趙小慶，鮑志東，劉宗飛，柴秋會(huì)

1)中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京，102249； 2)中國石油大學(xué)油氣資源與探測(cè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，102249

內(nèi)容提要：在研究區(qū)目的層進(jìn)行高分辨率層序地層研究的基礎(chǔ)上，對(duì)分流河道微相的儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性進(jìn)行分析，應(yīng)用不同級(jí)次基準(zhǔn)面旋回成因的沉積學(xué)分析和表征儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性的各項(xiàng)巖芯化驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)定量分析，指出基準(zhǔn)面旋回因素對(duì)不同級(jí)次水下分流河道主體儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性影響存在差異：單一水下分流河道和單期復(fù)合水下分流河道的儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性呈正韻律變化，多期復(fù)合水下分流河道儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性分布呈不規(guī)則趨勢(shì)，多級(jí)次的基準(zhǔn)面旋回及其伴隨的可容納空間變化所引起的沉積環(huán)境的變化影響水下分流河道儲(chǔ)層非均質(zhì)性。

三角洲前緣是我國已發(fā)現(xiàn)油田的重要儲(chǔ)層類型之一(徐安娜等，1989)，而水下分流河道是河控三角洲前緣儲(chǔ)集砂體的重要組成部分，故進(jìn)行水下分流河道儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究對(duì)油氣開發(fā)及剩余油挖潛具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。廣大學(xué)者在儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性層次分類的基礎(chǔ)上(裘亦楠，1991；陳占坤等，2006)，分析了影響儲(chǔ)層物性分布規(guī)律的控制因素，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性不但受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(曾聯(lián)波等，2007)和成巖作用(鄭俊茂和龐明，1989；熊琦華等，1994；鄒才能等，2008)影響，同樣受控于沉積因素(韓會(huì)軍等，2007)。而基準(zhǔn)面旋回通過可容空間與物源供給相對(duì)變化等沉積過程(付國民等，2005)對(duì)沉積物的巖礦類型(羅忠等，2007)、巖相組合(Timothy，2000)和規(guī)模展布(樊太亮和李衛(wèi)東，1999)產(chǎn)生影響，從而使儲(chǔ)層沉積微相類型產(chǎn)生差異(張世廣等，2009)，最終使不同旋回階段的砂巖儲(chǔ)層的質(zhì)量非均質(zhì)性有異。前人研究主要側(cè)重于在探討不同基準(zhǔn)面旋回中不同沉積微相類型對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性差異的影響，對(duì)不同基準(zhǔn)面旋回階段的水下分流河道儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性的分布特征及控制機(jī)理則探討較少(樊太亮和李衛(wèi)東，1999；柯光明等，2007)。本文以扶余油田東區(qū)扶余油層水下分流河道儲(chǔ)層為例，在應(yīng)用密井網(wǎng)(平均井距125m)建立高分辨率層序地層格架的基礎(chǔ)上，對(duì)2216口井的儲(chǔ)層物性參數(shù)進(jìn)行分析，探討基準(zhǔn)面旋回對(duì)水下分流河道儲(chǔ)層非均質(zhì)性的控制作用。

圖 1 松遼盆地扶余油田地理位置圖(據(jù)王永春，2001)Fig．1 Geographical location of the Fuyu Oilfield in the Songliao Basin (after Wang Yongchun, 2001)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

扶余油田位于松遼盆地南部扶新隆起帶東緣扶余Ⅲ號(hào)構(gòu)造(圖1)，松遼盆地南部中央坳陷區(qū)東緣，是一個(gè)被斷層復(fù)雜化的多高點(diǎn)穹隆背斜，油藏類型為被斷裂復(fù)雜化的層狀構(gòu)造油藏。主力油層為白堊系泉頭組上油組，是一套完整的河流—三角洲沉積(王志武等，1993)，其中泉四段扶余油層為典型的三角洲前緣沉積(張慶國等，2007；胡學(xué)智等，2008)，油藏埋深300～500m，厚度約為200m，為本次研究的目的層段。

