曲流河一般发育在冲积平原的外缘^[1]，具有砂体物性好、沉积相变快、储层非均质性强等特点^[2-3]，作为重要的陆相碎屑岩储层，在中国中—新生代含油气盆地中占有较高的比重^[4]，一直以来都是石油地质学家关注的热点。目前在松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、渤海湾盆地等均发现大量的曲流河沉积体^[5-8]，并形成了规模较大的油气储集层。保定凹陷靠近太行山山前，勘探早期主要针对潜山和古近系深层^[9]。近年来，随着三维地震资料的采集和勘探思路的转变，新近系东营组曲流河储层逐渐成为勘探重点目标之一，2022年部署G77X、BQ1X、G79X、BQ6等多口探井均获高产工业油气流，展现出巨大的勘探前景，但后期钻井显示东营组曲流河沉积相变频繁、井间砂体连通性差、有利储层分布预测难度大，勘探开发工作一度陷入停滞。因此，深入开展曲流河沉积特征及控储作用研究对后续勘探开发工作至关重要。

前人对保定凹陷东营组沉积相有一定的研究。张锐锋等^[10]通过分析构造演化和岩性特征，认为东营组沉积时湖盆逐渐萎缩，整体为曲流河沉积，物源搬运较远，水动力较强，决口扇、天然堤较发育；谢静平等^[11]分析保定凹陷构造特征及油气成藏条件，依据岩性剖面和砂体发育情况认为东营组沉积时期气候干旱，发育河流相沉积；张保卫等^[12]依据地震反射特征，分析保定凹陷构造演化规律，认为东营组沉积时期断陷活动较弱，沉积物颗粒较小，主要发育河流相沉积层序。总体上，以往学者认为保定凹陷东营组以河流相为主，但研究较为粗泛，对河流相类型和微相特征的认识存在分歧；另一方面，目前钻探资料显示，东营组三段（简称东三段）与下部的沙一段烃源岩具有良好的源储对接关系，相比东营组一段和二段，东三段砂体更为发育，物性条件更优，源储距离更近，油气更容易在东三段聚集成藏，东三段作为研究区主力含油层系，目前的沉积特征研究精度不够，沉积相类型与分布规律研究都需细致分析与深入探讨；同时，保定凹陷清苑地区属于勘探新区，利用新的井网资料对东三段开展精细沉积微相研究，厘清沉积控储作用对下一步井位目标研究具有重要意义。

在前人研究的基础上，利用岩心、测井、地震及分析化验等资料，分析渤海湾盆地保定凹陷东三段岩石学特征，明确沉积相特征及地球物理响应特征，探讨沉积相分布规律、建立沉积模式，并在此基础上分析沉积控储机制，预测有利的储层发育区，以期为该区勘探开发及增储上产提供地质依据。

保定凹陷位于渤海湾盆地冀中坳陷西部，构造位置处于太行山隆起与高阳低凸起之间^[13]，北与徐水凹陷相邻，南抵石家庄凹陷和无极—藁城低凸起，西邻太行山隆起区，东接饶阳凹陷蠡县斜坡，形状狭长，总体上是受太行山东断裂控制形成的北东走向的箕状断陷，勘探面积约4 000 km²。凹陷发育不对称双断结构，具有明显的东西分带、南北分区的构造格局^[9]，依据构造形态可划分为西部陡坡带、中部洼槽带和东部斜坡带3个次级构造单元（图 1a）。清苑地区构造上属于东部斜坡带，地层西抬东倾，南高北低，主要发育北东向、北东东向、北西向3组断裂，以北东向为主。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 保定凹陷清苑地区构造位置（a）、测线构造剖面（b）和古近系东营组岩性地层综合柱状图（c） Fig. 1 Structural location(a), line tectonic section(b)and stratigraphic column(c)of Dongying Member in Qingyuan area, Baoding Sag

保定凹陷清苑地区东营组是经历古近系阶段性沉积和抬升剥蚀后在断陷活动末期形成的产物^[12]，整体呈楔状，由东向西逐渐超覆减薄（图 1b），直至地层尖灭，东营组与上部馆陶组角度不整合接触，与下部沙河街组整合接触。保定凹陷紧邻太行山断裂带，东营组沉积时期处于断陷末期，构造活动较弱，沉积与沉降中心趋于一致，湖盆主体位于饶阳凹陷—霸县凹陷中部—保定凹陷北部，主要发育西南向物源，气候属于干旱炎热的亚热带气候^[14]。研究区东营组油藏埋藏浅，平均深度1 600 m，自上而下可分为东一段、东二段、东三段，其中东一段剥蚀殆尽，东二段部分剥蚀，东三段地层保存完整，平均厚度126.8 m，为研究区主力含油层系。东三段油藏原油密度大，为0.89~0.97 g/cm³，平均为0.92 g/cm³，黏度高，平均为2 558.46 mPa·s，胶质沥青质含量高，平均体积分数为56.01%，具有早熟、低熟原油特征。东三段原油来自淀南洼槽和保北洼槽沙一下亚段烃源岩^[13]，该套烃源岩为高丰度、强还原、咸化湖富藻烃源岩，形成的暗色泥岩、油页岩有机质丰度比较高，TOC平均值为4.11%，平均生烃潜量为27.46 mg/g，氯仿沥青“A”平均质量分数为0.46%，总烃平均质量分数为2 479.00×10^-6 mg/g，总体上母质类型为Ⅱ1型，达到极好烃源岩标准^[15]。东三段岩性主要为紫红色泥岩、浅灰色细砂岩和粉砂岩，测井曲线表现为高伽马、低电阻特征，岩性剖面显示东三段发育厚层泥岩与薄层砂岩（图 1c），具有典型的曲流河“泥包砂”特点。整体上，东三段处于一个完整的长期基准面旋回，内部可细分为3个中期基准面旋回，分别对应Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ等3个油组。

