复杂断块槽控重力流水道沉积油藏及剩余油分布研究

1 地质概况

塘34断块位于渤海湾盆地黄骅坳陷北部地区，长芦断层逆牵引背斜构造的下降盘[1]。长芦断鼻内部北东向发育2条大断层与海河断层相交，即长芦断层和板深51井断层，其中长芦断层为该区1条主要断层，它控制上下盘的沉积，其走向为北东，倾向南东，断距为200～550m （图1）。钻井揭示研究区地层自下而上沉积了中生界、沙河街组三段 （Es3）、一段（Es1）和东营组 （Ed），沙二段 （Es2）构造主体部位缺失，其中Es1下部为笔者重点研究层位。塘34断块在Es1下部是水进体系域，受海河、长芦等断层的影响，湖盆断陷扩张，北部燕山物源体系以大规模近岸水下扇沉积体系的形式深入半深湖环境，部分浊积水道在断阶部位演化成为重力流水道直接延伸至深湖亚相[1～3]。

图1 塘34断块构造位置图

伴随着中国老油田陆续进入开发中后期，重力流水道沉积等深层油藏剩余油的挖潜已成为近年来研究的热点，并成为辽河、大港、胜利、中原等老油田实现稳产的重要物质基础。一些学者通过对重力流水道的研究，阐述了重力流水道砂体的成因机制及其宏观分布特征，为油田早期的勘探开发提供了有力支撑[4～7]。进入开发中后期，油藏水淹严重，重力流水道砂体复合叠置，内部结构复杂，导致该类油藏的持续稳产面临严峻形势，而且水道型重力流对剩余油的预测也停留在概念阶段。因此，开展复杂断块重力流沉积环境下的储层砂体分布规律以及沉积模式研究，探索重力流水道沉积油藏的剩余油分布规律，可为老油田剩余油挖潜提供一定依据。

2 储层沉积特征

2.1 岩性 （矿）特征

图2 砂岩组分及类型判别

岩性表现为在稳定的大套深灰色或黑色湖相泥中夹着具块状层理或 （叠复）递变层理的 （含砾）中－细砂岩沉积。岩石类型以岩屑质长石砂岩为主 （图2 （a）），长石体积分数φ（F）为45.96%，其次是石英φ（Q）和岩屑φ（R），反映出较低的岩石成分成熟度 （图2 （b））。岩屑成分中岩浆岩岩屑体积分数可达20.97%，变质岩岩屑和沉积岩岩屑含量较少。综合大量岩石薄片、粒度分析以及铸体薄片观察分析，碎屑颗粒分选中等，磨圆度以次尖－次圆状为主，胶结作用类型以孔隙－接触式为主。砂岩与泥砾混杂，产状各异，反映重力流快速堆积、搬运的结果。

2.2 沉积构造

研究区发育有丰富的叠复递变层理砂岩；水道底部具冲刷－充填构造 （图3（a））；具液化和滑塌变形构造的水道砂岩，泥岩出现撕裂屑；与同沉积小断层伴生有软沉积物复杂揉皱以及包卷层理 （图3（b））；含砾砂球沉陷在灰黑色泥岩中，具显旋卷及火焰构造 （图3（c））等，表现出典型的重力流沉积特征。

图3 塘34断块典型沉积构造

2.3 沉积序列

根据塘34井等钻井取心观察，研究区岩石相类型丰富：灰黑色纹层状泥岩相、波状交错层理粉砂岩相、平行层理细砂岩相、递变层理粉细砂岩相、具碟状构造的块状砂岩相、块状混积岩相。这些岩相类型在垂向上构成基准面上升的正旋回序列以及少部分基准面下降的反 旋 回 序 列。 如 塘 34 井3441.5～3438m井段正旋回底部发育水道主体的块状层理中砂岩相，向上过渡为水道侧翼的递变层理中细砂岩相，顶部为水道迁移废弃后的波状层理粉砂岩相和湖相泥 （图4），反映出沉积能量衰退递减的过程。反旋回沉积序列一般位于重力流水道的边侧，系水道从它处逐渐迁移而来所造成。但需要指出，由于重力流的冲蚀作用，水道中心部位的沉积序列往往不完整，多发育为块状砂岩相互叠置的特点。

2.4 沉积微相展布特征

通过井－震联合，对水道砂体展布规律进行预测。由于在不同水道或同一水道的不同位置重力流砂体厚度差异较大，采用了基于非正交Gabor－Morlet小波变换的分频方法对地震资料进行分频处理，可以在低频段刻画主水道厚层砂体的空间分布，在高频段刻画分支水道和水道侧翼薄层砂体的空间分布，从而提高了储层砂体预测精度。

图4 塘34井Es1重力流水道沉积岩心序列

1）水道中心微相构成重力流水道沉积的主体。水道砂体整体受北东－南西走向的断层控制呈雁列式条带状展布，水道中心微相的位置决定了其他微相的位置。岩石类型以块状混积岩相与叠复冲刷的块状中细砂岩相为主，自然电位和自然伽马曲线特征为箱形或钟形。

