柴达木盆地扎哈泉地区滨浅湖单一坝特征——以X井区下油砂山组Ⅳ-27+28小层为例

许玛丽， 何幼斌， 胡光明,2， 李积永， 李汉阳， 胡晨钰， 李 军

( 1. 长江大学 地球科学学院，湖北 武汉 430100； 2. 中国石油大学(北京) 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249； 3. 中国石油青海油田分公司 勘探开发研究院，甘肃 敦煌 736202 )

0 引言

扎哈泉地区位于柴达木盆地西部最富油区域，其中的新近系上新统下油砂山组(N21)为研究区勘探开发的主要含油气层段。该油气层段重要储层的砂体展布规律认识不清，注水见效差，油气产量低。扎哈泉地区下油砂山组发育滨浅湖相[1-2]，砂坝是重要的油气储集体，研究砂坝储层特征具有重要意义。人们研究滨浅湖砂坝的分类、成因、沉积模式、构型模式和分布模式等，如根据滩坝成分，朱筱敏等将其分为砂质滩坝和生物碎屑滩坝[3]；朱筱敏等[3]、KOMAR P D[4]、姜在兴[5]、邓宏文等[6]、马立祥等[7]、李国斌等[8]认为，滨浅湖砂坝成因受物源、水动力、海平面变化和气候等因素控制，沉积模式呈多样化；商晓飞等认为，砂质滩坝储集层构型模式可分为侧向迁移型、垂向叠加型和孤立型[9]；基于沉积物供给和海平面变化，李维禄将砂坝划分为进积、退积、加积等分布模式[10]。关于滨浅湖砂坝储层内部构型单元的精细划分和几何参数的半定量，以及各参数间相关关系的研究较少，缺乏对滨浅湖砂坝精细储层单元规模、形态、几何特征和展布特征等的认识。

以柴达木盆地扎哈泉地区X井区上新统下油砂山组(N21)Ⅳ油层组滨浅湖砂坝为研究对象，笔者采用沉积学、测井地质学和构型层次界面分级方法，划分研究区滨浅湖砂坝构型单元层次界面；采用岩心识别、底部等高、测井曲线相似、油水分布关系等单一坝识别方法，分析单一坝各项几何参数间的相关关系，明确单一坝展布特征，为研究区储层评价、储层建模和开发方案调整提供地质依据。

1 区域地质背景

柴达木盆地西南部由扎哈泉斜坡、跃进斜坡、跃东斜坡、扎哈泉凹陷和乌南斜坡等三级构造单元构成[11]。X井区位于扎哈泉斜坡、扎哈泉凹陷和乌南斜坡之间，为近东西向的鼻状背斜，面积约为27.7×104km2(见图1)。

图1 扎哈泉地区上新统下油砂山组Ⅳ油层组构造分区Fig.1 Tectonic division of Ⅳ reservoir group of Pliocen Lower Youshashan Formation in Zhahaquan Area

扎哈泉地区自上渐新统E31沉积时期开始发育湖相，到上新统N21沉积时期湖盆逐渐向东北迁移，湖岸线和西部的铁木里克物源逐渐向东、向北推进，形成三角洲和滨浅湖砂坝[12-14]。滨浅湖沉积常呈反粒序，上部一般为白色、灰白色细砂岩和粉细砂岩，下部为褐色或灰色泥岩[15]。X井区在N21沉积时期位于滨浅湖区，砂坝发育，其中的Ⅳ油层组砂体平均厚度约为130.0 m，其中的27+28小层平均厚度约为9.0 m，为主力油层。

2 砂坝分级和单一坝识别

研究区砂坝厚度薄、层数多，受小层内部不同期次单一坝间非渗透性夹层的影响，在油气开发中，以小层为单位的沉积微相及砂体展布结果难以满足加密井部署和注采井调整的要求，需要研究单一坝级别的砂体展布特征。

2.1 砂坝分级

参考河流相储层构型分级法，对滨浅湖砂坝的储层按照规模、旋回、层次界面等进行构型分级[16-17]。根据三级层序下油砂山组Ⅳ段和储层旋回特征[18]，将研究区有储集层意义的砂坝分为3～5级(见图2)。其中，5级构型单元为复合坝，由多个单一坝和坝间夹层叠置而成，相当于小层级别；4级构型单元为单一坝，由多个坝内增生体和坝内夹层构成，相当于单砂层级别。研究区4级构型单元(单一坝)是单井剖面上能够识别、连井剖面上可对比的最小构型单元，也是重点研究对象。研究区目的层单一坝厚度一般在0.8～2.2 m之间，垂向上，单一坝间通常有非渗透性的泥质夹层，为一个相对独立的连通体。坝内增生体与坝内夹层为3级构型单元。