泥岩颜色是恢复古沉积环境和反映水体深度的重要标志^[16]。通过对保定凹陷清苑地区东三段7口井97.1 m岩心进行观察，发现东三段泥岩颜色多样，以氧化色为主，主要为紫红色和棕红色，夹少量灰绿色、灰黑色，说明东三段沉积时气候整体较为干旱，沉积物长时间出露地表。Ⅲ油组主要发育棕红色泥岩，还原色泥岩较少，说明本时期气候干旱；Ⅱ油组中部和下部主要为紫红色泥岩，在顶部发育少量灰绿色泥岩，表现出较强的氧化性和弱还原性，推测气候由干旱向半干旱转变；Ⅰ油组泥岩颜色主要为棕红色，见少量灰绿色，在上部见少量灰黑色，说明该时期整体属于氧化环境，零星发育还原环境，气候较为干旱。通过对55块样品进行矿物薄片鉴定可知，东三段主要发育岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩（图 2a）；碎屑颗粒以石英为主，体积分数为36.0%~52.0%，平均值为47.3%；长石平均体积分数为28.7%，以斜长石为主（平均体积分数为18.0%）；岩屑体积分数为18.0%~35.0%，平均为24.0%，成分较为复杂，主要由火山岩岩屑、变质岩岩屑、沉积岩岩屑组成，其中火山岩岩屑和变质岩岩屑体积分数较高，分别为11.3%，8.6%；填隙物体积分数为4.0%~25.0%，平均为15.8%，成分主要为方解石和黏土矿物，颗粒间以点接触、点—线接触为主。整体上看，研究区砂岩粒度较小，分选性中等—好，碎屑颗粒以次棱状—次圆状为主，成分成熟度和结构成熟度低—中等。粒度可以反映沉积环境，是分析水动力条件的重要标尺^[17]，分析研究区东三段5口井71块样品粒度数据发现，粒度概率曲线以跳跃-悬浮两段式为主（图 2b），其中跳跃总体发育，平均体积分数为80% 以上，悬浮总体体积分数低于20%，滚动组分较少。以BQ1-144X井1 570.51 m样品为例（图 2b），粒度分布图上呈双峰态，跳跃总体倾角约70°，分选相对较好，悬浮总体分选较差，跳跃组分与悬浮组分的交点Φ值为3.12，偏向细端，说明沉积时水动力条件较弱，距离物源区较远，粒度中值为0.11~0.15 mm，平均为0.13 mm，分选系数为1.45~2.24，平均为1.71，具明显的河流牵引流特征。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 保定凹陷清苑地区东三段岩石成分三元图（a）及粒度分布特征（b） Ⅰ. 石英砂岩；Ⅱ. 长石质石英砂岩；Ⅲ. 岩屑质石英砂岩；Ⅳ. 长石砂岩；Ⅴ. 岩屑质长石砂岩；Ⅵ. 长石质岩屑砂岩；Ⅶ. 岩屑砂岩。 Fig. 2 Triple graph of rock composition(a)and grain size distribution characteristic(b)of Dong 3 Member in Qingyuan area, Baoding Sag, Baoding Sag

地球化学特征可以指示沉积环境的介质条件^[18-19]。以BQ6井29个各类泥岩岩心样品（紫红色泥岩16个，灰褐色泥岩6个，灰色泥岩7个）为例，利用X射线荧光光谱分析仪分析微量元素（表 1）可知，Sr/Ba值为0.42~0.47，平均为0.44，指示为陆相淡水沉积环境^[20]；V，Ni，Cr，Co等微量元素的丰度体现了沉积环境的氧化还原性质^[21]，研究区东三段V/Cr、Ni/Co、V/（V+Ni）值分别为0.73~0.75，1.91~2.23和0.35~0.99，说明东三段整体属于氧化环境；碳指数（C值）可表征古气候的变化^[22]，当C值为0~0.20时指示干旱气候，为0.20~0.40时为半干旱气候，为0.40~0.60时为半湿润气候，C值大于0.60时则指示湿润气候，研究区东三段样品C值为0.09~0.67，平均为0.34，说明沉积时气候为干旱—半干旱。

表 1(Table 1)

