板橋油田重力流水道沉積特征及其對開發效果的影響

高祥成，宋 璠，王俊友，蘇妮娜，侯加根，安振月

(1.勝利油田分公司西部新區研究中心，山東 東營 257015;2.中國石油大學(華東)地球科學與技術學院，山東 青島 266580;3.塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000;4.中國石油大學(北京)地球科學學院，北京 102249;5.天津大港油田第四采油廠，天津 300280)

1 前言

板橋凹陷位于渤海灣盆地內黃驊坳陷中北部，西以滄東斷裂為界，北以海河斷裂與北塘凹陷相接，東南以北大港斷裂與歧口凹陷相鄰，西南止于沈青莊潛山構造帶，呈北北東向展布［1-2］。板橋油田位于板橋斷裂構造帶的東北傾沒端，為一復式斷塊油氣田(圖1)。自1974年投入開發以來，油田經歷了初期開發、全面開發、開發調整以及精細開發四個階段，目前已經進入中-高含水階段，其中主力開發區塊綜合含水超過80%。

鉆井揭示該區含油層段主要為古近系沙河街組、東營組以及新近系，其中沙河街組一段屬于典型的重力流水道沉積環境，砂層厚度平均約400m。探明原油地質儲量占總儲量的50%以上，是該油田的主力生產層段。部分學者對板橋地區重力流水道沉積相特征及分布控制因素進行過相關研究［3-5］，但主要側重于宏觀沉積模式方面，關于微相劃分以及各微相對開發效果的影響研究程度尚淺。

圖1 板橋油田構造位置圖Fig.1 Tectonic setting of the Banqiao Oil Field

本文在前人研究的基礎上，系統開展沉積微相劃分及展布特征研究，并與儲量動用狀況以及水淹特征相結合，深入討論不同微相對開發效果的影響，為該油田下一步挖潛剩余油提供地質依據。

2 重力流水道沉積

板橋油田沙一段沉積時期，受區內二級斷層活動的影響，湖盆深陷擴張。沉積物供給相對缺乏，出現欠補償沉積。強烈的拉張斷陷使盆地可容空間大于沉積物補給，所代表的優勢沉積作用包括重力崩落、滑塌、水道搬運作用等，在區內形成了典型的重力流水道沉積［6］。該區沉積物源主要來自北東和北西兩個方向，其中北東物源主要為燕山水系所攜帶的碎屑物質未被北塘凹陷截留，在油田之外的北東方向形成了扇三角洲沉積，進而由于重力作用繼續向前搬運輸入板橋凹陷;北西方向是以小站物源為代表的陸源碎屑源區，注入點因盆地邊緣古地形較陡，離物源近，洪水攜帶大量陸源碎屑直接入湖，高密度洪水加上沿岸沉積物的滑塌作用在板橋凹陷之外的西北方向形成了近岸水下扇，進而快速流動輸入板橋凹陷形成了重力流水道沉積，沉積過程中具有物源充足、堆積速度快、物源供給具有季節性或災變性等特點(圖2)。

圖2 黃驊坳陷北部沙河街組一段沉積環境圖Fig.2 Sedimentary environment of the first member of the Shahejie Formation in northern Huanghua depression

通過對40余口取心井進行巖心觀察以及大量實驗分析，證明重力流水道沉積具有以下特征:

(1)泥巖以深灰色為主，分布穩定，具有質純、有機質含量低等特點。常見大套泥巖中局部發育塊狀層理的砂巖(圖3)，砂巖以細砂巖為主，其次為粉砂巖。單個沉積單元以正粒序為主，常見發育不完全的鮑馬序列，以B、C、D段居多(圖4)?；旧喜淮嬖谥参锼樾?、生物化石等陸上標志。

(2)沉積物粒度概率曲線具明顯的兩段式并出現過渡帶，以跳躍總體為主(圖5)，類似于牽引流沉積特征，但C-M圖中呈平行于C-M基線分布的長條形(圖6)，屬遞變懸浮，表明該沉積既具保存了濁流沉積的特點，同時又具有水流流動的特征。

圖3 塊狀層理砂巖(板835井，2702.4m)Fig.3 Massive sandstones at the depth of 2702.4 m from the Ban-835 well

圖4 鮑馬序列BCD段(板837井，2713.8m)Fig.4 BCD intervals of the Bouma sequences at the depth of 2713.8 m from the Ban-837 well

圖5 板835井砂巖粒度概率曲線Fig.5 Grain size probability accumulation curves for the sandstones from the Ban-835 well

圖6 板835井砂巖C-M圖Fig.6 C-M patterns for the sandstones from the Ban-835 well

3 沉積微相類型及展布

在系統的巖心觀察基礎上，結合400口井的測井曲線特征，將板橋油田重力流水道沉積劃分為重力流主水道、分支水道、水道側翼、水道漫溢以及湖相泥5種微相(圖7)。其中，重力流主水道、分支水道砂體疊合連片，形成最重要的砂巖儲集層(圖8)。沿水道方向砂體延伸遠，連通性好;垂直水道方向砂體延伸相對較短，連通性相對較差。各微相特征分述如下:

