渤海湾盆地饶阳凹陷肃宁-大王庄地区中深层沉积特征及有利储层评价

吕传炳 庞雄奇 国芳馨 李 敏 火勋港 梁星如 庞 宏

（1.中国石油华北油田公司，河北 任丘 062552；2.油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；3.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249）

0 引言

随着中浅层油气藏勘探开发程度越来越高，中深层的油气勘探逐渐受到关注，油气勘探从中浅层向中深层的转变已成为石油工业发展的必然趋势［1-4］。中深层油气藏地质特征复杂，与中浅层油气藏存在较大差异，不能基于中浅层油气地质条件研究建立的标准和方法判定评价中深层油气地质条件和勘探前景，储层品质是影响中深层含油气系统资源潜力最为重要的因素之一［5-10］。在20世纪80年代，R.C.Surdam等［11-12］就开始通过岩石学特征、储集空间特征和成岩特征等分析研究中深层优质储层的形成机理，提出了绿泥石包壳、超压泄压、热循环对流和深部酸性流体的溶蚀等在深埋藏条件下优质储层形成过程中的作用。迄今为止，国内外学者综合研究认为沉积环境、成岩过程、构造作用是深层有效储层形成的主要影响因素。大地构造背景和古地温从宏观上控制了储层的演化，沉积环境是形成优质储层的前提和基础，溶蚀作用是形成优质储层的直接原因，埋藏方式、早期烃类充注等是形成优质储层的辅助因素［9，13-17］。

饶阳凹陷作为渤海湾盆地冀中坳陷面积最大的凹陷，油气资源非常丰富［18］。目前对于饶阳凹陷储层的研究大多集中在浅层（Es1s及以上），而针对深度大于3 500 m的中深层（Es1x—Es3）储 层 的研究还处于初级阶段。主要存在以下问题：（1）前人研究主要集中在浅层的东营组，对中深层沉积相的研究精度较粗，仅认识到Es1段主要发育湖泊-三角洲沉积体系，但关于三角洲的具体沉积相类型、沉积特征以及沉积演化过程研究薄弱，优势砂体类型分布规律也不明确［19-20］，针对陆相非均质性储层来说，急需开展沉积微相研究；（2）中深层优质储层分布特征不清楚，制约了有利区带的预测与评价。因此，本文以饶阳凹陷的肃宁-大王庄地区为例，基于40口井单井岩心和测井等特征的综合分析，进行了精细的沉积微相描述，并对Es1x—Es3沉积微相与有利储层的关系进行了探讨，确定了有利储层分布范围。研究成果可以为研究区下一步中深层油气勘探开发提供依据。

1 区域地质概况

饶阳凹陷位于渤海湾盆地冀中坳陷的中部，其勘探面积约为5 280 km2，探明油气储量所占比例为整个华北油田的70%［21-23］。肃宁-大王庄地区位于饶阳凹陷中央隆起带的中南部，整体表现为东抬西倾的鼻状构造，东为河间-窝北洼漕，西为肃宁-大王庄洼漕。研究区共有26个区块，含油面积近84 km2，是饶阳凹陷中最为重要的富油气区带之一（图1）。

图1 肃宁-大王庄地区区域构造位置Fig.1 Regional structural location in Suning-Dawangzhuang area

研究区地层自下而上依次发育孔店组、沙河街组、东营组、馆陶组、明化镇组和平原组，其中沙三段和沙一段是研究区最主要的烃源岩［21］。

本次研究的中深层目的层主要为沙河街组的Es1x—Es3段（图2）。Es1x段地层厚度254～385 m，岩性主要以泥页岩和白云岩等特殊岩性为主，另外还发育鲕粒灰岩及薄层砂岩。目前发现的油气主要分布在该段上、下两套薄砂层中，生储组合为自生自储。Es2段地层厚度174～700 m，上部为巨厚泥岩夹薄层砂岩和砂砾岩，下部为泥、砂岩互层。Es2段目前发现的油气主要分布在下部砂岩，生储组合主要为下生上储。Es3段地层厚度300～2 000 m，中上部岩性较为复杂，主要以泥页岩和

2 沉积相类型及特征

白云岩为主；下部为砂、泥互层。Es3段目前发现的油气主要分布在该层段的中部，上部也有薄层发育。上部的特殊岩性段主要作为盖层，生储组合为自生自储（图2）。

图2 饶阳凹陷沙河街组综合柱状图Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Shahejie Fomation of Raoyang Sag

