哥伦比亚Velasquez油田始新统Guaduas组沉积微相与剩余油分布
赵彬1, 2，侯加根1，张国一1，陈诗望3，刘钰铭1
(1. 中国石油大学 地球科学学院，北京，102249；
2. 长江大学 地球物理与石油资源学院，湖北 荆州，434023；
3. 中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院，北京，100083)
摘要：为了查明Velasquez油田剩余油分布，挖掘剩余油潜力，对研究区的沉积环境、沉积微相及其特征进行研究，建立准确的储集层模型。根据岩芯观察，对构造特征、岩性特征、粒度特征和地震响应特征进行分析。利用均方根振幅属性预测砂体厚度，并以此对沉积微相展布进行分析，讨论沉积微相与剩余油分布的关系。研究结果表明：48-45断块区Guaduas组为一套辫状河三角洲沉积，并划分为辫状河三角洲平原、前缘2个亚相和辫状河道、泛滥平原、水下分流河道、河口坝、席状砂、支流间湾6个微相； Guaduas组沉积时期经历了湖平面升—降—升的演化；研究区油层水淹程度和剩余油分布明显受沉积微相制约，辫状河道和水下分流河道顶部、河口坝侧缘、席状砂砂体沉积区剩余油相对富集，是油田下一步开发调整和剩余油挖潜的主体。
关键词：Velasquez油田；Guaduas组；沉积微相；辫状河三角洲；剩余油分布
中图分类号：TE121.3 文献标志码：A 文章编号：1672-7207(2011)05-1384-09
Sedimentary microfacies and remaining oil distribution of the Eocene Guaduas formation in Velasquez Oilfield, Columbia
ZHAO Bin1, 2, HOU Jia-gen1, ZHANG Guo-yi1, CHEN Shi-wang3, LIU Yu-ming1
(1. School of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China;
2. School of Geophysics and Oil Resources, Yangtze University, Jingzhou 434023, China;
3. Institute of Pereolum Exportation and Production, Sinopec, Beijing 100083, China)
Abstract: To get a proper knowledge of remaining oil distribution and improving oil recovery rate in Velasquez oilfield, the core observation, depositional structure, lithologic, granularity and seismic response characteristics were analyzed. The sedimentary condition, sedimentary micro-facies and their features were studied, and the model of proper reservoir was built. The predict sandbodies’ thickness was predicted using the root-mean-square amplitude, and through it the micro-facies distribution was discussed. The relationship between microfacies and remaining oil distribution was discussed. The results show that the depositional environment of the Guaduas formation in 48-45 fault block belongs to braid delta deposit. The depositional facies include two subfacies (braided river delta plain and braided river delta front) and six micro-facies (braided channel, flood plain, subaqueous distributary channel, mouth bar, sheet sand and interdistributory