呂傳炳 龐雄奇 國芳馨 李 敏 火勛港 梁星如 龐 宏

（1.中國石油華北油田公司，河北 任丘 062552；2.油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；3.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249）

0 引言

隨著中淺層油氣藏勘探開發(fā)程度越來越高，中深層的油氣勘探逐漸受到關(guān)注，油氣勘探從中淺層向中深層的轉(zhuǎn)變已成為石油工業(yè)發(fā)展的必然趨勢［1-4］。中深層油氣藏地質(zhì)特征復(fù)雜，與中淺層油氣藏存在較大差異，不能基于中淺層油氣地質(zhì)條件研究建立的標準和方法判定評價中深層油氣地質(zhì)條件和勘探前景，儲層品質(zhì)是影響中深層含油氣系統(tǒng)資源潛力最為重要的因素之一［5-10］。在20世紀80年代，R.C.Surdam等［11-12］就開始通過巖石學(xué)特征、儲集空間特征和成巖特征等分析研究中深層優(yōu)質(zhì)儲層的形成機理，提出了綠泥石包殼、超壓泄壓、熱循環(huán)對流和深部酸性流體的溶蝕等在深埋藏條件下優(yōu)質(zhì)儲層形成過程中的作用。迄今為止，國內(nèi)外學(xué)者綜合研究認為沉積環(huán)境、成巖過程、構(gòu)造作用是深層有效儲層形成的主要影響因素。大地構(gòu)造背景和古地溫從宏觀上控制了儲層的演化，沉積環(huán)境是形成優(yōu)質(zhì)儲層的前提和基礎(chǔ)，溶蝕作用是形成優(yōu)質(zhì)儲層的直接原因，埋藏方式、早期烴類充注等是形成優(yōu)質(zhì)儲層的輔助因素［9，13-17］。

饒陽凹陷作為渤海灣盆地冀中坳陷面積最大的凹陷，油氣資源非常豐富［18］。目前對于饒陽凹陷儲層的研究大多集中在淺層（Es1s及以上），而針對深度大于3 500 m的中深層（Es1x—Es3）儲 層 的研究還處于初級階段。主要存在以下問題：（1）前人研究主要集中在淺層的東營組，對中深層沉積相的研究精度較粗，僅認識到Es1段主要發(fā)育湖泊-三角洲沉積體系，但關(guān)于三角洲的具體沉積相類型、沉積特征以及沉積演化過程研究薄弱，優(yōu)勢砂體類型分布規(guī)律也不明確［19-20］，針對陸相非均質(zhì)性儲層來說，急需開展沉積微相研究；（2）中深層優(yōu)質(zhì)儲層分布特征不清楚，制約了有利區(qū)帶的預(yù)測與評價。因此，本文以饒陽凹陷的肅寧-大王莊地區(qū)為例，基于40口井單井巖心和測井等特征的綜合分析，進行了精細的沉積微相描述，并對Es1x—Es3沉積微相與有利儲層的關(guān)系進行了探討，確定了有利儲層分布范圍。研究成果可以為研究區(qū)下一步中深層油氣勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

饒陽凹陷位于渤海灣盆地冀中坳陷的中部，其勘探面積約為5 280 km2，探明油氣儲量所占比例為整個華北油田的70%［21-23］。肅寧-大王莊地區(qū)位于饒陽凹陷中央隆起帶的中南部，整體表現(xiàn)為東抬西傾的鼻狀構(gòu)造，東為河間-窩北洼漕，西為肅寧-大王莊洼漕。研究區(qū)共有26個區(qū)塊，含油面積近84 km2，是饒陽凹陷中最為重要的富油氣區(qū)帶之一（圖1）。

圖1 肅寧-大王莊地區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置Fig.1 Regional structural location in Suning-Dawangzhuang area

研究區(qū)地層自下而上依次發(fā)育孔店組、沙河街組、東營組、館陶組、明化鎮(zhèn)組和平原組，其中沙三段和沙一段是研究區(qū)最主要的烴源巖［21］。