(1)重力流主水道微相

重力流主水道是深水重力流水道的主體部分，平面上砂體總體呈帶狀定向分布，是板橋地區沙一段的主力儲集層。主水道砂體一般為多期水道砂體疊加而成，主要為突變接觸及夾層接觸兩種疊加形式，一般經過2～3次疊加。因此砂層厚度變化較大，單砂層厚0.5～8m，主要為4～6m。砂層主要由塊狀中細砂巖、具遞變層理或波狀層理的粉細砂巖組成，屬于鮑馬序列中的B段。砂體常與下伏巖性呈侵蝕突變接觸，電測曲線主要表現為箱形或鐘形形態(圖7a)。

(2)重力流分支水道微相

重力流分支水道為主水道的分支，在研究區十分發育。與主水道相比砂層厚度較薄，單層厚度主要為2～3m，水道寬度較窄，彎曲度較大，分叉合并現象較常見。巖性與主水道基本一致，但粒度較細，主要由塊狀細砂巖、粉細砂巖組成。砂體常與下伏巖性呈侵蝕突變接觸，電測曲線主要表現為低幅指形或齒形特征(圖7b)。分支水道形成的儲層連續性中等，平面上常呈短條帶或土豆狀分布。

(3)重力流水道側翼微相

重力流水道側翼為主水道或分支水道兩側的天然堤壩，巖性以遞變層理和波狀層理細砂巖、粉細砂巖為主，屬于鮑馬序列中的B段和C段。電測曲線幅度相對主水道較小，常具有反旋回特征，齒化明顯(圖7c)。平面上呈條帶狀分布于水道兩側，一側與水道微相砂體接觸，一側與水道漫溢沉積物相接觸，巖性常由細砂、粉砂巖變為致密砂巖和泥巖。

(4)重力流水道漫溢微相

重力流水道漫溢分布于水道側翼的外緣，由水流溢出水道而形成，在板橋地區分布范圍較小。其巖性主要為粉細砂巖、粉砂巖和泥巖的互層沉積，具水平層理、波狀層理，屬于鮑馬序列的C段和D段，電測曲線上呈微幅齒形特征(圖7d)。水道漫溢微相常形成致密砂巖，孔滲性差，無法成為有利儲層，主要為致密層或干層。

(5)半深湖泥

深水或半深水的泥巖，顏色較深，電測曲線平直(圖7e)。

在以上5種微相中，最有利于儲集層發育的微相是重力流主水道和分支水道，其次為重力流水道側翼，水道漫溢微相由于巖性致密難以形成優質儲層。

4 沉積微相與儲層物性

板橋地區重力流水道沉積微相對儲集層物性有明顯的控制作用，不同沉積微相之間儲層物性存在較大差異［7-9］。而同一微相帶內，除重力流分支水道內物性變化較大外，其它類型的微相內儲集層物性變化均較小(表1)。

圖7 板橋油田沙一段重力流水道測井相模式Fig.7 Well logs for the gravity flow channels in the first member of the Shahejie Formation in the Banqiao Oil Field

表1 不同沉積微相儲層物性參數統計表Table 1 Statistics of physical parameters in individual sedimentary microfacies

重力流主水道砂體一般為多期水道疊加形成的復合水道砂體，碎屑顆粒具有一定混雜，但總體以粗粒為主。該類砂巖儲層物性好，孔隙度分布范圍一般在22.1% ～30.8%之間，平均為25.2%;滲透率分布范圍一般在146.6×10-3～627.0×10-3μm2之間，平均為305.3×10-3μm2。儲層整體連通性好，滲流能力較強，水驅油效率較高，是研究區最重要的儲層類型。

重力流分支水道由于遠離物源區，碎屑顆粒相對較細，泥質含量較高。該類砂巖儲層平面非均質性強，同一微相內儲層物性變化大，孔隙度分布范圍一般在9.5% ～27.4%之間，平均為17.8%;滲透率分布范圍一般在26.6×10-3～215.3×10-3μm2之間，平均為76.9×10-3μm2。儲層多呈短條帶或土豆狀，連通性差，滲流能力弱，水驅油效率低。

重力流水道側翼分布于主水道兩側，碎屑顆粒較為細小，厚砂層內夾層較為發育。儲層平面連通性較好，孔隙度分布范圍一般在16.8% ～22.5%之間，平均為19.2%;滲透率分布范圍一般在86.5×10-3～209.3×10-3μm2之間，平均為 135.3×10-3μm2。該類砂巖儲層物性與主水道砂巖相比較差，但同一微相帶內物性變化較小。

重力流水道漫溢在板橋油田北區分布范圍較小，砂層薄、碎屑顆粒細小、泥質含量高，主要形成致密層和干層。該類砂巖儲層物性差，孔隙度分布范圍一般在6.3% ～14.4%之間，平均為10.1%;滲透率分布范圍一般在19.6×10-3～49.1×10-3μm2之間，平均為31.3×10-3μm2，不是重點儲層類型。