bay). The lake level has rise-fall-rise during Guaduas formation sedimentary period. Reservoir water flooding degree and remaining oil distribution are controlled by micro-facies. And the remanent oil is relatively concentrated in the top of braided channel and subaqueous distributary channel, the side of mouth bar and sheet sand, which are the major targets of next development adjustment and remaining oil potential tapping.
Key words: Velasquez oilfield; Guaduas formation; sedimentary micro-facies; braided river delta; remaining oil distribution
Velasquez油田位于哥伦比亚中马格达莱纳盆地中部，西邻科科纳盆地，东邻里奥米内柔向斜，处于马格达莱纳河流域中部，含油层系为古近系始新统Guaduas组和渐新统Tune组。该油田于1947年开始投产，开发历史较长，目前油田综合含水已超过80%，整体进入开发中后期阶段，存在产量递减快、水驱动用程度低、采出程度低、开发调整方向不明确等一系列问题，由于油井产能和开发效果与沉积微相紧密相关，在此阶段重新认识油藏的沉积环境、沉积微相及其特征，建立准确的储集层模型，对于查明剩余油分布和挖掘剩余油潜力、提高采收率具有重要的现实 意义[1]。
1 区域地质概况
研究区构造位置图如图1所示。本研究区V48-45断块位于Velasquez油田的北部断阶带，是油田的主要含油断块和主力开发区，构造面积约18 km2，含油面积约8.3 km2，为断块构造层状油藏，目的层系包括Guaduas组和Tune组2个地层组。本文仅研究Guaduas地层组，根据标志层信息和沉积旋回特征，考虑各油组的油水系统，分析稳定隔层对流体分布的影响，将Guaduas地层组划分为5个砂层组、15个小层和40个单砂层(见表1)。
2 Guaduas组辫状河三角洲沉积相标志
虽然研究区已有60余年的开发历史，但地质基础研究薄弱，从未开展系统的沉积环境研究，关于Guaduas组的沉积环境至今没有定论。根据岩芯观察、岩性特征、沉积构造、粒度特征和地震响应特征等分析表明，Guaduas组属于辫状河三角洲沉积。辫状河
图1 研究区构造位置
Fig.1 Structural location of study area
三角洲是介于粗碎屑的扇三角洲与细碎屑的正常三角洲之间的一种具独特属性的三角洲[2-3]，其岩性特征、沉积物成分、流体性质、构造特征等与常态三角洲的相比均有所区别。
2.1 泥岩颜色特征
Guaduas组泥岩颜色以紫红色、灰褐色、深灰色和灰绿色为主，其中，紫红色和灰褐色反映出水上氧化环境的沉积特征，深灰色和灰绿色反映出水下还原环境的沉积特征，整体反映出典型的涨缩性湖盆沉积特点[4]。
2.2 岩性特征及岩石学性质
Guaduas组储层岩石类型以中-粗粒砂岩和砂岩为主，常见砾岩、含砾砂岩，整体粒度较粗、岩性变化小，结构成熟度较高。砂岩以石英砂岩为主，其次
表1 Guaduas地层组划分
Table 1 Stratigraphic division of Guaduas formation
为次岩屑长石砂岩和长石砂岩，石英含量(质量分数)大于50%，长石和岩屑含量(质量分数)较低，碎屑结构以颗粒支撑为主，成分成熟度中等，表明沉积物经过较长距离的搬运。
2.3 沉积构造
经岩芯观察，沉积构造类型主要有平行层理、交错层理、冲刷充填构造和粒序层理(图2)等。平行层理和冲刷充填构造反映出强牵引流水动力机制，交错层理显示水道状水流沉积特征，粒序层理则主要出现在辫状河道中，以组分颗粒的粒度递变为特征，复杂多样的层理类型反映出辫状河三角洲的沉积特征[5]。
2.4 粒度分布特征
粒度概率曲线包括2种类型(图3(a))：第1类是跳跃加悬浮的两段式，以跳跃次总体为主，且斜率较大，反映强水动力条件下的河道沉积；第2类为两跳加一悬的三段式，跳跃次总体含量较大，两跳跃次总体斜率相近，分选较好；悬浮次总体含量较小，分选较差，反映河流与波浪综合作用的水动力环境。这2类粒度概率曲线均呈现出明显的牵引流沉积特征[6]。C-M图(C为累积曲线上1%处的粒径，M为累积曲线上50%
图2 V48-45断块Guaduas组典型沉积构造