2.2 单一坝识别

根据单一坝分级方法，结合岩心资料反映的信息提炼砂坝的典型特征，利用测井、构造、动态数据等资料对研究区单一坝进行识别。

2.2.1 岩心识别法

滨浅湖亚相砂坝以中细砂岩为主，分选好，常发育浪成交错层理、脉状层理、平行层理，测井曲线组合多呈齿化钟型或箱型[19]。研究区单一坝砂体颜色主要以灰、灰白和褐色为主，岩性以细砂岩、粉砂岩为主，偶见中砂岩和泥岩，常见平行层理、交错层理和脉状层理(见图3)。当砂体中泥质体积分数小于10%时，测井曲线GR和SP呈光滑状或微齿化，且变化趋势高度一致，GR为50～80 API，SP相对泥岩极限负偏差约为30 mV，具有此类特征的单一坝为坝中；当泥质体积分数为10%～40%时，测井曲线GR呈齿化，SP呈光滑状或齿化，且变化趋势具有一致性，GR为90～100 API，SP相对泥岩极限负偏差约为15 mV，具有此类特征的单一坝为坝缘。垂向上，坝中和坝缘的GR和SP曲线呈三种基本形态，即箱型、钟型和漏斗型，三种基本形态可以自由组合为复合型。

图2 Ⅳ-27+28小层砂坝构型分级Fig.2 Architecture hierarchical analysis of bar sand bodies in Ⅳ-27+28 single layer

2.2.2 底部等高法

下油砂山组沉积时期，研究区地势总体较平缓，滨浅湖砂坝具有底平顶凸的特征[5,20]。在连井剖面上，可采用底部等高的原则识别同一单一坝，不同高程差的砂体不能划分为同一单一坝(见图4，剖面位置见图5中AA′)。

2.2.3 测井曲线相似法

同一单一坝的测井曲线相似，测井曲线可以反映沉积时期的水动力环境。同一沉积时期，沉积环境稳定，水体环境变化不大，沉积的砂体变化也不大，测井曲线相似。如连井剖面上多条测井曲线的变化幅度和趋势、光滑程度、储层厚度等特征相似，则可能为同一单一坝；如果测井曲线差异较大，则不为同一单一坝(见图4)。

图3 X井区典型沉积构造Fig.3 Typical sedimentary structures in X well area

图4 研究区东西向底部等高且测井曲线形态相似的单一坝剖面Fig.4 A single bar section with equal elevation and similar logging curve shape at the bottom of the east-west direction in the study area

图5 X井区Ⅳ-27+28-5单砂层动态资料井间见效

2.2.4 油水分布关系识别法

根据油水分布关系，可以判断是否为同一单一坝。在同一单一坝中，如果没有物性变化，则不存在从油层直接到水层的单一坝；当同一单一坝中油层与水层之间物性变差，如果储层非均质性影响较大时，则可能由水层到油层过度而形成油水同层(见图6，剖面位置见图5中BB′)。

图6 研究区南北向单一坝间油水分布关系剖面Fig.6 Oil-water distribution relation section between single bar in north-south direction in the study area

商晓飞等认为，同一单一坝有相同数量的坝内夹层[9]。当坝内夹层厚度和规模小时，连续性差，容易尖灭，在岩心和露头上可识别，在薄储层条件下的测井曲线上很难被识别。因此，可将具有大致相当个数的坝内夹层视为同一单一坝，但不能将坝内夹层个数作为识别同一单一坝的可靠证据。

3 单一坝特征

3.1 平面展布

研究区目的层砂体厚度薄、层数多。根据研究区测井资料丰富的井(约260口)做近东西向24条和近南北向25条连井剖面，在同一水动力条件下形成的单一坝在连井剖面上高度基本一致。结合4种单一坝识别方法，将研究区Ⅳ-27+28小层从下到上分为6个期次单一坝，依次为Ⅳ-27+28-1、Ⅳ-27+28-2、Ⅳ-27+28-3、Ⅳ-27+28-4、Ⅳ-27+28-5和Ⅳ-27+28-6。将同一期次的单一坝投点到平面图上。在连井剖面上，对比每一口井与周围8口井测井曲线特征是否相似，确定井间是否连通为同一单一坝，做单一坝平面图。

