基准面旋回与冲积扇隔夹层分布的关系——以辽河油田曙一区杜84块SAGD开发区馆陶组储层为例

李 晨， 樊太亮， 高志前， 吴 俊， 钱小会， 樊 华， 傅 巍

( 1. 中国地质大学(北京) 能源学院，北京 100083； 2. 大庆油田有限责任公司 第三采油厂，黑龙江 大庆 163000； 3. 中国石油辽河油田分公司 勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010 )

基准面旋回与冲积扇隔夹层分布的关系
——以辽河油田曙一区杜84块SAGD开发区馆陶组储层为例

李 晨1， 樊太亮1， 高志前1， 吴 俊1， 钱小会2， 樊 华1， 傅 巍3

( 1. 中国地质大学(北京) 能源学院，北京 100083； 2. 大庆油田有限责任公司 第三采油厂，黑龙江 大庆 163000； 3. 中国石油辽河油田分公司 勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010 )

利用岩心及测井资料，建立辽河油田曙一区杜84块SAGD开发区馆陶组高分辨率层序地层格架，分析基准面旋回变化与储层隔夹层分布的关系。结果表明：杜84块馆陶组可识别出5期中期基准面旋回和1期长期基准面旋回，地层以发育物性隔夹层为主；中、长期基准面旋回的变化是储层内部隔夹层分布的重要控制因素，以中期基准面旋回为基本单元，中期基准面旋回的变化控制其内部隔夹层纵向分布规律，长期基准面旋回的变化控制中期基准面旋回内部物性隔夹层类型的多样性；形成于中期基准面旋回变化不同阶段的物性隔层或物性夹层界面之上易形成多种类型的剩余油富集。该结果为冲积扇储层的隔夹层分布研究提供参考。

中期基准面旋回； 隔夹层； 冲积扇； 馆陶组； SAGD； 剩余油

0 引言

陆相碎屑岩储层内部的隔夹层是形成储层非均质性的主要因素之一[1]，隔夹层分布对精细表征油藏地质特征及研究剩余油分布规律具有重要意义。高分辨率层序地层学理论[2-6]在基准面旋回理论的探讨[7-9]、高分辨率层序地层学的应用[10-11]等方面取得显著的研究成果。近年来，人们开始探索基准面旋回变化与隔夹层分布之间的内在关系。雍自权等[12]认为，辫状河及河口坝隔夹层分布规律不仅受控于沉积环境的差异，同时与其所处的中、长期基准面旋回背景密切相关；袁新涛等[13]认为，辫状河储层泥质沉积物的保存程度与可容纳空间、沉积物供给速率存在密切关系；闫海军等[14]认为，三角洲前缘储层隔夹层的分布模式在纵向上受长期基准面旋回控制。目前,多集中于对河流相储层及三角洲相储层的研究，对冲积扇相储层的研究较为少见[15]，而利用基准面旋回变化分析冲积扇内部隔夹层分布规律的研究更为少见。

辽河油田曙一区杜84块馆陶组为冲积扇砂砾岩储层，油藏类型为超稠油油藏[16]。杜84块馆陶组油藏采用SAGD技术(Steam Assisted Gravity Drainage，蒸汽辅助重力泄油技术)并获得较好的经济效益[17]，在SAGD开发过程中，生产状况及井温监测曲线的变化表明隔夹层对蒸汽腔扩展具有较大抑制作用[18]。在分析岩心、测井资料的基础上，笔者应用沉积学及高分辨率层序地层学理论，探讨曙一区杜84块SAGD开发区馆陶组中、长期基准面旋回的变化规律，并以中期基准面旋回为基本单元，分析其内部隔夹层分布与中、长期基准面旋回变化之间的关系，为认识SAGD开发中剩余油分布规律奠定基础。

1 区域地质背景

辽河坳陷位于渤海湾盆地东北部，东临辽东地块，西接燕辽沉降带，是发育于华北地台中、新生代断陷盆地的一级构造单元[19]。在新生代构造作用影响下，辽河坳陷形成“三凹三凸”的构造格局[20-21]，分别为西部凹陷、东部凹陷、大民屯凹陷、西部凸起、中央凸起和东部凸起(见图1(a))。