表 1 保定凹陷清苑地区BQ6井东三段微量元素判别指标 Table 1 Discrimination indexes of trace elements of Dong 3 Member of well BQ6 in Qingyuan area, Baoding Sag 指标 微量元素比 最小值 最大值 平均值 古盐度 Sr/Ba 0.42 0.47 0.44 V/Cr 0.73 0.75 0.74 氧化还原条件 Ni /Co 1.91 2.23 2.00 V/（V+Ni） 0.35 0.99 0.51 古气候 C值 0.09 0.67 0.34 注：$\mathrm{C} \text { 值 }=\frac{\sum(\mathrm{Fe}+\mathrm{Mn}+\mathrm{Cr}+\mathrm{V}+\mathrm{Ni})}{\sum(\mathrm{Ca}+\mathrm{Mg}+\mathrm{Sr}+\mathrm{Ba}+\mathrm{K}+\mathrm{Na})}$，其中Fe，Mn，Cr等均为对应元素的质量分数

下载CSV 表 1 保定凹陷清苑地区BQ6井东三段微量元素判别指标 Table 1 Discrimination indexes of trace elements of Dong 3 Member of well BQ6 in Qingyuan area, Baoding Sag

通过对研究区G77X、BQ1-144X、G77-10X等7口取心井的岩心观察，共识别出9种岩相类型，包括4种细砂岩相、3种粉砂岩相和2种泥岩相。

（1）块状层理细砂岩相（Sm）：主要由灰色细砂岩组成，均匀块状（图 3a），底部常见定向排列泥砾，常与冲刷面伴生。该岩相多形成于强水动力环境中，是物源充足条件下河流快速卸载堆积、来不及分异的产物。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 保定凹陷清苑地区东三段沉积构造岩心照片 （a）细砂岩，块状层理，见冲刷面和泥砾，G77-10X井，1 687.54 m；（b）细砂岩，槽状交错层理，BQ1-5X井，1 713.24 m；（c）细砂岩，板状交错层理，BQ102X井，1 976.57 m；（d）细砂岩，平行层理，岩心含油，BQ1-144X井，1 598.76 m；（e）泥质粉砂岩，块状层理，G77X井，1 906.15 m；（f）粉砂岩，沙纹层理，BQ1-144X井，1 597.16 m；（g）粉砂岩，水平层理，BQ1-144X井，1 498.16 m；（h）紫红色与灰绿色泥岩，块状层理，BQ1-144X井，1 574.46 m；（i）紫红色泥岩，见水平层理和块状层理，BQ1-144X井，1 580.66 m；（j）灰黑色泥岩，见水平层理和生物碎屑，BQ1-144X井，1 514.61 m。 Fig. 3 Core photos of sedimentary structure of Dong 3 Member in Qingyuan area, Baoding Sag

（2）槽状交错层理细砂岩相（St）：以细砂岩为主，发育槽状交错层理（图 3b），砂岩岩性较纯，泥质含量较低，多形成于单向水动力环境下，一般发育在边滩的下部或中部，是河道底部冲刷、迁移、充填沉积的产物。

（3）板状交错层理细砂岩相（Sp）：以细砂岩为主，分选性较好，磨圆度较高，发育低角度板状交错层理（图 3c），多发育在曲流河边滩的中部，是河流顺流加积或侧向加积的产物。

（4）平行层理细砂岩相（Sh）：由分选性较好、磨圆度较高的细砂岩、粉砂岩组成，层理呈平行状（图 3d），多发育在曲流河边滩的上部，是水浅急流的产物。

（5）块状层理粉砂岩相（Fm）：由分选中等、磨圆较好的粉砂岩、泥质粉砂岩组成，整体呈均匀块状（图 3e），无任何纹层构造，常出现在天然堤微相中，反映低能水动力环境。

（6）沙纹层理粉砂岩相（Fr）：以粉砂岩、泥质粉砂岩为主，发育小型沙纹层理（图 3f），波纹见明显迁移现象，常出现在天然堤微相中，反映水动力条件较弱。

（7）水平层理粉砂岩相（Fh）：以粉砂岩、泥质粉砂岩为主，常夹杂在厚层泥岩中，厚度较小，发育水平层理（图 3g），多形成于牛轭湖或低洼的泛滥平原中，反映弱水动力条件，是悬浮物质缓慢垂向加积而成的产物。

（8）块状层理泥岩相（Mm）：以红褐色、灰绿色块状泥岩、粉砂质泥岩为主，层理不发育（图 3h），该岩相多出现在泛滥平原微相中，是低能环境下悬浮的细粒沉积物缓慢垂向加积形成。红褐色块状泥岩是暴露于干旱的地表形成的产物；灰绿色块状泥岩为气候相对潮湿环境下形成的产物。

（9）水平层理泥岩相（Mc）：主要见于红褐色、灰黑色泥岩等细粒沉积物中，纹层相互平行并平行于层面（图 3i，3j），红褐色泥岩为氧化条件下形成，多发育在泛滥平原微相中；灰黑色泥岩反映水体安静，为还原环境下形成，多出现在泛滥平原中低洼积水地区。

在岩石学分析的基础上，结合岩石粒度、沉积构造等特征，认为研究区东三段发育曲流河沉积，可进一步识别出河床滞留沉积、边滩、天然堤、牛轭湖、决口扇、泛滥平原等6种微相。

