黄骅盆地港西开发区新近系明化镇组沉积微相特征

陈留勤， 田昌炳， 胡水清

(1.江西省核资源与环境重点实验室，江西南昌 330013;2.中国地质科学院地质研究所，北京 100037;3.东华理工大学地球科学学院，江西南昌 330013;4.中国石油勘探开发研究院，北京 100083)

我国东部已开发油田现在整体进入高含水和高采出程度阶段，地下油水分布格局发生了重大变化。随着地下油气资源的不断开采，老油田数量越来越多，开发难度越来越大。然而，目前中石油产量的70%仍然来自老油田，老油田在我国石油工业的发展中仍然占据重要地位，具有相当可观的剩余可采储量，因而高含水阶段成熟油田仍然是重要的开采对象(韩大匡，2010)。为准确预测剩余油相对富集区的位置和规模，进一步提高油田采收率，需要综合多学科新技术，通过深化油藏描述来重新建立地下储层认识体系(贾爱林，2010;吴胜和，2010)。沉积微相研究是精细油藏描述的重点内容，通过对沉积微相平面展布特征和纵向变化规律的分析和总结，给储层赋予成因类型及地质意义，从而合理解释储层的分布特征和发育规律。本文以黄骅盆地港西开发区一区1断块新近系明化镇组曲流河沉积储层为研究对象，利用密井网区岩心、测井资料进行详细的沉积微相研究，探讨不同可容纳空间体系阶段各微相单元的空间叠置模式。因此，沉积微相的研究不仅可以加深对油藏的认识程度，同时对油田开发后期储层地质建模和剩余油分布预测具有实际意义。

1 港西开发区地质特征

渤海湾盆地是一个叠置在华北地台之上的新生代大型断陷-坳陷盆地，盆地内部基本构造单元包括辽河、渤中、济阳、黄骅、冀中、临清六个坳陷及埕宁、沧县和内黄三个隆起(李绍光等，1991)。黄骅盆地是中国东部中新生代含油气盆地之一，因其特有的断、坳结构而被称为“断陷盆地”。黄骅坳陷古近纪为断陷期，沉积厚度大(孔店组、沙河街组和东营组)，约占新生界总厚度的2/3以上;新近纪为坳陷期，馆陶组沉积以粗碎屑为主，代表了旋回早期碎屑供应充分，明化镇组为一个向上变粗的反粒序序列(大港油田科技丛书编委会，1999)。明化镇组以泥岩为主，一般厚600～1 200 m，分布广泛，从陆地向渤海延伸地层逐渐增厚可达2 500～3 000 m。岩性主要为棕红色、灰绿色泥岩和砂质泥岩不等厚互层，含有铁、锰质结核，偶见玄武岩夹层，与下伏馆陶组整合接触，与上覆第四系平原组之间为整合接触，仅在局部发育轻微不整合。

大港油田位于渤海之滨，是在黄骅坳陷陆地范围内所发现的油气田的总称。港西开发区位于黄骅凹陷中部北大港二级潜山构造带西段，是港西古凸起基底上发育起来的新近系油气藏，位于被断层复杂化了的长轴背斜构造。区内断层发育，构造复杂。本文研究区为港西开发区一区1断块，该断块位于港西开发区北东部，为一个向北倾覆的单斜构造，构造长轴约3.7 km，短轴1.15 km，构造面积约4.26 km2。主要发育4条断层，将港西开发区一区1断块分割为3个自然断块(图1)。

图1 港西开发区一区1断块构造位置图Fig.1 The geological map showing location of the Ⅰ-1 fault-block of Gangxi development area

