(山東科技大學 地球科學與工程學院，山東 青島 266590)

1965年Holmes A[1]提出，扇三角洲是從鄰近高地推進到穩(wěn)定水體中去的沖積扇。扇三角洲沉積體是一種重要的油氣儲集體，20世紀80年代以后，許多學者對中國陸相湖盆入湖扇三角洲及其他沉積微相展開深入的研究，對其沉積構(gòu)造背景、空間分布模式及砂體展布特征進行研究，如安棚油田核三段扇三角洲[2]、義北油田大43塊沙四上亞段扇三角洲前緣[3]、義北油田大43塊沙四段灘壩砂體[4]、王龍莊油田阜寧組二段混合沉積灘壩體系[5]、東營凹陷北部永921地區(qū)漸新世沙三段和沙四段扇三角洲[6]。國外也做過關(guān)于不同沉積微相的儲層性質(zhì)研究，認為控制巖石物理性質(zhì)的關(guān)鍵因素之一是高嶺石[7]。關(guān)于研究區(qū)內(nèi)部，許曉鳳[8]認為青東凹陷沙河街組四段上亞段存在三大物源區(qū)，即墾東凸起、青坨子凸起以及濰北凸起，共形成三大沉積體系，分別為北部的近岸水下扇沉積體系、西部扇三角洲-湖相沉積體系以及東南部的三角洲沉積體系，控制沉積體系發(fā)育的主要因素是古地貌、斷層活動的聯(lián)合作用。孫志勇[9]認為本研究區(qū)屬扇三角洲沉積體系，儲層非均質(zhì)性強，同生斷層構(gòu)造活動影響區(qū)域沉積特征和儲層物性。王偉等[10]認為青東凹陷沙四段儲層具有中-高孔隙度、中-低滲透率的特點，并且成巖作用是控制該區(qū)儲層物性的關(guān)鍵因素。但由于研究區(qū)內(nèi)幕復雜，當前的勘探程度還遠遠不夠。并且，在扇三角洲沉積微相與有利儲層的關(guān)系方面缺乏系統(tǒng)的研究。因此，本研究以青東5塊沙四上亞段扇三角洲沉積體系為例，對沉積微相與有利儲層的關(guān)系進行探討。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

青東5塊地處濟陽坳陷東部、郯廬斷裂帶西側(cè)青東凹陷西斜坡[11-14](圖1)。鉆井揭示地層自下而上依次為：古近系包括孔店組、沙河街組(缺失東營組)；新近系包括館陶組、明化鎮(zhèn)組及第四系平原組。沙河街組分為4段，其中沙四段可分為上、下兩個亞段，主要含油氣層系為沙四上亞段(the upper submember of the fourth member of Shahejie formation，the upper submember of Es4，也可簡稱沙四上，地層代號Es4s)，地層厚度約140～550 m。沙四上共劃分了4個砂組，其中1-3砂組含油，在砂組劃分的基礎上，針對含油砂組進一步劃分為29個小層，其中17個小層含油。

2 沉積體系識別標志

2.1 沉積微相鑒別標志

2.1.1 巖性特征

研究區(qū)內(nèi)部的主要儲層類型為含礫粗砂巖以及灰白色粉砂巖(圖2)，儲集層的粒度較粗。巖石中鉀長石含量為19%，斜長石含量為18%，長石含量平均為32.4%；石英含量平均為36.8%；巖屑平均含量為29.7%，主要為巖漿巖以及變質(zhì)巖。成熟度較低。磨圓度較差，多為次棱角狀，分選較差，多為顆粒式支撐，點式接觸，膠結(jié)類型為孔隙式，巖石的結(jié)構(gòu)成熟度也較低。屬于快速搬運、快速沉積，反映了研究區(qū)距離物源區(qū)較近。

2.1.2 粒度特征

概率粒度累積曲線包括兩段式和三段式，以三段式為主，粒度分布范圍寬，累積曲線表現(xiàn)平緩，說明研究區(qū)儲層分選差。兩段式曲線為河流型曲線特征，伴有過渡段的存在及沖刷回流作用，反映了水流狀態(tài)的復雜性；巖性為含礫砂巖、粗砂巖以及細砂巖，層理類型以水平層理(圖3)為主，粉砂巖、細砂巖以斜層理和交錯層理為主；跳躍段的最粗粒徑在-1Φ～0左右，斜度一般，說明分選不好；主要的水動力來自牽引流。三段式為淺灘型特征，巖性為含泥砂巖、中砂巖以及粉砂巖，以交錯層理為主；碎屑粒徑最粗1Φ左右，S截點在4Φ左右，T粗截點在2～3Φ；跳躍段分選好，均在3Φ左右，而滾動和懸浮段分選差(圖4)；C-M圖上平行于C=M基線，具有事件性沉積特點。

