近岸水下扇岩石相及储层特征分析——以盐家油田盐227区为例

董　越，侯加根，曹　刚，刘钰铭，王梓媛，李　婧

（1.中国石油大学地球科学学院，北京102249；2．中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营257015；3．北京大学地球与空间科学学院，北京100871）

近岸水下扇岩石相及储层特征分析
——以盐家油田盐227区为例

董越1，侯加根1，曹刚2，刘钰铭1，王梓媛3，李婧1

（1.中国石油大学地球科学学院，北京102249；2．中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营257015；3．北京大学地球与空间科学学院，北京100871）

研究近岸水下扇的储层内部质量特征及结构特征，对剩余油挖潜及开发方案调整具有重要意义。以盐家油田盐227区为例，依据岩心资料，对其岩石相沉积特征及成因机制进行了分析，认为研究区主要发育6种类型的岩心岩石相。鉴于岩心、测井、录井、地震等资料在研究尺度及分辨率上的差异，在进行岩石相储层质量及分布特征研究之前，考虑岩石相测井定量划分的必要性和可行性，将6种岩心岩石相划分为泥岩相、含砾砂岩相、砾状砂岩相和砾岩相4个亚类，并确定其测井定量划分标准，进而依据实验室分析化验数据，总结了各岩石相亚类的储层质量特征。砾状砂岩相储层以剩余粒间孔为主，物性及含油性好，为Ⅰ类储层；含砾砂岩相储层以剩余粒间孔或粒内溶孔为主，物性及含油性一般，为Ⅱ类储层；砾岩相储层以剩余粒间孔为主，物性相对较差，含油性较差，为Ⅲ类储层；泥岩相物性最差，几乎不含油，为非储层。在此基础上，应用地震反演成果开展了岩石相空间展布研究，认为研究区沙四段下部主要发育砾岩相，其为主水道及侧缘沉积的产物；中部主要发育连续的砂岩相（包括含砾砂岩相及砾状砂岩相），为频繁改道的辫状水道及水道间沉积物的复合体；上部发育稳定泥岩，为湖相泥岩沉积，垂向上整体为正旋回。砾岩相呈带状由北东至南西展布，而砂岩相则呈片状展布。

近岸水下扇；岩石相；储层质量；空间展布；盐227区；盐家油田

0　引言

近岸水下扇沉积普遍发育于我国东部地区的中新生代断陷湖盆内，该类沉积体一般紧邻断陷湖盆陡坡带分布，与大断裂发育密切相关。由于地形坡度大，因此沉积物以密度流或浊流沉积为主［1］。东营凹陷北部陡坡带古近系沙四段沉积时期发育的多期近岸水下扇沉积，是重要的储集类型之一［2-5］。2009年以来，胜利油田对东营凹陷盐家油田盐227区以井工厂的方式进行水平井开发，连续钻探9口水平井，取得了良好的效果，但由于近岸水下扇砂砾岩油藏的特殊性，包括复杂的岩性变化、较强的非均质性及储层物性参数分布不明晰等，严重制约了油藏的开发。笔者在综合分析盐家油田盐227区岩心、钻井、地震等资料的基础上，对该区岩石相类型、物性特征及分布进行研究，以期进一步揭示该区近岸水下扇储层的非均质性，为后续开发方案的制定及调整奠定基础。

1　地质背景

盐家油田盐227区致密砂砾岩油藏位于盐家油田中南部，其区域构造位置处于东营凹陷北部构造外带的陡坡带东端、陈家庄凸起南部及盐18井古冲沟的西侧翼（图1）［6］。研究区构造呈北东—南西向展布的单斜形态，地层南西低、北东高，倾角为20°［7-8］。盐227区主力含油层段为沙河街组沙四段，由于该段沉积了整套的砂砾岩，内部泥岩隔夹层不发育，难以进行地层划分，因此纵向上合并为一套层系整体进行开发。

图1　盐家油田盐227区构造位置（据文献［4］略有修改）Fig.1　Structural location of Yan 227 block in Yanjia Oilfield