2 地层对比分析

针对港西开发区的地质特征和实际资料情况，在层序地层学原理的指导下，结合地震分析结果及测井曲线上特征明显的区域标志层，以自然电位(SP)和电阻率(RT)曲线为主，综合考虑河道下切和沉积相侧向变化，采用标志层拉平的对比方法，辅之以通过频谱分析和预测误差滤波(PEFA)等技术(Nio et al.，2005)从自然伽马(GR)曲线中提取的沉积旋回信息，平面和剖面相互补充，最终实现研究区小层及单层对比工作，建立基准面旋回对比剖面(陈留勤等，2011)。研究结果表明，港西开发区明化镇组可以划分为3个油组(NmⅠ油组、NmⅡ油组和NmⅢ油组)，进一步划分为22个小层和60个单层(表1)，以NmⅡ-7-1单层的底界为分界面，可以进一步归并为为2个长期基准面旋回。

表1 明化镇组地层划分结果Table 1 Stratigraphic division of Minghuazhen Formation

3 密井网开发区沉积微相研究

黄骅盆地新近系主要由馆陶组和明化镇组河流沉积体系的红色陆相碎屑岩构成，明化镇组沉积岩粒度较细，由灰绿色砂岩、泥质粉砂岩及棕红色泥岩组成，泥岩所占比例较大。馆陶组沉积时期，地形高差大，物源丰富，发育冲积扇和辫状河沉积环境，剖面上以厚度较大的粗碎屑沉积为主;到了明化镇组沉积时期，区域构造活动相对减弱，地形坡度变缓，逐步过渡为曲流河沉积环境。因此，黄骅坳陷从馆陶组沉积时期到明化镇组沉积时期是一个准平原化的过程(王德发等，1987)。针对港西开发区实际资料情况，本次沉积微相研究分3个步骤进行:①以取心井资料为基础，归纳和总结各种沉积微相单元的岩性和电性特征，进行岩电标定;②对其余非取心井，以测井曲线组合形态特征为依据，进行单井上各个层位的沉积微相解释;③按照已有的曲流河沉积模式，结合砂体等厚图绘制各个单层的平面沉积微相展布图。

3.1 单井相分析

根据港西开发区密闭取心井岩心资料，明化镇组主要包括三种岩性:①棕色、灰棕色岩屑长石细砂岩，碎屑成分以石英、长石为主，泥质胶结、结构疏松，分选性好，发育交错层理层理;②灰绿色泥质粉砂岩，碎屑成分以石英、长石为主，泥质胶结，结构疏松，发育水平层理;③灰绿色、紫红色粉砂质泥岩及泥岩。砂岩分类三角图和粒度概率曲线显示明化镇组为典型的中-高弯度曲流河沉积，储层岩性以岩屑长石砂岩为主，个别见长石砂岩;由悬浮总体和跳跃总体构成，悬浮总体和跳跃总体的分界线在4Φ附近(图2)。

黄骅盆地明化镇组沉积时期，发育典型的曲流河沉积层序。明化镇组沉积微相单元主要包括主河道、支河道、河间溢岸沉积、废弃河道和泛滥平原等(图3)，分别具有不同的识别特征:

图2 明化镇组砂岩分类三角图和概率累积分布图Fig.2 Composition plots in a triangle and probability cumulative distribution diagram of Minghuazhen Formation sandstones

(1)主河道，是砂体厚度最大的分布地带，平面呈弯曲带状，底部为滞留沉积或以块状、大型交错层理为主的砂岩沉积，与下伏泥岩呈突变接触，向上变为小型交错层理及其它岩相。砂体厚度一般大于3.5 m，电测曲线常见底部突变、上部渐变的钟型曲线或箱形曲线。

(2)支河道，沉积特征与主河道相似，但砂体厚度及单层厚度变小(2～5 m)，粒度变细，一般以细砂岩为主，发育粒度正韵律，电测曲线为底部突变、上部渐变的中幅钟形或指状曲线。

图3 明化镇组主要沉积微相单元的测井曲线特征Fig.3 Well log characteristics of major sedimentary facies units of Minghuazhen Formation

图4 明化镇组沉积微相特征Fig.4 Sedimentary microfacies characteristics of Minghuazhen Formation