基于40口单井的岩心和测井资料，分析了研究区中深层沉积相及微相的空间展布特征。研究区主要发育辫状河三角洲平原和三角洲前缘2种沉积亚相。

2.1 辫状河三角洲平原

2.1.1 辫状河道

辫状河道微相岩性主要为中-细砂岩、粉砂岩，粒度较粗，分选较好，为次棱角状-次圆状磨圆。发育大型槽状、楔状交错、单斜层理，可见少量平行层理，常见多期河道叠覆冲刷，具底冲刷，含泥砾（图3（a））。自然电位曲线形态主要为钟形（齿化钟形）和箱形（齿化箱形）（图4（a））。

2.1.2 天然堤

天然堤岩性为粉细砂岩与泥岩、粉砂质泥岩互层，砂岩中发育沙纹交错层理及爬升层理，泥岩颜色为紫红色、灰绿色、灰色。自然电位曲线形态主要为低幅指状（图4（b））。

2.1.3 分流间湾

分流间湾微相岩性主要为大套的泥岩，泥岩颜色多为红褐色、灰褐色、紫红色等氧化色，夹少量灰绿色、灰色泥岩，发育水平层理（图3（b））。自然电位曲线为低幅齿状—平直形（图4（c））。

2.1.4 决口扇

决口扇微相岩性以灰色、灰绿色细砂岩、粉砂岩为主，正韵律沉积。微相内发育有不同规模的交错层理和沙纹交错层理。自然电位曲线为宽指状—齿化钟形（图4（d））。

2.2 辫状河三角洲前缘

2.2.1 水下分流河道

水下分流河道岩性主要为灰黄色、紫灰色细粒长石砂岩、长石石英砂岩，发育含砾砂岩及砂砾岩，砾石为泥砾（图3（c））。自然电位曲线形态为钟形、箱形和宽指状，显示正韵律特征（图4（e））。

2.2.2 分支河口坝

分支河口坝主要由粉砂岩、细砂岩组成，分选较好。自然电位曲线以漏斗形为主，微齿化，具有明显的反韵律特征（图4（f））。

2.2.3 分流河道间

分流河道间以泥岩为主，含少量粉砂岩，泥岩颜色为灰绿色、灰、深灰色，可见植物碎片化石（图3（d））。自然电位曲线形态为中-低幅的指形或锯齿形（图4（g））。

图3 肃宁-大王庄地区中深层沉积特征岩心照片Fig.3 Core photos of medium-deep sedimentary features in Suning-Dawangzhuang area

图4 肃宁-大王庄地区中深层沉积微相特征Fig.4 Characteristics of medium-deep sedimentary microfacies in Suning-Dawangzhuang area

2.2.4 席状砂

席状砂系河口坝沉积经湖浪改造，沿岸侧向堆积而成，其特点是分布广泛，厚度较薄，砂质较纯。席状砂沉积相对不发育，多由细粉砂组成，其间被薄层泥所隔开。粉砂岩中可见波状交错层理或生物化石（图3（e）、（f））。自然电位曲线形态主要为指状和齿状（图4（h））。

3 沉积相平面展布

综合砂体平面分布、物源分析以及单井测井相特征，得到了研究区沉积微相平面分布（图5）。从图5中可以看出，中深层物源主要来自西南部和北部，其中，从Es3段到Es1x段沉积时期，东部的河道有逐渐萎缩的趋势，砂体的分布范围逐渐变小。

3.1 Es3段沉积时期

研究区北部物源以锆石+石榴石+钛铁石+磁铁矿组合为主；西南部则以锆石+石榴石+锐钛石+磁铁矿组合为主。存在西南部和北部两个方向的物源。该时期研究区湖盆面积相对较小，但水体变化较快，进入湖盆后，形成了以进积和加积为主的辫状河三角洲沉积体系，辫状河三角洲平原和前缘亚相相对较发育（图5（a））；其砂体较厚且面积覆盖广，其中，北部的宁14井—宁古101井区域和西南部的留110井区的砂体规模相对较大，控制着整个构造带的砂体分布（图5（a））。

图5 肃宁-大王庄地区中深层沉积微相Fig.5 Medium-deep sedimentary microfacies in Suning-Dawangzhuang area

3.2 Es2段沉积时期

研究区东西物源重矿物存在差异，其中，东部以石榴石+钛铁石+锐钛石+磁铁矿组合为主；西南部以石榴石+钛铁石+锐钛石+磁铁矿组合为主。存在西南部、北部和东部多个物源方向。该沉积时期，由于地层的快速下沉，研究区的水体整体变深，使得湖盆面积迅速扩大，整体处于欠补偿状态，辫状河道沉积范围较Es3段沉积时期后移，如东部的宁60井区附近，河道的沉积规模明显变小，宁28井—宁603井区域也主要表现为水下分流河道间和席状砂沉积亚相特征（图5（b））。

