歧南斜坡沙一段中部重力流水道优质砂体分布与演化

孔德博, 袁淑琴, 张文彬, 饶 敏, 周凤春

(1.长江大学 地球科学学院,武汉 430100;2.中国石油大港油田公司 勘探开发研究院,天津 300280;3.渤海装备中成机械制造公司 潜油电泵制造厂,天津 300280)



歧南斜坡沙一段中部重力流水道优质砂体分布与演化

孔德博1, 袁淑琴2, 张文彬3, 饶 敏2, 周凤春2

(1.长江大学 地球科学学院,武汉 430100;2.中国石油大港油田公司 勘探开发研究院,天津 300280;3.渤海装备中成机械制造公司 潜油电泵制造厂,天津 300280)

以沉积岩石学与地震沉积学为指导，充分利用岩心、测录井、地震、物性等资料，对渤海湾盆地歧南斜坡沙一段中部砂体开展细分地层对比，探讨砂体分布规律及优质砂体主控因素；利用正演技术和反演技术，刻画优质单砂体，研究优质砂体发育区分布与演化特征。提出将沙一段中部细分为4个砂组，并确定了主力砂组；受南部埕宁隆起和Ⅲ级坡折带控制，中斜坡发育重力流水道，分布东西两支砂体带；岩性对物性控制作用明显，中细砂岩物性好。歧南斜坡区沙一段中部重力流水道优质砂体具有东西两支、三期展布、四个优质砂体发育区“左右迁移，此消彼长”的分布与演化特征。

重力流水道；优质砂体；分布与演化；歧南斜坡

重力流是沉积物-流体混合物在重力作用下整体顺斜坡向下运动、以悬移方式搬运为主的高密度非牛顿流体流动，又称密度流和块体流，其形成属于事件性沉积作用[1-9]。

前人对重力流体系做了广泛的研究，如蒲秀刚等在岩心、薄片观察、测录井及样品测试分析的基础上，对渤海湾盆地黄骅拗陷歧口凹陷古近系沙河街组第一段(简称“沙一段”,Es1)下亚段重力流相类型、相标志、分布模式以及控制因素等沉积特征进行了系统分析[10-11]。张晶等重点以歧南地区沙一段为例，探讨了地震沉积学方法在识别陆相断陷盆地重力流沉积体系的研究思路，刻画了重力流水道储层空间展布和内部结构特征[12-14]。但是，歧南斜坡钻探表明，沙一中亚段地层厚度100～400 m，砂层发育、有厚有薄、分布差异大、储集物性有好有差。前人仅在重力流沉积特征上进行了探讨，对优质砂体的分布规律与演化特征研究不够，不能满足精细勘探的要求。

本文以沉积岩石学与地震沉积学为指导，充分利用岩心、测录井、地震、物性等资料，在细分砂组精细对比的基础上，多因素论证，研究砂体分布规律，确立储集物性主控因素，刻画优质单砂体，探讨优质砂体发育区的分布、厚度、物性特征及演化规律。

1 区域地质背景

歧南斜坡位于渤海湾盆地歧口凹陷西南部，围限于埕宁隆起和羊三木凸起之间，是由南大港断层控制形成的西北断东南超的半地堑构造；其通过走滑带与东部的埕海断坡区相接，内部被一系列近东西走向的次级断裂复杂化，总体上为北东方向倾伏的斜坡构造，斜坡西南宽，向北东变窄，面积约800 km2(图1)。

图1 歧口凹陷沙河街组底界立体显示图Fig.1 3D figure showing the bottom of the Shahejie Formation in the Qikou sag

研究区古近系分为沙河街组和东营组，沙河街组划分为3段，沙一段又自下而上划分为沙一下、沙一中和沙一上3个亚段。其中沙一中亚段是主要含油层系之一(图2)。

利用岩性组合和地震反射特征，对该区60余口钻遇井开展沙一中亚段细分砂组对比。以韵律为单元，按照一个砂组内部发育一组地震波峰反射尺度，将沙一中亚段细分为4个砂组。以B2井为例，④砂组位于沙一中亚段底部、①砂组位于沙一中亚段顶部。④砂组为反韵律，其他3个砂组为正韵律组合。每套主力砂组砂体对应于一套中低频中高振幅波峰反射，纵向上易识别，平面上易追踪(图3)。

