黄河口凹陷明化镇组下段储层特征及其对产能的影响

沈孝秀，张婕茹，缪飞飞，韩建斌，刘文超

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津塘沽 300459）

黄河口凹陷位于渤海湾南部区域，勘探开发程度较高[1-2]，具有丰富的取心、流体、产能测试以及各项分析化验等资料。前人对黄河口凹陷的地质油藏特征研究已经取得了一系列成果[3-6]，但黄河口凹陷明化镇组下段河流相储层具有横向变化快的特点[7]，目前对各类储层微观特征的认识尚不十分清楚，不同相带的储层特征表征困难。储层特征是影响储层产能的内在因素[8-9]，不同类型的储层产能差异较大。本文突破了以往以油田矿权区为研究对象的局限，立足于整个黄河口凹陷，开展了区域储层特征综合评价[10-16]及其与产能关系的研究[17-20]，对黄河口凹陷内部扩边评价及周边区域规律研究具有重要的借鉴意义。

1 区域地质概况

黄河口凹陷位于济阳坳陷的东北部、渤中坳陷的南部，夹在渤南低凸起和莱北低凸起之间，区域成藏位置十分有利，凹陷总面积约3 300 km2，基底最大埋深约7 000 m[2]（图1）。古近纪至现今构造面貌总体表现为西深东浅、北陡南缓、凹中有隆，总体上为北断南超的箕状凹陷。黄河口凹陷是一个富生烃凹陷，也是渤海重要的油气产地之一[5]，主力含油层段为新近系明化镇组、古近系东营组和沙河街组。本文以明化镇组下段为研究目的层，明化镇组下段主要发育曲流河及浅水三角洲沉积，油藏类型以岩性-构造、岩性油藏为主。

图1 黄河口凹陷区域构造位置

2 沉积及物性特征研究

2.1 区域沉积与物性特征

根据前人区域沉积相研究成果，研究区主体位于河湖交互带上，部分位于河流发育带以及滨浅湖带。总体上，明化镇组下段主要发育曲流河沉积和浅水三角洲沉积。其中，曲流河相以河床亚相的边滩沉积微相为主，岩性主要为中-细砂岩、细砂岩；局部发育粒度较细的河漫滩微相，岩性主要为粉砂岩和泥岩；河床滞留沉积微相在研究区不发育。浅水三角洲相以前缘亚相的水下分流河道沉积微相为主，岩性主要为中-细砂岩、细砂岩；由于湖水浅，能量弱，河口坝相对不发育；平原亚相在区内局部发育，主要为分流河道和分流河道间沉积微相。

根据对明化镇组下段1 104 块岩心测试数据统计，研究区内储层孔隙度主要为25.0%～40.0%，平均29.6%；渗透率主要为50.0×10-3～7 000.0×10-3μm2，平均1 105.2×10-3μm2，整体上具有高孔、特高渗的储层特征。

2.2 不同类型沉积微相储层划分

根据覆压校正后的孔渗分布，结合岩心物性测试及测井解释等资料，对不同类型沉积微相储层进行划分。河床滞留沉积微相在区内不发育，未将其纳入划分类别；而水下分流河道、分流河道沉积微相由河道中心向边部呈现水体变浅、水介质流速减缓、沉积颗粒变细的特征，致使河道边部物性相对较差，可以将其细分为中心和边部。依据上述原则，将明化镇组下段不同类型沉积微相储层划分为三类（图2）：

Ⅰ类储层为边滩、水下分流河道（中心）及分流河道（中心）沉积微相，孔隙度大于30.0%，渗透率大于1 000.0×10-3μm2，具有特高孔、特高渗特征。

Ⅱ类储层为河口坝、水下分流河道（边部）、分流河道（边部）沉积微相，孔隙度为25.0%～30.0%，渗透率为150.0×10-3～1 000.0×10-3μm2，具有高孔、中-高渗特征。