圖1 研究區(qū)位置圖

青東5-1側(cè)井，1 922.15 m圖2 粗砂巖Fig.2 Coarse sandstone

青東5-1側(cè)井，1 876.60 m圖3 水平層理

2.2 沉積微相類型及特征

以巖心分析資料及大量測井與錄井資料為基礎，在沉積特征分析基礎上，劃分青東5塊沙四上亞段為扇三角洲沉積體系(表1)。根據(jù)測井識別結(jié)果(圖5)，青東5塊沙四上亞段主要發(fā)育扇三角洲前緣以及前扇三角洲亞相，扇三角洲平原亞相不發(fā)育。

圖4 粒度概率曲線圖

相亞相微相備注扇三角洲前緣水下分流河道,水下分流河道間,河口沙壩,前緣席狀砂扇三角洲扇三角洲平原洪泛平原前扇三角洲沙壩,沙灘,碳酸鹽巖灘,濱淺湖(泥質(zhì)沉積)位置與濱淺湖重疊

圖5 沉積微相測井曲線特征

1) 洪泛平原微相

青東5-2-X5井1 345～1 360 m，洪泛平原微相一般以互層的灰色泥巖與淺灰色泥巖沉積為特征，夾少量薄層粉砂質(zhì)泥巖，粒度較細。發(fā)育小型交錯層理，自然伽馬曲線一般為平直的。

2) 水下分流河道微相

青東5-X9井1 475～1 540 m，水下分流河道微相發(fā)育粗砂巖及中砂巖，偶見細礫巖。發(fā)育沖刷-充填構(gòu)造、遞變層理和塊狀層理，垂向上具明顯的正韻律特征，粒度向上變細，自然伽馬曲線為箱形、鐘形和齒形。

3) 水下分流河道間微相

青東5-X3井1 365～1 390 m，水下分流河道間微相巖性為淺灰色細砂、粉砂巖及灰綠色泥巖互層，發(fā)育水平層理及波狀層理。由于水下分流河道的強沖刷及頻繁改道，該微相有時以夾層形式出現(xiàn)[15]。垂向上具有反韻律沉積特征，分選性由下向上變好，自然伽馬曲線表現(xiàn)為低幅齒形。

4) 河口沙壩微相

青東5-X4井1 415～1 425 m，該微相多由中砂巖、細砂巖以及粉砂巖互層構(gòu)成復合韻律，砂巖主要發(fā)育平行層理、槽狀交錯層理、楔狀交錯層理，粉砂巖多發(fā)育浪成沙紋層理、波狀層理，底部有沖刷構(gòu)造，見炭屑，植物碎屑。垂向上表現(xiàn)為粒度由下向上變粗的反韻律層理，自然伽馬曲線呈漏斗形、齒化箱形，垂向上與水下分流河道的箱形、鐘形以及洪泛平原的平直基線相連。

5) 前緣席狀砂微相

前緣席狀砂微相以淺灰色粉砂巖、細砂巖與灰色泥巖互層沉積為特征，成分成熟度較高。在砂巖中主要發(fā)育小型板狀交錯層理、波狀層理，泥巖中發(fā)育水平層理。自然伽馬曲線呈指形。

6) 沙壩微相

青東5-8井1 595～1 615 m，沙壩微相主要為薄層泥巖與厚層砂巖互層，砂巖層數(shù)少但單層厚度較大，砂體橫剖面呈雙凸型或底平頂凸透鏡體，多為上細下粗的反旋回沉積，也可見少量正韻律。該沉積微相的自然伽馬曲線呈鐘形-基線-指形組合。

7) 沙灘微相

青東5-3-X2井1 570～1 580 m，沙灘微相巖性主要為粉砂巖、泥巖，表現(xiàn)為砂泥巖互層特征，砂層多但較薄。分選性較好，結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度較高。相較沙壩微相，沙灘微相砂巖顏色以灰色、灰白色、灰綠色為主，多含炭屑且砂巖層較薄。發(fā)育水平層理，自然伽馬曲線呈鐘形-基線-指形組合。

8) 碳酸鹽巖灘微相

研究區(qū)湖相碳酸鹽巖的巖石類型以白云巖為主，灰?guī)r較少。有些灰?guī)r為次生的，由白云巖及硬石膏巖經(jīng)方解石化而成。發(fā)育交錯層理，顆粒分選、磨圓度較好。