沙一中亚段歧南中斜坡发育重力流水道。

研究区沙一中亚段受Ⅲ级坡折带控制，分布高、中、低3级斜坡，范围受古地貌、基底差异沉积和断层活动控制。同时，物源来自南部埕宁隆起，与斜坡配置，延伸远，形成南北向展布的辫状河三角洲-重力流水道-远岸水下扇沉积，坡折带控制沉积相转换和砂体分异[15-16]。中斜坡主要发育①、②、③砂组，以灰色-深灰色厚层泥岩夹中-薄层砂岩组合为特征。井间砂岩变化快，如D47井砂岩分布于③砂组，单砂层厚度为20～25 m，累计砂层厚度为45 m，①、②砂组主要为泥岩；向D93X1井—C68x1井变化为③砂组分布薄层砂岩，单砂层厚度为2 m，而①砂组发育厚度为40 m的砂岩，具有重力流水道沉积特点(图4)。

从测井资料看：中斜坡整体分布2种测井相组合，一种为齿化线形，如D47井，反映了半深湖相；另一种为砂泥岩组合，多期齿化的箱形、钟形、锯齿形或指形叠加，分为正韵律和反韵律2种。C42井、D65井为典型的正韵律，底部为齿化箱形或钟形，中部为齿化指形，顶部为锯齿形，反映该井段早期位于水道中心，由于水道的快速摆动，由水道主体逐渐迁移为水道侧翼的过程。反韵律以B2、D48、B8井等为代表，底部为锯齿形，中部为齿化指形，顶部为齿化箱形，表明该井段早期处于水道侧翼，后期水道主体迁移至此(图5)。电测曲线齿化明显，反映沉积物在重力作用下以杂基支撑的块体搬运机制，快速卸载堆积、分选差的沉积特点[17-20]。

图2 歧口凹陷古近系综合柱状图Fig.2 Composite stratigraphic column of the Palaeogene in Qikou sag

图3 歧南斜坡B2井合成记录标定Fig.3 Composite seismogram calibration of drilling well B2 in Qinan slope

从岩心资料看：以中斜坡B6井为例，在沙一中亚段主力砂组(深度为3 310.2～3 293.5 m)钻井取心，岩心长16.7 m，由4期重力流水道叠置组成。第一期：深度3 310.2～3 305.8 m，厚度4.41 m，总体为3个正旋回，旋回底部为灰白色中砂岩，顶部为灰黑色泥岩，局部含碳酸盐岩屑砾，最大12 cm的漂砾；深度3 305.8～3 305 m，厚度0.8 m，深灰色水平层理泥岩，质纯，少量双壳动物化石。第二期：深度3 305～3 302.1 m，厚度2.9 m，灰白色块状细砂岩，夹4层深灰色泥岩，含少量双壳类动物化石，局部见碳酸盐漂砾(图6-A)，底部见负荷构造。第三期：深度3 302.1～3 297.3 m，厚度4.8 m，灰白色中砂岩-含砾粗砂岩，含碳酸盐砾和砂岩屑，粉砂岩砾石，较多撕裂泥岩碎块，负荷构造，块状构造，夹褐灰色泥岩层；深度3 297.3～3 295.3 m，厚度2 m，褐红色细砂岩，夹泥质纹层，较多植物茎化石，砂质泥岩波状层理，互层层理发育。第四期：深度3 295.3～3 293.9 m，厚度1.4 m，灰白色含碳酸盐砾、砂岩砾、褐红色粉砂岩砾的中砂岩，见撕裂状泥砾，块状混杂，滑塌型变形层理发育(图6-B)；深度3 293.9～3 293.8 m，厚度0.1 m，深灰色水平层理质纯泥岩，少量介壳动物化石；深度3 293.8～3 293.5 m，厚度0.3 m，灰白色中砂岩，递变层理，含撕裂状泥块，显示滑塌构造。

图4 歧南斜坡区沙一段南北向地层对比图Fig.4 Stratigraphic correlation of the Member 1 of the Shahejie Formation in south-north direction in Qinan slope