曙一区位于辽河坳陷西部凹陷的西部斜坡带中段上倾部位，经历张裂、深陷、收敛、扩张和退缩5个时期，形成以陆源碎屑为主的半深湖至滨浅湖相砂泥岩互层沉积体和陆上冲积扇沉积。曙一区地层自下而上依次发育古近系沙河街组、东营组，新近系馆陶组、明化镇组和第四系。研究区馆陶组是一套以粗碎屑为主的近源湿地冲积扇沉积[22]，内部不发育断层，与下伏地层呈不整合接触；物源主要来自西斜坡物源，少量来自北部老山。曙一区杜84块SAGD开发区域面积约为2.08 km2，总井数为767口，主要井位为69口，包括1口馆陶组取心井(见图1(b))。取心资料与对应测井响应的统计资料表明，声波时差曲线对岩性识别程度较高[23]。

图1 辽河坳陷构造及研究区主要井位分布Fig.1 Tectonic location of Liaohe depression and the main well distribution of the study area

2 沉积相类型

杜84块馆陶组属于典型的湿地冲积扇沉积(见图2)，以河道化沉积为主，较少发育干旱冲积扇中典型的泥石流沉积，主要发育冲积扇扇根亚相和扇中亚相。

图2 馆陶组湿地冲积扇沉积模式剖面Fig.2 The sedimentary model of wet alluvial fan in Guantao foramtion

冲积扇扇根亚相位于冲积扇出口处，主要发育扇根主槽、扇根片流及扇根漫洪沉积。扇根主槽沉积为冲积扇扇根亚相内的主要沉积类型，测井曲线形态为低幅箱型，声波时差曲线呈低值；扇根片流沉积测井曲线形态为薄指型或锯齿型，声波时差曲线与周围的扇根主槽沉积的相比较呈异常高值；扇根漫洪沉积为洪泛时期形成的粉砂质或泥质沉积，在馆陶组地层中较为罕见，声波时差曲线呈高值，感应测井曲线呈明显高值。

冲积扇扇中亚相在冲积扇沉积中发育最为广泛，自扇根末端呈发散状向外扩展。扇中亚相主要发育扇中辫状河道、扇中辫流砂坝及扇中漫流沉积。扇中辫状河道沉积为冲积扇扇中亚相的主要沉积类型，测井曲线形态主要为高幅箱型，受水动力条件差异的影响，测井曲线的齿化程度差异明显，在水动力稳定的条件下曲线较为光滑，而在水动力不稳定的条件下曲线齿化严重；扇中辫流砂坝沉积较为少见，测井曲线呈漏斗型；扇中漫流沉积形成原因与扇根漫洪沉积的类似，为洪泛时期形成的粉砂质或泥质沉积，在馆陶组地层中较为罕见。

3 中、长期基准面旋回变化与隔夹层分布的关系

3.1 中、长期基准面旋回

中、长期基准面旋回格架的建立是分析中、长期基准面旋回与隔夹层分布关系的基础。冲积扇储层内部砂砾混杂，冲刷叠置现象严重，自旋回沉积事件众多。随着基准面旋回级次的降低，基准面旋回的发育受自旋回影响程度[24]更明显，如短期基准面旋回受自旋回沉积事件的影响程度强烈，极大地增加识别基准面旋回的难度。由于中期基准面旋回持续时间较长，代表一次完整的冲积扇沉积事件，它在地层中的识别受自旋回作用的干扰程度不大，所以文中以中期基准面旋回作为等时地层格架的基本单元。

冲积扇扇根主槽沉积底部的河道冲刷面基本可全区追踪，界面上下岩性突变，粒度较粗的扇根主槽沉积直接覆盖在上一期冲积扇的扇中辫状河道之上，代表新一期冲积扇沉积事件，可作为中期基准面旋回的层序界面。

