引用本文
骆浩楠, 赵永刚, 苏珍, 刘冰雷, 丁留洋. 重力流沉积特征及其对油气开发的影响——以华庆地区B井区长63储层为例 [J]. 录井工程, 2024,35(4): 99-107.
LUO Haonan, ZHAO Yonggang, SU Zhen, LIU Binglei, DING Liuyang. Gravity flow sedimentary characteristics and their impacts on oil and gas development: A case study of Chang 63 reservoir in wellblock B of Huaqing area [J]. Mud Logging Engineering, 2024,35(4): 99-107.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2024.04.015  
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重力流沉积特征及其对油气开发的影响——以华庆地区B井区长63储层为例
骆浩楠①,②, 赵永刚①,②, 苏珍①,②, 刘冰雷①,②, 丁留洋①,②
①西安石油大学地球科学与工程学院
②陕西省油气成藏地质学重点实验室
通信作者：赵永刚 1976年生,教授,西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室硕士生导师,研究方向是沉积学与储层地质。通信地址：710065 陕西省西安市雁塔区西安石油大学电子二路18号。电话：13636809726。E-mail：yg_zhao@126.com

作者简介：骆浩楠 2000年生,西安石油大学地球科学与工程学院资源与环境专业（地质工程方向）在读研究生,研究方向是沉积学与储层地质。通信地址：710065 陕西省西安市雁塔区西安石油大学电子二路18号。电话：18991928712。E-mail：1074043157@qq.com

收稿日期: 2024-10-11
基金: 国家自然科学基金青年项目“不同应力系统作用下陆相页岩油储层纳米孔缝变形及扩展微观机理研究”（编号：42302167）; 中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司项目“华庆油田长6油藏大斜度井合理注采技术政策研究”（编号：CYSC2022-483）
摘要

华庆地区B井区位于鄂尔多斯盆地西南部,长63储层是该井区的主力层位,其沉积环境为重力流沉积体系。随着B井区开发不断深入,开发矛盾逐渐突出,储层非均质性强、砂体连通性差,导致注水开发效果差,产能递减较大。为此对研究区重力流沉积特征进行研究,并结合动态开发资料分析其对油气开发的影响。B井区长63储层自上而下划分为长631-1、长631-2、长632-1、长632-2、长633-1、长633-2六个小层,研究区沉积岩石学特征和测井相分析显示,岩心上见平行层理、泥砾、火焰构造、槽模等沉积构造;长6储层为湖泊和浊流沉积,其中沉积微相划分为浊积水道、浊积水道侧翼、半深湖泥、浊积水道间4种。沉积微相平面分析显示,长63储层各小层沉积演变为一个水进到水退过程。在油气注水开发方面,由于砂体受沉积微相控制,同期砂体连通性好,注水开发效果好;砂体不同期对接式连通性差,注水开发受效差。研究结果为华庆地区油气注水开发提供了地质依据。

关键词: 长63储层; 重力流; 沉积微相; 沉积特征; 油气开发
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Gravity flow sedimentary characteristics and their impacts on oil and gas development: A case study of Chang 63 reservoir in wellblock B of Huaqing area
LUO Haonan①,②, ZHAO Yonggang①,②, SU Zhen①,②, LIU Binglei①,②, DING Liuyang①,②
①School of Earth Sciences and Engineering of Xi'an Shiyou University, Xi'an, Shaanxi 710065, China
②Shaanxi Key Laboratory of Petroleum Accumulation Geology, Xi'an, Shaanxi 710065, China
Abstract

Wellblock B of Huaqing area is located in the southwest of Ordos Basin. Chang 63 reservoir is the main horizon of this wellblock, and its sedimentary environment is gravity flow sedimentary system. With the continuous deepening of development in wellblock B, the development contradictions have gradually become prominent. The reservoirs are highly heterogeneous and the connectivity of sand bodies is poor, resulting in poor waterflood development effect and large productivity decline. Therefore, the sedimentary characteristics of gravity flow in this area were studied, and their impacts on oil and gas development were analyzed in combination with dynamic development data. Chang 63reservoir in wellblock B is divided into six layers from top to bottom： Chang 631-1, Chang 631-2, Chang 632-1, Chang 632-2, Chang 633-1, and Chang 633-2. The characteristics of sedimentary petrology and log facies analysis in the study area show parallel bedding, mud boulder, flame structure, flute cast and other sedimentary structures on the cores. Chang 6 reservoir consists of lacustrine and turbidite deposit. The sedimentary microfacies are divided into four types： turbidite channel, turbidite channel flank, semi-deep lacustrine mud, and inter-turbidite channel. The sedimentary microfacies plane analysis shows that the sedimentary evolution of each Chang 63 layer is a process of water transgression to water recession. In terms of oil and gas waterflood development,because the sand bodies are controlled by sedimentary microfacies, the connectivity is good and the waterflood development effect is good for the reservoirs of the same stage.The sand body end-to-end connectivity in different stages is poor, and the effectiveness of waterflood development is poor. The study results can provide geological basis for oil and gas waterflood development in Huaqing area.

