东营凹陷陡坡带盐18—永921地区砂砾岩沉积与储层特征

鲜本忠，路智勇，佘源琦，王欣，王璐，黄捍东

（1.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；2.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京102249；3.中国石化胜利油田分公司东辛采油厂，山东东营207015；4.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065007）

东营凹陷陡坡带盐18—永921地区砂砾岩沉积与储层特征

鲜本忠1，2，路智勇3，佘源琦4，王欣3，王璐2，黄捍东1

（1.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；2.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京102249；3.中国石化胜利油田分公司东辛采油厂，山东东营207015；4.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065007）

断陷盆地陡坡带断裂活动强烈，常表现为深水重力流砂砾质沉积和烃源岩同层的特征，储层物性评价成为该区域油气勘探的关键。针对东营凹陷盐18—永921地区沙三下亚段和沙四上亚段，通过地层细分、沉积相厘定和储层特征分析，探索了优质储层发育规律。地质-地震综合的沉积相研究表明，该区沉积充填过程和相类型受控于边界断裂的演化，自下而上经历了扇三角洲沉积、近岸水下扇—洪水型湖底扇沉积和近岸水下扇—滑塌型湖底扇沉积3个演化阶段。砂砾岩储层储集空间以孔隙为主，裂缝不发育，孔隙中原生孔隙明显占优势。当埋深小于2 600 m时，沉积作用是该区砂砾岩储层物性的主控因素；当埋深大于2 600 m时，储层进入晚成岩阶段，溶蚀作用增强，除沉积作用外，溶蚀作用开始对储层物性产生重要影响。根据储层物性主控因素分析结果，提出沙三下亚段和沙四上亚段Ⅰ～Ⅳ砂组中近岸水下扇中扇的辫状水道、沙四上亚段Ⅴ，Ⅵ砂组中洪水湖底扇和Ⅶ，Ⅷ砂组中扇三角洲前缘控制了各时期优质储层的分布。

断陷盆地；陡坡带；重力流；储层物性；油气成藏；东营凹陷

0 引言

目前，渤海湾盆地总体上已进入以隐蔽油气藏勘探为主的成熟勘探阶段［1］。随着勘探程度的提高和勘探技术的不断进步，位于断陷盆地陡坡带的砂（砾）岩扇体日益受到油气勘探家的重视，在渤海湾盆地的车镇凹陷［2］、东营凹陷［3］、南堡凹陷［4］、束鹿凹陷［5］、廊固凹陷［6］、北部湾盆地［7］以及南襄盆地的泌阳凹陷［8］均已取得重大勘探发现。

断陷伸展湖盆陡坡带构造活动强烈，地形坡度大，重力流活动强烈，沉积速率快、粒度粗，隔夹层不发育，古生物化石稀少或缺乏，具有平面分带、垂向分期、持续后退和继承性强的沉积特征［3］。以碎屑流为主的事件性沉积［9］致使该区域相带窄、沉积期次划分对比困难，进而导致储层预测及评价难度大、油气成藏规律认识程度低。在小波变换沉积期次划分对比技术［10-11］的辅助下，综合利用钻井、测井、录井及三维地震资料，针对目前断陷盆地陡坡带重力流扇体油气勘探程度较高的东营凹陷盐18—永921地区，从岩相识别和沉积成因分析入手，开展该区储层的岩性、电性、物性和含油性特征研究，结合储集空间组成等成岩信息，总结陡坡带重力流成因主导的砂（砾）岩储层发育主控因素，进而开展其油气成藏规律分析。研究认为基于构造演化阶段和埋深差异分析，利用地质-地震信息开展精细的沉积相研究是深化断陷盆地陡坡带油气勘探的关键。

图1 东营凹陷沙四上亚段陡坡带沉积格局及盐18—永921地区位置Fig.1Sedimentary facies framework of E2s4sin steep slope of Dongying Sag and location of Yan 18-Yong 921 area

1 地质概况

东营凹陷位于济阳坳陷的东南部，可划分为陡坡带、洼陷带、中央隆起带和缓坡带。北部的陡坡带西起滨南凸起，东到青坨子凸起，北为陈家庄凸起，整体呈近东西向展布。陡坡带是粗碎屑岩扇体发育区，扇体规模较大，纵横向叠合连片，储层类型多样，邻近民丰生油洼陷，油源丰富，探明储量巨大，具有十分广阔的勘探前景［12］。