（1）河床滞留沉积：岩性以灰色、灰白色细砂岩为主，河床滞留沉积微相底部见冲刷面和泥砾构造，中部见块状层理、槽状交错层理或平行层理，单砂体厚度较大，一般为3.0~10.0 m，纵向上多表现为正旋回特征，测井曲线一般为高幅钟形、箱形或复合形态（图 4b，4c）。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 保定凹陷清苑地区东三段测井响应特征 Fig. 4 Well logging response characteristics of Dong 3 Member in Qingyuan area, Baoding Sag

（2）边滩：常发育在河床滞留沉积之上，主要发育块状层理、平行层理、槽状交错层理及板状交错层理，单砂体厚度一般为2.0~6.0 m，测井曲线一般呈现中—高幅钟形、齿化箱形（图 4a，4b，4c）。

（3）天然堤：岩性较细，主要为粉砂岩、泥质粉砂岩，砂体厚度较小，一般小于1.5 m，泥质含量较高，见块状层理和小型交错层理，测井曲线一般表现为中—低幅指形（图 4c）。

（4）决口扇：岩性多为浅灰色泥质粉砂岩或粉砂岩，常见小型槽状交错层理和块状层理，决口扇砂体粒度较天然堤大，砂体厚度也略大于天然堤，一般为1.0~3.0 m，测井曲线形态多为低幅指状、钟形、漏斗状（图 4e）。

（5）牛轭湖：为河道废弃、截弯取直形成，常与河床滞留沉积伴生，岩性为细（粉）砂岩，上部为紫红色泥岩，可见平行层理、块状层理，牛轭湖砂体厚度、粒度均相对较小，测井曲线为中—低幅齿化钟形、指形（图 4d）。

（6）泛滥平原：岩性以紫红色泥岩、粉砂质泥岩和灰绿色泥岩为主，局部夹粉砂岩，泥岩厚度较大，可达十多米，见钙质结核和泥裂构造，以块状层理和水平层理为主，测井曲线以低幅线形为主（图 4f）。

对清苑地区东三段取心井的岩心和测井曲线进行对比分析可知，研究区发育5种测井响应特征。

（1）中—高幅箱形：自然伽马曲线为中高幅锯齿状箱形，伽马曲线幅度差大于60 API，自然电位曲线和电阻率曲线为幅度较大的光滑箱形，幅度差分别在30 mV、10 Ω·m以上，顶底均为突变接触，表现为从泥岩到砂岩再到泥岩的突变，反映早期水动力较弱，中期水动力较强，物源充足，后期水动力突然减弱。此类测井响应特征主要以强水动力条件下形成的块状层理细砂岩相（Sm）、下切充填形成的槽状交错层理细砂岩相（St）、侧积成因的板状交错层理细砂岩相（Sp）为主，在垂向上自下而上表现为Mm—Sm—Mm、Mm—St—Sp—Mm这2种沉积序列（图 4a，4b）。

（2）中—高幅钟形：自然伽马、自然电位和电阻率曲线均为中—高幅度，自然伽马幅度差为30~60 API，自然电位幅度差为20~40 mV，电阻率幅度差在5~15 Ω·m，自然伽马和自然电位值下小上大，曲线形似钟形，底部突变，顶部渐变，整体表现为正韵律特征，反映沉积环境由低能突变为高能，随后缓慢恢复到低能，此类测井响应特征中，砂岩以细砂岩和粉砂岩为主，且自下而上粒度逐渐变小，泥质含量逐渐增加，反映曲流河道的侧向迁移，物源供应逐渐减少，在沉积序列自下而上表现为Mm—St—Sp—Sh—Fm—Mc（图 4c）。

（3）中幅指形：自然电位、自然伽马和电阻率曲线多表现为中等幅度，自然伽马幅度差为20~50 API，自然电位幅度差为10~30 mV，电阻率幅度差为5~10 Ω·m，自然伽马和自然电位值在高值背景下局部低值突变，表明沉积时水动力不稳定，物源供给时断时续。以块状层理细砂岩相（Sm）为主，见泥砾和冲刷面构造，沉积序列自下而上主要表现为Mm—Sm—Mm（图 4d）。

（4）中—低幅漏斗形：自然电位、自然伽马和电阻率曲线中—低幅度，自然伽马幅度差在10~30 API，自然电位幅度差5~20 mV，电阻率幅度差在3~8 Ω·m，自然伽马和自然电位曲线值下小上大，呈漏斗形，具有反韵律特征，反映水动力条件逐渐增强，主要由粉砂岩、泥岩构成，自下而上泥质含量逐渐降低，沉积序列自下而上表现为Mm—Fm—Sm。

（5）低幅线形：自然电位、自然伽马和电阻率曲线幅度较低，自然伽马曲线靠近泥岩基线，局部齿化，自然电位曲线形态较为平直，反映沉积时水体能量较弱^[23]，物源供给不足，岩性主要为泥岩，夹粉砂岩透镜体或砂质条带，在沉积序列上自下而上表现为Mm—Fm—Mm。

