趙小慶 ，鮑志東 ，劉宗飛，趙華 ，柴秋會

（1. 中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院；2. 中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點(diǎn)實驗室）

0 引言

儲集層構(gòu)型亦稱為儲集層建筑結(jié)構(gòu)，是指不同級次儲集層構(gòu)成單元的形態(tài)、規(guī)模、方向及其疊置關(guān)系[1]。三角洲前緣沉積是中國已發(fā)現(xiàn)油田的重要儲集層類型之一[2]，而水下分流河道砂體是河控三角洲前緣儲集砂體的重要組成部分，研究水下分流河道砂體的構(gòu)型可以有效指導(dǎo)剩余油挖潛，對油田開發(fā)具有重要意義。

水下分流河道砂體的儲集層構(gòu)型研究起步較晚，前人研究主要集中在野外露頭和現(xiàn)代沉積[3]，對地下儲集層構(gòu)型的研究則較少[4-6]。本文以扶余油田探51區(qū)塊扶余油層河控三角洲水下分流河道砂體儲集層為例，探討水下分流河道砂體各級次構(gòu)型單元的識別標(biāo)志及解剖方法，并建立研究區(qū)水下分流河道砂體儲集層三維構(gòu)型模型。

1 研究區(qū)概況

圖1 扶余油田構(gòu)造位置圖

扶余油田位于松遼盆地中央坳陷區(qū)東緣扶新隆起帶扶余Ⅲ號構(gòu)造（見圖1），是一個被斷層復(fù)雜化的多高點(diǎn)穹隆背斜。油藏類型為被斷層復(fù)雜化的層狀構(gòu)造油藏，主力油層為白堊系泉頭組上油層組，是一套完整的河流—三角洲沉積[7]，其中泉四段扶余油層為典型的三角洲前緣沉積[8-9]，油藏埋深300～500 m，厚度約為200 m，為本次研究的目的層段。

扶余油田于1965年6月投產(chǎn)，1990年9月進(jìn)入特高含水開發(fā)階段，綜合含水率達(dá) 90%以上，剩余油呈整體分散、局部集中的分布特征。為了研究河道內(nèi)部構(gòu)型對剩余油分布的控制作用、為油田挖潛提供地質(zhì)依據(jù)，亟需開展單一河道內(nèi)部構(gòu)型精細(xì)解剖研究[10]。

2 儲集層構(gòu)型精細(xì)分析

2.1 水下分流河道砂體構(gòu)型級次劃分

本研究以Miall河流相儲集層構(gòu)型分級為基礎(chǔ)[1]，參照尹太舉等的扇三角洲構(gòu)型分類方案[11]，綜合考慮扶余油田實際情況，應(yīng)用層次分析法[12]，將研究區(qū)的構(gòu)型界面分為6級：1級、2級界面與Miall的定義相同，分別為交錯層系和交錯層系組的界面；3級界面為小型洪水形成的填充體底部小型沖刷面、大洪水事件中次洪峰沉積或不同水動力階段沉積形成的界面，當(dāng)沉積體為小洪水填充體，且發(fā)育泥質(zhì)夾層時，3級界面作用與4級界面相似，但規(guī)模較??；4級界面為單成因砂體內(nèi)部的沉積間斷面或沖刷面，代表單成因砂體發(fā)育過程中某次沉積事件的開始或結(jié)束；5級界面為單成因砂體的頂?shù)捉缑?，表明某期單成因砂體發(fā)育的開始或終結(jié)，其中單成因砂體為基本結(jié)構(gòu)要素；6級界面為單層的界面，為非滲透界面，其連續(xù)性更好，分布范圍更廣，并可全工區(qū)追蹤對比，代表一組洪水事件的開始或結(jié)束，單層為該級次要素實體。其中，4—6級界面及其結(jié)構(gòu)要素是本次研究的重點(diǎn)。