Keyword: Chang 63 reservoir; gravity flow; sedimentary microfacies; sedimentary characteristics; oil and gas development
0 引言

随着我国经济发展和技术进步, 油气资源短缺问题已成为制约我国经济发展的主要瓶颈之一[1]。由此我国油气勘探的力度不断增加, 重力流沉积逐渐成为研究热点。重力流类型主要包括碎屑流、颗粒流、液化沉积物流和浊流。重力流始于浊流理论[2, 3], 1887年瑞士学者福雷尔首先提出浊流概念, 随后, Kuenen于1950年通过实验证实了密度流存在的可能性以及浊流沉积形成递变层理的机理。20世纪60年代以后, 浊流理论扩展成重力流理论[4]。

鄂尔多斯盆地是我国主要的含油气盆地之一, 在其华庆地区延长组长6储层中发现了储量规模巨大的油田[5, 6]。华庆地区B井区是本次的研究区, 其主要的开发层系是长63储层。经多年持续开发所得到的认识与成果已经不能有力支撑该区长6储层持续高效稳产[7]。岩相古地理研究表明, 长63储层沉积时期大面积发育半深湖-深湖沉积亚相, 具有深水沉积特征[8, 9, 10]。由于受构造、重力流沉积和成岩作用的影响, 导致储层非均质性强, 砂体连通性差, 使得油藏开发难度较大, 注水开发效果较差。本次研究通过对重力流沉积特征及其对注水开发的影响进行分析, 为后续注水开发提供地质依据。

1 区域地质概况

B井区所在的华庆地区（华池与庆阳）位于甘肃省陇东地区华庆油田, 构造位置位于伊陕斜坡与天环坳陷过渡带[11]。华庆地区北起吴起, 南至庆阳, 西起白马, 东抵南梁, 面积约为7 000 km2, 位于伊陕斜坡西部, 总体为一西倾单斜构造[12]。B井区位于延长期湖盆中心（图1）, 在长6储层盆地下沉作用逐渐减缓, 湖盆开始收缩, 深湖区缩小, 沉积补偿大于沉降, 沉积作用进一步加强, 是湖泊三角洲主要建设期, 华庆地区周边的各种三角洲迅速发展, 整个湖盆从此进入逐渐填实、收敛、直至消亡的过程。长63储层物源来自东北沉积体系, 发育半深湖-深湖的浊积扇沉积, 从陕北到白豹、华池地区沉积体系为三角洲-浊积扇组合特征。根据其岩性、沉积结构、构造、垂向序列及测井曲线特征, 以沉积环境的成因标志为依据, 综合分析认为, 华庆地区B井区长63储层属于半深湖-深湖相沉积环境, 主要发育湖底滑塌浊积扇沉积, 划分了浊积水道、浊积水道侧翼、半深湖泥、浊积水道间4种沉积微相, 其中浊积水道是主要沉积微相。在区域沉积背景分析的基础上, 根据岩心特征、测井曲线形态特征, 以及沉积构造、沉积韵律综合分析等[13], 结合前人已有的认识, 认为研究区属三角洲前缘快速堆积的沉积物滑塌形成的湖底浊积扇沉积体系。

图1 鄂尔多斯盆地长6储层沉积相

2 重力流沉积特征

相标志是识别重力流类型的主要方法之一[14]。目前重力流类型按照支撑机理划分为浊流、碎屑流、颗粒流、液化沉积物流。通过对研究区岩心构造和测井曲线分析, 识别出研究区以浊流沉积为主。浊流是指位于水体底部的水、泥、砂等近于均匀混合的、由湍流支撑的混浊流体, 也是一种重力驱动的、涌浪状前进的密度流[15]。研究岩心构造特征是识别浊流沉积的重要方法之一。浊流沉积受水重力以及水流速度的影响, 导致其岩心内部构造特征明显。目前发现研究区以浊积岩为主, 发育深灰色、褐色块状细砂岩, 偶见薄层平行层理段, 间夹暗色泥页岩, 见泥砾、火焰构造、槽模等典型浊积沉积构造（图2）, 反映深水重力流沉积环境。

图2 长63储层典型浊积沉积构造

3 重力流沉积微相类型及特征
3.1 测井相分析

测井相分析主要是通过测井曲线的幅度、形态、接触关系等对沉积环境进行分析。本次研究选取了测井曲线的形态对研究区的4种沉积微相进行分析, 识别出其沉积物的岩性和水动力条件。