保定凹陷东营组沉积时期坡度较缓，整体表现为西南高、北东低的构造特征，清苑地区东三段地震属性切片自西南到东北方向振幅能量由强变弱（图 5a）。西南方向能量更强，说明距离物源区较近，砂体更发育，厚度更大，如区内BQ7X井东三段平均砂地比为42.7%，砂岩岩性主要为细砂岩、含砾中砂岩，自然伽马曲线主要表现为高幅箱形和钟形，纵向上多期河道、边滩砂体相互叠置发育。东北方向振幅能量较低，砂体不发育，说明距离物源较远，如该区内G10井东三段平均砂地比为12.5%，砂岩粒度较小，多为粉砂岩、泥质粉砂岩，自然伽马曲线主要表现为低幅指形，多发育泛滥平原微相。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 保定凹陷清苑地区东三段地震反射特征 Fig. 5 Seismic reflection characteristics of Dong 3 Member in Qingyuan area, Baoding Sag

东三段在地震上具有中等偏强振幅，平均振幅能量值为7 840，频率较高，平均主频20 Hz，地震同相轴连续性中等—较差。在北东向顺物源方向，地震同相轴呈断续状，主要发育低角度前积地震相（图 5b），可以识别多期河道砂体沿物源方向顺流前积；在北西向垂直物源方向，地震反射同相轴连续性较差，主要发育充填状地震相，具有“顶平底凹”的特征（图 5c），是河道下切的典型标志，且河道两侧不对称，一侧圆钝，振幅较强，另一端河道厚度逐渐减小尖灭，振幅也逐渐减弱，反映河道侧向加积的特点。

通过上述沉积微相的划分与地球物理响应特征的分析，对BQ1-144X井进行单井相划分（图 6），该井在东三段连续取心，取心岩性以紫红色泥岩和粉砂质泥岩为主，约占总岩心的75.30%，细砂岩占16.35%，泥质粉砂岩约占1.02%，整体上岩石颗粒粒度较小，具有“泥包砂”特点，为典型的曲流河沉积。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 保定凹陷BQ1-144X井东三段沉积相划分 Fig. 6 Sedimentary facies division of Dong 3 Member of well BQ1-144X, Baoding Sag

Ⅲ油组沉积时期，平均砂地比为51.5%，主要发育边滩、天然堤及泛滥平原。边滩岩性主要为细砂岩，厚度较大，一般为2.0~5.0 m，局部地区厚度大于6.0 m，发育块状层理、板状交错层理，自然电位曲线呈中—高幅齿化箱形、钟形；天然堤主要发育粉砂岩，厚度较小，为1.0~4.0 m，中—低幅指形；泛滥平原主要发育紫红色块状泥岩、粉砂质泥岩。

Ⅱ油组沉积时期，砂体含量有所降低，平均砂地比为40.6%，主要发育河床滞留沉积、边滩、天然堤、泛滥平原、决口扇等微相。河床滞留沉积砂体厚度为2.0~4.0 m，岩性主要为灰白色细砂岩，见平行层理和槽状交错层理，发育泥砾和冲刷面构造，自然电位曲线呈中—高幅的箱形、钟形；边滩砂体厚度为1.5~3.0 m，岩性主要为灰白色块状、板状交错层理细砂岩，见大量油斑和油浸，自然电位曲线呈中—高幅的钟形；天然堤厚度0.5~2.0 m，岩性主要为粉砂岩，发育块状层理、水平层理，自然电位曲线呈中—低幅指形；泛滥平原主要发育紫红色块状泥岩，自然电位曲线呈低幅线形；决口扇砂体厚度为1.0~3.0 m，岩性主要为灰白色块状粉砂岩，自然电位曲线呈中低幅的漏斗形。

Ⅰ油组沉积时期，砂地比最小，平均为35.8%，发育河床滞留沉积、边滩、牛轭湖、泛滥平原微相。河床滞留沉积和边滩微相砂体厚度为4.5 m，岩性主要为细砂岩，底部见泥砾和冲刷面构造，中上部见平行层理，自然电位曲线呈中—高幅的箱形、钟形；牛轭湖以细砂岩为主，见少量粉砂岩，砂体厚度为1.0~2.0 m，见平行层理，自然电位测井曲线呈中低幅钟形；泛滥平原主要为紫红色、灰色泥岩，发育平行层理和块状层理，自然电位测井曲线呈低幅线形。

