渤海湾垦利3油田浅水三角洲单砂体沉积演化模式

朱建敏，刘宗宾，宋洪亮，刘 东，王立垒

(中海石油(中国)有限公司 天津分公司，天津 300459)

引 言

浅水三角洲的概念是由Fisk[1]在研究密西西比河三角洲时提出的。中国的浅水三角洲研究始于20世纪80年代[2-3]，后来相继有国内学者就松辽盆地及鄂尔多斯盆地的浅水三角洲沉积开展研究并有报道[4-6]。徐长贵[7]认为，在渤海湾盆地渤海海域的上第三系地层存在浅水三角洲沉积，之后又有关于渤海海域浅水三角洲研究的报道[8-10]。

Postma[11]认为浅水三角洲的盆地水体深度在数十米之内，在波浪影响范围之内。中国很多学者也赞成将“浅水” 定义为浪基面以上的水体范围[5，12-13]，那么如果古地貌、基准面、河流供源能力稳定，随着时间的推移，浅水三角洲沉积最大厚度应该在10 m左右。在油田沉积微相的纵向沉积期次划分时，多数学者常以该厚度为参考，认为该厚度基本为单期沉积微相的沉积厚度，但从野外露头及现代沉积观察可看出，单一期次浅水三角洲沉积微相厚度绝大多数小于或者远远小于10 m，而10 m厚度的砂体均是由多期浅水三角洲纵向叠置，横向摆动组合沉积而成的。因此，本文以渤海湾垦利3油田浅水三角洲单砂体为例，利用测井数据识别沉积期次、解剖砂体构型，在沉积模式约束下，剖析多期浅水三角洲沉积演化形成单砂体的过程。该研究可明晰砂体的注采连通性，为开发后期剩余油的挖潜提供参考。

1 油田地质概况

垦利3油田位于渤海湾南部海域，构造位置处于莱北低凸起北缘，紧邻黄河口生油凹陷，成藏条件优越，主要含油层位为新近系明化镇组下段，油藏埋深-1 400～-1 950 m。渤海南部在新近系沉积时期为浅水湖泊环境，主要发育浅水三角洲沉积，复合砂体3-1442岩性主要为中-细粒砂岩，为高孔高渗储层。

3-1442复合砂体毛厚度约29.0 m，其中油层厚度约23.0 m，砂体南部上覆3-1431砂体气层厚度约7.5 m(图1)。由于受气层影响，3-1442复合砂体南侧地震反射弱，郭诚[14]通过正演模拟研究，认为反射弱是由特定地层组合下子波调谐作用及上覆气层的吸收与屏蔽作用产生的，因此，利用叠后地震资料谱反演技术对单砂体进行刻画，3-1442复合砂体纵向上分为2期沉积，共刻画出3个单砂体(图2)，本文以3-1442复合砂体第一期单砂体为例(以下称B砂体)，剖析其沉积演化模式。

图1 3-1442砂体纵向分布特征Fig.1 Vertical distribution characteristics of 3-1442 sand body

图2 3-1442砂体平面分布特征(据郭诚[14]，2016修改)Fig.2 Plane distribution characteristics of 3-1442 sand body(modified according to Guo Cheng, 2016)

2 沉积相类型及特征

垦利3油田在明化镇组下段有2口取心井，从岩心照片(图3)来看，明化镇组下段的泥岩颜色主要有2种：反映氧化环境的红褐色和反映还原环境的灰绿色，局部可见灰绿色泥岩和红褐色泥岩互层。录井资料显示，3-1442砂体内部泥岩夹层也包括绿灰色含红褐色、绿灰色含黄褐色、红褐色含绿灰色和黄褐色含绿灰色等4种颜色。综合油田沉积背景及岩心还原色与氧化色泥岩共存的特征，可以推测研究区目的层段可能为枯水期暴露、 洪水期淹没的交替的浅水沉积环境，故还原环境和氧化环境均有发育。

浅水三角洲主要有分流河道和河口坝这2个以砂体沉积为主的沉积微相。分流河道以河道沉积特征为主，沉积构造为平行层理、斜层理、楔状和板状交错层理等，岩心观察见厚度不均的正韵律叠加，电测响应特征以钟型、箱型为主(图4)。河口坝以前积模式沉积为主，砂岩以反韵律沉积为主，电测曲线特征以漏斗型为主(图4)。