3.2 沉积微相平面分布特征及发育模式

结合港西开发区区域地质背景，在曲流河沉积模式的指导下，按照上述方法建立了港西开发区一区1断块新近系明化镇组60个单层的沉积微相图，将其可以大致归为孤立河道砂体模式和多期河道叠置切割砂体模式2种类型(图4):

(1)孤立河道砂体模式在研究区明化镇组3个油组比较常见。以NmⅡ-1-3单层为例，曲流河道砂体呈孤立条带状产出，河道砂体呈镶嵌状孤立地分布在大面积分布的泛滥平原泥岩背景当中，平面上曲流河道呈条带状展布，河道窄，砂体厚度小，沉积物粒度普遍较小。孤立条带状分布的河道砂体反映了可容纳空间速率增大的过程中，A/S比值较大，河道冲刷侵蚀和侧向迁移能力较弱，单一河道砂体之间主要被河间泛滥平原泥岩所分割而不连通。

(2)多期河道叠置切割砂体模式以NmⅡ-7-1最为典型。曲流河道砂体主要表现为连片状多期切割叠置状产出，反映了可容纳空间速率降低过程中，A/S比值较小，在沉积物源供应充分的条件下，河道频繁的侧向摆动迁移和分叉，导致曲流河道砂体在侧向上和纵向上相互合并、叠置和切割，形成平面上复合曲流河砂体带，一般砂体厚度较大，连通性好。

根据港西开发区一区1断块新近系明化镇组60个单层的沉积微相展布特征，可以建立如图5所示的明化镇组曲流河沉积模式图，该模式图分别展示了在高和低可容纳空间体系阶段，曲流河沉积体系不同微相单元的空间发育及叠置样式。

图5 明化镇组高和低可容纳空间体系阶段沉积模式图Fig.5 Sedimentary models of high and low accommodation systems stages of Minghuazhen Formation

河道砂体叠置样式受到可容纳空间的控制，剖面上多层河道砂体的切割叠置一般反映了低可容纳空间沉积时期，而泛滥平原背景下孤立的河道砂体则往往是高可容纳空间条件的产物。因此，在盆地范围内受同一基准面旋回变化控制的海相和陆相地层的研究，可以大致将海相层序的低位体系域对应于低可容纳空间阶段体系域，而水进(海侵)体系域及高位体系域可以对应于高可容纳空间阶段体系域。在不受海平面变化影响的内陆沉积盆地，沉积物时空配置关系主要受到构造作用和古气候条件的控制，可容纳空间生长速率与沉积物供应速率的比值(A/S)随时间的变化依然是控制河道垂向演化及河道砂体空间叠置样式的主要因素(Cross，2000;邓宏文等，2000)。

4 结论

(1)根据区域地质特征及实际的岩心和测井等资料，认为港西开发区一区1断块新近系明化镇组主要为中-高弯度曲流河沉积，发育典型的曲流河沉积层序，储层岩性以岩屑长石砂岩为主;可以将沉积微相单元细分为主河道、支河道、河间溢岸沉积、废弃河道和泛滥平原等，不同的微相单元在测井曲线上具有较好的电性响应特征，容易识别。

(2)在对60个单层进行详细的沉积微相研究的基础上，可以建立港西开发区明化镇组高和低可容纳空间体系阶段沉积模式。在高可容纳空间体系阶段，孤立的条带状砂体镶嵌在大面积分布的河间和泛滥平原细粒沉积背景当中，河道砂体厚度小，在平面上和纵向上往往被河间细粒沉积物所包围，连通性差;而在低可容纳空间体系阶段，不同期次的多个条带状河道砂体在平面上和纵向上发生切割叠置，形成的复合河道砂体厚度大，连通性好。在纵向剖面上，河道砂体的叠置样式体现了可容纳空间生长速率和沉积物供应速率之比值(A/S)随时间的旋回性变化的控制作用。

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