在单井相划分的基础上，选择顺物源与垂直物源2条剖面做剖面相分析。

在顺物源方向（图 7a），Ⅲ油组砂体比较发育，但厚度差异性较大，单砂体厚度一般为0.5~8.0 m，平均为3.5 m，横向上自西南向东北砂体厚度变小、个数逐渐减少，在西南部BQ2X2井、BQ2X1井及BQ6井砂体发育，连通性较好，且相互叠置，主要发育河床滞留沉积和边滩微相，多呈“顶平底凸”的半透镜状；东北部BQ2X井、BQ201X井河床滞留沉积和边滩砂体厚度减小，砂泥交替频率升高，BQ202井砂体不发育，主要发育厚层红褐色泥岩加灰绿色泥岩，泛滥平原微相发育，河床滞留沉积和边滩砂体零星发育。Ⅱ油组砂岩厚度和层数均小于Ⅲ油组，平均单砂体厚度为2.8 m，BQ2X1井和BQ6井主要发育河床滞留沉积和边滩微相，砂体连通性较好，BQ2X2井、BQ2X、BQ201X和BQ202井河床滞留沉积和边滩微相零星发育，多呈孤立状，BQ201X井和BQ202井整体上砂体不发育，主要发育泛滥平原。Ⅰ油组时期沉积物供给较少，砂体规模较小，侧向连通性较差，单砂层厚度一般为1.0~4.0 m，平均为2.3 m，整体以泛滥平原和牛轭湖为主，在BQ6井、BQ2X井、BQ201X井等井区发育规模较小的河床滞留沉积和边滩。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 保定凹陷清苑地区东三段沉积相连井剖面对比 Fig. 7 Well-tie profile contrast of sedimentary facies of Dong 3 Member in Qingyuan area, Baoding Sag

在垂直物源方向（图 7b），Ⅲ油组沉积时期，曲流河迁移频繁，砂体分布范围较大，层数较多，该时期河床滞留沉积和边滩微相发育，在剖面上呈透镜状分布，连续性差；Ⅱ油组沉积时期，曲流河规模有所减小，砂体厚度减小，平均为3.2 m，BQ2X1井，G79X井、G77X井和G77-1X井主要发育小型的河道亚相，GS1井砂体不发育，主要发育泛滥平原微相，河床滞留沉积和边滩微相零星发育。Ⅰ油组沉积时期，砂体整体不发育，泛滥平原成片发育，牛轭湖较为发育，在G77X井、G77-1X井和GS1井区见少量河床滞留沉积、边滩和天然堤沉积。

研究区东三段发育曲流河沉积，自下而上物源供给逐渐减弱，砂体发育程度逐渐变差。在单井相、剖面相分析基础上，结合地震均方根振幅属性，分析清苑地区东三段各油组沉积相平面分布特征与演化规律。

Ⅲ油组沉积时期，物源供给充足，砂体最为发育，砂地比为20.0%~60.0%，平均为50.3%，在均方根振幅属性图上表现为红色高值区连片发育（图 8a），厚度大于25.0 m区域范围较大（图 8b），平均砂体厚度为27.8 m，该时期曲流河冲裂作用较强，河道决口改道频繁（图 8c），河道宽度为2.0~6.0 km，在老的曲流河旁边易发育新的曲流河，平面上易形成相互连接成片的大面积分布砂体^[24]。边滩砂体集中分布在G77-30X井、BQ5井等地区，天然堤基本平行于河道，牛轭湖主要发育在G77-1X井西侧、BQ101X井东侧，而泛滥平原分布较广，面积约占全区的45.6%。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 保定凹陷清苑地区东三段均方根属性特征、砂体厚度及沉积相图 Fig. 8 Root-mean-square amplitude characteristics, sand body thickness and sedimentary facies map of Dong 3 Member in Qingyuan area, Baoding Sag

Ⅱ油组沉积时期，物源供给有所减小，砂地比适中，平均为42.7%，均方根振幅属性图上中—高值区断续分布（图 8d），砂体厚度较Ⅲ油组小（图 8e），平均为22.6 m，该时期发育3条曲流河主河道，东部为一条单河道，西部2条曲流河河道相互连接、分叉（图 8f），宽度一般为2.0~5.0 km，不同河道之间受泛滥平原的阻隔。边滩微相相对发育，BQ105X井及BQ103X井附近发育牛轭湖微相，决口扇不发育，天然堤分布于河道外侧，呈细长条状，泛滥平原分布面积较大，约占全区的53.7%。

Ⅰ油组沉积时期，物源供给较弱，砂地比最小，平均为36.7%，均方根振幅属性图上红色和黄色高值区分布局限（图 8g），砂体分布范围较小（图 8h），厚度较小，平均为18.1 m，厚度大于25.0 m的集中分布在西南部G41井、G77-28X井等地区。该时期同样发育3条曲流河河道（图 8i），宽度较小，一般小于3.0 km，边滩砂体沿河道呈不规则条带状分布，在BQ106X井区发育决口扇微相，呈朵叶状，天然堤沿河道展布，G79X井区零星发育牛轭湖微相，泛滥平原分布进一步扩大，约占全区的64.9%。

通过上述对清苑地区东三段沉积特征综合分析，探讨各油组微相分布特征和演化规律，结合古地貌特征，认为研究区发育单一条带型和网状连片型2种曲流河沉积模式（图 9）。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 保定凹陷清苑地区东三段曲流河沉积模式 Fig. 9 Depositional model of meandering river of Dong 3 Member in Qingyuan area, Baoding Sag