Fig.2 Typical sedimentary structure of Guaduas formation in V48-45 block
图3 0297井粒度概率曲线和C-M图
Fig.3 Cumulative grain-size curve and C-M map of 0297 well
处的粒径)以P-Q段和Q-R段为主(图3(b))，表明以悬浮搬运和递变悬浮搬运为主，反映水动力较强且搬运距离较远，也呈现出明显的牵引流沉积特征。
2.5 地震响应特征
斜交前积地震相是水浅、坡缓、沉积水动力能量较强的三角洲沉积响应特征[7-9]。Guaduas组地层中最主要的地震相类型即为斜交前积地震相(图4)，具有典型浅水三角洲特征，多由一组相对平直、较低角度倾斜同相轴叠置而成，较连续，延伸距离较长，分布面积大。
2.6 剖面结构特征
从岩性剖面沉积序列上来看(图5)，研究区Guaduas组水上环境层段剖面岩性组合以“砂包泥”为主，垂向层序体现出下粗上细的正粒序特点，“二元结构”较明显，底层沉积发育良好，厚度较大，而顶层沉积发育厚度较小，河道砂体横向和垂向上相互切割并连续叠置，体现出明显的辫状河河道沉积特征。
3 Guaduas组沉积微相类型
通过岩芯的详细观察描述，结合对测井相、单井沉积相、联井剖面和沉积相平面展布特征分析，在研究区识别出辫状河三角洲平原和辫状河三角洲前缘2
图4 V48断块Guaduas组斜交前积地震响应特征
Fig.4 Foreset seismic response characteristics of Guaduas formation in V48 block
图5 辫状河三角洲沉积序列及岩-电特征
Fig.5 Typical lithology-electronic character of braided river delta
个亚相以及辫状河道、泛滥平原、水下分流河道、河口坝、席状砂和支流间湾共6种微相。
(1) 辫状河道微相。是辫状河三角洲亚相的主体部分，沉积厚度占平原亚相的70%以上。岩性较粗，以深灰色、灰色、灰褐色砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩为主，成熟度低，分选磨圆较差。多见相互叠置向上变细的正韵律结构，底部普遍发育冲刷面，下部常见大、中型板状、槽状交错层理，上部发育平行层理、小型槽状和板状交错层理。自然电位曲线表现为高负偏的箱形、微齿化箱形或钟形，电阻率曲线表现为高值钟形或箱形(图5(a))。
(2) 泛滥平原微相。为夹在辫状河道沉积之间的紫红色、灰褐色薄层粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩，顶部常见冲刷面，见小型交错层理和水平层理。自然电位曲线幅度较低，光滑平直，电阻率曲线幅度明显较低(图5(a))。
(3) 水下分流河道微相。该微相是辫状河三角洲沉积的主体，水道砂体为多期水道叠合沉积形成[10]，沉积特征类似于辫状河道，岩性较辫状河道稍细，以含砾不等粒砂岩、中粗砂岩、细砂岩为主，单一河道砂体在垂向上显示明显的正韵律，底部常见冲刷面，发育板状、槽状交错层理和平行层理，规模均比辫状河道的小。自然电位曲线呈高负偏的钟形、箱箱，电阻率曲线表现为高值齿化箱形(图5(b))。
(4) 河口坝微相。研究区河口坝发育较少，垂向上呈典型的反韵律，底部为粉砂岩，向上过渡为细砂岩、中砂岩，顶部突变接触，分选磨圆均较好，发育波状和低角度交错层理。自然电位曲线为典型漏斗形，中、高幅度(图5(b))。
(5) 席状砂微相。为前缘末端沉积，多以薄层状细砂岩与粉砂岩、泥岩的薄互层出现，单砂体厚度较薄，连片分布。自然电位曲线多呈低幅指形或漏斗形(图5(b))。
(6) 支流间湾微相。水下分流河道之间的滨浅湖区，沉积以深灰色、灰色泥岩为主，夹薄层粉砂岩，见水平纹层及小型砂纹层理。自然电位曲线平直，电阻率低(图5(b))。
4 Guaduas组沉积微相展布特征
4.1 沉积微相展布分析方法
不同的沉积相带都具有不同的砂体组合与平面非均质特征，沉积相展布直接关系到砂体成因、展布、物性、非均质性的变化，也是油田扩边、调整、挖潜动态分析、剩余油研究的地质基础，所以，全面了解研究区的沉积相展布与演化规律具有重要的意义[11-12]。传统划分相带、追踪沉积微相展布的方法是先在研究区沉积背景下落实大相和亚相；再配合岩芯进行岩芯相标志分析，结合测井相分析确定微相类型，并建立相应的微相模式；最后在单井相分析基础上，参考地层等厚图、砂体等厚图、砂/地图综合分析沉积微相 展布。