扶余油層的孔隙類型主要以原生砂巖粒間孔隙為主，次生孔隙不發(fā)育，喉道形態(tài)較為復(fù)雜，儲(chǔ)層有效厚度平均為6．6m，主力油層主要包括扶余油層的2、4、7、9、10小層，孔隙度平均為25%，滲透率平均為160×10-3μm2，屬中孔中滲儲(chǔ)層；儲(chǔ)層礦物成分以石英砂巖為主，膠結(jié)類型以泥質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)為主，巖石成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較高；巖石固結(jié)程度低到中等，顆粒接觸以點(diǎn)接觸和點(diǎn)線接觸為主，整體處于早成巖階段。由于埋深跨度較小(100m)，故成巖作用儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性影響較弱。

2 高分辨率層序地層格架

根據(jù)前人研究成果，可將扶余油層劃分為13個(gè)小層、17個(gè)韻律層。結(jié)合前人對(duì)基準(zhǔn)面旋回級(jí)次問題的大量研究(張慶國等，2007；胡學(xué)智等，2008)，若將三級(jí)層序?qū)?yīng)為長期基準(zhǔn)面旋回，則可將扶余油層作為一個(gè)長期基準(zhǔn)面旋回。在長期旋回內(nèi)部，根據(jù)巖芯及測(cè)井曲線變化特征(表1)，可進(jìn)一步劃分為4個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回、13個(gè)短期旋回(表2)。其中，短期旋回主要發(fā)育單一水下分流河道級(jí)次砂體，中期旋回對(duì)應(yīng)復(fù)合水下分流河道級(jí)次砂體，長期旋回發(fā)育多期復(fù)合水下分流河道(圖2)。

圖 2 松遼盆地扶余油田東區(qū)基準(zhǔn)面旋回綜合模式圖Fig. 2 Synthetic pattern of base-level cycle of K1q4 in the eastern Fuyu Oilfield, Songliao Basin

3 沉積微相特征與儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)定量評(píng)價(jià)參數(shù)

由于本文重點(diǎn)是探討基準(zhǔn)面旋回對(duì)單一微相儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性的控制，本次研究對(duì)2216口開發(fā)井的單一水下分流河道主體的儲(chǔ)層非均質(zhì)定量評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并通過巖性和測(cè)井曲線特征在扶余油層識(shí)別出了水下分流河道、遠(yuǎn)砂壩、堤岸和水下分流河道間等微相類型(表3)，綜合考慮砂體發(fā)育程度及代表性,本次研究將對(duì)單一水下分流河道主體的儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)參數(shù)進(jìn)行分析(吳勝和等， 2008；溫立峰等，2011)。

4 基準(zhǔn)面旋回對(duì)水下分流河道儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性的控制

基準(zhǔn)面旋回通過對(duì)異旋回和自旋回兩種作用機(jī)制對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育產(chǎn)生影響(李海燕等，2004)。其中，異旋回主要是由盆地沉降、沉積物供給和湖平面變化等外部因素引起沉積體系的變化，自旋回則是通過河流洪水事件等水體自身水動(dòng)力變化和山體垮塌等物源供給程度突然變化等現(xiàn)象進(jìn)行表征。因此，自旋回通常以事件沉積作用為主，如物源較近或盆地規(guī)模較小的沉積環(huán)境自旋回作用明顯(劉國勇等，2006)；并且在發(fā)育時(shí)間較短的基準(zhǔn)面旋回，如短期或超短期級(jí)次旋回自旋回作用明顯(尹太舉等，2005)；同樣，在盆地基底升降等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較平緩的情況下，自旋回也會(huì)對(duì)儲(chǔ)層砂體的沉積產(chǎn)生明顯影響。

表 1 松遼盆地扶余油田東區(qū)扶余油層高分辨率層序地層格架特征和識(shí)別手段Table 1 High resolution sequence stratigraphic frame work features and recognition method of the K1q 4 in the eastern Fuyu Oilfield, Songliao Basin

4.1 短期基準(zhǔn)面旋回與單一水下分流河道儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性關(guān)系

通過對(duì)工區(qū)目的層10個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，單一水下分流河道主體儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性自下而上呈整體變強(qiáng)的正韻律為特征。下面將以SSC3短期旋回為例(圖3)，對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)論述。

圖 3 松遼盆地扶余油田SSC3短期基準(zhǔn)面旋回非均質(zhì)模式(J20井)Fig. 3 The macro scopichetero geneity pattern of SSC3 short-term base-level cycles in the Fuyu Oilfield, Songliao Basin (Well-J20)

