高郵凹陷阜三段灘壩砂體成藏條件及儲層預測

熊 燁，馬 捷，廖文婷

（中國石化江蘇油田分公司物探研究院，江蘇南京 210046）

高郵凹陷是江蘇油田增儲上產的主力凹陷之一，隨著勘探程度不斷提高，勘探難度越來越大，阜寧組（E1f）構造油藏、戴南組隱蔽油藏的回旋余地均越來越小，亟需拓展新勘探領域。根據高勘探程度盆地勘探經驗，隱蔽油氣藏通常占總探明儲量的60%左右，說明蘇北盆地阜三段（E1f3）三角洲前緣前端、側緣和濱淺湖等砂地比適中的地區，是形成巖性油藏的有利場所；而且高郵凹陷前期開發過程中也鉆遇了SH53、SH79等構造-巖性油藏，說明高郵凹陷E1f3具備隱蔽油氣藏形成條件。LLX1和X16井進一步證實高郵凹陷E1f3具有隱蔽油藏形成條件。

高郵凹陷前期構造油藏勘探主要以三角洲水下分流河道、河口壩等沉積砂體為主要儲層，針對三角洲沉積砂體做了大量研究［1-3］，但對灘壩砂體研究相對較少。本文通過系統開展全區鉆井砂體對比、巖心觀察及沉積體系研究，預測了灘壩砂體分布，并開展了灘壩砂體成藏模式和描述方法研究，以期為該區隱蔽油藏勘探提供依據。

1 地質概況

高郵凹陷位于蘇北盆地東臺坳陷，凹陷受控于南部邊界大斷層，總體呈南斷北超的箕狀斷陷結構，按構造單元由南向北依次劃分為南部斷階帶、中央深凹帶和北部斜坡帶三個次級構造單元［4］（圖1）。

圖1 高郵凹陷構造區劃

東臺坳陷E1f3整體為三角洲—湖泊相沉積環境，巖性主要為砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖和泥巖，全區穩定發育，地層厚度150～380 m。在三角洲前緣前端廣大的濱淺湖地區發育灘壩砂體（圖2），根據沉積旋回又可細分為E1f31、E1f32、E1f33三個亞段。

圖2 東臺坳陷E1f3沉積相

2 灘壩砂體沉積特征分析

灘壩砂體是濱淺湖區常見的一種砂體類型，分為灘砂和壩砂兩種類型，是湖浪和沿岸流改造作用下形成的砂體。灘砂多沿岸線呈席狀分布，厚度較薄，層數較多，垂向上以反粒序為主，壩砂一般與灘砂相間分布，規模比灘砂小，但是單層厚度較大，泥質含量較低，垂向上多為反粒序，也有一些正粒序，或者是正反序的復合韻律。由于“灘”和“壩”的成因環境非常相似，并且在水面頻繁的漲退背景下，灘和壩經常疊置出現，常常表現為兩者的頻繁互層，用常規方法難以進行區分，因此習慣上用“灘壩”這一統稱來描述這類砂體［5-6］。

2.1 灘壩沉積相標志

2.1.1巖性特征

巖性特征是沉積相研究中的重要元素，巖性體現了其沉積環境特征［7］。研究區E1f3灘壩砂體巖性主要為淺灰色、灰白色、灰褐色粉砂巖，而泥巖主要為深灰色泥巖，垂向上砂泥巖呈互層分布。

2.1.2沉積構造特征

研究區灘壩砂體的沉積構造主要受控于風浪作用下形成的震蕩性水流，由波浪沖刷形成的層理構造十分顯著。在SA11、X16等井巖心上可見到明顯的波狀層理（圖3a、3b）、韻律層理（圖3c）、羽狀交錯層理（圖3d）以及平行層理（圖3e）。波狀交錯層理和羽狀交錯層理主要指示波浪的雙向淘洗作用，而平行層理則指示比較強的水動力，多見于壩砂沉積中。

圖3 高郵凹陷E1f 3灘壩砂巖巖心圖版

2.1.3粒度概率曲線特征

高郵凹陷北部斜坡帶、南部斷階帶的FX8、X16等7口井揭示，灘壩砂體粒度概率曲線為明顯的三段式特征，即一懸一跳一過渡，沒有滾動顆粒組分。如X16井2 659.46～2 659.56 m的粒度概率曲線（圖4），跳躍顆粒總體陡直，說明分選較好，含量大約為45%，粒度區間在1～2.25Φ；過渡段次總體含量15%左右，斜率較緩，與跳躍次總體相交粒徑2.25～2.5Φ，與懸浮顆粒組分交切點粒徑在3.75～4Φ；懸浮顆粒組分含量在35%左右，曲線平緩，曲線斜率較低，表明分選較差。