图5 歧南斜坡沙一中亚段测井相特征分布图Fig.5 Characteristics of electrofacies of the Member 1 of Shahejie Formation in Qinan slope

图6 歧南斜坡B6井岩心相图Fig.6 Drilling core facies of the drilling well B6 in Qinan slope

2 砂体分布

通过多因素分析，明确沙一中亚段歧南中斜坡重力流水道砂体发育东西两支。

2.1 岩矿特征

通过开展岩矿特征分析，明确研究区沙一中亚段主要以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，占全部岩类的90%，整体具有高石英特点。区别东西两支砂体的岩矿证据主要是长石与岩屑含量相对关系，以及沉积岩岩块与岩浆岩岩块含量相对关系。

岩屑长石砂岩分布在东部，碎屑成分主要由石英、长石、中酸性喷出岩岩块、泥晶灰岩岩块组成。其中石英(质量分数:w)占52%，长石占28%，岩屑占20%(中酸性喷出岩岩块约14%;泥晶灰岩岩块含量普遍低于中酸性喷出岩岩块，约为6%)。颗粒的分选性与磨圆度中等，压实较强；泥质沿孔隙或颗粒边缘分布，重结晶的方解石沿孔隙分布。

长石岩屑砂岩分布在西部，碎屑成分主要由石英、长石、泥晶灰岩岩块组成。其中石英的质量分数为52%，长石为13%，岩屑为35%(泥晶灰岩岩块占岩屑的80%左右，见少量岩浆岩岩块和变质岩岩块)。石英清洁，见波状消光；长石见高岭土化现象。颗粒的分选性、磨圆度都较好，压实较强。泥质分布于粒间，方解石及白云石均匀分布于粒间。

2.2 砂层特征

从钻井资料看，沙一中亚段重力流水道砂层发育。但是，由于水道摆动明显，不断迁移，造成井间岩性组合差异大，砂层在井中分布的位置以及厚度变化大。歧南斜坡沙一中亚段发育东西两大砂体带。西部砂体带规模③砂组小、②砂组大、①砂组向西迁移；东部砂体带规模③砂组大、②砂组小、①砂组增大并向西迁移。东西两大砂体带内部可细分为2～3支分支水道，供给强弱此消彼长，水道中心左右迁移(图7)。

其中西部砂体带③砂组主要为厚层泥岩夹薄砂层组合，部分井见单层厚达15 m的砂层，主要为干层；②砂组几乎所有的重力流水道钻遇井都见到厚砂层，发育厚砂层夹薄泥岩层，或者下部厚砂层、上部砂泥岩薄互层组合，单砂层厚度普遍为30 m左右，含砂率>60%；①砂组规模变化不大，向西迁移。东部砂体带③砂组在统计的30余口钻遇井中，超过80%钻遇厚砂层，单砂层厚度达30 m，累计砂层厚度达60 m，含砂率50%～90%，砂层物性有好有坏。但是，岩性组合多变，包括正旋回、反旋回、正反旋回叠加等多种样式，认为是由内部发育的多条分支水道平面和垂向上迁移叠加的结果；②砂组主要分布厚层泥岩夹多层薄砂层的岩性组合，砂层普遍偏干；①砂组规模增大并向西迁移，单砂层厚度15～30 m，含砂率30%～50%，物性普遍较好。

2.3 地震特征

以陆相拗陷型盆地地震沉积学研究方法为指导[21]。研究区沙一中亚段地层顶底均为连续强反射特征，在地震剖面上全区稳定可追踪。横剖面上，复合砂体具有典型水道冲刷-充填结构特征，上平下凸，内部结构清晰，为多个透镜状砂体叠置的侧积复合体，存在明显侧向迁移[22]。单砂体普遍呈低频强振幅短轴透镜状，单河道边界清晰，具有分叉、合并、连片多种组合方式(图8)。

