0 引言

渤海湾盆地古近系沙河街组是油气勘探的重要目的层段，油气资源非常丰富^[1-3]。前人^[4-6]对莱州湾凹陷的研究主要集中在构造演化、油气成藏运移和沉积特征等方面，认为构造演化控制了油气的生成运移与圈闭的形成，沙河街组发育大型辫状河三角洲，为油气成藏的重要储集层，其研究内容主要集中在凹陷内宏观油气勘探方面；而对于储层物性、微观特征及其对油田开发的影响研究尚少。笔者利用铸体薄片、扫描电镜、X衍射、岩心物性分析、地层测试等多种分析测试手段及前人对宏观沉积相的研究成果，分析了研究区沙三上段优质储层物性特征，明确了储层高渗流能力的主要控制因素，以期为油田注水开发过程中实现更高效的均衡驱替提供地质依据。

济阳坳陷莱州湾凹陷位于渤海南部海域，是典型的“北断南超”断陷湖盆^[7-8]，郯庐断裂带的走滑断裂近南北向穿过莱州湾凹陷。莱州湾凹陷南斜坡垦利L油田位于受重力滑脱断层F₁所控制的狭长断块内，北邻莱州湾凹陷生烃中心(图 1)，受多期构造运动的影响，发育近东西向、北东向断裂，油气运聚条件十分有利。油田范围内已钻井揭示地层自下而上发育古近系沙河街组、东营组，新近系馆陶组、明化镇组和第四系平原组，油田主要含油层段为沙三上段，地层厚度在250~300 m之间，岩性以砂泥岩互层为主，平均砂地比为49.6 %，主要沉积灰色中细粒砂岩和灰色-绿灰色泥岩，偶见钙质粉砂岩。油田油藏埋深在2 000 m以下，油田初期产能高，采油井日平均产油量达到200 m³/d，最高者可达300 m³/d。

a.莱州湾凹陷区域位置(据参考文献[6]修改)；b.垦利L油田位置图。 图 1 垦利L油田区域位置图 Fig. 1 Regional location map of Kenli L oilfield

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本次研究综合应用垦利L油田1口探井的DST(drill stem testing)测试资料及同层位3口探井56块岩心/壁心资料的孔渗测试资料、45个显微镜下的观察薄片和38个岩心常规物性分析数据以及20口生产井动态资料。DST测试由中海油油田服务股份有限公司完成，岩心、壁心测试及物性分析由中海油能源发展钻采工程研究院渤海实验中心完成，动态资料来自渤海油田渤南作业公司。

根据垦利L油田沙三上段岩心实测物性数据统计结果(图 2)，储层孔隙度范围主要分布在7.2%~34.4%，平均值为28.9%，渗透率分布范围为(0.01~3 754.50)×10^-3 μm²，平均值为762.7×10^-3 μm²，属于高孔高渗储层^[8]。通过同一层段的地层测试数据和岩心测试数据对比(图 2)发现，在对数坐标下，测试所得的孔隙度与水平渗透率具有线性关系，且地层测试孔隙度与渗透率明显高于岩心测试数据，岩心一般只测试水平方向的储层渗透率，因而地层测试数据更能反映地下真实情况^[9]。

图 2 垦利L油田孔-渗物性关系图 Fig. 2 Pore-permeability diagram of Kenli L oilfield

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垦利L油田储层孔隙类型仍以原生粒间孔为主(图 3a)，还可见次生粒间孔、粒内溶孔和铸模孔(图 3b)等，孔隙大小一般介于50~160 μm；微裂缝较为发育(图 3c)，可见绕颗粒的粒间裂缝和切穿颗粒的微裂缝(图 3d)。据统计，微裂缝宽度最高可达300 μm，平均180 μm。微裂缝在薄片统计中发育的概率为36%，并不是所有储层都发育微裂缝，虽然微裂缝的宽度与孔隙吼道在一个粒级，但微裂缝却形成了一条板状快速渗流通道^[9-12]；这是储层地层测试明显高于岩心测试的主要原因，微裂缝既可以在油田开采初期提供高的产液能力，也能够加速采油井含水率的快速突破。

a. L-A-2井，蓝色铸体，2 176.0 m，中细粒砂岩，孔隙吼道发育，储层以原生粒间孔为主，可见次生溶蚀孔，单偏光；b. L-A-2井，蓝色铸体，2 178.0 m，可见长石溶蚀不完全的铸模孔(黄色虚线)，单偏光；c. L-A-1井，蓝色铸体，2 179.3 m，细砂岩，微裂缝发育，单偏光；d. L-A-1井，2 025.0 m，细粉砂岩，见微裂缝切穿长石颗粒(黄色虚线)，可见含铁方解石茜素红染色紫红色，单偏光。 图 3 垦利L油田储层储集空间微观特征 Fig. 3 Microscopic characteristics of reservoir space in Kenli L oilfield

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垦利L油田沙三上段储层物性主要受沉积作用和构造作用的双重影响，其中沉积作用是影响储层初始孔渗物性的关键因素，而构造作用对储层物性尤其是储层渗流能力的影响更为明显。