单一条带型曲流河沉积模式，主要发育在Ⅰ油组沉积时期，曲流河河道宽度及规模均较小，河道下切作用较弱，以侧向加积为主。砂体特征在平面上表现为河道和边滩砂体呈单一条带状；在顺物源的西南方向，存在连续的厚层砂体，以细砂岩为主，层理类型简单，多发育块状和平行层理，见少量交错层理、冲刷面和泥砾构造；在垂直物源方向，砂体多呈孤立状，连通性较差。决口扇、牛轭湖零星发育，岩性以细（粉）砂岩为主，但砂层厚度较小；天然堤沿河道呈窄条状分布，岩性粒度较小，以粉砂岩、泥质粉砂岩为主，泛滥平原发育广泛（图 9a）。

网状连片型曲流河模式，主要发育在Ⅲ油组沉积时期，曲流河河道较宽、规模较大，容易发生侧向迁移改道形成新的曲流河道，平面上形似网状。砂体特征表现为多条河道砂体侧向或垂向上直接接触，在平面上砂体拼接、呈连片状，分布广；在顺物源方向上，砂体厚度大、连通性较好，以细砂岩为主，层理类型丰富，多见交错、平行、块状等层理，冲刷面和泥砾构造发育；在垂直物源方向上，砂体接触关系较为复杂。决口扇不发育，牛轭湖零星发育，泛滥平原上植被的覆盖程度较低（图 9b）。值得注意的是，网状连片型曲流河与网状河不同，二者在成因上有一定区别，前者形成于干旱—半干旱环境，坡降较大，物源供给较为充足，河道规模较大，稳定性较差，迁移性较强，河床滞留沉积和边滩砂体发育，植被覆盖的程度低，在测井曲线上，多表现为中高幅箱形、钟形；网状河形成不受气候限制，一定的河流规模、低坡降和稳定河道是形成必要条件，网状河砂地比较低，植被相对茂盛，测井曲线多表现为中低钟形和指形。

沉积微相是储层发育的基础^[25]，不同微相代表不同的水动力条件^[26]，形成的不同岩性具有不同的物性特征。统计清苑地区东三段曲流河不同微相231块样品物性数据（图 10a）发现，边滩微相中发育的储层物性最好，孔隙度为18.6%~35.6%，平均为26.7%，渗透率为15.7~2800.0 mD，平均为234.0 mD，分析认为边滩沉积时水动力条件较强，水流淘洗作用充分，砂体分选性较好，多发育块状层理细砂岩相和槽状交错层理细砂岩相，泥质含量少，储层物性最好；河床滞留沉积微相中储层物性次之，平均孔隙度为22.6%，平均渗透率为67.7 mD，河床滞留沉积虽然也是强水动力条件下形成，但砂岩分选性较差，多发育块状层理细砂岩相和槽状交错层理细砂岩相，颗粒间常充填细粒物质，导致储层物性较差。天然堤和决口扇微相中发育的储层物性较差，平均孔隙度分别为6.7%、12.6%，这2种微相是弱水动力条件形成，河水的淘洗作用较弱，主要发育块状层理粉砂岩相，泥质含量较高。泛滥平原中发育的储层物性最差，平均孔隙度为5.4%，平均渗透率为0.98 mD，泛滥平原微相是静水条件下形成，岩性以块状泥岩为主，抗压实能力较弱，粒间孔隙细小。

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 保定凹陷清苑地区东三段曲流河储层物性特征 Fig. 10 The meandering river reservoir physical properties of Dong 3 Member in Qingyuan area, Baoding Sag

沉积微相通过控制黏土矿物含量，从而控制储层优劣^[27]。边滩微相沉积时水动力较强、分选较好、黏土矿物含量较低，后期的压实作用对储层物性破坏有限，晶间孔和溶蚀孔比较发育。弱水动力条件下形成的天然堤和决口扇微相，河水的淘洗作用较弱，黏土矿物含量较高，在压实过程中，黏土矿物的润滑和填塞作用导致储层物性变差，仅发育少量残余粒间孔，溶蚀孔隙不发育。统计黏土矿物含量与储层物性关系（图 10b）发现，二者呈明显的负相关关系，当黏土矿物体积分数大于15% 时，储层的孔隙度往往小于20%，渗透率小于10 mD，当黏土矿物体积分数小于15% 时，仍存在部分样品孔隙度小于10%，推测认为这些样品压实作用和胶结作用强烈，导致储层物性较差。

进一步分析发现，沉积微相通过控制砂岩厚度来控制胶结作用的程度和强度^[28]，进而影响储层物性。清苑地区东三段埋藏较浅，整体表现为“泥包砂”的特征，在成岩过程中泥岩受上覆地层压力作用，释放出大量饱含Ca²⁺，Mg²⁺，Fe²⁺等离子的流体，这些流体在向邻近砂岩运移过程中，与砂体内部孔隙流体结合形成硅质、钙质、泥质等胶结物^[29]。统计发现，整体上胶结物含量与孔隙度呈负相关关系（图 10c），当胶结物体积分数大于16.0% 时，储层孔隙度普遍低于10%，而砂体厚度影响储层中胶结物含量（图 10d），砂体厚度越小，胶结物含量越高，当单层砂体厚度小于2.0 m时，胶结物体积分数普遍大于20.0%。研究区东三段不同微相的单砂体厚度差异大、胶结物含量也各不相同，边滩和河床滞留沉积微相平均单砂体厚度较大，分别为8.4 m，7.6 m，胶结物体积分数普遍低于10.0%，孔隙度相对较大，一般大于20%；牛轭湖、决口扇和天然堤单砂体厚度较小，平均值分别为5.7 m，3.6 m，2.1 m，特别是天然堤砂体，厚度较小，砂岩内部胶结作用强烈，易被整体胶结，孔隙度整体较小，平均为6.7%。