盐家油田盐227区沙四段下部地层以粗碎屑沉积为主，自下而上碎屑粒度由粗变细，整体呈现正旋回的特征。岩性主要为中粗砂岩、含砾砂岩、砾状砂岩、细砾砂岩及中砾砂岩等，砂地比达到92.6%。细粒沉积物中普遍含有砂砾，分选、磨圆均较差，成分成熟度和结构成熟度均较低，常见重矿物发育，体现其近源快速堆积的特征。从取心井岩心观察发现，泥岩以深灰色及黑色为主，常见砂质滑动、包卷层理等构造，反映其沉积水体较深、地形坡度较大及浊流沉积的特征。远光辉等［9］、王居峰［10］曾对包含盐227区在内的整个东营凹陷北部陡坡带进行过研究，认为东营凹陷北部陡坡带沙四段主要发育近岸水下扇及扇三角洲2种沉积相类型。在岩心观察中所发现的粗粒度、深湖沉积环境及垂向正旋回等证据表明，盐227区的沉积环境整体上为近岸水下扇沉积［11-12］。针对该区岩性复杂、内部非均质性强等特征，综合岩心、录井、测井等资料，在对岩石相进行识别与划分的基础上，总结各类岩石相的储层特征，进而结合地震资料，研究岩石相的空间展布规律，从而明确储层物性的空间分布特征。

2　岩心岩石相类型及特征

岩石相为某一沉积微相中沉积特征相似的岩性组合，是对沉积微相的进一步细分。明确岩石相的沉积、分布及物性特征，有利于确定沉积相的划分与分布，以及深入研究储层的分布与质量特征［13-14］。在系统观察研究区116.75 m岩心的基础上，综合考虑了各种类型岩性的沉积特征，将岩石相划分为中细砾岩相、泥质砾岩相、砾状砂岩相、含砾砂岩相、粉细砂岩相和泥岩相共6类。

（1）中细砾岩相

中细砾岩相在研究区发育广泛，包括中砾岩和细砾岩，其支撑性质为颗粒支撑（图版I-1）。砾石主要成分为花岗片麻岩及安山岩，砾石体积分数大于50%，中砾岩内中砾体积分数大于35%，而细砾岩内细砾的体积分数多大于40%。砾径为3～40 mm，平均为25 mm，最大粒径约为80 mm。分选较差，磨圆中等，以次棱圆状为主，棱角状及次棱角状次之，可见不明显的正粒序层理及冲刷面。细粒沉积物以粉细砂岩为主，呈现灰色至深灰色。中细砾岩相主要为内扇主水道沉积。

（2）泥质砾岩相

泥质砾岩相总体在研究区发育较少，其支撑性质为杂基支撑，砾、砂、泥混杂堆积，泥质体积分数可达50%以上，内部无明显层理，呈块状构造（图版Ⅰ-2）。砾径为2～40 mm，分选极差，粒级呈多众数分布。砾石磨圆差，主要为次棱角状，可见部分砾石直立呈“漂砾”状。上述特征表明，此种岩相属于黏性高、密度大的泥石流沉积，砾、砂、泥整体搬运，并在水体能量减弱时快速堆积。泥质砾岩相主要为内扇主水道间沉积。

（3）砾状砂岩相

砾状砂岩相在研究区发育广泛，主要成分为粗砂（图版Ⅰ-3），其体积分数大于50%，砾石体积分数为20%～30%。砾径一般为2～10 mm，最大粒径为25 mm。分选、磨圆中等，泥质含量较低，胶结疏松。成层性较弱，层理主要由粒度的差别而呈现，层理间距一般为2 cm。上述特征表明，此种岩相沉积于水动力条件减弱的环境，搬运机制为重力流逐渐过渡为牵引流。砾状砂岩相主要为中扇辫状水道沉积。

（4）含砾砂岩相

含砾砂岩相（图版Ⅰ-4）在研究区发育广泛，主要成分为中砂，砾石体积分数为15%～25%。砾径一般为2～4 mm，最大可达10 mm。分选、磨圆中等，泥质含量较砾状砂岩相稍高。可见明显粒序层理，呈现正韵律特征。此种岩相亦沉积于水动力条件减弱的环境，搬运机制为重力流逐渐过渡为牵引流。含砾砂岩相主要为中扇辫状水道间沉积。

（5）粉细砂岩相

粉细砂岩相在研究区发育广泛，厚度较薄，垂向上与泥岩互层（图版Ⅰ-5）。分选、磨圆中等—较好，成层性较好，但一般内部未见层理。搬运机制为水动力较弱条件下的牵引流。粉细砂岩相主要为辫状水道前缘的席状砂沉积。