盐18—永921地区位于东营凹陷北部陡坡带（图1），面积约60 km2，属于单断式铲式断裂发育区［3，13］，可分为盐18、盐182、永921、永925及永920等5个井区［14-15］，现已完钻各类钻井70余口，全区已被三维地震覆盖。该区发育古近系始新统、渐新统沙河街组和东营组，新近系馆陶组、明化镇组以及第四系，逐层超覆于前震旦系花岗片麻岩之上［14］。本次研究层段为盐18—永921地区沙河街组三段下亚段（沙三下亚段，E2s3x）和四段上亚段（沙四上亚段，E2s4s）。

2 地层划分与沉积相特征

2.1 地层划分

精细地层划分与对比是深化油气勘探开发的一项重要的基础工作，是油田地质研究，特别是油水关系和油砂体研究以及开发方案实施的前提。盐18—永921地区E2s3x和E2s4s砂砾岩体靠近物源，粒度粗，岩性复杂，相带展布窄（相变快），地震反射常呈杂乱反射或空白反射，而到深湖泥岩沉积区，地震反射连续性增强，频率明显提高（图2）。研究区沉积地层向北、向东和向西均表现出超覆特征（图2），沉积充填过程受控于该区地形变化。伴随着湖平面的快速上升，湖水顶托作用导致来自陈家庄凸起的粗粒碎屑物质快速沉积，缺乏明显稳定的标志层。

图2 东营凹陷盐18—永921地区E2s3x和E2s4s地震反射特征（近南北向）Fig.2Seismic reflection of E2s3xand E2s4sin Yan 18-Yong 921 area of Dongying Sag

利用研究区较密集的钻井、测井和三维地震资料，采用从点到线、由线到面、逐井追踪、骨干线闭合及井震相互标定的研究思路，结合沉积旋回和上超地层模型中岩性组合及演变特征，对全区74口井进行了精细地层划分与对比，将E2s3x划分为4个砂组，E2s4s划分为8个砂组（图3）。

图3 东营凹陷永921-1井地层划分方案及测井曲线特征Fig.3Stratigraphic division of E2s3xand E2s4sand well logging curves in Yong 921-1 well of Dongying Sag

2.2 沉积相类型及分布

盐18—永921地区沙河街组主要发育冲积扇、扇三角洲、近岸水下扇及湖泊沉积［16］，在该区对重力流沉积相带的定义、平面展布与发育模式认识上存在较大差异［15，17-19］。

通过岩心观察，结合岩性、电性及地震响应特征，利用地震反演结果，提出研究区E2s3x和E2s4s发育了扇三角洲、近岸水下扇、滑塌型湖底扇、洪水型湖底扇及湖泊5种沉积相类型。在此，基于成因优先的分类原则，将前人统称的湖底扇或浊积扇分为洪水型湖底扇与滑塌型湖底扇（表1）。

表1 东营凹陷盐18—永921地区目的层段沉积相类型及其分布层位Table 1Types of sedimentary facies and their distribution in Yan 18-Yong 921 area of Dongying Sag

为了落实不同沉积相带的空间展布，基于地震地层学、非线性最优化随机模拟及地震反演等理论，采用了地震相控非线性随机反演方法开展了目的层段储层反演。地震相控非线性随机反演的主要特点在于：①非线性算法，可以有效提高地震资料的垂向分辨率；②融入相控反演思想，可降低联合反演在描述储层几何形态时的各个单个反演问题的自由度，从本质上提高地球物理研究的效果；③利用测井或岩石物理统计，建立模型参数点之间的统计关系，然后采用高斯随机函数把模型参数作为区域变化量来进行随机模拟，在反演前给地震道附加值；④不用建精细模型。

反演结果表明，研究区不同层位储层分布样式差异巨大（图4）。在纵向上，E2s4s沉积早期储层分布范围大，连续性好，砂砾质含量高，向上储层规模减小，厚度减薄。在平面上表现出明显的二分特征：近边界断层处储层厚度大，呈块状分布；远离边界断层的地区，储层规模减小，层数增多。结合钻井岩心标定结果，在研究区由早到晚可以识别出扇三角洲—湖泊沉积体系、近岸水下扇—洪水型湖底扇—湖泊沉积体系和近岸水下扇—滑塌型湖底扇—湖泊沉积体系。

图4 东营凹陷盐18—永921地区测线反演剖面（Inline1256，南北向）SBFF.滑塌型湖底扇；FBFF.洪水型湖底扇；FD.扇三角洲；DL.（半）深湖；NSSF.近岸水下扇Fig.4Seismic inversion section of inline1256（N-S）in Yan 18-Yong 921 area of Dongying Sag

