高分辨率层序构型及对储层构型的控制——以东营凹陷梁11断块沙二段第7、第8砂层组为例

国景星, 李凤群, 国 强

(1.中国石油大学 地球科学与技术学院,山东 青岛 266580;2.华北油田公司 第三采油厂 地质研究所，河北 河间 062450; 3.中国石油大学 地球物理与信息工程学院，北京 102249)

“构型”主要是从层次结构的角度对地质体进行研究，层序地层构型主要是指由不同级次关键界面所限定的各级次层序地层单元的发育及其空间分布特征。储层构型是指沉积砂体内部由各级次沉积界面所限定的砂质单元和不连续“薄夹层”的几何形态、规模大小、相互排列方式与接触关系等结构特征[1]。由海(湖)平面或基准面变化所引起的层序地层单元的发育及叠置样式，对储集体的发育规模和特征具有很强的预测作用。本文主要研究层序地层构型与储层构型之间的关系，并以层序构型研究为基础探讨其对储层构型的影响，为不具备密井网等条件的覆盖区的储层构型研究提供指导。

梁11断块区位于东营凹陷中央隆起带西段南缘，西部为史南油田，北东方向为现河庄油田，东南部为牛庄油田[2]。自1979年钻探梁11井发现沙河街组第二段下部大套含油砂岩以来，已进入特高含水开发期(综合含水94.9%)。沙二下亚段属于滨浅湖背景下的三角洲沉积[3]。梁11断块区位于东营凹陷中央隆起带西段南缘，沙二下亚段在研究区发育5个砂层组——第6、第7、第8、第9、第10砂层组(图1)，主要属于三角洲前缘亚相沉积。研究认为，梁11断块沙二段第7砂层组可以划分为4个小层10个单砂层，第8砂层组可划分为3个小层10个单砂层[4]。

1 高分辨率层序构型特征

1.1 基准面旋回界面特征

高分辨率层序地层学理论及其技术方法在陆相盆地层序分析中的应用,关键技术之一是识别和划分不同成因的界面与不同级次的基准面旋回[5]。基准面旋回界面分为基准面上升至下降转换面、基准面下降至上升转换面，识别标志主要为地层记录中岩性的时空变化及其在测井、地震资料上的特殊响应。不同规模和尺度的冲刷面、岩相转换面以及不整合面等都是比较常见的基准面旋回界面。

梁11断块沙二下亚段第7、第8砂层组基准面旋回界面主要为岩相转换面和冲刷面(图2)。

1.2 各级次基准面旋回类型及特征

1.2.1 超短期基准面旋回类型及特征

研究区沙二下亚段第7、第8砂层组20个超短期旋回，绝大多数属于非对称型，可进一步细分出水体向上变深的非对称型和向上变浅的非对称型。向上变浅的非对称型超短期旋回发育在第8砂层组，其常见相序为：前三角洲→远砂坝→河口坝，前三角洲→坝间→远砂坝，前三角洲→河口坝，前三角洲→远砂坝等5种相序，反映了基准面下降、可容空间减小的过程。向上变深的非对称型超短期旋回发育在第7砂层组，其常见相序为：水下分流河道→天然堤→分流间湾，水下分流河道→分流间湾，天然堤→分流间湾等3种相序，反映了基准面上升、可容空间增大的过程。

1.2.2 短期基准面旋回类型及特征

沙二下亚段第7、第8砂层组发育的7个短期基准面旋回可以分为2种类型：向上变浅非对称型短期基准面旋回和向上变深的短期基准面旋回。第8砂层组的3个短期旋回均属于向上变浅的非对称型短期旋回。该类短期旋回沉积时期，基准面较高、沉积物补给通量比值(A/S)高，沉积物向湖盆快速推进，形成以进积为主的沉积系列(图2)。第7砂层组的4个短期旋回基本上均表现为向上变深的非对称型短期旋回，旋回沉积早期基准面低，河道侵蚀下切作用强，沉积了厚层块状砂岩；之后，基准面上升、A/S小，砂质沉积减少、泥质沉积增加(图2)。

1.2.3 中期基准面旋回类型及特征

依据短期基准面旋回的叠加样式、相序及界面特征的差异，梁11断块区沙二下亚段第7、第8砂层组发育2个中期旋回。早期的中期旋回由3个向上变浅的非对称型短期基准面旋回组成，总体表现为自下而上单砂层厚度增大、砂岩含量增加的进积模式；晚期的中期旋回由4个短期基准面旋回组成，总体表现为自下而上河道规模逐渐缩小、单砂层厚度减小、砂岩含量降低的退积模式(图2)。

