%，峰值主要集中在10.0%～15.0%；渗透率为0.1～158.9 mD，峰值主要集中在1.0～10.0 mD。根据砂岩储集层物性划分标准，研究区砂质碎屑流储层主要为低孔低渗储层，占总储层的87%，其次为中孔低渗储层，占总储层的12%，发育极少量中孔中渗储层。

3.3 储层非均质性

从地震属性、砂岩厚度、孔隙度、渗透率的分布规律综合评价研究区目的层位砂质碎屑流储层的非均质性。

3.3.1 平面非均质性

南堡凹陷2号构造东三段的地震属性、砂岩厚度、孔隙度及渗透率具有良好的对应关系，整体趋势较为一致(图2)。均方根振幅属性高值区、砂岩厚度的高值区均发育于工区的北部和中部的NP2-16、NP2-18井和NP2-19井附近，整体呈条带状或局部片状展布，连续性较好。受沉积砂体岩性及厚度的控制，孔隙度和渗透率的高值区同样分布在工区的中部和北部，呈近北东向S形条带状展布，NP2-18井物性最好，NP2-16、NP2-19井及工区北部的物性次之，工区东北部NP2-6、LP1井附近及南部边缘物性较差。综上所述，南堡凹陷2号东三段砂质碎屑流储层具有较强的平面非均质性。

南堡凹陷3号构造沙一上段均方根振幅属性特征及砂体厚度近南北向展布，呈条带状分布，南部靠近物源接受大量沉积砂体，形成较厚的砂层，砂体发育好于北部(图3)。工区内NP2-27—NP306X3—PG2—NP306X1—NP3-80—NP306X6等井附近及其连线两侧砂岩厚度较大，东部NP3-81井、南部NP3-26井附近砂岩厚度相对较薄。孔隙度和渗透率分布规律主要受到沉积砂体控制，与砂体展布规律具有很好的匹配关系，孔隙度及渗透率高值区发育于东南部的NP306X6井及北部的NP3-27井，而东部的NP3-81井和西部边缘部分相对较差。

南堡凹陷3号构造沙一下段砂质碎屑流分布面积较小。工区东北部NP3-81井和西南部NP3-26井附近砂岩厚度较大，砂体较为发育，中部砂体发育较差，厚度较薄。储层物性与砂岩等厚同样具有良好的匹配关系，孔隙度和渗透率在东北部和西南部较高，在中部区域较低，整体呈现出两头高中间低的趋势(图4)。

3.3.2 层间非均质性

层间非均质性主要表现在层系的旋回性、各层段渗透率的非均质程度、隔层分布、特殊类型层的分布、层组和小层划分等[14]。此次研究主要依据渗透非均质系数、孔隙度、渗透率的差异来分析3个层段之间的非均质性特征。

3.3.2.1 层间非均质系数的差异

南堡凹陷2号构造东三段和南堡3号构造沙一段砂质碎屑流具有相似的沉积环境，但是由于埋深和成岩作用不同，导致渗透率纵向分布表现出明显差异。

南堡凹陷2号构造东三段储层变异系数大于2.5，级差系数大于82，突进系数大于4.5，整体表现为强非均质性；南堡凹陷3号构造沙一下段储层变异系数大于2.2，级差系数大于85，突进系数大于5.5，整体表现为强非均质性；南堡3 号构造沙一上段储层变异系数小于1.5，级差系数小于50，突进系数小于4.0，非均质性与东三段和沙一下段相比较弱。因此，南堡凹陷3号构造沙一下段储层非均质性最强，2号构造东三段储层次之，而3号构造沙一上段储层非均质性最弱。

3.3.2.2 层间物性差异

南堡凹陷2号构造东三段储层孔隙度主要为10.0%～20.0%，其中，孔隙度大于10.0%的样品占89.6%，平均为15.0%；渗透率主要为1.0～50.0 mD，平均为24.9 mD。整体上属于中低孔中低渗储层。南堡凹陷3号构造沙一上段储层孔隙度主要为5.0%～15.0%，平均为8.3%；渗透率主要为0.1～50.0 mD，平均为8.8 mD。整体上属于低孔低渗储层。南堡凹陷3号构造沙一下段储层孔隙度主要为0.0～10.0%，平均为6.7%；渗透率主要为0.0～1.0 mD，平均为0.6mD。整体上属于低孔低渗储层。综上所述，南堡凹陷2号构造东三段储层物性最好，3号构造沙一上段及下段的储层物性均较差。