各砂组沉积微相的平面展布特征表明：在E2s4s的第Ⅶ，Ⅷ砂组充填时期，沉积范围小，水体较浅，砂砾岩表现为近源、厚层、牵引流与重力流并存的扇三角洲沉积特征（图5）；Ⅴ，Ⅵ砂组沉积时期，伴随着湖平面上升，湖盆扩大、加深，岸线向陆退却，洪水进入坡度较大的盆地边缘后直接进入离岸环境的深水区形成洪水型湖底扇［20］（图5），以块状含砾中粗砂岩为主，表现出向陆“无根”的扇形或舌形［21-22］，此外，当流量减小、水体搬运能力较局限时，仍有部分陆源碎屑物质近岸沉积形成近岸水下扇沉积体；自E2s4s的Ⅴ砂组以上，尽管仍存在少量滑塌成因的深水扇沉积，但该离岸的深水扇体沉积规模变小，厚度减薄，而近岸水下扇的规模增大（图5），成为其后主体沉积类型。

图5 东营凹陷盐18—永921地区E2s4s不同砂组沉积微相Fig.5Sedimentary microfacies in different sand groups of E2s4sin Yan 18-Yong 921 area of Dongying Sag

3 储层特征与主控因素分析

3.1 储层物性特征

对不同砂组储层物性的统计（表2）表明，盐18—永921地区储层有效孔隙度主要为5%～25%，孔隙度大于15%的样品占54.38%，水平渗透率主要为1～1 000 mD，其中渗透率大于10 mD的样品占63.29%。

表2 东营凹陷盐18—永921地区不同砂组物性统计Table 2Porosity and permeability statistics in different sand groups in Yan 18-Yong 921 area of Dongying Sag

研究区目的层段上部砂组储层物性总体好于下部砂组物性，其中E2s3x的Ⅲ，Ⅳ砂组和E2s4s的Ⅰ，Ⅱ砂组储层物性最好，平均有效孔隙度达20%左右，最高平均水平渗透率近500 mD；其次为E2s4s的Ⅴ～Ⅶ砂组；E2s4s的Ⅳ砂组储层物性最差，平均有效孔隙度仅为8.71%，平均水平渗透率为17.326 mD（表2）。

盐18—永921地区不同井区的目的层及其埋深差异较大，据此可以分为盐18—盐182、永921—永922和永920共3个井区。在盐18—盐182井区，目的层为E2s3x，其次为E2s4s上半部分，其中E2s3x砂砾岩储层埋深为1 950～2 330 m（主体集中在2 200～2 330 m），孔隙度平均值大于20%，储层物性好；E2s4s砂砾岩储层埋深为2 300～2 600 m，孔隙度平均值一般小于20%，储层物性相对较差。在永921—永922井区，目的层主要为E2s4s，砂砾岩储层的埋深一般为2 450～3 000 m（参见图3），孔隙度为4%～24%，变化幅度大，非均质性强。在永920井区，目的层为E2s4s，砂砾岩储层埋深一般为2 600～3 150 m，孔隙度平均值一般小于13%，储层物性较差（表2）。

3.2 储集空间类型

受陡坡带地形影响，盐18—永921地区目的层段埋深差异较大（1 950～3 250 m）。对研究区E2s3x的3口取心井63个岩石薄片和E2s4s的5口取心井125个岩石薄片面孔率、储集空间类型及孔隙类型（原生与次生）进行了统计研究。统计结果表明，该区砂（砾）岩储层储集空间主要为原生孔隙，所占比例在87%以上，其次为次生孔隙，裂缝体积分数小于1%（表3）。

表3 东营凹陷盐18—永921地区E2s3x和E2s4s储集空间类型统计Table 3Reservoir space types of E2s3xand E2s4sin Yan 18-Yong 921 area of Dongying Sag %

和E2s3x相比，随着埋深的增加，E2s4s原生孔隙有所减少，次生孔隙有所增加，成岩作用对孔隙改造明显（表2、表3）。结合袁静等①对永北地区沙三段和沙四段储层成岩阶段的划分结果，将2 600 m定为早成岩与中成岩阶段的分界线。进入中成岩阶段后，有机质开始进入生烃门限，溶蚀孔等次生孔隙开始明显发育。据此，研究区内储集空间的组成可分为2种情况：一是在1 750～2 600 m埋深范围内，原生孔隙占总孔隙比例超过90%，次生溶蚀孔隙不发育或欠发育的阶段，此时原生孔隙主要为粒间孔和粒间微孔隙（图版Ⅰ-1、图版Ⅰ-2）；二是在2 600～3 300 m深度范围内，次生孔隙发育程度逐渐增强，原生孔隙与次生溶孔并存，此时的储集空间除了残余原生孔隙外，还包括长石和岩屑颗粒粒内溶孔、基质溶孔和胶结物溶孔（图版Ⅰ-3、图版Ⅰ-4）。