圖4 X16井粒度概率曲線

從粒度概率曲線圖上可以清楚地看到該類型砂巖主要是粉砂巖，反映了在一定水動力條件下細粒的壩砂經過波浪沖刷淘洗后在水體沉積的濱淺湖沉積環境［8］。

2.2 灘壩平面展布特征

2.2.1灘砂展布特征

灘砂厚度通常小于2 m，研究區單井相、連井相以及測井相（圖5）分析表明灘砂橫向上連通性好，橫向延伸遠，測井曲線主要表現為指形、齒形和尖刀狀，分布廣泛。

2.2.2壩砂展布特征

壩砂總體厚度大，反旋回特征清楚，從X16井的單井相分析可知（圖5），研究區壩砂沉積特征明顯，單層砂體厚度可達2 m以上，主要發育平行層理、波狀層理等指示較強水動力特征的沉積構造，測井曲線則主要表現為光滑的漏斗形。

圖5 灘壩砂體相標志分析圖版

總體來看，高郵凹陷E1f3灘壩砂體平面上具有分布廣、面積大的展布特征。E1f3沉積時期，整個高郵凹陷沉積砂體呈寬緩的朵葉體狀展布，主體方向為北東到南西向，內部可細分為3～4個相互疊合的三角洲小朵葉體。在高郵北部地區形成水下分支河道與河道間相間分布的特征；砂體由北向南推進，西南部地區砂巖發育程度逐漸降低，形成一系列灘壩砂體。灘壩發育具有非常好的規律性，灘壩長軸方向平行于湖岸線方向，灘砂呈連片狀大面積分布，壩砂位于灘砂中部，呈團塊狀展布。

2.3 灘壩沉積模式

在沉積相標志及砂體展布特征等研究的基礎上［9］，建立高郵凹陷灘壩沉積模式（圖6）。從沉積相研究來看，近岸灘壩沉積具有一定的規律性［10-11］。高郵凹陷沉積物源呈北東—南西方向展布。灘壩砂體物源主要為E1f3三角洲沉積砂體，三角洲沉積的砂體經過湖浪作用的搬運和改造，在濱淺湖地區的水下隆起區以及構造平坦區再次沉積形成湖相淺湖灘壩。

圖6 高郵凹陷E1f3沉積模式

3 灘壩砂體成藏模式分析

結合研究區源儲配套、構造背景、油氣輸導等條件，建立了三種灘壩砂巖成藏模式（圖7a）。

3.1 北斜坡西部火成巖蝕變帶輸導成藏

北斜坡西部碼頭莊、韋莊地區阜二段（E1f2）泥巖未達生烴門限，油源主要來自深凹和車邏鞍槽E1f2成熟烴源巖，因此本區灘壩砂體成藏的關鍵在于油氣的側向輸導。

碼頭莊地區E1f2～E1f4火成巖較發育，主要為輝綠巖。鉆探揭示該區輝綠巖上下發育30～50 m的蝕變帶，這些蝕變帶可以作為良好的油氣輸導層，溝通E1f2成熟烴源巖，油氣通過蝕變帶側向運移進入灘壩砂體，在灘壩砂體中聚集成藏（圖7b）。碼頭莊地區灘壩砂體具有埋深淺、物性好的特點，儲層條件優越，可形成連片含油的灘壩油藏。

3.2 北斜坡南部斷層輸導復合成藏

北斜坡E1f油氣來自深凹帶E1f2成熟烴源巖，早期大斷距斷層較發育，可做為良好的油氣運移通道。

發財莊地區灘壩砂體整體位于發財-卸甲構造高帶，位于E1f2成熟烴源巖范圍內，油氣沿吳堡期大斷層運移進入灘壩圈閉，可形成斷層封擋、壩砂富集的斷層-巖性油藏；E1f2烴源巖也可直接上排進入E1f33灘壩砂體形成巖性尖滅的灘壩巖性油藏（圖7c）。

3.3 南部斷裂帶大斷裂輸導成藏

南部斷裂帶許莊東-肖劉莊地區灘壩砂體發育，成藏條件與斜坡帶相比，油源條件、油氣輸導等更為有利，為大斷裂輸導、巨厚泥巖封蓋、雙源供烴的成藏模式。

與斜坡帶不同，肖劉莊地區E1f3灘壩砂體位于深凹帶E1f4成熟烴源和斷階帶E1f2成熟烴源運聚區，油源條件優越。深凹帶生成的大量油氣可通過真②斷層運移到儲層中，油氣輸導非常通暢，另外位于該區的XX38井在E1f2烴源巖中試獲工業油流，證實了該區E1f2烴源巖已成熟，下伏E1f2生成的油氣通過斷裂帶內的一系列斷層垂向運移進入儲層聚集成藏（圖7d）。