图2 南堡2号构造东三段储层特征

4 储层分类与评价

随着石油勘探开发程度的深入，储层评价的重要性愈加凸显出来[15]，而储层评价所用方法和选择的参数有所不同[16-20]。此次研究以取得的岩心分析资料及测井解释成果为基础，选取了储层厚度(砂岩厚度)、孔隙度及渗透率3个参数，运用单井点评价与整体评价相结合的思路和专家(权重)评价法对3号构造沙一上、下亚段和2号构造东三段砂质碎屑流储层开展综合分析与评价。

图3 南堡3号构造沙一上段储层特征

4.1 储层分类

此次研究在3号构造沙一上段提取了15口井的样品，沙一下段提取10口井的样品，2号构造东三段提取10口井的样品。以南堡3号构造沙一上段为例，开展储层综合评价：①获取相关构造目的层位参数后，除以该参数的极大值得到单项评分；②将各项参数单项评分分别乘以权重系数，求得单项权衡评分，其中，砂岩厚度权重系数为0.4，渗透率权重系数为0.3，孔隙度权重系数为0.3；③将各井点单项权衡评分求和，得到储层综合评价分数，依据储层分类评价标准，进行储层分类，其中，综合得分大于0.7为Ⅰ类储层，综合得分0.4～0.7为Ⅱ类储层，综合得分小于0.4为Ⅲ类储层[21](表1)。各构造储层分类结果见图5。

由图5a可知，南堡2号构造东三段砂质碎屑流储层整体质量较高，连通性好，Ⅰ类储层占40%，主要分布于工区的西北部，集中发育于NP2-16、NP2-18、NP2-19井附近；其余均为Ⅱ类储层，分布面积较广，以NP2-6井为代表；Ⅲ类储层不发育。总体来看，该层段的储集性能良好，具有进一步开发的潜能。

由图5b可知，南堡3号构造沙一上段砂质碎屑流储层中Ⅰ类储层占48%，主要分布在工区的北部NP3-27井区，中部NP306X3、PG2井之间，西南部NP306X1井区，东南边部NP306X2和NP306X6井附近，整体分布面积较大但平面连续性较差、分布较散，呈三角形分布；Ⅱ类储层占26%，分布在工区中西部，呈条带状展布，以NP306X3、PG2、NP3-80井为代表，平面连续性较好；Ⅲ类储层占26%，分布于工区的东北部NP3-81井和南部边缘NP3-26井附近。总体来看，Ⅰ类储层最为发育，Ⅱ、Ⅲ类储层相对发育，整体储层质量较好。

由图5c可知，南堡3号构造沙一下段砂质碎屑流储层中Ⅰ类储层占30%，主要分布在工区东北部NP3-81井区和西南部的NP3-26井区；Ⅱ类储层占40%，分布于工区中部NP306X2和西南部边缘的PG2、NP306X1井附近，呈条带状展布；Ⅲ类储层占30%，分布于工区中部的NP3-80、NP306X6井附近和西北部边缘。整体而言该储层差异性较大，质量相对较好，Ⅰ类和Ⅱ类储层约占总储层的83%，Ⅱ类储层最为发育，NP3-81、NP3-26井区域最可能成为下一步产能建设的目标区。

图4 南堡3号构造沙一下段储层特征

表1 南堡3号构造沙一上段储层综合评价

图5 各储层分类评价成果

5 结 论

(1) 从重力流发育环境出发，优选出2号构造东三段及3号构造沙一段上、下段发育的砂质碎屑流储层为优选区块。

(2) 目的储层岩石类型以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，石英、长石含量较高且次生加大普遍发育，岩屑组分以变质岩屑为主，含少量沉积岩屑。储层主要属于低孔低渗储层，具有较强的平面非均质性和层间非均质性。

(3) 整体而言，目的储层质量较好，Ⅰ类和Ⅱ类储层约占总储层的83%，其中，南堡凹陷2号构造东三段储层质量最好且平面连通性高；3号构造沙一上段储层质量相对较好，Ⅰ类储层最为发育但分布较为分散连续性较差；3号构造沙一下段Ⅱ类储层最为发育，平面上Ⅰ类及Ⅱ类储层分布在研究区两端，中间被长条状的Ⅲ类储层隔开，储层质量相对较差。