3 单砂体沉积演化模式

3.1 沉积模式

浅水三角洲是一类发育于水体较浅和构造相对稳定的台地、陆表海或地形平缓、整体沉降缓慢的坳陷湖盆中的三角洲[15]。由于水体浅，一般浅水三角洲为河控型三角洲。吴胜和[16]认为，河控浅水三角洲不仅发育分流河道，而且发育河口坝。根据三角洲前缘分流河道与河口坝的组合关系，可将河控浅水三角洲的端元类型分为2类，其一为分流砂坝型，其二为指状砂坝型。综合分析，B砂体属于指状砂坝型浅水三角洲沉积。证据主要有以下3点：①从形态上分析，B砂体有指状砂体的特征；②从单井沉积微相分析，B砂体分流河道微相较发育，河口坝相对不发育，从垂直物源方向沉积微相剖面可看出(图5(b))，河道发育在砂坝中上部，属于“河在坝内” 的典型分布样式；③岩性主要为细砂岩，泥质条带发育，细粒沉积有利于形成限制性河道两侧的天然堤。

3.2 垂向沉积期次识别及叠置模式

随着油田的开发，钻井信息越来越多，利用更多钻井资料可对单砂体进行构型解剖及沉积演化研究。本文以B砂体为例进行剖析。

单砂体一般由多个沉积单元横向迁移、纵向叠置而成。从单井测井曲线形态特征可看出，B砂体纵向存在多种沉积韵律，代表砂体在纵向有多个沉积期次或沉积环境，相邻开发井测井曲线形态对比也有差异，甚至完全不同，这说明沉积环境横向变化较快(图5)。受地震资料分辨率限制，波阻抗反演资料仅能识别单砂体的顶底面或包络面，不能识别内部的构型界面，因此，只有通过分辨率更高的测井数据进行界面识别。

沉积期次及沉积环境不同，储层的砂泥岩成分、含量、结构就会不同，反映在电测曲线上一般会有差异。对砂体进行沉积解剖时，首先要从纵向上识别出沉积期次，识别出单一期次的沉积体。沉积间歇面是识别两期沉积的重要标志，它是纵向沉积层序中一期连续稳定沉积结束到下一期连续稳定沉积开始之间形成的，有别于上下邻层的特征岩性[17]。通过测井曲线形态分析，B砂体沉积间断面主要有3种：①泥质夹层，②均一叠加砂体电测曲线台阶变化，③电测曲线沉积韵律差异(图4)。

通过沉积间断面识别与对比发现，B砂体中部存在一期较大的沉积间断面，除B15井外，其余开发井均为泥岩，测井曲线形态回返程度高，定义为Ⅰ类沉积间断面，该沉积间断面是识别B砂体两期沉积的重要标志，纵向上将砂体划分为B-1及B-2砂体(图4、图5)。在B-1及B-2砂体内，仍然可识别出更小级次的沉积间断面，定义为Ⅱ类沉积间断面，例如B10井测井曲线有台阶式箱型韵律变化，表明B-2砂体纵向上存在2期分流河道沉积，B15井测井曲线韵律变化表明，B-1a砂体为河口坝沉积，B-1b砂体为分流河道沉积(图4)。

沉积间断面识别及测井相分析结果显示，B-1及B-2砂体中共有3种主力沉积微相叠置模式(图4)。①河道与河口坝叠置。上部为正韵律分流河道沉积，下部为反韵律河口坝沉积，这种模式在开发井中钻遇程度较高。早期浅水三角洲前缘河口坝砂体后期受河道冲刷，再沉积河道砂体，因此，下部的河口坝也可称为残余河口坝，如B15井B-1a砂体。②河口坝叠置。上下两期反韵律河口坝砂体叠置，如KL-3井。③河道叠置。上下两期正韵律或箱型韵律河道砂体叠置，如B10井)。

图4 不同沉积间断面识别图版Fig.4 Identification charts of different sedimentary discontinuities

