大型复合河道砂体的沉积模式研究———以大庆萨尔图油田北部葡萄花油层为例

1、大型复合河道砂体的沉积模式研究以大庆萨尔图油田北部葡萄花油层为例    摘 要 随着开发的深入，开发区井距由开发初期的 500600 m，缩小到目前的一百米甚至几十米。加密的井网为恢复砂体原始的空间展布特征成为可能。通过详细地岩心观察和描述，利用密井网开发区的测井、录井及各种地质资料，对研究区目的层段的沉积环境、沉积特征进行了精细研究。认为松辽盆地萨尔图油田葡萄花油层为大型复合河道砂体。通过对 1 000 多口井的详细解剖，提出了大型复合河道砂体的识别方法、沉积特征及沉积模式，为其它地区大型复合河道砂体的解剖提供参考，为大型复合河道砂体内剩余油挖潜提供重

2、要的理论依据。关键词 大型复合河道 沉积模式 葡萄花油层 剩余油挖潜对河流沉积模式的研究已有几十年的历史，许多沉积学家做了大量的工作，取得了显著的成果。Allen( 1965) 提出的曲流河相的沉积模式1，Admail( 1978) 系统地阐述了河流的形成机理及沉积模式2，3，薛培华( 1991) 对河流点坝储层模式进行了总结4，马世忠( 2000) 提出了曲流河内部建筑结构5，赵 翰 卿 ( 1987) 、李 思 田 ( 1992) 、王 建 功( 2007) 总结了大型浅水三角洲砂体的沉积特征68，通过对河流沉积学的研究，人们已归纳出曲流河、辫状河及网状河及浅水三角洲的沉积特征、沉积模式及

3、其演化过程914，前人建立的各种模式已成为对比和认知河流沉积体的一个必要的手段。国内外各大油田几十年来对河流沉积模式的研究，其研究成果取得了巨大的经济价值。但前人提出的是单支曲流河道的沉积模式。随着油田勘探工作的不断深入，井网的加密，出现了很多大面积连片的河道。前人将其笼统地划分为单一的河道，这种做法对早期开发阶段影响不大，但对油田开发的中后期，尤其是老油田进入三采阶段，砂体的切叠及连通关系至关重要，砂体的连通及切叠关系分析不准确，所制定的油田开发方案难以见效，剩余油挖潜也将无法实现。因此，本文在前人曲流河相的沉积模式的基础上，利用密井网开发区的优势，提出大型切叠河的沉积模式，为大型曲流河道的

4、研究提供参考，为油田开发提供依据。1 研究区地质特征萨尔图油田位于大庆长垣的北部，构造较为平缓，地势平坦。中新生代地层自下而上沉积了火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组、依安组、大安组、泰康组和第四系，下白垩统姚家组一段葡萄花油层为主要产油层。葡萄花油层沉积于松辽盆地坳陷期，是在青山口组一段最大湖侵之后，青二、三段湖泊逐渐萎缩，姚一段到姚家组二、三段沉积时期湖泊面积萎缩到最小的背景下发育起来的总体凹陷过程中的显著陆相充填沉积建造。此时，由于古地形相对平坦、气候干旱、物源供应充足、湖泊面积相对较小，造成葡萄花油层沉积以泛滥平原沉积和浅水湖泊三角

5、洲沉积为主。总的沉积背景是一个水退的过程，湖岸线不断退缩，形成河流和三角洲沉积相互叠加的一个整体。2 沉积微相类型及能量相研究通过对研究区内取芯井的精细岩心观察和描述，认为葡萄花油层为远源、坡缓、流长、能强的大型河流 三角洲北部沉积体系，其中 PI7 PI4 为明显的水退过程中形成的浅水湖泊远岸三角洲内前缘亚相;PI5 + 6 沉积时湖泊收缩，湖盆面积减小，湖岸线位于研究区北部，近岸三角洲内前缘亚相; PI4 沉积时湖盆范围短暂扩大，为远岸三角洲内前v缘亚相沉积; PI4 到PI3 沉积时为一明显的快速水退过程，此时湖盆范围最小，PI3 为辫状河沉积; PI2 沉积时为曲流河沉积;PI1 沉积

6、时湖盆快速扩张，PI1 离岸线较近的分流平原沉积。本次研究选取大型河道发育的 PI2 小层为代表，PI2 小层为曲流河相沉积。综合各种地质资料，将 PI2 小层曲流河相沉积细分为 8 种微相及能量相类型( 图 1) 。2 1 微相类型2. 1. 1 河道微相岩性以中、细、粉砂岩为主，呈明显的正旋回;具典型的河流沉积二元结构; 具典型的河流垂向层序，即自下而上，明显起伏的底部冲刷面( 表明陆上强流冲蚀)块状层理钙质含( 泥) 砾砂岩底部滞溜沉积具大型板状、楔状交错层理的中、细砂岩分流河道下部沉积具小型板状、楔状、槽状交错层理的砂岩、泥质粉砂岩的河道上部沉积小型交错层理、波纹层理的过渡岩性近堤岸沉