平面上，利用层间属性分析技术和90°相位地层切片技术对研究区沉积特征进行分析。在研究区沙一中亚段均方根振幅属性图中，重力流水道表现为明显的强振幅反射特征，在B6井正南方向存在一支振幅高值条带，南北向延伸较远，东西向延伸窄，水道在横向上长500～800 m，纵向上长4～5 km。地震切片技术可对主力层进行振幅切片分析，具有等时特点。地层切片中，红色对应厚层砂岩，黄色表示泥质砂岩或者薄层砂岩，蓝色代表泥岩层。在No.58地层切片上，发育东西两支砂体带，分别为B8与D48，自南向北延伸，交汇于B6。在No.38地层切片上，东西两支砂体带南北向近平行展布，主河道分别位于B8和B6附近，较No.58地层切片分布范围小。以C42井为例，在No.58地层切片时期，发育滨浅湖相，为锯齿形的伽马测井曲线；在No.38地层切片时期，发育重力流水道，为典型的箱形伽马测井曲线，表明水道是不断向西迁移的(图9)。

图7 歧南斜坡沙一中亚段东西向砂层对比图Fig.7 Sandstone correlation in east-west direction of the Member 1 of Shahejie Formation in Qinan slope

图8 歧南斜坡东西向地震剖面图Fig.8 Images of seismic cross section in east-west direction in Qinan slope

3 优质砂体识别与预测

钻探证实，研究区砂体的储集物性差异大，从致密层到中高孔中渗型储层均有分布。寻找优质储层，即主要指孔隙度(q)≥12%、单次试油日产>10 t的中高孔型储层，是油田当前的重点技术攻关内容。

首先，开展细分砂组的砂层物性统计(表1)，明确了沙一中亚段砾岩、含砾砂岩、中细砂岩3种岩性，在不同的砂组均有分布。砂层厚度为30～70 m，埋深2.75～3.15 km，孔隙度为5%～22%，认为优质砂体与岩性相关、而与砂组和埋深相关性不大。砾岩物性差，以D48井为例，孔隙度为5%～8%；含砾砂岩物性中等，以C56井为例，孔隙度为10.6%～13.8%；中细砂岩发育优质砂体，例如C68x1井的①砂组、D49井的②砂组、D1602井的③砂组，物性好，孔隙度为14%～22%。

然后，按照以下步骤进行中细砂岩优质砂体预测。第一步，通过开展研究区岩性组合特征分析，选择3口典型井，建立地质模型。根据C56、D48、D47井的测井资料(声波时差Δt、岩石密度ρ)，求取各砂层对应的孔隙度(q)、纵波速度(vP)和波阻抗(Z)。建立孔隙度和波阻抗的线性关系交互图版(图10)，进行岩石物理分析。由关系图版得出，q>12%的中高孔隙度区，波阻抗值<9 900 (g/cm3)(m/s)；q<8%的致密区，波阻抗值>11 600(g/cm3)(m/s)。从而可知，中低波阻抗对应的砂体储层物性较好，为优质储层；高阻抗对应的砂体储层物性相对较差，为致密砂岩发育区。第二步，单井模型正演，将单井地质模型和地震模型有机地结合起来，分别选用主频为20 Hz、30 Hz、40 Hz进行正演，结果表明，在厚度相近的情况下，中波阻抗对应的砂体储层物性较好(对应中-弱振幅)，高阻抗对应的砂体储层物性相对较差(对应较强振幅)，即地震反射振幅随着孔隙度降低而增强。第三步，波阻抗反演识别优质储层。井震结合，通过地震属性和测井约束反演进行重力流水道砂体优质储层的定量预测。

图9 歧南斜坡沙一中亚段属性图与不同时期地层切片Fig.9 Seismic attribute and strata slice at different times in the middle Member 1 of Shahejie Formation in Qinan slope(A)均方根振幅属性图; (B)②砂组地层切片(No.58); (C)①砂组地层切片(No.38)

Table 1 The lithological features and porosity of each layer in the middle Member 1 of Shahejie Formation in Qinan slope

井号砂组岩性厚度/m埋深/m孔隙度/%D48③砾岩69．53090．5～3160．05．1～8．0B6①砾岩56．73293．5～3350．26．1～8．2C56②含砾砂岩58．63049．6～3108．29．6～12．8D65②含砾砂岩38．92830．7～2869．69．3～12．5D47③中砂岩48．82890．8～2939．612．8～15．6D49②中砂岩35．32830．1～2865．416．5～18．0D1602③中砂岩32．22787．4～2819．613．4～16．0C68x1①细砂岩46．12889．3～2935．414．2～20．6D90②细砂岩40．32815．1～2855．417．4～19．9