本次研究的中深層目的層主要為沙河街組的Es1x—Es3段（圖2）。Es1x段地層厚度254～385 m，巖性主要以泥頁巖和白云巖等特殊巖性為主，另外還發(fā)育鮞?；?guī)r及薄層砂巖。目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在該段上、下兩套薄砂層中，生儲組合為自生自儲。Es2段地層厚度174～700 m，上部為巨厚泥巖夾薄層砂巖和砂礫巖，下部為泥、砂巖互層。Es2段目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在下部砂巖，生儲組合主要為下生上儲。Es3段地層厚度300～2 000 m，中上部巖性較為復(fù)雜，主要以泥頁巖和

2 沉積相類型及特征

白云巖為主；下部為砂、泥互層。Es3段目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在該層段的中部，上部也有薄層發(fā)育。上部的特殊巖性段主要作為蓋層，生儲組合為自生自儲（圖2）。

圖2 饒陽凹陷沙河街組綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Shahejie Fomation of Raoyang Sag

基于40口單井的巖心和測井資料，分析了研究區(qū)中深層沉積相及微相的空間展布特征。研究區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲平原和三角洲前緣2種沉積亞相。

2.1 辮狀河三角洲平原

2.1.1 辮狀河道

辮狀河道微相巖性主要為中-細砂巖、粉砂巖，粒度較粗，分選較好，為次棱角狀-次圓狀磨圓。發(fā)育大型槽狀、楔狀交錯、單斜層理，可見少量平行層理，常見多期河道疊覆沖刷，具底沖刷，含泥礫（圖3（a））。自然電位曲線形態(tài)主要為鐘形（齒化鐘形）和箱形（齒化箱形）（圖4（a））。

2.1.2 天然堤

天然堤巖性為粉細砂巖與泥巖、粉砂質(zhì)泥巖互層，砂巖中發(fā)育沙紋交錯層理及爬升層理，泥巖顏色為紫紅色、灰綠色、灰色。自然電位曲線形態(tài)主要為低幅指狀（圖4（b））。

2.1.3 分流間灣

分流間灣微相巖性主要為大套的泥巖，泥巖顏色多為紅褐色、灰褐色、紫紅色等氧化色，夾少量灰綠色、灰色泥巖，發(fā)育水平層理（圖3（b））。自然電位曲線為低幅齒狀—平直形（圖4（c））。

2.1.4 決口扇

決口扇微相巖性以灰色、灰綠色細砂巖、粉砂巖為主，正韻律沉積。微相內(nèi)發(fā)育有不同規(guī)模的交錯層理和沙紋交錯層理。自然電位曲線為寬指狀—齒化鐘形（圖4（d））。

2.2 辮狀河三角洲前緣

2.2.1 水下分流河道

水下分流河道巖性主要為灰黃色、紫灰色細粒長石砂巖、長石石英砂巖，發(fā)育含礫砂巖及砂礫巖，礫石為泥礫（圖3（c））。自然電位曲線形態(tài)為鐘形、箱形和寬指狀，顯示正韻律特征（圖4（e））。

2.2.2 分支河口壩

分支河口壩主要由粉砂巖、細砂巖組成，分選較好。自然電位曲線以漏斗形為主，微齒化，具有明顯的反韻律特征（圖4（f））。

2.2.3 分流河道間

分流河道間以泥巖為主，含少量粉砂巖，泥巖顏色為灰綠色、灰、深灰色，可見植物碎片化石（圖3（d））。自然電位曲線形態(tài)為中-低幅的指形或鋸齒形（圖4（g））。

圖3 肅寧-大王莊地區(qū)中深層沉積特征巖心照片F(xiàn)ig.3 Core photos of medium-deep sedimentary features in Suning-Dawangzhuang area

圖4 肅寧-大王莊地區(qū)中深層沉積微相特征Fig.4 Characteristics of medium-deep sedimentary microfacies in Suning-Dawangzhuang area