2.2 單一河道識別標(biāo)志及定量規(guī)模

扶余油田探51區(qū)塊扶余油層可分為4個砂層組，共13個小層[8-9]，每個小層垂向上為單一水下分流河道沉積體。

2.2.1 單一河道的識別標(biāo)志

河控三角洲前緣水下分流河道砂體通常是由多期單一河道砂體復(fù)合而成，由于單一河道砂體之間組合方式的多樣性及單一河道砂體自身結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性，導(dǎo)致復(fù)合河道砂體內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜?？稍谧R別單一河道砂體邊界的基礎(chǔ)上，進(jìn)行復(fù)合河道構(gòu)型解剖。結(jié)合前人對單一分流河道特征的研究[13]，分析研究區(qū)巖性和測井資料發(fā)現(xiàn)，單一河道砂體邊界具有 4個識別標(biāo)志（見圖 2—圖 5）：①河道間沉積，分布不連續(xù)的河道間砂體通常代表兩條單一河道的邊界，故可以通過河道間砂體識別復(fù)合河道中的單一河道砂體（見圖2）；②鄰井河道砂體距標(biāo)志層頂?shù)母叱滩?，?dāng)相鄰單一河道都為滿岸深度時，不同河道沉積砂體頂面與標(biāo)志層頂?shù)木嚯x存在差異，可將這種高程差異作為識別標(biāo)志，判斷存在單一河道邊界（見圖 3）；③河道砂體厚度差異，河流搬運(yùn)、沉積砂體的能力受到氣候、構(gòu)造等多種因素影響，并且這些因素隨時間不斷變化，使不同河流在相同時期或相同河流在不同時期沉積的砂體在厚度上存在差異，當(dāng)這種厚度差異可以在較大范圍內(nèi)追蹤，就能成為識別單一河道砂體的標(biāo)志（見圖4）；④“厚—薄—厚”特征，在河道下切作用下，同一期河道砂體從河道主體到河道邊緣逐漸變薄，當(dāng)河道砂體出現(xiàn)由厚變薄再變厚的情況時，通常標(biāo)志河道邊緣，這種河道砂體厚度在側(cè)向上的變化可以作為單一河道砂體邊界的識別標(biāo)志（見圖5）。

圖2 扶余油田東區(qū)泉四段不連續(xù)河道間砂體作為單一河道砂體分界線模式

圖3 扶余油田東區(qū)泉四段兩條河道高程差異作為單一河道砂體分界線模式

圖4 扶余油田東區(qū)泉四段兩條河道厚度差異作為單一河道砂體分界線模式

圖5 扶余油田東區(qū)泉四段砂體“厚—薄—厚”特征作為單一河道砂體分界線模式

本次研究在應(yīng)用上述 4種單一河道識別標(biāo)志基礎(chǔ)上，根據(jù)工區(qū)實際情況，并結(jié)合砂體成因類型及其分布規(guī)律等綜合因素，對復(fù)合河道進(jìn)行構(gòu)型解剖。

2.2.2 單一河道的規(guī)模

通過對水下分流河道砂體的野外露頭觀察和現(xiàn)代沉積測量發(fā)現(xiàn)，單一水下分流河道砂體的寬度和深度存在良好的相關(guān)性[3]?？筛鶕?jù)野外露頭、現(xiàn)代沉積及研究區(qū)密井網(wǎng)資料，建立單一河道砂體寬度與厚度之間的定量模式，預(yù)測單一河道的規(guī)模，進(jìn)而指導(dǎo)稀疏井區(qū)單砂體的刻畫工作。

統(tǒng)計研究區(qū) 167口開發(fā)井發(fā)現(xiàn)，扶余油田東區(qū)泉四段單一河道寬度較?。?00～500 m），自然電位和自然伽馬曲線形態(tài)呈圓頭狀的獨(dú)立型單一河道砂體平均寬度為330 m左右。在研究區(qū)篩選出河道邊界明顯、側(cè)向切疊較少的單一河道砂體，統(tǒng)計其寬度和厚度，對所得數(shù)據(jù)（共 118個）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)單一河道砂體的寬度和厚度具有良好的對數(shù)關(guān)系（見圖6），并擬合出單一河道砂體寬度和厚度的關(guān)系公式：

圖6 扶余油田東區(qū)泉四段單一河道砂體寬度與厚度關(guān)系

在已知某單一河道砂體厚度（可在單井上讀出該值）的情況下，可以利用獲得的經(jīng)驗公式計算出單一河道砂體寬度。

研究區(qū)位于大東山—桂東EW向構(gòu)造帶與NE方向構(gòu)造的復(fù)合部位，沿兩構(gòu)造帶均有與成礦關(guān)系密切的燕山期巖漿巖侵入。侵入巖主要有大東山、高山和寶山黑云母花崗巖體，此外有出露規(guī)模較小的下塘黑云母斜長花崗巖體、下塘爆破角礫巖筒、一六巖脈群和玄武巖脈等。區(qū)內(nèi)礦床的空間展布主要受構(gòu)造巖漿活動控制，金屬礦床類型為巖漿熱液型礦床(主要有巖漿礦床、接觸交代型礦床、熱液礦床)。