古近纪时期，渤海湾盆地整体处于裂陷Ⅱ幕，莱州湾凹陷初具雏形，其正南方向潍北凸起地势较低，南部物源区沉积物供给能力弱、搬运距离短，垦东凸起成为莱州湾凹陷的主要物源区，郯庐断裂带的走滑断裂性质为左旋特征，控制了沉积物向北东方向搬运，充填凹陷北洼^[13-15]。垦利L油田沙三上段沉积作用对物性的控制主要表现在两方面：一是近源沉积，长石质量分数相对较高，长石通过后期溶蚀增孔进一步改善储层物性；二是沙三上段水进体系域发育的近源辫状河三角洲前缘(图 4)，在湖浪和河流的双重水动力作用下，砂岩结构成熟度高，填隙物质量分数均小于6.2%，平均为5.3%(表 1)，杂基质量分数低，水进体系域下的近源辫状河三角洲前缘沉积是储层高孔高渗的物质基础^[16]。

GR.自然伽马；Rt.视电阻率。 图 4 垦利L油田沙河街组层序地层特征 Fig. 4 Sequence stratigraphic characteristics of Shahejie Formation in Kenli L oilfield

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垦利L油田的构造断裂机制主要受控于重力滑脱断层F₁、次一级活脱断层F₂及衍生断层F₄(图 5)。重力滑脱是由于基底的拉张和翘倾运动而形成的空间，其容易形成“下挤、上张、顶落陷”的堑式正断层，断块内部受应力作用易形成张性微裂缝。利用油田内三维地震资料，每隔200 m计算沙三上段边界断层上、下盘的断距，并制作成断距柱状分布图(图 6)。

图 5 重力滑脱断层构造模型 Fig. 5 Tectonic model of gravity detachment fault

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图 6 垦利L油田1井区边界断层断距分布图 Fig. 6 Distribution map of boundary fault distance in well-block 1 of Kenli L oilfield

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边界断层F₁在垦利L油田的活动强度明显高于周边区块。利用回剥法，从探井L-A-1井地质分层出发，按照地质年代由新到老逐层回剥，剥蚀恢复过程考虑了沉积压实和沉积间断，直至目的层段沙三上段。从埋藏史图(图 7a)可以看出，沙三上段沉积后经历了快速埋藏阶段，强烈的构造活动使目的层沉积后快速埋藏，孔隙水不能有效排出，对原始孔隙空间起到了一定的保护作用。这在测井曲线(图 7b)的响应上得到了证实。图 7b中，声波时差在1 800 m以深偏离正常声波时差趋势线，声波时差增大表明进入地层超压带，而沙三上段正好位于地层超压带内。再者，强烈的构造活动使微裂缝发育，从薄片(图 8a)中可以看出微裂缝中充满了沥青，表明微裂缝提供了油气运移的通道和油气储集的空间；同时，在薄片(图 8b)中可以看到钙质胶结残余被溶蚀呈孤岛状，可能由于有机酸进入储集空间，发生了溶蚀增孔^[17-22]，进一步改善了储层物性。因而从整体看，构造运动使微裂缝发育，为储层提供了更高的渗流能力，是油田高孔高渗的更主要控制因素。

Q.第四系；Nm.明化镇组；Ng.馆陶组；Ed.东营组；Es1-2.沙一-二段；Es3.沙三段。 图 7 L-A-1井地层埋藏史(a)及地层超压测井响应(b) Fig. 7 Stratigraphic burial history (a) and overpressure logging response (b) in Well L-A-1

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a. L-A-2井，2 005.0 m，微裂缝发育，并充填沥青(黄色箭头)；b. L-A-2井，蓝色铸体，2 179.3 m，细砂岩，含铁方解石茜素红染色紫红色，部分方解石被溶蚀(红色箭头)，强烈溶蚀呈漂浮状(黄色箭头)。 图 8 垦利L油田构造作用对储层的微观影响 Fig. 8 Microscopic effects of tectonism on reservoirs in Kenli L oilfield

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前人利用动态资料尤其是比采油指数研究油田微裂缝的分布问题^[23]，在统计油田边界断距与生产动态资料时发现，断距与油井初期比采油指数具有明显的线性关系(图 9)，其R²(R为相关系数)高达0.730 6，而高异常点A11、A13井受两条断裂的影响，产生偏离。

图 9 断层断距与油井初期比采油指数的关系 Fig. 9 Relationship between broken length and oil production index

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在油田实际生产过程中，发现A4井初期见水过早，而同一井组的A5井却含水率不高。经产液剖面测试(表 2)后，分析其第3滑套储层含有微裂缝，为此，对A4井提频作业，增加第1滑套和第2滑套的产液贡献；此外，优化对应注水井A8井的分层配注，将注水配注比例由原来的1:1:2调整为1:1:1，降低第3滑套的注水量，增加第1滑套和第2滑套的注水量。目前A4井含水率由45%降低至28%，日产油重新恢复到100 m³/d以上，采油井纵向驱替更加均衡。

1) 垦利L油田沙三上段储层物性具有高孔高渗的特征，其储层物性主要受沉积作用和构造作用两方面影响。水进体系域下的近源辫状河三角洲前缘沉积，砂岩磨圆分选较好，杂基质量分数低，是形成优质储层的物质基础。

2) 古近系强烈的构造作用使目的层快速埋藏后，造成地层超压，弱压实作用使原始孔隙得以保存；除此之外，构造活动使微裂缝发育，是地层具有高渗流能力的主要原因，构造活动对储层物性尤其是渗流能力的改善作用更大。

3) 通过了解油田断裂应力机制，建立了边界断层断距与采油井比采油指数之间的关系，并指导了油田内注水井A8井的优化分层配注，将注水配注比例由原来的1:1:2调整为1:1:1，对应采油井受效明显，实现了采油井纵向采油的均衡驱替。