2 高分辨率层序构型对储层构型的控制

高分辨率层序地层学理论的核心是在基准面旋回变化过程中，由于可容纳空间与A/S值的变化，相同沉积体系域或相域中发生沉积物的体积分配作用，导致沉积物的保存程度、地层堆积样式、相类型及相序、岩石结构发生变化[6]。其中各级沉积单元的堆砌样式、岩石结构及其变化是储层构型研究的主要内容。另一方面，邓宏文还认为，根据成因层序之间的堆积模式与其在长期基准面旋回中的位置关系、成因地层单元内体积划分及其在相互叠置的短期地层旋回内的关系，可预测未知地区的相域分布与相特征[7]，而相类型及其分布是研究储层构型的重要内容。由此可见，高分辨率层序构型对储层构型具有较为明显的控制作用，通过层序构型分析可在一定程度上预测储层构型、分析储层构型特征。

图2 L11-6井基准面旋回分析Fig.2 Base-level cycles analysis of Well L11-6

2.1 对小层及单砂层的控制

第Ⅱ中期旋回(第8砂层组)发育3个小层10个单砂层，由3个小层特别是第2、第3小层的砂层厚度、砂体规模等来看，各小层沉积早期(33单砂层、25单砂层)基准面高、A/S高、可容空间大，以泥岩沉积为主，单砂层厚度小，砂体规模也较小(表1)；沉积中期(32单砂层、24单砂层)，基准面逐渐降低、A/S及可容空间略有降低，使得单砂层厚度加厚、砂体规模开始增大；沉积后期(31单砂层、23至21单砂层)，基准面进一步降低、A/S及可容空间明显减小，水动力增强，粗碎屑供应增加，使得单砂层厚度明显增厚，砂体规模明显增大。总体上，基准面经历了高基准面→缓慢下降→明显下降的过程。

第Ⅰ中期旋回(第7砂层组)发育4个小层10个单砂层，其中的第1、第2、第4小层均发育2个或2个以上单砂层。从其砂层厚度、砂体规模等可以看出，第1、第2小层沉积早期(33单砂层、12单砂层)，基准面较低，A/S及可容空间较小，此时泥质沉积为主，单砂层厚度较小，砂体规模较小，反映粗碎屑供应不足；沉积后期，基准面上升，A/S及可容空间增大，此时单砂层厚度加厚、砂体规模增大(表1)，反映粗碎屑供应充足。以上沉积结果反映，基准面升降是控制砂体发育的因素之一，除此之外，还明显受物源供应的影响。

2.2 对河口坝与远砂坝及其内部构型的控制

当基准面高，A/S大时，沉积物的供给明显不足，研究区位置主要发育规模相对较小的远砂坝或前缘席状砂(图3-A,B)，砂层厚度一般在2～8 m，局部可达8 m以上，粒度偏细，主要为粉砂岩、泥质粉砂岩，除此之外主要为泥质沉积；随着基准面下降、A/S逐渐减小，水动力增强，粗碎屑物质供给增加，沉积物向盆地推进，形成以粉砂岩为主的河口坝沉积(图3-C)，单砂层厚度增大，一般在4～12 m，局部可达12 m以上；当基准面进一步降低，沉积物供给量大而可容空间小(A/S明显减小)，河流携带来大量沉积物继续向湖盆推进，形成厚度更大的河口坝沉积(图3-D)，岩性为细砂岩、中砂岩、含砾砂岩等，单砂层厚度一般在6～16 m，局部可达16 m以上。

表1 基准面旋回划分及砂体规模统计Table 1 The division of base-level cycles and statistics of sand body size

图3 第8砂层组基准面旋回特征及82小层沉积相演化Fig.3 Base-level cycles characteristics of Es2-8 and the evolution of sedimentary facies of 82 subzone