（6）泥岩相

泥岩相在研究区发育较少，泥岩一般致密纯净，呈块状，颜色深（图版Ⅰ-6），体现其深湖相沉积的特征。

3　岩石相归类及定量划分

在岩心岩石相类型及沉积特征研究的基础上，进一步利用岩心、测井、录井以及地震资料研究各类岩石相的储层特征及空间展布特征，从而明确岩石相储层质量及结构。由于岩心观察尺度较小，因此通过肉眼观察所划定的岩心岩石相较为细致，而在进行岩石相储层特征分析及空间展布分析过程中，岩心物性分析资料涵盖的岩性有限，测井、录井以及地震资料研究尺度较大，难以准确完整地分辨出上述6种类型的岩心岩石相。因此，直接应用这6种类型的岩心岩石相进行储层质量及分布的研究具有很大难度。鉴于以上情况，考虑将这6种类型岩心岩石相中性质类似者合并为岩相亚类，确定每种岩相亚类的测井定量划分标准，从而在单井上进行岩石相划分；通过声波测井及密度测井得到正演波阻抗曲线，分析其与岩相的耦合关系，从而应用地震资料进行岩石相空间展布研究。综合分析研究区6种岩心岩石相的特点，考虑岩石相划分的必要性和可能性，拟从各类岩石相的含油性及电性特征入手，对这6种岩心岩石相进行归类。

综合统计研究区2口取心井共380块样本的岩性-含油性对应关系（表1）可知：砾状砂岩岩心样本以油浸为主，含油性好；含砾砂岩岩心样本为油浸或油斑，含油性较好；细砾岩及中砾岩岩心样本含油性特征相似，以油迹及荧光为主，含油性较差；粉细砂岩岩心样本以荧光为主，含油性最差。

表1　盐家油田盐227区岩心岩石相的含油性统计Table 1　Statistics of oil-bearing properties and core lithofacies in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled %

图2　盐家油田盐227区岩石相电性特征综合柱状图Fig.2　Lithofacies and well log characteristics in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

不同类型的岩石相在测井特征上亦表现出明显的相似性。从图2可看出：粉细砂岩与泥岩的测井特征相似，自然电位、电阻率及微电极等测井曲线均位于基线处［图2（a）］；含砾砂岩自然电位测井曲线在基线附近，电阻率低，微电极测井曲线在基线附近或稍有偏离［图2（b）］；砾状砂岩自然电位显示出小幅度负异常，电阻率测井曲线呈现小幅度锯齿状，微电极测井曲线偏离基线，呈小幅度锯齿状［图2（c）］；细砾岩和中砾岩的测井特征相似，自然电位为中—高幅度负异常，电阻率测井曲线呈现锯齿状高尖，而微电极测井曲线则呈大幅度锯齿状［图2（d）］。综合考虑各类岩相的电性及含油性特征，兼顾岩石相划分的必要性与可行性，将岩心观察到的6种岩心岩石相归为4个亚类：泥岩相、含砾砂岩相、砾状砂岩相、砾岩相（表2）。

研究区测井资料较全，综合分析认为密度测井（DEN）及补偿中子测井（CNL）对于该区4个亚类岩石相响应较好。应用公式（1）对测井曲线进行归一化处理。

式中：X1表示归一化处理后的测井曲线数值；X为原始测井曲线数值；Xmax为处理井段测井最大数值；Xmin为处理井段测井最小数值。统计各类岩石相的测井响应情况，制作测井解释图版（图3），并总结各类岩石相的定量划分标准（表3），从而在单井上识别出4个亚类岩石相。通过岩心识别岩石相与测井识别岩石相的对比（图4），其识别准确率可达84.4%。

表2　盐家油田盐227区沙四段岩石相归类Table 2　Classification of lithofacies in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

图3　盐家油田盐227区岩石相划分测井解释图版Fig.3　Lithofacies identification from well logs in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

表3　盐家油田盐227区岩石相定量划分标准Table 3　Quantitative criterion for lithofacies classification in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

图4　盐家油田盐227区盐227井岩心岩石相测井识别验证Fig.4　Lithofacies identified by well logs data and core data in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

4　岩石相储层质量

在岩石相归类的基础上，结合岩心资料、实验室分析资料等，对研究区不同岩石相亚类的物性特征进行了总结（表4）。

表4　盐家油田盐227区不同岩石相物性特征统计Table 4　Physical properties of different kinds of lithofacies in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