在SSC3短期基準(zhǔn)面旋回中，隨著基準(zhǔn)面下降，可容納空間與物源供給比值不斷增加，沉積水體變深、水動(dòng)力條件變?nèi)?，使沉積的砂體粒度不斷變細(xì)、泥質(zhì)含量也相應(yīng)升高，故儲(chǔ)層孔隙體積總體變小、孔隙度變小，并且孔隙喉道由于直徑減小、泥質(zhì)顆粒增多等原因，逐漸易被堵塞。這是由于隨著水動(dòng)力條件(自旋回因素)的減弱，沉積物的粒度中值變小、孔隙體積減小，且泥質(zhì)顆粒相對(duì)增加，使儲(chǔ)層的平均孔喉半徑減少、孔喉體積比減少、均質(zhì)性和連通滲流能力不斷減弱，同時(shí)，由于與前三角洲泥巖的距離不斷減少，儲(chǔ)層物性夾層區(qū)域發(fā)育。因此，單一水下分流河道主體自下而上呈儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性整體變強(qiáng)的正韻律為特征。

表 2 松遼盆地扶余油田東區(qū)泉四段高分辨率層序地層劃分與巖石地層對(duì)比關(guān)系表Table 2 The comparison between the high resolution sequence stratigraphic division and the lithostratigraphy of the K1q4 in the eastern Fuyu Oilfield, Songliao Basin

表 3 松遼盆地扶余油田東區(qū)泉四段不同類型沉積微相特征Table 3 Different types of sedimentary microfacies characteristics of the K1q4 in the eastern Fuyu Oilfield, Songliao Basin

圖 4 松遼盆地扶余油田水下分流河道主體物性及非均質(zhì)性與中期基準(zhǔn)面旋回的關(guān)系Fig. 4 The relationship between the underwater distributary channel’s physical parameters and lithologic inter bed and the middle term base-level cycles in the Fuyu Oilfield, Songliao Basin

在此過程中，儲(chǔ)層分選系數(shù)(通過反映沉積物搬運(yùn)距離而間接表征湖平面升降等異旋回因素)基本不變，說明雖然異旋回因素在沉積過程中同樣影響著單一水下分流河道主體的非均質(zhì)性，但由于短期旋回持續(xù)時(shí)間較短，使異旋回因素變化處于相對(duì)靜止的狀態(tài)，此時(shí)沉積水體的水動(dòng)力條件等自旋回因素(黃彥慶等，2006；吳勝和，2010；溫立峰等，2011；吳勝和等，2011)成為影響單一水下分流河道主體儲(chǔ)層質(zhì)量主要原因。所以，在自旋回因素影響下，砂體內(nèi)部互相疊置且相對(duì)獨(dú)立的物性韻律單元與物性夾層進(jìn)行有序組合，導(dǎo)致單一水下分流河道主體儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性呈現(xiàn)正韻律特征。

圖 5 松遼盆地扶余油田水下分流河道主體物性及非均質(zhì)性與長期基準(zhǔn)面旋回的關(guān)系Fig. 5 The relationship between the underwater distributary channel’s physical parameters and lithologic inter bed and the long term base-level cycles in the Fuyu Oilfield, Songliao Basin

4．2 中期基準(zhǔn)面旋回與復(fù)合水下分流河道儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性關(guān)系

中期基準(zhǔn)面旋回對(duì)應(yīng)于復(fù)合水下分流河道主體級(jí)次砂體，由多期單一水下分流河道復(fù)合而成。雖然微相類型相同，但處于中期旋回不同位置的單一水下分流河道主體的儲(chǔ)層質(zhì)量具有明顯差異，并且其非均質(zhì)性表現(xiàn)為自下而上依次變強(qiáng)的特征。由于MSC3中期旋回的砂體相對(duì)較發(fā)育且具有代表性，本文將對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)分析。