5 沉積微相與水驅控制程度分析

生產動態表明，在注水開發的過程中，注入水往往優先沿高滲帶方向驅油［10-11］。因此沿重力流主水道方向注水容易驅替，對應的油井容易見效。由于受重力流水道平面非均質性的影響，各沉積時間單元均存在一定量未被水驅波及的儲量，特別是儲層連通性差、非均質程度高的層內仍有較豐富的儲量尚未動用。通過對重力流水道各微相的地質儲量進行統計，結合水驅控制和動用儲量綜合分析，認為:

圖8 板橋油田沙一段某時間單元沉積微相平面圖Fig.8 Plan of the sedimentary microfacies in the first member of the Shahejie Formation in the Banqiao Oil Field during one period

(1)重力流主水道砂體內儲量較為集中(占該區地質儲量的61.6%)，儲層物性好。水驅控制程度達到86.2%，水驅動用程度51.3%，水淹程度為48.8%。主水道砂體盡管水淹較為嚴重，但在注采井網不完善的地區、不規則大型砂體的邊角地區、主砂體周圍呈鑲邊形態存在的差儲層、以及已水驅控制但未尚動用地區等，由于注入水波及程度低，儲量動用不充分，仍存在一定量的剩余油。

(2)重力流分支水道砂體分布區儲量較為分散，主要是由于儲層連通性差，多為孤立狀分布。因此水驅控制程度僅為26.4%，水驅動用程度17.8%，水淹程度為10.1%。該區分支水道砂體由于其寬度常小于常規井距，使得原本看似“完善”的井網變得“不完善”，難以控制住油砂體。這導致了原井網條件下尚無鉆遇井，油層仍然保持著原始狀態，為完整的未動用剩余油層，應采取鉆新井或側鉆井采油改善注采關系。

(3)重力流水道側翼砂體內儲量也較為集中，占該區地質儲量的18.2%，但砂層較薄、夾層較多、物性較差，水驅控制程度僅達到38.6%，水驅動用程度31.4%，水淹程度為20.6%。水道側翼砂體儲量動用狀況較差，應采取主水道注水、水道側翼采油的方式來完善注采關系，提高水驅動用程度。

(4)重力流水道漫溢砂體分布區儲量基本上沒有水驅動用，其原因是儲集層質量太差，在目前采油工藝條件下難以實現水驅動用。

根據以上分析，板橋油田下一步開發工作的潛力區是重力流主水道、分支水道以及水道側翼砂體分布區，其中重點是重力流分支水道砂體分布區，區內還存在著豐富的未動用剩余油資源。

6 結論

板橋油田沙一段發育典型的水下重力流沉積，主要有來自北東和北西兩個方向的水系，形成了疊加連片的重力流水道砂體，是該區最重要的儲集層。重力流水道儲層性質主要受沉積微相控制，不同微相砂體儲量動用程度不均。其中主水道砂體儲量水驅動用最好，水道側翼微相砂體次之。重力流分支水道砂體雖有一定的儲量，但由于現有井網與砂體分布特征不匹配，儲量動用程度很低。該區下一步的潛力區主要是重力流分支水道微相帶。

［1］大港石油地質志編輯委員會.中國石油地質志(卷四)［M］.北京:石油工業出版社，1991.25 －65.

［2］劉玉梅，鄧澤進，孫廣伯.板橋斷裂構造帶油氣成藏組合特征［J］.天然氣地球科學，2003，14(4):275 －278.

［3］王春連，侯中健，劉麗紅.板橋—北大港地區沙三段重力流沉積特征研究［J］.巖性油氣藏，2009，21(3):45 －49.

［4］黃傳炎，王華，王家豪，等.板橋凹陷斷控重力流沉積特征及沉積模式［J］.油氣地質與采收率，2007，14(6):14 －16.

［5］石世革.黃驊坳陷板橋凹陷古近系沙一段中部層序地層學研究與巖性油氣藏勘探［J］.石油與天然氣地質，2008，29(3):320－325.

［6］黃傳炎，王華，肖敦清，等.板橋凹陷斷裂陡坡帶沙一段層序樣式和沉積體系特征及其成藏模式研究［J］.沉積學報，2007，25(3):386－391.

［7］陳純芳，趙澄林，李會軍.板橋和歧北凹陷沙河街組深層碎屑巖儲層物性特征及其影響因素［J］.中國石油大學學報:自然科學版，2002，26(1):4 －7.

［8］邱隆偉，黃雙泉.民豐洼陷沙三段孔隙發育特征及儲層物性主控因素［J］.中國石油大學學報:自然科學版，2009，33(4):10－15.

［9］KOLLA V.Deep-water and fluvial sinuous channels－Characteristics，similarities and dissimilarities，and modes of formation［J］.Marine and Petroleum Geology，2007，24:388 －405.

［10］郭莉，王延斌，劉偉新.大港油田注水開發過程中油藏參數變化規律分析［J］.石油實驗地質，2006，28(1):85 －89.

［11］鐘大康，朱筱敏，吳勝和.注水開發油藏高含水期大孔道發育特征及控制因素－以胡狀集油田胡12斷塊油藏為例［J］.石油勘探與開發，2007，34(2):207 －211.