在上述沉积特征研究的基础上，将孔隙度、渗透率、砂岩厚度等资料有机结合，对储层进行分类（表 2）。Ⅰ类储层主要发育于河床滞留沉积和边滩微相，岩性以细砂岩为主，且砂体厚度较大，储层物性最好，储集条件最优；Ⅱ类储层主要发育于决口扇、河床滞留沉积和牛轭湖微相，以粉砂岩、细砂岩为主，砂体厚度适中，储层物性较好，储集条件中等；Ⅲ类储层主要发育于泛滥平原、天然堤微相，砂体厚度小，泥质含量较多，以粉砂岩为主，储层物性最差，储集条件最差。

表 2(Table 2)

表 2 保定凹陷清苑地区东三段曲流河储层类型 Table 2 The meandering river reservoir types of Dong3 Member in Qingyuan area，Baoding Sag 储层类型 岩性 孔隙类型 孔隙度/% 渗透率/mD 砂体厚度/m Ⅰ 细砂岩、少量粉砂岩 粒间孔、粒间溶孔、裂缝 > 20.0 > 30 > 20.0 Ⅱ 粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩 少量粒间孔、粒间溶孔 10.0~20.0 10~50 5.0~20.0 Ⅲ 泥质粉砂岩、薄层细砂岩 残余粒间孔 < 10.0 < 10 < 5.0

下载CSV 表 2 保定凹陷清苑地区东三段曲流河储层类型 Table 2 The meandering river reservoir types of Dong3 Member in Qingyuan area，Baoding Sag

研究区东三段储层分布特征（图 11）显示，垂向上，Ⅰ类储层（有利储层）主要分布于Ⅱ和Ⅲ油组，在Ⅰ油组零星分布；统计储层厚度及物性参数发现，从下至上（Ⅲ油组—Ⅰ油组）Ⅰ类储层厚度变小、物性变差，厚度依次为20.0~40.0 m（平均为32.4 m），20.0~35.0 m（平均为26.7 m），20.0~30.0 m（平均为22.6 m），平均孔隙度依次为29.6%，26.7% 和23.4%；平均渗透率依次为457.1 mD，103.5 mD和45.7 mD。平面上，有利储层主要分布于G77-30X井区及以西，BQ2井以西，BQ5井以西及G77-70等地区。

图 11

Fig. 11

下载原图 图 11 保定凹陷清苑地区东三段储层分布特征 Fig. 11 Reservoirs distribution characteristics of Dong 3 Member in Qingyuan area, Baoding Sag

勘探实践也证实，G77-70X，G77-30X等井区在东三段钻遇厚层的边滩砂体，储层发育良好，为Ⅰ类储层，其中G77-70X井在东三段Ⅱ油组钻遇28.82 m细砂岩，在1 640.2~1 643.6 m试油获日产9.9 m³高产工业油流。上述结果证实沉积微相展布与有利储层分布有良好的对应关系，Ⅰ类储层发育区是下一步有利的勘探开发目标区。

（1）清苑地区东三段泥岩以氧化色为主，岩石颗粒粒度小，成分成熟度、结构成熟度低—中等，具河流牵引流特征；沉积时气候干旱—半干旱，属于陆相淡水、氧化沉积环境，发育曲流河沉积，可识别出9种岩相类型，发育河床滞留沉积、边滩、天然堤、牛轭湖、决口扇、泛滥平原等6种微相；有中—高幅箱形、中—高幅钟形、中幅指形、中—低幅漏斗形、低幅线形5种测井响应特征；在地震上具有中等—偏强振幅、频率较高与连续性中等—较差的特征。

（2）清苑地区东三段纵向上可分为3个油组，不同油组沉积特征各异。顺物源方向上，砂体连续性较好，垂直物源方向上，砂体呈透镜状，连续性差。平面上，砂体整体呈南西—北东向展布，Ⅰ油组沉积时期，曲流河砂体呈不规则条带状分布，砂体厚度较薄；Ⅱ油组沉积时期，曲流河砂体厚度和规模都增大；Ⅲ油组沉积时期，曲流河砂体分布范围广。依据各油组沉积特征，建立单一条带型和网状连片型2种曲流河沉积模式。

（3）清苑地区东三段沉积微相对储层物性控制明显，边滩和河床滞留沉积微相储层物性最好，强而稳定的水动力条件、低黏土矿物含量和厚层砂体是优质储层形成的基础；研究区发育3类储层，Ⅰ类储层是有利储层发育区，G77-70X，G77-30X等井区是下一步有利目标。