2）重力流分支水道岔道口是指受双向水流作用平面近 “人”字形的沉积体。根据弯道水力学[8]和浊流支撑机理流变学[9]原理，岔道口C位置受岔道口A和B位置两种水动力的综合作用 （图5（d）），成为沉积物卸载区，提供了良好的砂质和泥质沉积物沉积场所，使得厚砂层中泥质夹层发育程度较高，沉积结构及组合类型复杂，自然电位和自然伽马曲线特征为齿化箱形。

3）水道侧翼砂体毗邻水道中心两侧发育。岩性主要为砂泥岩薄互层和板状交错层理细砂岩相，自然电位和自然伽马曲线特征为微幅漏斗形或微幅齿形。

4）水道间及湖盆泥微相主要由泥质粉砂岩与泥岩薄互层组成，发育水平和波状层理，自然电位曲线为低幅度的齿形或平直段。

塘34断块Es1下部沉积时期属于深水沉积，由陆向湖盆中心，依次分布着近岸水下扇、湖底扇及重力流水道，所展示的沉积物源来自北西方向的沧县凸起以及北部轴向物源。凹陷北西部伴随板深51断层、长芦断层以及一系列派生的次级小断层的控制下，形成了一系列北东向延伸的 “断槽”或深水沟道 （图6）。在断洼起伏的古地形背景上，来自凹陷北部的轴向重力流和来自凹陷北西部的滑塌重力流，将沿断槽进入湖底，并在断阶部位不断分叉，受单向环流和洄流作用共同控制，较粗粒的碎屑物质首先被卸载，形成平面呈近 “人”字形的重力流水道岔道口沉积体，而受湍流作用支撑的砂粒物质将继续呈“流砂状”向前移动，然后在地形较低洼的沟槽或断凹处迅速堆积下来，形成具递变－块状层理中细砂岩的末端分支水道；如果浊流的强度大，便可溢出水道形成低密度浊流的水道漫溢沉积。浊流的多次幕式暴发[10]，便可形成一系列纵向排列的带状水道砂体。水道砂体横向相变较快，并沿主构造线呈雁列状排列，被包于大片的深湖相中，呈现深湖水道的沉积格局。水道砂体纵向上反复叠置，当水道为大套深灰色或黑色半深湖－深湖亚相泥覆盖时或出现大套 “泥包砂”现象时，表示水道已停止发育并被废弃，这反映了较大规模的湖平面上升过程。

图5 重力流水道沉积与剩余油分布模式

3 沉积微相与剩余油的关系

剩余油的形成与分布受多种因素控制，如沉积微相、注采关系、流体性质及夹层分布等[11，12]，其中沉积微相是主控因素。笔者主要从沉积微相的角度，结合注采关系，探讨重力流水道沉积砂体分布特点对剩余油的控制作用。

1）剩余油纵向分布受沉积和构造双重因素的影响。重力流水道主流线部位砂体沉积厚度最大，渗透率较大；水道侧翼砂体厚度减小，砂体侧面、上下均与泥岩接触，接触面积大，对应的碳酸盐岩含量较高，砂岩物性明显变差，孔隙度一般只有5%～10%，水道侧翼及边缘水淹程度低，剩余油相对富集（图5 （a））。

2）受重力流水道迁移、分叉以及水流强度的影响，水道砂体厚度在横向上变化比较大，连通性差。现有井网系统难以有效控制，大部分分支水道处于低水淹或未动用状态 （图5（b））。

3）重力流水道正韵律储层中、下部为高孔、高渗透段，易水淹，而上部剩余油饱和度较高，剩余油相对富集；重力流水道主水道叠加而成的复合正韵律厚油层往往会出现多段水淹、剩余油分段富集的现象 （图5 （c））。

4）重力流水道岔道口部位剩余油富集。除受分支水道岔道口砂体厚度相对较大、夹层较发育、沉积结构及组合类型复杂地质特殊性影响外，已有注采模式统计表明，顶注分采模式也是导致岔道口剩余油富集的重要因素[13] （图5 （d））。

图6 槽控重力流水道沉积模式

4 结论

1）建立了复杂断块槽控重力流水道沉积模式。重力流水道单砂体具有分叉、合并、连片、并行等多种组合方式，并沿主构造线呈雁列状排列，在垂向上多期水道叠加构成复合砂体。

2）剩余油分布明显受沉积微相的控制。重力流水道中心微相砂体中、下部高孔、高渗透段，易水淹，上部剩余油饱和度较高，剩余油相对富集，对于复合正韵律厚油层往往会出现多段水淹、剩余油分段富集的现象；重力流水道侧翼砂体厚度较薄，与泥岩接触充分，孔隙水不流畅，碳酸盐胶结强烈，往往形成 “死油区”；分支水道因其砂体极为窄小，井网系统钻遇率低，形成低水淹或 “原生油藏”状态的剩余油；因其地质特殊性和注采模式，分支水道岔道口剩余油大量富集。