Ⅲ类储层为河漫滩、水下分流河道间、分流河道间沉积微相，孔隙度小于25.0%，渗透率小于150.0×10-3μm2，具有中-低孔、中-低渗特征。

图2 明化镇组下段不同类型储层物性与沉积微相交会分析

3 储层特征及其对产能影响

3.1 不同类型储层特征

3.1.1 碎屑成分及填隙物

通过对690 块砂岩薄片镜下鉴定，明化镇组下段储层碎屑组分中石英相对含量为31.0%～42.0%，成分成熟度较高。其中，Ⅰ类储层石英相对含量39.0%～42.0%，平均40.0%，填隙物含量11.6%～13.5%，平均12.5%；Ⅱ类储层石英相对含量35.0%～39.0%，平均37.0%，填隙物含量13.5%～16.4%，平均15.0%；Ⅲ类储层石英相对含量31.0%～35.0%，平均32.0%，填隙物含量16.5%～23.5%，平均20.5%。从Ⅰ类储层到Ⅲ类储层石英含量依次降低，填隙物含量依次增高，储层物性变差。

3.1.2 粒度分析

对Ⅰ、Ⅱ类储层446 块粒度测试资料统计分析（Ⅲ类储层粒度测试样品过少，不具有代表性，未进行分析），Ⅰ、Ⅱ类储层C-M 图显示均以PQ、QR段为主（图3），整体上反映了牵引流为主的沉积特征。其中，Ⅰ类储层C 值为300～800 μm，Ⅱ类储层C 值为200～600 μm，Ⅰ类储层较Ⅱ类储层的粒度稍粗。

Ⅰ类储层分选系数为1.3～3.3，Ⅱ类储层分选系数为1.4～3.8，二者分选均为好-中等，但总体上Ⅰ类储层较Ⅱ类储层分选稍好。

图3 明化镇组下段不同类型储层C-M 图版

3.1.3 黏土矿物

镜下观察和统计表明，明化镇组下段储层的黏土矿物主要为以高岭石和伊利石为主的混层黏土。其中，Ⅰ类储层高岭石相对含量7.3%～13.5%，平均9.8%，伊利石相对含量6.5%～10.7%，平均8.5%；Ⅱ类储层高岭石相对含量10.9%～22.3%，平均15.0%，伊利石相对含量9.3%～13.5%，平均11.4%；Ⅲ类储层高岭石相对含量12.2%～51.2%，平均28.5%，伊利石相对含量12.9%～23.4%，平均16.5%。Ⅲ类储层中的高岭石含量，特别是搭桥状伊利石含量较Ⅰ、Ⅱ类储层都高，物性最差。

3.1.4 孔喉类型

铸体薄片（图4）揭示，明化镇组下段Ⅰ类储层孔隙发育好，主要为粒间孔、粒间溶蚀孔及少量颗粒溶蚀孔，连通性好；喉道类型以孔隙缩小型喉道为主，次为缩颈喉道，面孔率15.0%～18.5%。Ⅱ类储层孔隙发育较好，主要为粒间孔，见少量粒间溶蚀孔、颗粒溶蚀孔，连通性较好；喉道类型以缩颈喉道为主，次为孔隙缩小型喉道，面孔率12.0%～15.0%。Ⅲ类储层孔隙发育较差，主要为少量粒间溶蚀孔及颗粒溶蚀孔，粒间孔不发育，连通性一般；喉道类型以片状喉道为主，见弯片状喉道，面孔率8.0%～9.0%。从Ⅰ类储层到Ⅲ类储层，喉道类型由缩小型喉道→缩颈喉道→片状喉道，孔隙连通性依次变差，面孔率依次降低，储层物性变差。

3.1.5 孔隙结构

通过对明化镇组下段储层57 块样品压汞分析，将储层毛管压力曲线分为三种类型（图5）。

Ⅰ类曲线具有相对偏左下方宽的平台，曲线中间段平缓且长，排驱压力低，为0.008～0.085 MPa，对应的最大孔喉半径大；中值压力低，为0.040～0.615 MPa，孔喉半径大、分选好，平均孔喉半径为13.0～16.9 μm，是研究区储集性能和渗流能力最好的储层。Ⅱ类曲线具有相对偏左下方较宽的平台，位于Ⅰ类曲线的右上方，排驱压力较低，为0.085～0.128 MPa，对应的最大孔喉半径较大；中值压力较低，为0.348～2.070 MPa，平均孔喉半径为6.5～13.0 μm。Ⅲ类曲线具有略偏向右上方稍宽的平台，曲线中间段略平缓，排驱压力最高，为0.128～0.330 MPa，对应的最大孔喉半径小；中值压力较高，为1.905～4.409MPa，孔喉细、分选中等，平均孔喉半径为0.3～6.5 μm，储集性能和渗流能力较差。