同一单一坝具有一致的连通体系，注入的水或示踪剂可以在相互连通的渗透层中运移。利用开发的注水和示踪剂等动态资料验证单一坝的连通状况，对6个期次单一坝平面图进行修正(见图5)。

3.2 砂体几何特征

建立地质数据库，开展精细储层研究，利用数据得到定量或半定量的经验公式，表示地下储层展布特征[21]。识别单一坝后，在剖面上统计各期次单一坝厚度，在平面上统计单一坝长轴方向、面积、长度和宽度等几何特征参数。根据几何特征参数，总结研究区单一坝的几何特征，不同沉积微相具有不同的砂体几何学特征[22]。

图7 Ⅳ-27+28小层单一坝展布方向玫瑰花图Fig.7 Rose diagram of distribution direction of single bar in Ⅳ-27+28 single layer

统计下油砂山组Ⅳ-27+28小层6个期次的单一坝个数、控制井口数、方向、平均面积、厚度、长度，以及平均长宽比、平均宽厚比参数(见表1)，研究区单一坝为15～21个，平均约为18个；有效控制井数量为27～148口，最多占研究区已钻井数的一半；单一坝主方向为NEE(见图7)，与研究区下油砂山组沉积时期地形构造线弯曲方向大致相同；部分单一坝面积受单井控制和人为因素影响，波动范围较大，90%的单一坝面积分布在0.05～1.20 km2之间(见图8(a-b))，平均为0.59 km2；单一坝厚度普遍较薄、较均衡，90%的单一坝厚度分布在0.90～1.81 m之间(见图8(c-d))，平均厚度为1.48 m； 90%的单一坝长度分布在395.00～1 930.00 m之间(见图8(e-f))，平均长度为1 175.43 m，达到4口井的井距(研究区井距约为280 m)；90%的单一坝宽度分布在162.00～720.00 m之间(见图8(g-h))，平均宽度为493.00 m，达到2口井的井距；平均长宽比和宽厚比分别为2.454和333.308。

TAYLOR A W等在野外露头中记录的砂坝平均宽度为462.0 m，平均厚度为2.8 m[23]。研究现代青海湖近岸砂坝沉积时，韩元红等统计砂坝各项几何参数数据范围较广，砂坝宽厚比在几十到几百之间，长宽比从几到几百[24]。李国斌等[8]、吴小斌等[17]研究同一单一坝级别下的滨浅湖砂坝平均厚度为6.7～8.7 m，平均长度为836.0～1 036.3 m，平均宽度为409.0～421.8 m，平均长宽比为2.0～2.5，平均宽厚比为49.1～60.5。

研究区单一坝厚度在0.90～2.24 m之间，平均厚度为1.49 m，与文献[8,17]相差很大，宽厚比相差也很大；平均长度相近，平均宽度近似，平均长宽比一致。因此，单一坝厚度在宽厚比参数中影响较大。砂体厚度与研究区地质时期沉积幅度和沉积物供给有关，与沉积水体的深浅无关[25]，表明厚度对单一坝延伸范围影响较小，即单一坝厚度与长度、宽度之间的相关关系较弱。累积概率曲线的变化趋势也表明，厚度曲线(见图8(d))与长度(见图8(f))、宽度(见图8(h))曲线相似性差，数据跨度相差也较大。

表1 Ⅳ-27+28小层单一坝几何参数统计

注：最小～最大/平均。

图8 Ⅳ-27+28小层单一坝几何参数分布Fig.8 Distribution of geometric parameters of single bar in Ⅳ-27+28 single layer

图9 研究区6个期次单一坝平均长宽比和宽厚比拟合关系Fig.9 Correlation fitting of average length-width ratio and width-thickness ratio of single bar in six stages in the study area