7、积红色块状泥岩分流间沉积，分流间薄层砂相对较少，与水下分流河道相比，其具粒粗、砂体厚而宽、冲刷面明显而起伏大，含砾( 泥砾) 多、层理规模大、物性好、与陆上其他微相共生组合的显著特征，且属于高能相。2. 1. 2 废弃河道微相是指原河道被废弃后的沉积，因河道被废弃后，河水流量极大减弱或近于零，为此，其以沉积粒度变细、强牵引流层理类型规模变小或消失为总体特征，总体呈正旋回的含泥粉砂岩、过渡岩性沉积。2. 1. 3 溢岸砂微相是特大洪水期河水普遍溢岸，形成的大面积薄层席状砂，其多为顶底突变，岩性为粉砂岩、含泥粉砂岩、泥质粉砂岩; 呈垂向上多个、层薄且面积分布较大。2. 1. 4 分流间泥微相以含相

8、对较少的薄砂层、较厚层而单一的、红色、块状泥理、含钙粒、植根、虫孔而很少动物化石的泥岩为特征。;2 2 能量相类型在微相研究的基础上，根据同一微相沉积时水动力条件的不同，将微相细分为能量相15。不同能量相内部砂体的发育情况及物性特征都有一定差异，本次研究河道微相进一步细分为河道主体、一类河道，二类河道，三类河道及河道边部 5 类能量相类型。河道主体的砂体有效厚度最大，孔渗最好，夹层分布少，电测曲线幅值高且幅度差大，一类河道、二类河道、三类河道至河道边部在具有典型河道的特征外储层性质依次变差。3 大型复合河道的识别标志3 1 垂向上单期河道的识别P12 沉积时期基准面由下降至上升的转换面所致，此

9、时地壳相对上升、湖面相对下降、可容空间相对最小、岸线向湖退却、三角洲向湖进积、研究区相对近源，河流能量增强、下切能力增大，致使河道发育、空间上严重切叠。垂向上细分时间单元是实现大型复合砂体内的成因单砂体识别的基础，要在空间上识别出成因单砂体，首先要在垂向上划到成因单砂体级。先选出在垂向上具有典型切叠特征的井( 图 2) ，在空间( 垂向和平面) 上，由时间单元可分处向不可分处推进，识别、划分时间单元。先确定可明确划分的井，后按单井切叠面特征、垂向切叠程度确定不可分开或分开不明显井的成因单砂体界面，最后确定大型下切叠河道复合砂体界面。3 2 平面上单期河道的识别将“大型切叠河道复合砂体”划分为平

10、面上的多个单一分流河道砂体。大型切叠河道复合砂体空间上被不稳定的残留分流间薄层泥岩、或分流间薄层砂、或天然堤、或废弃河道等隔开，但相当一部分呈切割叠加，其部分连通，一部分因河道底部不渗透或特低渗透的钙质砂岩或泥砾砂岩阻挡而不连通或连通性很差。( 1) 不同单一河道在较大区内通常存在可分开的部位，可根据单一河道的宽度、发育规模结合物性变化作适当的自然延伸。( 2) 废弃河道沉积物是单一河道砂体边界的重要标志。根据废弃河道的成因，在曲流带内部，废弃河道代表一个点坝的结束，而最后一期废弃河道则代表一次性河流沉积作用的改道。对于一般分流河道砂体，即可在判断砂体规模的基础上，依据废弃河道区分出不同的河道

11、砂体。( 3) 不连续河间砂体的出现可能代表两条不同河道的边界。尽管大面积分布的河道砂体是多条河道侧向拼合的结果，但两条河道之间总要出现分叉，留下河间沉积物的踪迹，沿河道纵向上不连续分布的河间砂体( 河间泥或薄层砂) 正是两条不同河道分界的标志。( 4) 河道边部的识别可用于区分两条河道边界。虽然河道砂体在平面上连片分布，但每口井的曲线形态，物性存在差异。一般认为河道边部和砂体厚度减薄、物性变差，尤其是砂体厚度变薄且层位偏上可被看作河道边部，在曲流河中指的是凸岸一侧河道边部。( 5) 两条河道砂体层位上的变化。不同河道砂体尽管同属一个成因单元，但是受其沉积古地形的影响沉积能量的微弱差别及河道改