图10 歧南斜坡沙一中亚段波阻抗-孔隙度交会图Fig.10 Cross plot of wave impedance-porosity in the middle Member 1 of Shahejie Formation in Qinan slope

图11 歧南斜坡沙一中亚段各小层砂体分布演化图Fig.11 Diagram showing the evolution of sand body distribution of each layer in the middle Member 1 of Shahejie Formation in Qinan slope

4 沉积演化特征

在落实沙一中亚段3个主力砂组优质单砂体的基础上，通过钻遇井的砾岩、砂岩、孔隙度和渗透率的分析，进一步明确了优质砂体的厚度、物性、分布与演化特征。

宏观上，分布4个优质砂体井区。其中，③砂组西部砂体带厚度大，但主要发育砾岩，储层物性差；东部砂体带D1612-D47井区发育优质砂体，厚度为30 m左右，孔隙度约为16%。②砂组东部砂体带发育较差，厚度较薄，西部砂体带D90-B2井区优质砂体发育，厚度为35 m左右，孔隙度约为14%。①砂组位于水退环境，物源供给充分，东西两支砂体带均发育优质砂体，西部砂体带D65-B8井区优质砂体厚度约为40 m，孔隙度约为12%；东部砂体带D93x1-C42井区优质砂体厚度为45 m左右，孔隙度约为18%(图11)。说明重力流水道优质砂体具有“左右迁移，此消彼长”的分布与演化特征。

5 结 论

a.沙一中亚段可进一步细分为4个砂组，④砂组位于底部，分布于D48井以北，范围小、物性差；①、②、③砂组分布广泛，为主力砂组。

b.歧南斜坡沙一中亚段受南部埕宁隆起和Ⅲ级坡折带控制，中斜坡发育重力流水道。中斜坡分布东西两支砂体带。西部砂体带③砂组小、②砂组大、①砂组向西迁移；东部砂体带③砂组大、②砂组小、①砂组增大并向西迁移。

c.岩性对物性控制作用明显，优质砂体为中细砂岩。利用正演技术和反演技术，根据不同物性砂体的波阻抗不同，识别出优质砂体。

d.歧南斜坡区沙一中亚段重力流水道优质砂体具有东西两支、三期展布、四个优质砂体发育区“左右迁移，此消彼长”的分布与演化特征。

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Distribution and evolution of high-quality sand bodies of gravity flow channel in the middle Member 1 of Shahejie Formation in Qinan slope, Bohai Gulf, China

KONG De-bo1, YUAN Shu-qin2, ZHANG Wen-bin3, RAO Min2, ZHOU Feng-chun2

1.CollegeofGeosciences,YangtzeUniversity,Wuhan430100,China; 2.DagangOilfieldCompanyofPetroChina,Tianjin300280,China; 3.SubmersiblePumpManufacturer,ZhongchengMachineryManufacturingCompanyofBohaiEquipment,Tianjin300280,China

Data of drilling cores, well logging, seismic information and physical property are used to correlate the sand bodies of mid Member 1 of the Shahejie Formation in Qinan slope, Qikou sag of Bohai Gulf, and to discuss the distribution regularity and controlling factor of high quality sand body. Meanwhile, forward and inversion techniques are utilized to delineate the high quality single sand body and study its distribution and evolution characteristics. It is showed that the mid Member 1 of Shahejie Formation can be subdivided into 4 sand groups and the main sand group is controlled by Chengning. Two gravity flow channels develop in the middle slope and two sand body belts occur in the west and east area. Lithology plays an important role in the physical property and the middle size sandstone is of the best physical property. The east and west sand bodies distribute as 3 stages and their distribution and evolution are characterized by left-right shift and mutual growth and decline relationship.

gravity flow channel；high-quality sand；distribution and evolution；Qinan slope

10.3969/j.issn.1671-9727.2016.06.06

1671-9727(2016)06-0679-09

2016-04-30。 [基金项目] 中国石油天然气股份有限公司重大科技专项(2008E-0601)。 [第一作者] 孔德博(1991-)，女，硕士研究生，研究方向：油藏地质, E-mail:1498396318@qq.com。

TE122.221

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