3.3 Es1x段沉积时期

研究区物源方向与Es3段沉积时期相似，存在西南部和北部2个方向的物源。该时期湖盆面积进一步扩大，在中东部地区主要发育辫状河三角洲前缘和湖泥沉积微相（图5（c））。由于该沉积时期构造带坡度相对较陡，三角洲前缘亚相分布面积相对较小，镶嵌在湖泥微相和三角洲平面亚相之间，仅在构造带中部呈窄条带状分布，主要分布在宁603井区的东北部和宁66井区的中南部（图5（c））。

4 有利储层评价

不同沉积环境下形成的沉积相在沉积类型、储层空间展布方面均有所不同。本次研究选取Es1x—Es3段不同沉积条件下40口井的1 900块样品进行物性统计，统计发现，Es1x段的储层物性最好，其次是Es3段，Es1x和Es3段平均孔隙度分别为12.30%和11.10%，平均渗透率分别为18.15×10-3和5.46×10-3μm2；Es2段的储层物性最差，孔隙度平均值仅为7.60%。

依据不同沉积微相和储层物性的相关性分析，可知沉积微相与储层物性的变化有着直接的联系，沉积环境对储层岩性和物性地变化起到了重要的控制作用。中深层辫状河三角洲相砂岩中储集物性最好的是三角洲平原辫状河道和前缘水下分流河道砂体，平均孔隙度分别为11.96%和11.35%，平均渗透率分别为6.51×10-3和4.44×10-3μm2；其次为天然堤、决口扇和分支河口坝，平均孔隙度分别为8.21%、9.1%和9.44%，平均渗透率分别为4.74×10-3、3.11×10-3和1.0×10-3μm2；分流河道间与辫状河道间的储集物性最差，平均孔隙度分别为5.15%和4.01%，平均渗透率分别为0.33×10-3和0.11×10-3μm2（图6、表1）。

图6 肃宁-大王庄地区中深层储层孔渗与沉积微相关系Fig.6 Relationships of medium-deep reservoir Porosity and permeability vs.sedimentary microfacies in Suning-Dawangzhuang area

依据沉积相和物性特征分析，三角洲平原亚相中的辫状河道微相和三角洲前缘亚相中的水下分流河道微相，其细砂岩和粉砂岩储层普遍发育，同时物性较好，综合评价为Ⅰ类储层；三角洲平原亚相中的天然堤、决口扇微相和三角洲前缘亚相中的分支河口坝、远砂坝、席状砂微相，其储层物性次之，综合评价为Ⅱ类储层；三角洲平原亚相中的分流间湾沉积微相和三角洲前缘亚相中的分流河道间沉积微相，其储层物性最差，将其划分为Ⅲ类储层（表1）。

表1 肃宁-大王庄地区中深层不同储层沉积微相储层孔渗及分类Table 1 Porosity,permeability and classification of medium-deep reservoir of different sedimentary microfacies in Suning-Dawangzhuang area

综合沉积相与储层物性的研究结果，在研究区综合评价出3类中深层储层发育区。Es3段沉积时期，Ⅱ类储层连片分布，主要分布在留110井—宁古15井区域，Ⅰ类和Ⅲ类储层局部零星分布，其中Ⅰ类储层主要分布在西北部的宁14井区（图7（a））；Es2段沉积时期，Ⅰ类和Ⅲ类储层分布范围变大，Ⅰ类储层主要分布在西南部留110井区和西北部的宁608井区（图7（b））；Es1x段沉积时期，Ⅰ类储层开始连片分布，主要分布在留69井—宁603井区域及及西北部宁34井区（图7（c））。整体来说，宁28井—宁66井区域以东及留60井区东南的中深层Ⅰ类和Ⅱ类储层基本不发育，Ⅰ类和Ⅱ类储层主要分布在宁603井区西南部和宁608井区西北部，这两个区域为肃宁-大王庄地区下一步中深层油气勘探的有利目标区。

图7 肃宁-大王庄地区Es1x-Es3有利储层发育区Fig.7 Favorable reservoirs of Member Es1x-Es3 in Suning-Dawangzhuang area

5 结论

（1）饶阳凹陷肃宁-大王庄地区中深层主要发育辫状河三角洲沉积体系。依据岩心、测井和粒度等特征分析进一步可主要划分为辫状河三角洲平原和三角洲前缘2类沉积亚相和8类沉积微相。

（2）根据沉积微相不同时期的平面展布特征可知，从Es3到Es1x沉积时期，东部的河道有逐渐萎缩的趋势，砂体的分布范围逐渐变小。在Es1x沉积时期，其砂体主要分布在陡坡带断层根部附近。

（3）沉积微相控制了研究区的储层物性。三角洲平原亚相中的辫状河道微相、三角洲前缘亚相中的水下分流河道微相，细砂岩和粉砂岩储层普遍发育，同时孔渗相对较高；宁603井区西南部和宁608井区西北部为肃宁-大王庄地区下步中深层优质储层发育有利目标区。