12、道或废弃时间差异的影响，在顶底层位上会有差异。如果这种差异出现在河道分界附近，那么就可以将其作为两个河道砂体的边界的标志。4 平面微相研究及成因分析小层平面微相研究是认识各小层成因、单砂体展布、平面非均值性及剩余油分布研究的重要基础，本次研究选取葡油层大型河道发育的 PI2 小层沉积微相为重点研究对象，通过精细的微相识别及切叠河道边界的准确识别，建立了大型切叠河道的沉积模式，为大型切叠河道的研究提供依据16、174 1 平面沉积微相PI2: 平面沉积微相研究结果表明，PI2 小层为曲流河相，砂体发育非常，以河道微相为主，河道呈近南北向展布( 图 3) ，利用上述单支河道的识别方法，对区内 2

13、支特大型河道进行精细识别，其中西部一支特大型河道由 7 支中型河道切叠而成，东部一支特大型河道由 3 支中型河道切叠而成，每支河道的内部并非是一个均值体，根据物性的差异，将河道细分为三种类型即一类河道、二类河道和三类河道，河道间被溢岸砂和道间泥充填。河道内部不同河道类型的识别，尤其是废弃河道的识别对储层非均值性的研究、对重新认识河道内部砂体的联通情况、调整开发方案及判断剩余油富集区都具有非常重要的意义。4 2 成因分析当曲流河在平面上，经河道形成发展侧蚀沉积废弃过程，并在邻区形成新河道时，因此时基准面仅稍高于或近于古地面，形成可容纳空间很小，致使新河道砂体不是沉积于前期河流沉积之上，而是下切前

14、期河流沉积物并与之沉积在同一平面上( 看似同期河流沉积) ，当新河流在发育过程中在曲流带逐渐向凹岸侧蚀，并切蚀到同一平面早期的河道砂体而连接时，则形成不同河道砂体的平面侧向切蚀叠加即侧叠。若很小可容纳空间状态继续保持，则会致使前后或同期的多条河流在同一平面上侧叠而形成大面积分布的大型侧向切叠型河道复合砂体。5 沉积模式建立利用大型切叠河道精细解剖方法所得到的结果与原来没有进行切叠河道解剖的研究结果有很大的差别，通过对比分析可以看出，原来大面积连片的河道砂体是由多支切叠河道砂体的复合体，原来没有区分的河道内部可以细分为不同的能量单元。综合上述葡油层沉积微相的研究结果，根据小层沉积微相的河道的平面

15、展布特征，最终建立了大型切叠河道的沉积模式( 图 4) ，它直观地体现了大型河道的沉积模式及河道内部的沉积特征，为大型河道的研究提供了参考和依据。6 结论通过上述研究，本文得出以下几点结论:( 1) 老油田主力油层开发过程所面临的大面积连片的大型河道砂体，其实是由多条单支河道切叠而成的，原来认为单一的河道类型，是可以进一步细分的，该方法为油田开发中所遇到的难题提供了新的思路。( 2) 不同的河道类型其岩性、物性差别很大，同一河道内部也包括不同的能量单元，废弃河道的遮挡使其两侧的砂体不能连通，这些因素的存在对注水开发效果及剩余油的挖潜将产生重要影响。( 3) 提出了大型切叠河道在垂向及平面上识别

16、技术，能够在复杂河流切叠地层条件下，垂向区分单期河道、平面上从严重切叠的大面积砂体中区分单支河道，建立的大型切叠河道的沉积模式，为大面积连片砂体的研究提供了有利的基础，为油田开发方案的制定提供有利的依据。参 考 文 献1 Allen J R L A review of the origin and characteristics of recent allu-vial sediments Sedimentology，1965，5( 2) : 891912 Miall A D Fluvial sedimentology Mem Can Soc Petro Geol，Cal-gary，1978;

17、5: 8593 Miall A D Lithofacies types and vertical profile models in braidedriver deposits a summary In: Miall A D，ed Fluvial SedimentologyMem Can Soc Petro Geol，Calgary，1978; 5: 5976044 薛培华 河流点坝相模式概论 北京: 石油工业出版社，1991:77795 马世忠，杨清彦 曲流点坝沉积模式、三维构形及其非均质模型 沉积学报，2000; 18( 2) : 2412466 赵翰卿 松辽盆地大型叶状三角洲沉积模式 大庆石油地质与开发，1987; 6( 4) : 1917 李思田，程守田，杨世恭，等 鄂尔多斯盆地东北部层序地层及沉积体系分析 北京: 地质出版社，1992: 1132118