MSC3中期基準(zhǔn)面旋回發(fā)育于長期基準(zhǔn)面旋回上升旋回的中期，由3個(gè)短期旋回組成。在中期旋回初期，由于可容納空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于物源補(bǔ)給，盆地以補(bǔ)給沉積為主，沉積了一套前三角洲泥巖；隨后在構(gòu)造等異旋回因素影響下，中期基準(zhǔn)面上升，可容納空間開始增大，但由于沉積物供給較多且搬運(yùn)距離相對(duì)較遠(yuǎn)等原因，儲(chǔ)層砂體發(fā)育且分選性較好(圖4)，導(dǎo)致此階段發(fā)育的單一水下分流河道主體儲(chǔ)層物性整體較好、非均質(zhì)性較弱；并且由于泥質(zhì)含量相對(duì)較小等原因，砂巖中泥質(zhì)夾層相對(duì)不發(fā)育。隨著中期基準(zhǔn)面不斷上升、可容納空間與物源補(bǔ)給的比值不斷增大，湖盆逐漸擴(kuò)張，沉積地點(diǎn)靠近物源區(qū)，使沉積物搬運(yùn)距離變短、分選變差；同時(shí)，在沉積水體的水動(dòng)力條件持續(xù)變?nèi)醯挠绊懴?，使依次沉積的多期單一水下分流河道主體的物性整體逐漸變差、非均質(zhì)性不斷變強(qiáng)。故在構(gòu)造等異旋回因素的控制下，儲(chǔ)層的分選程度不斷變差，使砂巖的孔喉結(jié)構(gòu)相應(yīng)變差，導(dǎo)致不同時(shí)期形成的單一水下分流河道的儲(chǔ)層質(zhì)量微觀非均質(zhì)性出現(xiàn)差異。

通過分析發(fā)現(xiàn)，中期旋回發(fā)育時(shí)間相對(duì)較長，處于中期旋回不同位置的單一水下分流河道，由于受到異旋回因素的影響而使各自的可容納空間、沉積物補(bǔ)給和搬運(yùn)距離有異，同時(shí)，體積分配和粒度分異作用也使各自沉積環(huán)境出現(xiàn)差異，導(dǎo)致相同類型微相的儲(chǔ)層質(zhì)量出現(xiàn)差異；再結(jié)合水動(dòng)力條件持續(xù)減弱等自旋回因素影響，多期單一水下分流河道主體進(jìn)行有序組合，使復(fù)合水下分流河道主體的儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性總體表現(xiàn)為底部較弱、頂部較強(qiáng)的規(guī)律性變化。

4．3 長期基準(zhǔn)面旋回與多期復(fù)合水下分流河道儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性關(guān)系

對(duì)于長期基準(zhǔn)面旋回從下到上，依次發(fā)育3期復(fù)合水下分流河道，分別對(duì)應(yīng)于MSC3、MSC2、MSC1中期旋回。雖然同樣由多期單一水下分流河道組成，長期旋回的儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性卻表現(xiàn)為，自下而上先由強(qiáng)變?nèi)?個(gè)正旋回規(guī)律性變化(圖5)。

這是由于長期旋回發(fā)育時(shí)間跨度較大，在中期旋回發(fā)育過程中，盆地基地升降等異旋回因素對(duì)其影響顯著，使中期基準(zhǔn)面出現(xiàn)周期性升降的特征，從而引起沉積水體的水動(dòng)力條件出現(xiàn)由強(qiáng)變?nèi)醯姆浅掷m(xù)性變化。因此，在中期基準(zhǔn)面旋回范圍內(nèi)，自旋回因素對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的影響會(huì)受到異旋回因素的制約，在此條件下，多期復(fù)合水下分流河道主體之間的儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性差異較大、分布的規(guī)律性不明顯。

5 結(jié)論

(1)由于研究區(qū)目的層構(gòu)造發(fā)育較為簡單、儲(chǔ)層埋藏深度變化較小，故構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和成巖作用對(duì)研究區(qū)目的層水下分流河道儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性的整體影響差異較小。

(2)研究區(qū)目的層水下分流河道主體儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性主要受控于多級(jí)次的基準(zhǔn)面旋回及其伴隨的可容納空間變化所引起的沉積環(huán)境的變化。

(3)研究區(qū)目的層單一水下分流河道主體儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性主要受自旋回因素影響而表現(xiàn)為正韻律特征，單期次復(fù)合水下分流河道主體儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性受自旋回和異旋回因素共同控制而呈現(xiàn)底部較弱、頂部較強(qiáng)的規(guī)律性變化，多期次復(fù)合水下分流河道主體儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性受異旋回因素主導(dǎo)而出現(xiàn)無規(guī)則分布。