2.2.4 席狀砂

席狀砂系河口壩沉積經(jīng)湖浪改造，沿岸側(cè)向堆積而成，其特點是分布廣泛，厚度較薄，砂質(zhì)較純。席狀砂沉積相對不發(fā)育，多由細粉砂組成，其間被薄層泥所隔開。粉砂巖中可見波狀交錯層理或生物化石（圖3（e）、（f））。自然電位曲線形態(tài)主要為指狀和齒狀（圖4（h））。

3 沉積相平面展布

綜合砂體平面分布、物源分析以及單井測井相特征，得到了研究區(qū)沉積微相平面分布（圖5）。從圖5中可以看出，中深層物源主要來自西南部和北部，其中，從Es3段到Es1x段沉積時期，東部的河道有逐漸萎縮的趨勢，砂體的分布范圍逐漸變小。

3.1 Es3段沉積時期

研究區(qū)北部物源以鋯石+石榴石+鈦鐵石+磁鐵礦組合為主；西南部則以鋯石+石榴石+銳鈦石+磁鐵礦組合為主。存在西南部和北部兩個方向的物源。該時期研究區(qū)湖盆面積相對較小，但水體變化較快，進入湖盆后，形成了以進積和加積為主的辮狀河三角洲沉積體系，辮狀河三角洲平原和前緣亞相相對較發(fā)育（圖5（a））；其砂體較厚且面積覆蓋廣，其中，北部的寧14井—寧古101井區(qū)域和西南部的留110井區(qū)的砂體規(guī)模相對較大，控制著整個構(gòu)造帶的砂體分布（圖5（a））。

圖5 肅寧-大王莊地區(qū)中深層沉積微相Fig.5 Medium-deep sedimentary microfacies in Suning-Dawangzhuang area

3.2 Es2段沉積時期

研究區(qū)東西物源重礦物存在差異，其中，東部以石榴石+鈦鐵石+銳鈦石+磁鐵礦組合為主；西南部以石榴石+鈦鐵石+銳鈦石+磁鐵礦組合為主。存在西南部、北部和東部多個物源方向。該沉積時期，由于地層的快速下沉，研究區(qū)的水體整體變深，使得湖盆面積迅速擴大，整體處于欠補償狀態(tài)，辮狀河道沉積范圍較Es3段沉積時期后移，如東部的寧60井區(qū)附近，河道的沉積規(guī)模明顯變小，寧28井—寧603井區(qū)域也主要表現(xiàn)為水下分流河道間和席狀砂沉積亞相特征（圖5（b））。

3.3 Es1x段沉積時期

研究區(qū)物源方向與Es3段沉積時期相似，存在西南部和北部2個方向的物源。該時期湖盆面積進一步擴大，在中東部地區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣和湖泥沉積微相（圖5（c））。由于該沉積時期構(gòu)造帶坡度相對較陡，三角洲前緣亞相分布面積相對較小，鑲嵌在湖泥微相和三角洲平面亞相之間，僅在構(gòu)造帶中部呈窄條帶狀分布，主要分布在寧603井區(qū)的東北部和寧66井區(qū)的中南部（圖5（c））。

4 有利儲層評價

不同沉積環(huán)境下形成的沉積相在沉積類型、儲層空間展布方面均有所不同。本次研究選取Es1x—Es3段不同沉積條件下40口井的1 900塊樣品進行物性統(tǒng)計，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，Es1x段的儲層物性最好，其次是Es3段，Es1x和Es3段平均孔隙度分別為12.30%和11.10%，平均滲透率分別為18.15×10-3和5.46×10-3μm2；Es2段的儲層物性最差，孔隙度平均值僅為7.60%。