由于Velasquez油田井距较大(基本大于300 m)且井网不规则，仅依靠井点信息进行沉积微相展布研究显然精度不够，必须依靠地震数据来对沉积微相进行辅助研究。但地震属性与沉积微相之间并不存在十分必然的联系，因此，很难利用地震属性确定沉积相带的范围。但通过V48-45断块内不同地震属性与砂岩厚度相关性分析发现：研究区内均方根振幅属性对砂岩变化响应明显，与砂体厚度间存在良好的线性关系。利用均方根振幅属性预测砂体厚度，不但确保了井点砂体厚度数据，而且对井间砂体厚度进行了有效约束，据此获得的砂体厚度图更加接近地下储层真实情况，进而提高了沉积微相展布研究的精度。
在岩芯相标志、单井相分析的基础上，结合沉积微相模式分析，并参考均方根振幅属性预测砂体等厚图，综合分析研究区沉积微相展布，以研究区Guaduas组Guad_Ⅴ_1小层为例，利用均方根振幅属性与砂体
图6 Guad_Ⅴ_1小层均方根振幅属性图
Fig.6 Root-mean-square amplitude attributes of Guad_Ⅴ_1 layer
厚度之间的响应关系，通过提取的Guad_Ⅴ_1小层均方根振幅属性(图6)预测得到Guad_Ⅴ_1小层砂体厚度图(图7)，并以此作为主要依据，开展Guad_Ⅴ_1小层沉积微相展布研究。
图7 Guad_Ⅴ_1小层砂体厚度图
Fig.7 Sand bodies’ isopach map of Guad_Ⅴ_1 layer
4.2 沉积微相展布特征及演化
选取覆盖全区的东西、南北向联井剖面，逐井逐层进行沉积微相分析。研究结果表明：研究区在Guaduas组沉积时期经历了一个湖平面升—降—升但总体上升的过程。这与始新世期间中马格达莱诺盆地构造演化一致，即始新世中期—渐新世早期，沿中科迪勒拉山东边缘的向东逆冲，造成东科迪勒拉山西缘和已抬升的中科迪勒拉山之间的中马格达莱诺盆地下陷[13]。
4.2.1 第1次湖平面上升期
研究区物源主要来自中玛格达莱纳盆地东南方向的东科迪勒拉山脉，距研究区较近，物源方向主要为东南—西北向，其次为近南—北向。在Guad_Ⅴ_3小层沉积时期(图8(a))，研究区由辫状河三角洲平原和前缘两种亚相构成，0108-0251-0277-0096联井剖面以北发育前缘亚相，但研究区主体仍为平原亚相。平原亚相中辫状河道微相沿北北西、南北向稳定发育，河道两侧广泛发育泛滥平原。由于河道入湖距离短，前缘亚相仅发育水下分流河道和支流间湾微相。Guad_Ⅴ_2~ Guad_Ⅴ_1小层沉积期间，湖岸线向物源方向推进，湖平面持续上升，在Guad_Ⅴ_1沉积期间(图8(b))，全区发育一套稳定的湖相泥，泥岩颜色以深灰色和灰绿色为主，研究区完全处于湖平面之上，总体为辫状河三角洲前缘沉积。0274-0277-0291-0102剖面位置为水下分流河道末端，发育河口坝微相，此
图8 Guaduas组小层沉积微相展布图
Fig.8 Sedimentary micro-facies distribution of Guaduas formation
剖面以北由于水体继续加深，水动力减弱，加之湖浪改造作用，河道砂体重叠连片发育，0108-0093-0271剖面西北方发育席状砂微相。
4.2.2 第2次湖平面上升期
在Guad_Ⅳ_3~Guad_Ⅳ_2小层短暂的湖平面下降期后，Guad_Ⅳ_1小层沉积期(图8(c))，研究区湖平面再次上升，进入第2次湖平面上升期，湖岸线位于0130-0061-0112剖面和0268-0157-0078剖面之间，0130-0061-0112井砂体测井曲线形态和分布模式体现出水上连续的条带状河道砂体特征，0268-0157-0078和0306-0109-0062井骨架砂体组合模式体现出水下较窄而且断续分布的豆荚状水下分流河道砂体特征，在水下分流河道末端发育河口坝微相，0272-0215-0291联井剖面以北发育席状砂微相。从Guad_Ⅲ_3至 Guad_Ⅱ_3小层沉积时期，研究区继承了Guad_Ⅳ_1时期的沉积格局，依然由辫状河三角洲平原和前缘两种亚相构成，但由于湖平面的继续上升，平原亚相逐渐萎缩，在Guad_Ⅱ_2小层沉积时期(图8(d))，研究区完全浸入水下，发育又一套稳定分布的湖相泥，亚相为辫状河三角洲前缘，水下分流河道枝状分布，其间广泛发育支流间湾微相，0130-0055-0264联井剖面位于分流河道末端，河口坝微相较为发育，0108井以西大面积发育席状砂微相。从Guad_Ⅱ_1至Guad_Ⅰ_1小层沉积时期，湖平面仅有小幅度升降，沉积微相展布特征与Guad_Ⅱ_2时期的相似。
综上所述，始新世中玛格达莱纳盆地稳定沉降，研究区在Guad_Ⅴ_3~Guad_Ⅴ_1小层沉积时期，由于古气候、物源供应等因素影响，相对湖平面迅速上升，形成了一套退积序列；Guad_Ⅳ_3~Guad_Ⅳ_2小层沉积时期，研究区湖平面短暂下降，沉积物向湖进积，形成一套进积序列；Guad_Ⅳ_1~ Guad_Ⅱ_2小层沉积时期，湖平面再次上升，持续的水进形成了另一套退积序列。
5 沉积微相与剩余油分布