9) 濱淺湖泥巖微相

青東5-1井1 635～1 690 m，濱淺湖泥巖微相主要以淺灰色、灰綠色泥巖為主，含少量的粉砂巖。生物化石豐富，以腹足類為主，含有介形蟲。沉積構(gòu)造多以水平層理和波狀層理為主。垂向上表現(xiàn)為下細上粗的反旋回沉積，自然伽馬曲線以齒形為主。

3 沉積微相展布特征

青東凹陷沙河街組四段上亞段以濱淺湖和半深湖沉積為主，發(fā)育的三種沉積體系具有呈環(huán)帶狀分布的特點，物源區(qū)為墾東凸起、青坨子凸起、濰北凸起，分別由凹陷北部、西部、東南部持續(xù)提供物源，研究區(qū)青東5塊主要物源區(qū)為青坨子凸起(圖6)。結(jié)合地質(zhì)相標志與測井相標志，進行點、線、面沉積相分析。本研究共對區(qū)內(nèi)5口取心井及13口非取心井做了沉積微相分析，選取近南北向及近東西向剖面各一條進行分析對比。由圖7、圖8，水下分流河道微相及水下分流河道間微相在北部及中部地區(qū)最為發(fā)育，其次為河口沙壩微相，向南分布范圍縮小，且出現(xiàn)湖相泥質(zhì)沉積；近東西向上，西部的水下分流河道微相及水下分流河道間微相向東演變?yōu)楹嗄噘|(zhì)沉積及沙灘、沙壩微相。從沉積微相控制砂體的角度看，各砂組的砂體發(fā)育從下到上依次變好，砂體主要發(fā)育于第1砂組。

圖6 青東5塊沙四上亞段扇三角洲沉積模式圖

通過單井相及連井相分析，再輔以地層等厚圖及砂地比等值線圖(圖9)，恢復沉積微相的展布方向和分布范圍，繪制出代表性砂組的沉積微相展布圖(圖10)，精細刻畫青東5塊Es4s這一含油層系的沉積微相展布特征及演化規(guī)律[16-17]。兩個砂組沉積時期的物源從西略偏南方向進行補給，由西南向東北方向呈扇形展布。其中砂地比發(fā)育較好的地區(qū)基本上與水下分流河道、河口沙壩及濱淺湖灘壩相分布范圍吻合，大于20%，砂體主要發(fā)育在這些微相中，其中有利砂體主要分布在水下分流河道主河道中游和下游、河口沙壩及濱淺湖灘壩地區(qū)。

4 沉積微相與儲集層的關(guān)系

青東5塊沙四上亞段各沉積微相的儲集物性不僅取決于其形成時水動力條件、沉積物的沉積特征(包括粒度、分選性等)，而且與微相的平面展布及砂地比緊密相關(guān)。一般情況下，砂巖的粒度變粗、孔隙增大，滲透率增強，物性好。但是不同的微相由于其不同的沉積特征導致其儲集性能亦存在差異，物性的差異導致其相應聚集油氣能力的差異[18]。

4.1 成巖作用對儲集層的影響

影響儲層物性的重要因素之一是成巖作用，研究區(qū)內(nèi)成巖作用以壓實作用為主，同時具有發(fā)育程度較低的壓溶作用和膠結(jié)作用等。

在成巖作用中，影響砂巖儲層孔滲衰減的關(guān)鍵是壓實作用和壓溶作用[19]，壓實作用主要發(fā)生在成巖作用早期，而壓溶作用則會改變碎屑顆粒間的接觸關(guān)系，使之由點接觸變?yōu)榫€接觸，從而造成孔隙度降低。膠結(jié)作用通常是導致孔隙度衰減的關(guān)鍵因素。

圖7 近南北向沉積微相剖面對比圖

圖8 近東西向沉積微相剖面對比圖(圖例同圖7)

古近系雖然時代較老，但是研究區(qū)沙河街組四段上亞段埋深較淺，深度小于2 000 m，因此導致孔滲降低的壓溶作用和膠結(jié)作用較弱，儲層孔隙以原生粒間孔隙為主。

4.2 沉積微相的巖性因素

青東5塊沙四上扇三角洲沉積微相控制砂體的巖性、粒度及分選程度，且表現(xiàn)出明顯的分帶性。水下分流河道及河口沙壩以厚層中、細砂巖沉積為特征，處于浪基面上，水流作用較強，屬于持續(xù)高能的環(huán)境，其沉積物受湖浪及河流雙向水流作用的影響及改造，泥巖細粒被淘洗干凈，砂巖分選好，因此儲集空間主要為粒間孔，且粒間孔喉分布較均勻(圖11)；沙壩及沙灘砂體粒度變細，泥質(zhì)含量增高，由于其距離物源較遠，因此處于低能環(huán)境。