杜84块馆陶组地层共识别出5期中期基准面旋回和1期长期基准面旋回，中期基准面旋回分别为MSC1、MSC2、MSC3、MSC4和MSC5，长期基准面旋回为LSC1(见图3)。

MSC1为一组仅发育上升半旋回的中期基准面旋回，整体旋回厚度较薄，代表它形成于低可容纳空间，处于长期基准面旋回上升初期，主要以扇中辫状河道为主，仅在离物源较近的区域发育少量的扇根主槽沉积。MSC2为一组不对称的以上升半旋回为主的中期基准面旋回，辫状河道的叠置样式更加多样化，反映长期基准面处于不断上升的过程。MSC2中期基准面旋回上升初期，可容纳空间较低，沉积物以砾石体为代表的扇根主槽沉积为主；随着中期基准面旋回的上升，有效可容纳空间逐渐增大，由扇根主槽沉积过渡为扇中辫状河道沉积，由于有效可容纳空间整体相对较低，所以多期辫状河道切割叠置；随着中期基准面旋回进一步上升至极值点，有效可容纳空间达到最大值，扇中辫状河道由叠置连片型发展为孤立单一型。自MSC3至MSC4中期基准面旋回，其形成的旋回厚度越来越薄，扇中辫状河道多以叠置型为主，表明有效可容纳空间不断降低，长期基准面旋回进入下降期。MSC5中期基准面旋回仅保存扇根主槽沉积，缺少扇中辫状河道沉积，旋回厚度较薄，表明可容纳空间极低，长期基准面旋回进入下降晚期。

综上所述，MSC1中期基准面旋回代表长期基准面旋回LSC1上升半旋回早期缓速上升的过程；MSC2中期基准面旋回代表长期基准面旋回LSC1上升半旋回中后期快速上升的过程；MSC3至MSC4中期基准面旋回代表有效可容纳空间逐渐减小，长期基准面旋回LSC1逐渐下降；至MSC5中期基准面旋回时，长期基准面旋回LSC1达到下降半旋回晚期的过程。馆陶组长期基准面旋回LSC1总体为一套对称的“向上变深复变浅”的基准面旋回。

3.2 隔夹层分布控制

根据岩电资料，人们将杜84块馆陶组隔夹层划分为泥质隔夹层和物性隔夹层，而馆陶组油层泥质隔夹层发育较少，钙质夹层罕见，主要发育物性隔夹层。物性隔夹层的测井识别标准是声波时差曲线为300～450 μs/m，孔隙度为5%～10%[25]。因此，文中以物性隔夹层为研究对象，分析它与中、长期基准面旋回变化之间的关系。

以中期基准面旋回为基本单元，其内部隔夹层的纵向分布规律受控于中期基准面旋回变化。中期基准面上升初期水动力极不稳定，沉积物砂砾混杂严重，分选磨圆极差，经过后期胶结作用，易在其底部形成大面积连续分布的扇根主槽底部物性隔夹层，如MSC2、MSC3及MSC4中期基准面旋回底部形成的物性隔层(见图4)。中期基准面旋回上升中期，扇中辫状河道是馆陶组内部的主要沉积类型，由于水动力条件复杂，沉积物堆积速率较快，分选较差，胶结作用强烈，易在扇中辫状河道连通体底部靠近物源方向形成较为连续的物性夹层；在远离物源方向处，由于水流趋于稳定，沉积物稳定堆积，在扇中辫状河道连通体底部难以形成物性夹层，并且该种类型的物性夹层紧邻扇根主槽发育。受较强的切割叠置作用影响，在扇中辫状河道连通体内部较少发育物性隔夹层。中期基准面旋回上升晚期至下降初期，扇中辫状河道垂向叠置样式由互相切割叠置发展为孤立单一河道状，可容纳空间较大，切割叠置作用较弱，可在单一扇中辫状河道底部发育少量物性夹层，但连续性较差，厚度较薄，一般沿单一河道走向零星发育。