沉积微相类型控制砂体发育与展布、储集层连续
性、连通性和物性，从而控制地下油水运动规律，制约着油层的水淹程度和剩余油的分布[14-15]。
5.1 取心井及动态资料分析
统计研究区7口取心井1 310块样品的物性参数表明：储层物性明显受沉积微相控制，相同微相之间储层物性差异较小，而不同微相储集砂体之间的物性有明显的差异(表2)。其中分流河道和水下分流河道物性最好，河口坝的物相次之，席状砂的物相较差。
研究区2007—2008年内12月注水井吸水剖面资料如图9所示。可见：不同沉积微相之间吸水性差异明显。河道砂体和河口坝砂体吸水性强，注入水偏多造成水洗严重，剩余油较少；席状砂砂体吸水能力较差，注入水较少，未造成严重水淹，剩余油较富集。
5.2 剩余油分布状况
区内辫状河道和水下分流河道砂体分布范围广，平均厚度大于9.1 m，渗透率一般为1.600~7.760 μm2，平面非均质性严重，主河道部位渗透率高，水线推进速度快，驱油效率高，一般表现为强水淹，层内具有明显的正韵律特点，底部驱油效果更好，水淹更严重，剩余油分布较少，主要集中在河道储层的顶部，如Guad_Ⅴ_1小层水下分流河道部位的0264井(图10)，砂岩厚度为17.8 m，有效厚度为17.1 m，水淹厚度占94.5%，驱油效率为45%；河口坝砂体层内表现出典型的反韵律特点，砂体上部渗透率高，流动阻力较小，水线推进速度比下部的高，但由于重力和毛细管力作用减缓了上部的水线推进速度和水淹程度，扩大了下部水淹范围，层内驱油效率总体很高，整体表现出中水淹到强水淹。特别是河口坝主体部位水淹程度较高，河口坝侧缘注入水推进较慢，水淹程度较低，剩余油主要分布在砂坝侧缘部位，如Guad_Ⅴ_1小层的0277井和0274井，分别位于河口坝主体部位和侧缘部位(图10)。水洗资料表明：0277井水洗层以强水洗为主，有效砂层基本已被水淹，而0274井水洗层中主要以弱水洗为主，水淹程度较低；席状砂砂体厚度小，粒度较小，渗透率低，注入水推进速度慢，驱油效率低，水淹程度低，剩余油相对富集，如Guad_Ⅴ_1小层的0108井和0271井位于席状砂砂体部位(图10)，渗透率小于0.1 μm2，日产液量及相对产液量均较低，基本
表2 不同沉积微相砂体物性参数表(据岩芯资料统计)
Table 2 Physical property table of different micro-facies sand bodies
图9 Guaduas组储层吸水状况图
Fig.9 Water absorption condition of Guaduas formation
图10 Guad_Ⅴ_1小层剩余油分布图
Fig.10 Remaining oil distribution of Guad_Ⅴ_1 layer
未水淹。因此，研究区剩余油主要分布于辫状河道和水下分流河道顶部、河口坝侧缘、席状砂砂体部位。而对于相同沉积微相砂体，剩余油分布主要受微构造的控制，正向微构造剩余油丰富，负向微构造含水上升快，水淹程度高，剩余油少。
6 结论
(1) Velasquez油田48-45断块Guaduas组为一套辫状河三角洲沉积。以牵引流沉积特征为主，沉积物搬运距离较长，粒度较大，成分成熟度中等，结构成熟度较高，发育平行层理、交错层理、粒序层理和冲刷充填构造，具有典型浅水三角洲地震响应特征。根据沉积特征分析，在研究区识别出辫状河三角洲平原及辫状河三角洲前缘2个亚相，以及辫状河道、泛滥平原、水下分流河道、河口坝、席状砂及支流间湾6个微相。
(2) 研究区在Guaduas组沉积期间经历了湖平面由升—降—升但总体上升的过程，与始新世中马格达莱诺盆地构造演化相关。从Guad_Ⅴ_3至Guad_Ⅴ_1小层沉积时期，湖平面迅速上升，形成了一套退积序列；从Guad_Ⅳ_3至Guad_Ⅳ_2小层沉积时期，研究区湖平面短暂下降，沉积物向湖进积，形成一套进积序列；从Guad_Ⅳ_1至Guad_Ⅱ_2小层沉积时期，湖平面再次上升，持续的水进形成了另一套退积序列。
(3) 沉积微相制约着油层的水淹程度和剩余油的分布，主河道底部及河口坝主体部位水淹程度高，席状砂砂体吸水能力较弱，水淹程度低，辫状河道和水下分流河道顶部、河口坝侧缘、席状砂砂体是研究区剩余油分布的主要地区，是油田下一步开发调整和剩余油挖潜的主体。
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(编辑 赵俊)
收稿日期：2010-05-25；修回日期：2010-07-06
基金项目：国家科技重大专项(2011ZX05009，2011ZX05010)
通信作者：赵彬(1980-)，男，湖北荆州人，讲师，博士研究生，从事油气田开发地质及油藏研究工作；电话：15100173649；E-mail: dwxy_zhaobin@126.com