研究区（具有孔隙度分析资料）的岩性主要包括含砾砂岩、砾状砂岩、细砾岩及中砾岩。从表4可以看出，粒度中等的含砾砂岩、砾状砂岩物性较好，粒度较大的中细砾岩的物性较差。结合不同岩石相物性、含油性及孔隙微观特征（表5），总结了不同岩相亚类的储层质量特征。

表5　盐家油田盐227区不同类型岩石相物性参数统计Table 5　Physical property parameters of different kinds of lithofacies in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

（1）砾状砂岩相：储层的孔隙一般以剩余粒间孔为主，孔隙度及渗透率均较高，含油性好，为研究区沙四段的Ⅰ类储层。

（2）含砾砂岩相：储层孔隙以剩余粒间孔或粒内溶孔为主，孔隙度较高，渗透率中等，含油性一般，为研究区沙四段的Ⅱ类储层。

（3）砾岩相：储层的孔隙一般以剩余粒间孔为主，孔隙度及渗透率均相对较低，含油性一般较差，为研究区沙四段的Ⅲ类储层。

（4）泥岩相：孔隙以粒内溶孔为主，孔隙度可能较高（以微孔隙为主），但由于连通孔隙的喉道窄，渗透率低，含油性最差，为非储层。

5　岩石相空间展布规律

盐家油田盐227区钻井（多为水平井）较少，为大面积的无井区。为了落实不同类型岩石相在空间的展布规律，需充分利用该区大量地震资料进行研究。在地震属性敏感性分析的基础上，利用沙四段储层的波阻抗能较好地区分岩石相（图5）。由图5可知：砾岩相的波阻抗值较大，频率最高的波阻抗值为10 300 g/cm3·m/s；泥岩相的波阻抗值偏低，频率最高的波阻抗值为6400 g/cm3·m/s左右；含砾砂岩相和砾状砂岩相波阻抗特征相似，频率最高值区的波阻抗值为8 300～8 700 g/cm3·m/s，应用地震资料难以区分。因此，在岩相亚类划分的基础上进一步将其综合为三大类岩石相：泥岩相、砂岩相（包括含砾砂岩和砾状砂岩）、砾岩相，并确定其波阻抗分界值分别为7500 g/cm3·m/s和9500 g/cm3·m/s。

图5　盐家油田盐227区沙四段岩石相波阻抗-频率分布直方图Fig.5　Frequency distribution histogram of wave impedance of lithofacies in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

在波阻抗敏感性分析的基础上，基于地震地层学、地震反演等理论，采用约束稀疏脉冲反演的方法开展了研究区沙四段的波阻抗反演（图6）。反演结果表明：本区岩石相展布相对较连续，纵向上沙四段下部总体发育砾岩相及砂岩相，并相互叠置，应为主水道及主水道侧缘沉积；中部主要发育砂岩相，分布较连续，结合近岸水下扇的沉积特点，认为其应为辫状水道频繁改道所形成的辫状水道及水道间沉积物复合体；上部发育一套稳定的泥岩相，为深湖相沉积。由下至上，粒度逐渐变细，体现了垂向上的正旋回特征，反映了水退进积的过程。从平面上的沙四段中部地层切片上看，本区物源方向为东北方向的盐18井附近的古冲沟，水体流至本区中部时有向南流动的趋势；砾岩相在平面上总体呈带状由东北至西南方向断续展布，东南部片状分布的砂岩相应为辫状水道频繁改道形成的多期辫状水道及水道间的沉积物复合体，而在地层中部泥岩发育较局限。通过反演数据体与测井拟合波阻抗曲线的比对，认为反演的准确率较高。

图6　盐家油田盐227区沙四段波阻抗反演结果Fig.6　Impedance inversion of E2s4in Yan 227 block of Yanjia Oilfiled

6　结论

（1）盐家油田盐227区石心岩石相可以划分为中细砾岩相、泥质砾岩相、砾状砂岩相、含砾砂岩相、粉细砂岩相和泥岩相共6种。

（2）考虑岩石相测井划分的必要性和可行性，将6种岩心岩石相划分为砾岩相、砾状砂岩相、含砾砂岩相和泥岩相等4个亚类。

（3）各亚类岩石相储层性质不同。砾状砂岩相储层为Ⅰ类储层，含砾砂岩相储层为Ⅱ类储层，砾岩相储层为Ⅲ类储层，而泥岩相为非储层。

（4）盐家油田盐227区沙四段底部主要发育砾岩相，为近岸水下扇主水道沉积，中部主要发育砂岩相（包括砾状砂岩相和含砾砂岩相），连续分布，为频繁改道的辫状水道及水道间沉积物的复合体；上部发育一套稳定泥岩，为深湖相沉积，正旋回；平面上沙四段中部砾岩相呈带状展布，砂岩相呈片状展布，而泥岩相发育较局限。