3.3 储层物性主控因素

研究区9口井209块岩石铸体薄片的观察统计结果表明，该区砂砾岩储层以孔隙型为主，其中原生孔隙贡献了85%～95%的储集空间，次生溶蚀作用在埋深2 600 m以下逐渐增强。由于整体埋深浅，成岩作用处于早成岩B期或晚成岩A1初期，沉积作用、压实作用及胶结作用是影响该区储层物性的重要因素，溶蚀作用的影响在埋深大于2 600 m的E2s4s早期砂砾岩储层中较大。

3.3.1 沉积相对储层物性的影响

沉积相反映沉积环境及在该环境中形成的沉积岩（物）特征，不同的沉积相，其储层特征不同［23］。研究区发育扇三角洲、近岸水下扇、滑塌型湖底扇、洪水型湖底扇及湖泊等5种沉积相类型，其中包括11种亚相和15种微相。

E2s3x主要发育近岸水下扇和滑塌型湖底扇沉积，其中近岸水下扇中扇辫状水道储层物性最好，平均有效孔隙度达21.48%，平均水平渗透率为364.70 mD；其次为近岸水下扇中扇水道间和内扇主沟道（表4）。E2s4s的Ⅰ～Ⅳ砂组主要发育近岸水下扇和滑塌型湖底扇，其中近岸水下扇中扇辫状水道物性最好，平均有效孔隙度为14.71%，平均水平渗透率为114.65mD，其次为滑塌型湖底扇中扇碎屑舌状体，而近岸水下扇内扇主沟道和滑塌型湖底扇中扇浊积体物性最差，有效孔隙度小于10%（表4）。

E2s4s的Ⅴ～Ⅷ砂组主要为洪水型湖底扇、滑塌型湖底扇和扇三角洲（缺乏物性控制点）沉积，储层物性总体较E2s3x和E2s4s的Ⅰ～Ⅳ砂组明显变差，且各个沉积微相之间物性差异并不明显，其中洪水型湖底扇内扇滑塌体和中扇辫状沟道及滑塌型湖底扇外扇浊积体储层物性相对较好，有效孔隙度大于12%，水平渗透率大于50 mD。洪水型湖底扇中扇碎屑舌状体、外扇浊积体和滑塌型湖底扇内扇沟道、中扇碎屑舌状体储层物性相对较差（表4）。

表4 东营凹陷盐18—永921地区E2s3x和E2s4s沉积微相与物性关系统计表Table 4Relationship between sedimentary microfacies and reservoir properties of E2s3xand E2s4sin Yan 18-Yong 921 area of Dongying Sag

3.3.2 成岩作用对储层物性的影响

（1）压实作用

研究表明压实作用越强，岩屑含量越高，则孔隙损失率越大［24］。对研究区11口取心井中粉砂岩、粗砂岩、砂质细砾岩、砾质中粗砂岩和中细砾岩储层物性随深度变化的分析（图6）表明，同一岩性，随着埋深增加，压实作用增强，原生有效孔隙度和水平渗透率均降低，其中从埋深2 000～3 000 m左右，有效孔隙度降低了5%～10%，水平渗透率减少可达600 mD。

（2）胶结作用

随着埋深增加，研究区砂砾岩的胶结作用增强。镜下鉴定结果表明，该区胶结类型主要为孔隙式和基底式［25］；胶结物主要为碳酸盐、黏土矿物和硅质，其中碳酸盐胶结物分布最广，方解石和铁质白云石胶结物常见（图6），平均体积分数约15%。胶结作用一方面使原生孔隙减少，另一方面又可以为后期溶蚀作用提供物质基础。

（3）溶蚀作用

研究区E2s3x埋深一般为2 000～2 300 m，溶蚀作用欠发育，溶蚀型次生孔隙仅占总孔隙体积的8.4%。该区砂砾岩溶解作用主要发生在2 600 m以下的E2s4s部分，表现为颗粒和填隙物的溶解作用，形成粒内溶孔和粒间溶孔。随着埋深的增加，溶解作用所产生的次生有效孔隙对储层物性的改善作用日趋明显［26］。整体上，E2s4s中的次生孔隙占总储集空间的12.3%，可以使储集层的有效孔隙度增加2%～4%。

图6 东营凹陷盐18—永921地区有效孔隙度和水平渗透率随深度变化Fig.6Changes of effective porosity and horizontal permeability with depth in Yan 18-Yong 921 area of Dongying Sag