依據(jù)不同沉積微相和儲層物性的相關(guān)性分析，可知沉積微相與儲層物性的變化有著直接的聯(lián)系，沉積環(huán)境對儲層巖性和物性地變化起到了重要的控制作用。中深層辮狀河三角洲相砂巖中儲集物性最好的是三角洲平原辮狀河道和前緣水下分流河道砂體，平均孔隙度分別為11.96%和11.35%，平均滲透率分別為6.51×10-3和4.44×10-3μm2；其次為天然堤、決口扇和分支河口壩，平均孔隙度分別為8.21%、9.1%和9.44%，平均滲透率分別為4.74×10-3、3.11×10-3和1.0×10-3μm2；分流河道間與辮狀河道間的儲集物性最差，平均孔隙度分別為5.15%和4.01%，平均滲透率分別為0.33×10-3和0.11×10-3μm2（圖6、表1）。

圖6 肅寧-大王莊地區(qū)中深層儲層孔滲與沉積微相關(guān)系Fig.6 Relationships of medium-deep reservoir Porosity and permeability vs.sedimentary microfacies in Suning-Dawangzhuang area

依據(jù)沉積相和物性特征分析，三角洲平原亞相中的辮狀河道微相和三角洲前緣亞相中的水下分流河道微相，其細砂巖和粉砂巖儲層普遍發(fā)育，同時物性較好，綜合評價為Ⅰ類儲層；三角洲平原亞相中的天然堤、決口扇微相和三角洲前緣亞相中的分支河口壩、遠砂壩、席狀砂微相，其儲層物性次之，綜合評價為Ⅱ類儲層；三角洲平原亞相中的分流間灣沉積微相和三角洲前緣亞相中的分流河道間沉積微相，其儲層物性最差，將其劃分為Ⅲ類儲層（表1）。

表1 肅寧-大王莊地區(qū)中深層不同儲層沉積微相儲層孔滲及分類Table 1 Porosity,permeability and classification of medium-deep reservoir of different sedimentary microfacies in Suning-Dawangzhuang area

綜合沉積相與儲層物性的研究結(jié)果，在研究區(qū)綜合評價出3類中深層儲層發(fā)育區(qū)。Es3段沉積時期，Ⅱ類儲層連片分布，主要分布在留110井—寧古15井區(qū)域，Ⅰ類和Ⅲ類儲層局部零星分布，其中Ⅰ類儲層主要分布在西北部的寧14井區(qū)（圖7（a））；Es2段沉積時期，Ⅰ類和Ⅲ類儲層分布范圍變大，Ⅰ類儲層主要分布在西南部留110井區(qū)和西北部的寧608井區(qū)（圖7（b））；Es1x段沉積時期，Ⅰ類儲層開始連片分布，主要分布在留69井—寧603井區(qū)域及及西北部寧34井區(qū)（圖7（c））。整體來說，寧28井—寧66井區(qū)域以東及留60井區(qū)東南的中深層Ⅰ類和Ⅱ類儲層基本不發(fā)育，Ⅰ類和Ⅱ類儲層主要分布在寧603井區(qū)西南部和寧608井區(qū)西北部，這兩個區(qū)域為肅寧-大王莊地區(qū)下一步中深層油氣勘探的有利目標區(qū)。

圖7 肅寧-大王莊地區(qū)Es1x-Es3有利儲層發(fā)育區(qū)Fig.7 Favorable reservoirs of Member Es1x-Es3 in Suning-Dawangzhuang area

5 結(jié)論

（1）饒陽凹陷肅寧-大王莊地區(qū)中深層主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系。依據(jù)巖心、測井和粒度等特征分析進一步可主要劃分為辮狀河三角洲平原和三角洲前緣2類沉積亞相和8類沉積微相。

（2）根據(jù)沉積微相不同時期的平面展布特征可知，從Es3到Es1x沉積時期，東部的河道有逐漸萎縮的趨勢，砂體的分布范圍逐漸變小。在Es1x沉積時期，其砂體主要分布在陡坡帶斷層根部附近。

（3）沉積微相控制了研究區(qū)的儲層物性。三角洲平原亞相中的辮狀河道微相、三角洲前緣亞相中的水下分流河道微相，細砂巖和粉砂巖儲層普遍發(fā)育，同時孔滲相對較高；寧603井區(qū)西南部和寧608井區(qū)西北部為肅寧-大王莊地區(qū)下步中深層優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育有利目標區(qū)。