在識別單一河道邊界的基礎(chǔ)上，對平面和剖面進(jìn)行邊界點(diǎn)識別，然后將識別出來的邊界點(diǎn)投影到復(fù)合微相平面圖上，再結(jié)合河道定量規(guī)模約束，并遵循相似標(biāo)志相連接的原則，將相鄰的同種類型識別標(biāo)志作為同一個邊界連接起來進(jìn)行合理組合，最終完成研究區(qū)單一河道劃分（見圖7），為河道內(nèi)部構(gòu)型解剖打下基礎(chǔ)。

圖7 扶余油田東區(qū)泉四段第10小層單一河道砂體展布特征

2.3 單一河道內(nèi)部構(gòu)型解剖

2.3.1 單一河道內(nèi)部構(gòu)型模式

單一河道內(nèi)部的增生體是由于水下分流河道砂體向湖（海）方向不斷前積而形成的。隨著湖平面的不斷下降，河道不斷向前伸展，伴隨短期的湖平面上升，形成向湖方向傾斜的泥質(zhì)夾層，對應(yīng)于Miall的4級構(gòu)型界面[14-16]。由于研究區(qū)目的層為典型的河控三角洲前緣，主要發(fā)育順直河道，受地形坡度的影響，以前積作用為主導(dǎo)，故夾層傾向和延伸方向與單一河道砂體前積方向一致，但傾角略大于單一河道砂體（見圖8）。

圖8 單一河道砂體內(nèi)部構(gòu)型模式

2.3.2 四級夾層傾角的確定

采用巖心觀察、測井識別和動態(tài)驗證的研究思路，對單一河道砂體內(nèi)部 4級界面處夾層進(jìn)行井間預(yù)測。首先在取心井上進(jìn)行 4級界面處夾層識別；然后，在水下分流河道砂體內(nèi)部增生體發(fā)育模式的指導(dǎo)下，進(jìn)行夾層測井識別和井間預(yù)測；應(yīng)用典型井區(qū)動態(tài)資料驗證夾層預(yù)測準(zhǔn)確性，并最終確定該區(qū)夾層定量模式。其中，夾層定量模式的確定是本次研究的重點(diǎn)。

2.3.2.1 單一河道內(nèi)部夾層特征

圖9 扶余油田探51區(qū)塊鄰區(qū)J20井泉四段水下分流河道砂體夾層垂向序列

巖心精細(xì)描述及微相分析表明（見圖 9），探 51區(qū)塊鄰區(qū)J20密閉取心井第1砂層組3小層為厚5.8 m的典型水下分支河道沉積，從下向上發(fā)育正旋回細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖及粉砂巖。垂向序列從下向上依次為：底部突變面；10 cm厚灰白色鈣質(zhì)細(xì)砂巖底部滯溜沉積；槽狀交錯層理、板狀交錯層理飽含油、含油細(xì)砂巖；交錯層理含油粉細(xì)砂巖；交錯層理含油粉砂巖、粉細(xì)砂巖；黃色油跡粉砂質(zhì)泥巖、綠色粉砂質(zhì)泥巖；分流河道間綠色泥質(zhì)沉積。

取心井巖心精細(xì)描述表明，此段巖心發(fā)育 4個薄夾層，主要為泥質(zhì)夾層和粉砂質(zhì)泥巖夾層 2種。泥質(zhì)夾層厚度變化小（0.1～0.3 m），自然伽馬呈現(xiàn)高值且回返較小，自然電位向基線方向偏移，深淺側(cè)向電阻率相對砂巖段下降，微電位、微梯度電阻率曲線幅度差變小，微電極回返超過1/3；粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)夾層類似，但曲線的峰值幅度、回返程度隨泥質(zhì)含量的降低而變小。根據(jù)以上夾層電性特征，可以較好地識別單井上單一河道砂體內(nèi)部夾層。

2.3.2.2 單一河道內(nèi)部夾層傾角的確定

單一河道內(nèi)部 4級界面處夾層在垂直古河道水流方向呈近水平展布，在順古河道水流方向則向湖盆方向傾斜且傾角略大于單一河道砂體前積傾角，本此研究據(jù)此定性模式指導(dǎo)夾層的井間預(yù)測。在此基礎(chǔ)上，再應(yīng)用動態(tài)資料驗證井間夾層預(yù)測的準(zhǔn)確程度，定量確定夾層的傾角范圍，進(jìn)而指導(dǎo)資料較少區(qū)域的預(yù)測。研究區(qū)內(nèi)D21-30.4井組資料較全且具有代表性，本文對其進(jìn)行動態(tài)分析。D21-29.2、D21-33.4和D21-31井為采油井，D21-30.4井為注水井，射孔情況見圖10。D21-29.2井該小層中部油層水洗嚴(yán)重，下部油層未動用；D21-33.4井中部油層水洗嚴(yán)重，上部油層動用程度高，下部油層未動用；D21-31井中部油層水洗嚴(yán)重，上部和下部油層動用程度差。分析發(fā)現(xiàn)，D21-30.4井注水部位在兩個夾層之間，D21-29.2和D21-31井上部、下部油層均未動用，表明該小層內(nèi)這3口井之間存在2個滲流屏障；而D21-33.4井下部油層未動用，上部和中部油層均有動用，表明存在下部滲流屏障，不存在上部滲流屏障（見圖10）[17-20]。