圖7 高郵凹陷E1f3灘壩砂體成藏模式

4 灘壩砂體描述方法研究

以高郵凹陷南部斷階帶肖劉莊地區為例，利用相控-測井約束反演技術進行了砂體空間展布和儲層孔隙度預測，同時通過實鉆井進行驗證，建立了適用于高郵斷階帶E1f3灘壩圈閉識別的技術方法。

4.1 測井響應特征分析

從測井曲線上看，肖劉莊地區灘壩砂體在自然電位（SP）、自然伽馬（GR）等曲線上表現為光滑或者齒形的漏斗形、指形，當砂層厚度較大時，也可呈齒化箱形或箱形。

聲波時差曲線顯示本區E1f4泥巖速度與北斜坡存在明顯差異，北斜坡E1f4發育低速泥巖，而許莊東—南劉莊地區多口鉆井測井曲線表明E1f4泥巖速度相對偏高，E1f4泥巖速度大于E1f3頂部泥巖速度（圖8）。

圖8 X16井井震標定

4.2 灘壩砂巖地震響應建模

4.2.1主要地震-地質層序界面對應關系

通過鉆井層位標定，肖劉莊地區E1f3在地震上共形成5～6個中—弱波組反射（圖7）。E1f4半深湖—深湖亞相暗色泥巖速度明顯大于E1f3濱淺湖相泥巖速度，E1f4底部在地震上對應波谷反射，T31反射層則為位于E1f4底波谷之下的波峰反射。E1f3底界為其底部低速泥巖段與E1f2高速泥灰巖段之間形成的中等振幅、連續波峰反射界面，橫向上易追蹤。E1f3中部由于E1f31、E1f32、E1f33三個亞段的背景速度差異，形成了T31-1、T31-2兩個弱振幅、弱連續波峰反射界面，橫向較易追蹤。

4.2.2地震相識別模式

通過對50多口典型井的標定，結合沉積相與地震剖面對比分析，從宏觀尺度總結了高郵凹陷E1f3不同相帶的地震相特征。三角洲前緣主體為“丘狀、欠連續、弱反射”特征，河道砂體發育區復合波特征明顯，局部主河道部位發生明顯相位下移、下切谷現象。分流間灣表現為“平行、連續、中等振幅反射”特征。濱淺湖區亦表現為“平行、連續、中等振幅反射”特征，其中灘壩砂體發育區多呈現“相位上移、夾層或復合波反射”特征。

通過砂體建模、地震正演分析，總結了灘砂、壩砂的地震識別模式（圖9）。E1f31灘壩砂體發育時，主要引起T31與T31-1之間（E1f31地層）的地震反射軸相位、振幅、頻率、波形變化——厚層壩砂具有明顯的相位上移特征，地震識別模式為“頂部中強波谷+底部中強波峰+相位上移”；灘壩砂體互層區，T31與T31-1之間的地震反射軸呈現“中—弱振幅、復合波—夾層反射”特征，復合波的上一個波峰振幅強于下一個波峰；灘砂側緣—濱淺湖區，儲層物性差或儲層不發育，為低頻、連續穩定強振幅特征。

圖9 肖劉莊地區地質模型、正演剖面、地震剖面

4.3 地震相解釋及有效儲層預測

在E1f3灘壩砂體地震識別模式指導下，通過地震相解釋，初步圈定灘壩砂體發育區。通過相控-測井約束反演得到E1f3波阻抗屬性，在建立灘壩砂巖孔隙度-波阻抗關系的基礎上，進行儲層空間展布及孔隙度預測。最終，結合地震相解釋成果和孔隙度預測成果，進行有效砂體描述，認為許莊東-肖劉莊地區灘壩砂體整體呈北東向展布，團塊狀分布，東西變化明顯（圖10）。

圖10 肖劉莊地區有效儲層展布

5 結論

（1）高郵凹陷E1f3灘壩砂體廣泛發育于三角洲側緣（近岸灘壩）及前緣前端（遠岸灘壩），灘壩砂體呈團塊狀分布，物性普遍較好，是良好的儲集體。

（2）高郵凹陷E1f3灘壩砂體與烴源巖匹配可形成以E1f2烴源為源，在高郵凹陷E1f3建立北斜坡西部火成巖蝕變帶輸導成藏、北斜坡南部斷層輸導復合成藏、南部斷裂帶大斷裂輸導成藏三種成藏模式。

（3）灘壩砂體在地震剖面上多呈現“相位上移、夾層或復合波反射”的反射特征，其中E1f31灘壩砂體發育時，地震響應特征為“頂部強波谷+底部中強波峰+相位上移”；灘壩砂體互層區地震響應特征為“中—弱振幅、復合波—夾層反射”特征，且復合波的上一個波峰振幅強于下一個波峰；灘壩側緣—濱淺湖區為化低頻、連續移定強振幅特征。結合地震相特征，并利用相控-測井約束反演技術可進行灘壩砂體空間展布和儲層孔隙度預測，精細描述灘壩沙隱蔽圈內。