除此之外，砂体内部夹层发育也出现明显变化：当基准面高时，因沉积物供给不足，主要发育规模较小的远砂坝或前缘席状砂，夹层主要为泥质且较为常见，夹层横向不稳定，延伸距离较短。当基准面低时，沉积物供给充足，河口坝规模大，储集体的不同位置夹层的岩性、厚度及分布稳定性不同，坝主体夹层以钙质夹层、过渡性夹层为主，厚度较小且不甚稳定，封隔性能较差，坝缘和坝侧翼的夹层以泥质夹层为主，厚度较大且相对较稳定，封隔性能较好；坝顶位置的夹层少且厚度变化不稳定[8]。

2.3 对河道及其内部构型的控制

对于河道砂体而言，储层构型研究的重点包括：单砂体规模(砂体厚度和砂体宽度等)以及单砂体内部侧积体与侧积层特征。据Leeder研究发现：侧积层的倾角受到满岸宽度和满岸深度的控制，同时侧积体的最大宽度也受满岸宽度的控制[9](大致相当于满岸宽度的2/3)。因此，可以认为：高分辨率层序构型对储层构型的控制主要是通过基准面升降引起满岸深度与满岸宽度的变化，最终表现为砂体厚度、砂体宽度以及单砂体内部侧积体与侧积层差异。

以第7砂层组第4小层的第1～第4单砂层为例，44单砂层沉积期，基准面较低，A/S较小，沉积物供给较为充足，此时河道较为发育(图4-A)，砂体厚度较大(表1)。43单砂层沉积期，基准面略有上升，A/S增大，但沉积物供给不足，此时河道的侵蚀下切和侧向迁移作用较弱，一般形成较窄的河道(图4-B)，而且砂体厚度相对较薄(表1)，河道砂体内侧积层基本不发育，仅见为数不多的钙质夹层[2]。42、41单砂层沉积期，基准面上升，A/S进一步增大，河流携带大量沉积物进入湖盆，密度较大，河道不断侵蚀下切并发生较为明显的侧向迁移作用，使得水下分流河道较宽(图4-C,D)，河道的弯度指数较大，沉积的砂层较厚(表1)；同时，由于侧向迁移等作用，砂体内部不仅发育钙质夹层，同时还发育侧积层(泥质夹层)。从数量上看，基准面较高、物源供应充足背景下形成的厚砂体内夹层明显较多，基准面较低、物源供应不足背景下小规模河道所形成的较薄层砂体内夹层较少。从侧积层倾角来看，本区水下分流河道内夹层倾角一般小于2°[2]，明显小于陆上曲流河点砂坝侧积层倾角(3°～10°[10-12])；从夹层分布位置来看，泥质夹层(侧积层)主要分布于砂体减薄部位，钙质夹层主要分布于砂体中偏上部。

3 主要认识

a.梁11断块沙二下亚段第7、第8砂层组发育2个中期基准面旋回、7个短期基准面旋回和20个超短期旋回；早期中期旋回由3个向上变浅的非对称型短期基准面旋回组成，晚期中期旋回由4个向上变深的非对称型短期旋回组成；20个超短期旋回均属于非对称型，可分为水体向上变浅的非对称型和向上变深的非对称型。

图4 第7砂层组基准面旋回特征及74小层沉积相演化Fig.4 Base-level cycles characteristics of Es2-7 and the evolution of sedimentary facies of 74 subzone

b.中期基准面旋回的数量控制砂层组的数量，短期和超短期基准面旋回分别控制小层及单砂层的发育。基准面的高低及物源供应共同控制了砂体发育的规模、岩石类型等。一般而言，基准面下降、A/S减小时，砂体规模特别是砂层厚度增大，粒度偏粗；而基准面较高、物源供应充足时，同样可以形成较大规模砂体。

c.层序构型对储层构型有明显的控制作用。当基准面下降、物源供应充足时，河口坝规模明显增大，且不同位置夹层的岩性、厚度及分布稳定性不同，坝主体夹层以钙质夹层、过渡性夹层为主，厚度较小且不甚稳定，封隔性能较差。基准面较高、物源供应不足时，水下分流河道砂体厚度较小，且砂体内侧积层基本不发育，仅见为数不多的钙质夹层；河口坝主要发育规模较小的远砂坝或前缘席状砂，砂岩体内夹层横向不稳定，主要为泥质夹层。基准面较高、物源供应充足时，水下分流河道砂体厚度较大，砂体内侧积层除了发育钙质夹层外还发育泥质侧积层，侧积层倾角一般小于2°，较陆上曲流河点砂坝侧积层倾角明显偏小。

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