为分析研究区单一坝长宽比与宽厚比之间的关系，对长宽比和宽厚比进行相关性分析，结果两者之间几乎不相关，与实际情况不符。

研究区各单一坝长宽比和宽厚比偏差较大，数据区间分布范围较广，且单一坝整体厚度较薄。考虑更薄的单一坝尖灭可能性更高、延伸距离相对更短、长宽比更小、宽厚比更大的特点，对6个期次单一坝宽厚比和长宽比的平均值进行相关性分析，以减小个别数据造成的偏差。单一坝平均长宽比与宽厚比的拟合对数关系式见图9，拟合相关因数R2=0.824 5。根据拟合结果，单一坝长宽比与宽厚比呈正相关关系，且相关性强，与其他学者研究结果相差很大[8,17,23,24]，主要影响因素为单一坝厚度，与沉积幅度和沉积物供给相关，沉积水体深浅影响沉积物分布范围，因此，各沉积区砂坝或单一坝厚度、长度、宽度有各自的沉积背景。

3.3 展布特征

单一坝主展布方向为NEE，个别期次的单一坝展布方向与主方向垂直，与单一坝后期被环境改造有关[26]；一般单一坝的面积越大，井间连通性越好，研究区单一坝面积90%小于1.20 km2，井间连通性较差。另外，单一坝面积越大，地质时期沉积水体深度相对越浅；研究区砂体厚度普遍较薄，反映研究区独特的沉积背景。

在水动力作用下，单一坝一般呈席状和条带状展布[26]。将研究区Ⅳ-27+28小层6个期次单一坝形态以长宽比进行分类，分析不同类型单一坝的分布频率(见图10)。将由单井控制的单一坝分为一类，将长宽比小于2的单一坝分为片状，将长宽比大于2的单一坝分为条带状。由图10可知，研究区大部分单一坝的长宽比大于2，为条带状单一坝。

图10 Ⅳ-27+28小层各期次单一坝类型Fig.10 Single bar types in each period of Ⅳ-27+28 single layer

对于单井控制型的单一坝占比较大的期次(Ⅳ-27+28-1、Ⅳ-27+28-4)，单一坝平均面积和平均厚度较小；另外，4个期次的条带状单一坝占比较大时，单一坝平均面积和平均厚度较大(见图11)。Ⅳ-27+28-1期次的单一坝个数最少，规模最小，长宽比和宽厚比趋小；Ⅳ-27+28-2期次的砂体范围最大，厚度接近各期次的平均厚度，长宽比和宽厚比最大；Ⅳ-27+28-3期次的砂体范围略有减小，但厚度最大；Ⅳ-27+28-4期次的砂体范围和厚度减小，但较Ⅳ-27+28-1的砂体范围和厚度大，与Ⅳ-27+28-6期次的砂体规模相近；Ⅳ-27+28-5期次的砂体范围和厚度增大，但不及Ⅳ-27+28-2期次的。

图11 Ⅳ-27+28小层各期次单一坝平均面积和平均厚度Fig.11 The average area and average thickness of single bar in each period of Ⅳ-27+28 single layer

根据6个期次砂体的面积、厚度、长宽比、平均厚度和单一坝类型等参数及其变化趋势，Ⅳ-27+28小层经历水体由浅变深、再由微变浅后变深的过程，其中，Ⅳ-27+28-2时期的相对水体深度最深，Ⅳ-27+28-1时期的相对水体深度最浅。Ⅳ-27+28小层砂体规模经历扩张到收缩两个周期。

4 结论

(1)采用岩心识别、底部等高、测井曲线相似和油水分布关系等4种方法，识别柴达木盆地西部扎哈泉地区滨浅湖单一坝。

(2)研究区单一坝平均长度、平均宽度与其他学者研究结果近似，平均长宽比一般大于2，与其他学者研究结果一致。研究区单一坝厚度薄，宽厚比受厚度影响，与其他学者的研究结果相差很大；厚度与长度、宽度参数呈不相关关系，但研究区长宽比与宽厚比之间呈较强的正相关关系。

(3)研究区目的层Ⅳ-27+28小层单一坝的展布方向以NEE为主，面积一般小于1.20 km2，厚度一般小于1.81 m，长轴平均长度为1 175.43 m，短轴平均长度为483.00 m，大部分单一坝呈条带状，小部分呈片状。当单一坝面积和厚度较大时，条带状单一坝增多。目的层水体经历由浅变深、再由微变浅后加深的过程，砂体规模也经历扩张和收缩两个周期。