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图版Ⅰ

图版Ⅰ说明：盐家油田盐227区沙河街组沙四段岩石相岩心照片。1.颗粒支撑中砾岩，砾径为中—细砾，分选、磨圆较差，排列杂乱（盐227井，3 756.23 m）；2.泥质砾岩，可见漂砾现象，砾石分选磨圆极差（盐227-1井，3 745.76 m）；3.砾状粗砂岩，底部具有冲刷面，可见泥质条带（盐227-1井，3 835.65 m）；4.含砾中砂岩，上部由于粒度变细而颜色逐渐加深，具粒序层理（盐227-1井，3 841.33 m）；5.粉细砂岩，呈薄层状，与暗色泥岩互层（盐227井，3 749.42 m）；6.暗色泥岩，颜色深代表沉积水体较深，属于深湖相沉积（盐227井，3 742.96 m）

（本文编辑：杨琦）

Lithofacies and reservoir characteristics of subaqueous fan:A case from Yan 227 blok in Yanjia Oilfield

Dong Yue1，Hou Jiagen1，Cao Gang2，Liu Yuming1，Wang Ziyuan3，Li Jing1
（1.Institute of Earth Science，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；2.Research Institute of Exploration and Development，Shengli Oilfield Company，Sinopec，Dongying 257015，Shandong，China；3.School of Earth and Space Science，Peking University，Beijing 100871，China）

A full understanding of the internal architecture and quality of subaqueous fan reservoir is significant for remaining oil tapping and development plan adjustment.Taking Yan 227 block in Yanjia Oilfield as an example，this paper summarized 6 types of core lithofacies based on core observation，and analyzed their sedimentary characteristics and origins.Because of the discrepancy of scale and resolution between core data and well log data or seismic data，in consideration of the necessity and possibility of quantitative classification of lithofacies by using well log data，the 6types of core lithofacies were classified into 4 patterns，including mudstone facies，pebbly sandstone facies，gravel sandstone facies and conglomerate facies，and the classification criterion for each pattern was determined.And then，based on lab analysis data，the reservoir quality of each pattern was summarized:gravel sandstone facies mainly has residual pore between grains，the physical properties and oil-bearing character are the best，which makes it the first rank reservoir；pebbly sandstone facies has pores between grains and intragranular dissolved pores，the properties and oil-bearing character are medium and it is the second rank reservoir；conglomerate facies mainly has residual pores between grains but the physical properties and oil-bearing character are relative poor，so it is the third rank reservoir；the physical properties of mudstone facies is the worst，and it is nearly oil-free，so it is non-reservoir in the study area. On this basis，seismic inversion of acoustic impedance was applied to analyze the lithofacies distribution.The result shows that in vertical range，the conglomerate facies is well developed at the bottom of E2s4，which is the deposit of or between the main channel in inner fan；the sandstone facies（including pebbly sandstone facies and gravel sandstone facies）is well developed in the middle of E2s4，which is the complex deposit of multi-stage braided channel in middle fan；the mudstone facies is well developed at the top，and in all the formation shows normal cycle.In horizontal range，the conglomerate facies is ribbon-like and orients northeast-southwest，and the sandstone facies is sheet-like.

subaqueous fan；lithofacies；reservoir quality；spatial distribution；Yan 227 block；Yanjia Oilfield

TE111.3

A

1673-8926（2015）05-0060-07

2015-06-03；

2015-07-28

国家重点基础研究发展计划（973）项目“陆相致密油高效开发基础研究”（编号：2015CB250901）资助

董越（1990-），男，中国石油大学（北京）在读硕士研究生，研究方向为储层表征及建模。地址：（102249）北京市昌平区府学路18号中国石油大学地球科学学院。E-mail：cup_dongyue@sina.com

侯加根（1963-），男，博士，教授，博士生导师，主要从事油气藏勘探及开发方面的教学与研究工作。E-mail：houjg63@cup.edu.cn。