3.1.1 浊积水道

浊积水道是半深湖-深湖中输送沉积物的主要通道, 同样也是研究区重力流沉积的主要场所[16]。研究区浊积水道岩性以粉砂岩和细砂岩为主, 其浊积水道微相呈现火焰构造、槽模、块状层理等沉积构造（图2c-图2g）, 其自然伽马测井曲线呈齿化箱型、齿化钟型、漏斗型以及复合型（图3）。

图3 长63储层浊积水道测井相

3.1.2 浊积水道侧翼

浊积水道侧翼微相围绕浊积水道发育, 与浊积水道相比岩性较细, 以粉砂岩、泥质粉砂岩为主。研究区此微相以斜层理（图2h）沉积构造为主, 其自然伽马测井曲线呈齿化漏斗型、指型（图4）。

图4 长63储层浊积水道侧翼测井相

3.1.3 半深湖泥（含浊积水道间）

半深湖泥（含浊积水道间）中的半深湖泥微相形成于浪基面以下水体较深部位, 地处缺氧的还原环境, 其沉积物质主要由半深湖泥组成, 半深湖泥常为有机质丰富的暗色、灰黑色泥岩[17, 18]。研究区中浊积水道间微相以平行层理（图2a）为主, 其岩性以薄层粉砂岩、泥质粉砂岩与粉砂质泥岩、泥岩为主, 总体上粒度较细, 其自然伽马测井曲线呈锯齿型、平直型（图5）。

图5 长63储层半深湖泥（含浊积水道间）测井相

3.2 单井相分析

以研究区B 181-115井为例（图6）, 进行单井沉积相分析, 该井位于B井区中部, 自上而下将长63储层划分为长631-1、长631-2、长632-1、长632-2、长633-1、长633-2六个小层。

图6 B 181-115井长63储层单井沉积相

（1）长631-1小层主要发育泥岩、泥质粉砂岩和少量的粉砂质泥岩, 其中上部以泥岩为主, 中部以泥质粉砂岩为主, 下部为泥岩与少量的粉砂质泥岩。该小层自然伽马曲线形态以齿化漏斗型为主, 发育半深湖泥、浊积水道侧翼和浊积水道间沉积微相。

（2）长631-2小层和长632-1小层主要发育细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩, 其中含少许泥岩和粉砂质泥岩, 自然伽马测井曲线形态以齿化箱型为主, 发育浊积水道间和浊积水道沉积微相。

（3）长632-2小层主要发育细砂岩, 其中含少量粉砂岩、泥岩、泥质粉砂岩, 自然伽马测井曲线形态以漏斗型和锯齿型为主, 发育浊积水道间、浊积水道、半深湖泥沉积微相。

（4）长633-1小层和长633-2小层主要发育粉砂岩、细砂岩, 少量泥岩, 其中最少的是泥质粉砂岩。自然伽马测井曲线形态以箱型和漏斗型为主, 主要发育半深湖泥和浊积水道沉积微相。

3.3 沉积微相剖面特征

沉积微相的特征可以采用多种方式进行分析。通过对华庆地区B井区沉积微相剖面进行分析, 结合地质背景并参考研究结果, 绘制了B 195-105井-B 201-105井、B 183-117井-B 183-111井两条沉积微相剖面图, 分别与物源方向垂直和平行。

3.3.1 B 195-105井-B 201-105井

该剖面位于研究区中部, 与物源方向垂直（图7）。浊积水道微相在B 196-105X井与B 197-105井之间的长631-1小层和长631-2小层呈小片连续, 发育较差。浊积水道侧翼微相偶见于B 198-105X井中部, 半深湖泥（含浊积水道间）微相在B 199-105井与B 201-105井之间大规模发育。总体而言, 河道砂体侧向上被浊积水道间隔绝, 侧向延伸距离较短, 连续性相对较差; 就沉积动力而言, 层内多期分流河道垂向叠加, 侧向切叠, 河道迁移摆动频繁[19, 20]。

图7 B 195-105井-B 201-105井沉积微相剖面

3.3.2 B 183-117井-B 183-111井

该剖面位于研究区中部, 平行物源方向（图8）。其中浊积水道微相在B 183-117井与B 181-111井之间的长631-1小层和长633-1小层大片连续发育, 浊积水道侧翼微相偶见于B 181-111井中部, 半深湖泥（含浊积水道间）微相在B 183-115井、B 183-106X井长633-1小层和长633-2小层大规模发育。总体垂向上多期分流河道砂体侧积累加叠置, 侧向上砂体厚度较为稳定, 多数井连续性较好, 延伸距离较远。