4 结论

（1）受控于边界断裂活动由弱到强的演化，东营凹陷北部陡坡带盐18—永921地区沉积充填由过补偿→弱欠补偿→明显欠补偿演化，沉积体系经历了浅水扇三角洲沉积、深水近岸水下扇—洪水型湖底扇沉积和深水近岸水下扇—滑塌型湖底扇沉积3个演化阶段。

（2）研究区砂砾岩主要属于中孔、中渗和中孔、低渗型储层，储集空间主要为原生孔隙。储层物性的主控因素为沉积作用和压实作用；在埋深2 600 m以下，溶蚀作用对孔隙贡献明显增加，溶蚀作用开始逐步成为影响储层物性的重要因素。

（3）受沉积体系组成和发育程度差异性的控制，不同层段有利储层发育相带不同。E2s3x滑塌型湖底扇规模较小，近岸水下扇中扇的辫状水道为相对优势储集相带。E2s4s的Ⅰ～Ⅳ砂组滑塌型湖底扇规模增大，近岸水下扇中扇和滑塌型湖底扇中扇储集性均较好；Ⅴ，Ⅵ砂组除了盆缘还发育小规模的近岸水下扇外，普遍发育洪水成因的湖底扇，其中辫状沟道和碎屑舌状体储集物性占优势；Ⅶ，Ⅷ砂组发育浅水背景的扇三角洲沉积，其中的前缘砂（砾）岩储层储集物性较好。

致谢：本研究在资料收集和多次交流讨论中得到了胜利油田东辛采油厂地质研究所多位研究人员的热情帮助和指导，在此一并表示真诚感谢。

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图版Ⅰ

（本文编辑：王会玲）

Sedimentary and reservoir characteristics of glutenite in Yan 18-Yong 921 area,steep slope of Dongying Sag

XIAN Benzhong1，2，LU Zhiyong3，SHE Yuanqi4，WANG Xin3，WANG Lu2，HUANG Handong1
（1.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；2.College of Geosciences，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；3.Dongxin Oil Production Plant，Shengli Oilfield Company，Sinopec，Dongying 207015，Shandong，China；4.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Develoment-Langfang，Langfang 065007，Hebei，China）

Steepslopeofriftbasinswithstrongfaultsactivitiesischaracterizedbydeepwatergravityflowsandstoneand conglomerate and high-quality source rocks in the same layer.As a result,reservoir properties became the key factor for hydrocarbonexplorationin this area.In this paper,strata division,sedimentary facies and reservoir characteristics were studied to well understand the forming rules of high-quality reservoir of the lower third member of Shahejie Formation（E2s3x）and the upper fourth member of Shahejie Formation（E2s4s）in steep slope in Yan 18-Yong 921 area,Dongying Sag.Geological-seismic integrated sedimentary facies study shows that basin filling processes and sedimentary facies composition were mainly controlled by the evolution of boundary faults,and sedimentary system evolution from bottom to top included three stages as follows:fan delta with shallow water,deepwater near shore subaqueous fan to flooding lacustrinebasinfananddeepwaternearshoresubaqueousfantoslumplacustrinebasinfan.Thereservoirspacesmainly come from pore,with less fractures.Sedimentation is the key controlling factor of reservoir properties when the buried depthislessthan2600m.However,dissolutionincreasedwhentheburieddepthismorethan2600mandthereservoir entered into the late diagenetic stage.According to the analyses of reservoir controlling factors,we proposed that high quality reservoirs come from mid-fan of near shore subaqueous fan in E2s3xand sand groupⅠ-Ⅳof E2s4s,flooding lacustrinebasinfaninsandgroupⅤandⅥofE2s4sandfandeltafrontinsandgroupⅦandⅧofE2s4s.

rift basin；steep slope；gravityflow；reservoir properties；hydrocarbon accumulation；DongyingSag

TE122.2+3

A

1673-8926（2014）04-0028-08

2014-03-25；

2014-04-29

国家自然科学基金项目“济阳坳陷断陷湖盆陡坡带砂砾质重力流沉积机制与沉积模式研究”（编号:41172104）和“水下碎屑流沉积特征、模式及石油地质意义——以渤海湾盆地东营凹陷为例”（编号：41372117）、国家油气重大专项“基于三维空间的沉积厚度恢复技术研究”（编号：2011ZX05014-001）和“渤海湾盆地重点地区深水沉积层序地层学研究”（编号：2011ZX05009-002）联合资助

鲜本忠（1973-），男，博士，副教授，主要从事沉积学和层序地层学方面的研究工作。地址：（102249）北京市昌平区中国石油大学地球科学学院。电话：（010）89731178。E-mail：xianbzh@163.com。