图3 杜84块馆陶组中、长期基准面旋回变化分析

长期基准面旋回的变化控制中期基准面旋回内部物性隔夹层类型的多样性。MSC2中期基准面旋回处于长期基准面旋回上升中后期，整体可容纳空间较大。因此，可在MSC2中期基准面旋回内部形成多种类型的物性隔夹层，如形成于中期基准面旋回底部的物性隔层，以及形成于中期基准面旋回上升早期的、连续性较好的物性夹层，以及形成于中期基准面旋回上升中后期的、连续性较差的物性夹层。MSC3及MSC4中期基准面旋回处于长期基准面旋回下降期，可容纳空间逐渐降低，形成于中期基准面旋回上升中后期的、连续性较差的物性夹层基本不发育，仅发育形成于中期基准面旋回形成初期的物性隔层，以及中期基准面旋回上升早期的、连续性较好的物性夹层。

以中期基准面旋回为基本单元，根据电性关系，对全区井的物性夹层进行解释并统计数量(见图5)。由图5可知，在MSC2中期基准面旋回内，物性夹层数量最多，达到1 480个，符合它处于长期基准面旋回上升中后期物性夹层类型多样的特征；MSC3和MSC4中期基准面旋回的物性夹层数量分别为633、600个，符合它处于长期基准面旋回下降时期物性夹层类型和数量减少的特征；由于处于长期基准面旋回上升早期的MSC1中期基准面旋回，以及长期基准面旋回下降晚期的MSC5中期基准面旋回可容纳空间最低，物性夹层类型和数量最少，分别为254、161个。

4 有利区预测

随着油田开发的不断深入，油藏中油水分布越来越复杂，为有效挖潜剩余油，需要对储层特征开展精细研究[26]。馆陶组油层呈现油水倒置关系[27]，油层主要发育于MSC1、MSC2和MSC3中期基准面旋回，水层主要位于MSC4及MSC5中期基准面旋回。MSC1中期基准面旋回厚度较薄，以MSC2和MSC3中期基准面旋回为例，在SAGD开发过程中探讨隔夹层的分布对剩余油分布的影响。根据MSC2和MSC3中期基准面旋回底部的物性隔层厚度(见图6)，物性隔层在研究区内分布较为广泛，且在局部厚度较大。

在SAGD开发过程中，蒸汽腔纵向扩展速度远大于其横向扩展速度[18]，从水平井注入的蒸汽主要在垂向上扩展，横向上扩展速度较慢。在MSC3和MSC4中期基准面上升半旋回的底部易形成大面积连片分布的物性隔层，当注入蒸汽遇到MSC3中期基准面旋回底部的物性隔层时，由于物性突然变差，导致蒸汽向上传输阻力骤然增加，蒸汽纵向传播速度迅速减慢，引起蒸汽在物性隔层底部沿界面横向弥散，在界面之下形成大面积的蒸汽富集带，使界面之下的温度急剧升高，迅速降低超稠油黏度。蒸汽富集带扩展蒸汽的降黏范围，井间地带的超稠油被充分动用。随着注入蒸汽时间的延长，注入蒸汽突破或绕过厚度较薄且物性相对较好的隔层而继续向上传播。由于物性隔层对蒸汽产生一定的阻挡作用，其界面之上易形成部分剩余油，在空间中呈连片状分布；厚度较大且物性极差的隔层发育位置极难被注入蒸汽突破，其上部易形成油层未动用区(见图7)。

虽然MSC3中期基准面旋回底部存在物性隔层，是导致馆陶组油层内部形成剩余油的重要因素，但是MSC4中期基准面旋回底部发育的较厚隔层可以对蒸汽产生有效隔挡，避免蒸汽过早地与水层接触。如果MSC4中期基准面旋回底部发育的隔层厚度较薄，则不能持续地对蒸汽产生隔挡，一旦隔层被突破，引起顶水下窜而导致生产井含水率迅速增高。这种现象不利于剩余油持续开发，因此应尽量选在MSC3中期基准面旋回底部隔层较薄、物性较好，并且MSC4中期基准面旋回底部隔层较厚、物性较差的位置部署水平井井位。