图8 B 183-117井-B 183-111井沉积微相剖面

3.4 沉积微相平面特征

华庆地区B井区地质背景为浊流沉积, 沉积微相平面特征是研究浊流沉积特征不可或缺的一项内容。通过沉积微相平面特征可以分析其河道宽度和各储层的变化趋势。本次沉积微相平面研究中（图9）浊积水道微相砂地比大于0.5, 浊积水道侧翼微相砂地比介于0.3~0.5之间, 半深湖泥（含浊积水道间）微相砂地比小于0.3。研究区长632-2小层, 顺物源方向, 分别有7条河道进入研究区, 且此时湖盆深度最深, 是重力流发育的鼎盛时期, 浊积水道沉积发育较好, 总体来说自北东向南西方向多条水道相互交汇形成浊积水道沉积体。长631-1小层（图9a）主河道由原来的7条减少到5条, 西北方向浊积水道几乎不发育, 且整体浊积水道沉积变弱。长631-2小层（图9b）, 研究区西北与中部, 河道宽度大面积减少, 此时河流深度逐渐降低。长632-1小层（图9c）, 相比于长632-2小层（图9d）西北方向河道宽度有所减少, 砂地比略有减小。长63储层各小层沉积演变为水退过程, 受沉积微相控制, 不同期次浊积水道交错叠置, 其中浊积水道为有利储集体。

图9 长631-1-长632-2小层沉积微相平面图

4 沉积微相对油气开发的影响
4.1 沉积微相与砂体的联系

不同的沉积环境下对应的砂体也是不同的。研究区中浊积水道侧翼微相的砂体平均厚度为2.5 m, 其厚度范围与宽度范围分别在1.3~4.2 m和150~400 m之间, 宽厚比为70~120。浊积水道微相的砂体平均厚度为4.8 m, 其厚度范围与宽度范围分别在3.2~10.5 m和300~600 m之间, 宽厚比为50~120。

4.2 沉积微相与砂体叠置类型的联系

三角洲前缘沉积过程中, 砂体多连续, 呈片状分布, 而重力流沉积体系下的砂体, 由于受重力流作用影响, 其砂体连续性相对三角洲前缘较差, 侧向上多为大段块状砂体切叠。据目前砂体叠置类型研究, 不同地区、不同层位在砂体叠置类型的命名上没有完全统一。研究区在砂体的叠置类型上, 将砂体分为垂向接触模式与侧向叠置模式（图10）。其中垂向接触模式细化分为分离式、叠加式、叠切式3种。分离式：浊积水道砂体非连续沉积, 砂体之间无连通性。叠加式：多期单砂体叠加形成的厚砂体, 垂向连通性弱。叠切式：晚期沉积的单砂体切割先期的砂体, 单砂体垂向连通性最好。侧向叠置模式细化分为间隔式、对接式、侧切式3种。间隔式：由半深湖泥（含浊积水道间）隔开, 砂体不连通。对接式：浊积水道侧翼之间接触, 局部连片薄砂体, 横向连通性较弱。侧切式：浊积水道改道迁移, 造成同期或异期单河道被侵蚀切割, 形成大面积连片分布河道砂体, 横向连通性好。

图10 砂体叠置类型

4.3 沉积微相对注水开发的影响

沉积微相控制砂体的形态和连续特征, 而砂体的连通性对注水开发有着重要作用, 以B 195-107井组为例, B 195-107井为注水井, 其余B 196-107X、B 194-107X、B 195-108X、B 195-106X井为采油井, 依据生产动态响应结合测井相特征来判断砂体连通关系。从B 195-107井组动态响应与单砂体分布特征可知, B 196-107X井和B 195-107井组注采对应层段为不同期砂体（图11）, 砂体间存在渗流屏障, 导致2020年11月至2021年9月中期注水见效差, 投产后产量递减严重。B 194-107X、B 195-108X、B 195-106X井与B 195-107井属于同一单砂体河道（图11、图12）, 2020年11月至2021年9月中期注采响应明显, 受效较好（图13）。

图11 B 194-107X井-B 196-107X井单砂体接触样式

图12 B 195-108X井-B 195-106X井单砂体接触样式

图13 B 195-107井组采油井生产注采曲线

5 结论

（1）华庆地区B井区长63储层沉积模式以浊流为主, 发育浊积水道、浊积水道侧翼、半深湖泥、浊积水道间4种沉积微相, 浊积水道为优势相, 沉积特征整体呈现水进到水退的过程。

（2）华庆地区B井区长63储层沉积相垂直物源方向河道连续性较差, 砂体内多期分流河道垂向叠加, 侧向切叠, 河道迁移摆动频繁, 平行物源方向河道砂体连续性较好, 砂体厚度稳定, 河道控制作用明显。

（3）华庆地区B井区长63储层砂体以垂向和侧向接触模式为主, 砂体受沉积微相控制, 浊积水道砂体最为发育, 在油藏注水开发过程中, 不同期砂体间存在渗流屏障, 注水开发效果差; 同期砂体不存在渗流屏障时, 砂体连通性较好, 注水开发效果明显。

编辑 王丙寅

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