图5 B砂体骨干剖面砂体对比Fig.5 Sandbody comparison in main profiles of sandbody B

3.3 沉积演化过程

单井沉积期次及沉积微相已经确认，横向上结合沉积间断面类型进行对比，最终在沉积模式约束下完成B砂体沉积演化模拟，研究结果表明，B砂体是由5期浅水三角洲砂体沉积叠置而成。

第一期(B-1a砂体，图6(a))：B砂体沉积时期整体物源来自南部， 河流由南向北注入浅湖。 从对比图可看出，仅有KL-3、B15和B16井钻遇该期砂体，测井相表现为漏斗型的反韵律特征(图5(b))，为河口坝沉积，厚度不大。B-1a砂体沉积时期，该区主要发育三角洲前缘河口坝沉积，发育在砂体上的河道均为水和沉积物的运移通道，少有河道成因砂体形成。B-1a砂体沉积范围不大，KL-3井B砂体为两期河口坝叠置沉积，没有后期河道对早期河口坝的冲蚀改造，基本能够代表第一期河口坝砂体的厚度，厚度为3.2 m，B15，B16井钻井揭示的厚度约3.0 m，与KL-3井基本一致。

图6 各期次砂体沉积微相Fig.6 Sedimentary microfacies of sandbody in different stages

第二期(B-1b砂体，图6(b))：KL-3、B15、B16和B19井钻遇该砂体，除KL-3井位测井相为漏斗型河口坝沉积外，其余3口井测井相为钟型的分流河道沉积(图5(a))。第一期砂体沉积后，由于湖平面上升，河口向陆地方向退缩，油田范围内以泥岩沉积为主，B16井钻遇泥岩(B-1a砂体与B-1b砂体间)，其余井未钻遇泥岩，可能是被后期分流河道冲蚀，也可能是受测井分辨率限制而无法识别。从录井资料看，该深度对应岩屑的泥岩含量明显增加。之后湖平面下降，河口再次向湖方向推进，该区开始沉积B-1b砂体。先期沉积与B-1a砂体一样的三角洲前缘河口坝砂体，随着沉积的继续，河口坝砂体会逐渐露出水面成为三角洲平原，河口进一步向湖方向推进，平原区的分流河道会对早期沉积的河口坝进行冲蚀改造，形成河道成因砂体，B15、B16、B19井既是如此。整体看，B-1b砂体向湖方向逐渐变薄，在B19井厚度为2.5 m，向北东方向逐渐尖灭(图5(c))。

第3期(B-2a砂体， 图6(c))： 该砂体仅有KL-3、B16井钻遇，测井相均为漏斗型河口坝沉积，上部无河道沉积，基本能够代表原始沉积厚度，约8.0 m，而B16井河口坝应该是残余河口坝，厚度约3.9 m。

第4期(B-2b砂体，图6(d))：该砂体有多口井钻遇，除KL-1、B4井测井相为漏斗型河口坝沉积外，其余井测井相为钟型的分流河道沉积。B-2a砂体沉积后，由于湖平面下降，河口向湖方向推进，开始沉积B-2b砂体，同时B-2a砂体露出水面成为三角洲平原，被分流河道冲蚀改造，B15井处河口坝被完全冲蚀，B16井未被完全冲蚀，存在残余河口坝。该期存在两个方向的支流，主力水流方向仍然在北东方向，在向湖方向的远端KL-1、B4井处前缘亚相形成新的以河口坝朵叶体为主的沉积。B18井为次支流方向沉积，砂体厚度不大。

第5期(B-2c砂体，图6(e))：B-2c砂体是继B-2b砂体向湖方向的又一期推进，是B砂体的最后一期砂体，沉积模式与B-2b砂体基本一致，B19、B4、B10、KL-1井钻遇分流河道沉积，均为对B-2b砂体冲蚀改造后形成的河道成因砂体。随着三角洲的推进，原三角洲平原距离湖岸线越来越远，分流河道在平原区可发生改道，对原沉积物进行改造再沉积形成河道成因砂体。

4 结 论

(1)B砂体为指状砂坝型浅水三角洲沉积。

(2)B砂体分为5个沉积期次，单期浅水三角洲沉积砂体厚度主要分布在2～4 m。在古地理环境水退、水进的变化中，三角洲经历发育-沉积间断-再发育的多个沉积循环过程，最终形成目前的砂体形态。