图5 杜84块馆陶组物性夹层数量与中期基准面旋回的关系Fig.5 The relationship between the middle-term base-level sequences and physical inter-layers amount of Guantao formation in Du84 block

形成于中期基准面旋回上升早期的、连续性较好的物性夹层紧邻扇根发育，并且主要位于靠近物源方向一侧；该物性夹层对部署于扇根与扇中过渡带的SAGD开发井产生影响，对蒸汽扩展产生一定影响并阻碍蒸汽向上传播。当蒸汽绕过物性夹层继续向上传播后，易在其界面之上形成剩余油富集，剩余油在空间中呈条带状分布。形成于中期基准面旋回中后期的、连续性较差的物性夹层，导致蒸汽在储层内部的传导复杂化，影响蒸汽加热物性夹层上部的超稠油，从而在物性夹层上方形成剩余油富集，剩余油呈零星状分布。如果连续性较差的物性夹层紧邻形成于中期基准面旋回上升早期的物性隔层之下发育，则受到物性隔层之下蒸汽富集带内水平弥散蒸汽的作用，也可使物性夹层上部的超稠油得到充分加热并被动用。

图7 杜84块馆陶组隔夹层分布与蒸汽腔内剩余油分布的关系(顺物源方向)

综上所述，因扇根和扇中过渡带附近多发育连续性较好的物性夹层，在部署最优SAGD水平井井位时应尽量避免附近区域。SAGD水平井井位应位于远离物源方向的MSC2中期基准面旋回下部，以最大限度地避免旋回内部连续性较好的物性夹层阻碍蒸汽向上传导，同时充分动用MSC2中期基准面旋回内部超稠油。最优水平井井位应位于MSC3中期基准面旋回底部隔层厚度较薄、物性较好，并且MSC4中期基准面旋回底部隔层厚度较厚、物性较差的位置。因为MSC3中期基准面旋回底部隔层的存在可以使其界面之下形成蒸汽富集带，将形成于中期基准面旋回后期的物性夹层顶部的超稠油充分动用；其较薄的厚度和相对较好的物性导致它较易被突破，蒸汽可进一步进入MSC3中期基准面旋回，而MSC4中期基准面旋回底部厚度较厚、物性极差的物性隔层可对蒸汽形成有效遮挡，避免蒸汽过早与顶部的水层接触，充分提高油层采收率。

5 结论

(1)杜84块馆陶组冲积扇储层共识别出5期中期基准面旋回和1期长期基准面旋回，其中中期基准面旋回分别为MSC1、MSC2、MSC3、MSC4和MSC5，长期基准面旋回为LSC1。

(2)以中期基准面旋回为基本单元，其内部隔夹层的纵向分布规律受控于单期中期基准面旋回变化。中期基准面旋回上升初期，形成大面积连续分布的主槽底部物性隔夹层；中期基准面旋回上升中期，在靠近物源方向的扇中辫状河道连通体底部形成较为连续的物性夹层；中期基准面旋回上升晚期至下降初期，在单一扇中辫状河道底部发育少量连续性较差的物性夹层。同时，长期基准面旋回的变化控制中期基准面旋回内部物性隔夹层类型的多样性。

(3)形成于中期基准面旋回上升初期的物性隔层之上易形成连片状剩余油富集，形成于中期基准面旋回上升早期的、连续性较好的物性夹层之上易形成条带状剩余油富集，形成于中期基准面旋回上升晚期及下降初期的、连续性较差的物性夹层之上易形成零星状剩余油富集。

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2016-09-30；编辑：朱秀杰

国家自然科学基金项目(41102078)

李 晨(1989-)，男，博士研究生，主要从事层序地层学及油气田开发地质方面的研究。

樊太亮，E-mail: fantl@cugb.edu.cn

TE122

A

2095-4107(2017)02-0085-09

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.02.009