圖9 青東5塊沙四上砂地比等值線圖

4.3 沉積微相的物性特征

沉積微相的類型控制儲集層的物性，不同沉積微相的孔滲差別較大(圖12)。本次研究從5口取心井中選取79份樣品進行儲集物性分析(忽略埋藏深度計算平均值)，統(tǒng)計結(jié)果可知，由水下分流河道→河口沙壩→前緣席狀砂→沙壩→沙灘，孔隙度和滲透率降低，儲層物性隨之變差。對比各微相可知，水下分流河道微相及河口沙壩微相的孔隙度、滲透率最高，分別為33.5%、31.2%和1 690×10-3、948×10-3μm2，屬于高孔、高滲儲層，且碳酸鹽含量很低；前緣席狀砂微相、沙壩微相及沙灘微相的孔隙度及滲透率較高，分別為21.8%、20.6%、19.2%和480.3×10-3、476.3×10-3、298.8×10-3μm2，屬于中孔、中滲儲層。因此，水下分流河道微相與河口沙壩微相儲集物性最好，其次為前緣席狀砂微相、沙壩微相及沙灘微相。

4.4 沉積微相的含油氣性

通過分析青東5塊巖心資料與過井剖面，對沙四上亞段含油性進行了研究，發(fā)現(xiàn)沉積微相與含油性之間存在以下幾個方面的關(guān)系：

1) 沉積微相控制儲層砂體的分布特征。根據(jù)砂地比(圖9)和小層微相展布圖(圖10)，水下分流河道、河口沙壩沉積微相分布范圍與砂地比大于20%的地區(qū)基本吻合，因此認為水下分流河道主河道中游和下游及河口沙壩是有利砂體的主要分布區(qū)。

圖10 青東5塊沙四上沉積微相平面展布圖

2) 沉積微相控制儲層砂體的巖性特征。水下分流河道及河口沙壩以厚層砂巖為特征，處于水動力持續(xù)較強的環(huán)境中，砂巖分選好，粒間孔均勻。而沙壩及沙灘地區(qū)，由于距物源區(qū)較遠，處于低能環(huán)境，因此砂體粒度變細，泥質(zhì)含量增高。

3) 沉積微相控制儲層砂體的物性特征。根據(jù)取心資料及樣品分析結(jié)果，不同沉積微相之間的儲層物性特征具有較大差異。水下分流河道的孔滲性能最好，屬高孔高滲儲層且碳酸鹽含量低，其次為河口沙壩微相與前緣席狀砂微相。

根據(jù)油田提供的儲量資料及相關(guān)數(shù)據(jù)，油氣69.8%分布于水下分流河道微相及河口沙壩微相，其余30.2%分布于前緣席狀砂微相、沙壩微相、沙灘微相及碳酸鹽巖灘微相中。這充分證明了沉積微相控制油氣資源的分布，且水下分流河道微相及河口沙壩微相為該區(qū)最有利的油氣聚集微相，前緣席狀砂微相、沙壩微相、沙灘微相及碳酸鹽巖灘微相為該區(qū)重要的油氣聚集微相。

圖11 砂巖儲層孔隙掃描電鏡特征

圖12 沉積微相的物性統(tǒng)計

5 結(jié)論

1) 青東5塊沙四上亞段屬扇三角洲沉積體系，物源為西略偏南方向，主要發(fā)育扇三角洲前緣及前扇三角洲(位置與濱淺湖重疊)兩大亞相。扇三角洲平原不甚發(fā)育，僅發(fā)育洪泛平原微相；扇三角洲前緣發(fā)育水下分流河道、水下分流河道間、河口沙壩及前緣席狀砂四種微相；前扇三角洲亞相發(fā)育沙壩、沙灘、碳酸鹽巖灘及濱淺湖泥巖微相。

2) 通過沉積微相的縱橫向展布特征分析可知，沉積微相控制砂體的分布范圍。研究區(qū)在橫向上砂體分布表現(xiàn)出明顯的分帶性，沉積微相類型主要為水下分流河道、河口沙壩、濱淺湖沙壩及沙灘；縱向上，各砂組的砂體發(fā)育從下到上依次變好，第1砂組的砂體最為發(fā)育。

3) 沉積微相控制了儲集層物性。水下分流河道微相及河口沙壩微相屬于高孔、高滲儲層，儲集物性最好，聚集了約69.8%的油氣，為最有利的油氣聚集微相；前緣席狀砂微相、沙壩微相、沙灘微相及碳酸鹽巖灘微相為中孔、中滲儲層，儲集物性較好，是研究區(qū)的重要油氣聚集微相。