图4 明化镇组下段不同类型储层铸体薄片

3.2 储层综合分类评价

在储层特征研究的基础上，建立了一套以岩石学特征、物性特征、填隙物特征、微观孔隙结构特征等为基准的储层综合分类评价标准（表1）。其中，Ⅰ、Ⅱ类储层的储集性能和渗流能力较好，控制着研究区明化镇组下段储层含油有利区的分布，是有利区评价预测的主要储层类型。

3.3 不同类型储层特征对产能的影响

对明化镇组下段22 层不同类型储层的比采油指数与流度分析发现，二者相关性较高（R2=0.7）。储层渗透率与比采油指数交会图（图6）表明，比采油指数受渗透率控制明显。其中，Ⅰ类储层渗透率一般大于1 000.0×10-3μm2，相应的比采油指数一般大于10.0 m3/（d·MPa·m）；Ⅱ类储层渗透率为150.0×10-3～1 000.0×10-3μm2，相应的比采油指数一般为6.0～10.0 m3/（d·MPa·m）；Ⅲ类储层渗透率一般小于150.0×10-3μm2，相应的比采油指数一般小于6.0 m3/（d·MPa·m）。

表1 不同类型储层综合分类评价标准

图6 储层渗透率与比采油指数交会分析

研究表明，储层渗透率主要受控于储层微观孔隙结构特征。针对不同类型储层，对影响产能的因素进行分析，结果发现在流体性质相近时，岩石颗粒分选越好，孔喉半径越大，孔喉结构越均匀，毛管压力曲线呈粗歪度，储层的流度比越高，产能越高（表2）。

Ⅰ类储层：岩石颗粒分选好，孔喉半径大，孔喉结构均匀，储层的流度高，产能高，比采油指数大于10.0 m3/（d·MPa·m）。

Ⅱ类储层：岩石颗粒分选较好，孔喉半径较大，孔喉结构较均匀，储层的流度低于Ⅰ类，比采油指数为6.0～10.0 m3/（d·MPa·m）。

Ⅲ类储层：岩石颗粒较细，孔喉半径小，孔喉结构杂乱，储层的流度值最小，产能低，比采油指数小于6.0 m3/（d·MPa·m）。

4 结论

（1）建立了黄河口凹陷明化镇组下段不同沉积微相类型的储层物性分类标准：Ⅰ类储层为边滩、水下分流河道（中心）及分流河道（中心）沉积微相，孔隙度大于30.0%，渗透率大于1 000.0×10-3μm2；Ⅱ类储层为水下分流河道（边部）、河口坝、分流河道（边部）沉积微相，孔隙度为25.0%～30.0%，渗透率为150.0×10-3～1 000.0×10-3μm2；Ⅲ类储层为河漫滩、水下分流河道间、分流河道间沉积微相，孔隙度小于25.0%，渗透率小于150.0×10-3μm2。

（2）以储层岩石学特征、物性特征、孔隙结构特征等沉积参数为基础，建立了黄河口凹陷明化镇组下段储层综合分类评价标准，将储层划分为三类。其中，Ⅰ、Ⅱ类储层的储集性能和渗流能力较好，控制着研究区明化镇组下段储层含油有利区的分布，是有利区评价预测的主要储层类型。

（3）尝试建立了黄河口凹陷不同类型储层产能与沉积相、物性、微观孔隙结构等的对应关系，结果表明，在流体性质相近时，岩石颗粒分选越好，孔喉半径越大，孔喉结构越均匀，毛管压力曲线呈粗歪度，储层的流度越高，产能越高。

表2 不同类型储层产能影响因素