圖10 水下分流河道砂體內(nèi)部隔夾層剖面分布圖

因此，在定性模式和動態(tài)資料的綜合指導(dǎo)驗證下，可得到準(zhǔn)確性較強(qiáng)的井間夾層預(yù)測結(jié)果。在上述分析基礎(chǔ)上，進(jìn)行單一河道內(nèi)部夾層傾角的計算：

對研究區(qū)資料豐富的井組進(jìn)行計算，得到各井區(qū)的傾角計算參數(shù)及結(jié)果（見表1）。

表1 扶余油田東區(qū)單一河道內(nèi)部夾層傾角計算參數(shù)及結(jié)果

通過多組數(shù)據(jù)計算發(fā)現(xiàn)該區(qū)各個小層 4級界面處夾層傾角范圍為0°～2°，其中圖10所示剖面為第3組數(shù)據(jù)計算結(jié)果。

常規(guī)井距條件下，單一水下分流河道砂體內(nèi)部的4級結(jié)構(gòu)體和 4級界面有很好的垂向可分性和橫向?qū)Ρ刃裕ㄒ妶D10）。結(jié)合現(xiàn)代沉積、野外露頭研究[4]及密井組解剖分析，發(fā)現(xiàn)水下分流河道砂體單砂體內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)（4級）為近于水平的垂向加積，其4級界面產(chǎn)狀為 0°～2°。

2.4 三維構(gòu)型建模

采用構(gòu)造建模、模式指導(dǎo)以及井間預(yù)測的思路，進(jìn)行工區(qū)內(nèi)水下分流河道砂體的三維構(gòu)型建模。首先，對工區(qū)進(jìn)行三維構(gòu)造建模；然后以與工區(qū)沉積背景相似的水下分流河道砂體構(gòu)型模式為指導(dǎo)；最后應(yīng)用研究區(qū)內(nèi)井資料進(jìn)行井間模擬或插值，并定量描述儲集砂體的大小、幾何形態(tài)及其三維空間分布特征。

研究區(qū)目的層為水下分流河道砂體儲集層，由于5級構(gòu)型單元（單一河道）與 4級構(gòu)型單元（單一河道內(nèi)部）的空間展布特點(diǎn)不同，在綜合考慮構(gòu)型單元級次性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行單一河道與單一河道內(nèi)部增生體兩個層次的三維構(gòu)型建模。通過對比發(fā)現(xiàn)，5級構(gòu)型界面具有分布范圍廣、界面易于識別、井間可對比性高等特點(diǎn)，可依據(jù)沉積學(xué)原理和生產(chǎn)動態(tài)資料對 5級界面進(jìn)行井間對比，故采用確定性建模方法建立 5級界面的三維分布模型；而 4級界面建?？蓱?yīng)用已建立的定量模式實現(xiàn)，再結(jié)合已建立的單一河道級次的三維構(gòu)型模型，最終得到真正意義上的三角洲前緣水下分流河道砂體儲集層地質(zhì)模型（見圖11），指導(dǎo)油藏數(shù)值模擬、剩余油挖潛及開發(fā)方案調(diào)整[21-25]。

圖11 扶余油田探51區(qū)塊扶余油層4小層三維儲集層構(gòu)型柵狀圖

3 結(jié)論

扶余油田探51區(qū)塊扶余油層內(nèi)單一河道邊界具有4種識別標(biāo)志：河道間沉積、砂體高程差異、砂體厚度差異以及相鄰砂體的“厚—薄—厚”組合。結(jié)合對單一河道砂體寬度與厚度定量關(guān)系的研究成果，對工區(qū)內(nèi)單一河道砂體進(jìn)行了有效識別。

對動態(tài)資料豐富的密井網(wǎng)區(qū)進(jìn)行單一河道砂體解剖，得到較為可靠的4級界面處夾層的三維展布結(jié)果：在垂直古河道水流方向近水平展布，在順古河道水流方向傾角為 0°～2°。

采用構(gòu)造建模、模式指導(dǎo)及井間預(yù)測的思路，建立了研究區(qū)基于 4級構(gòu)型界面的水下分流河道砂體三維地質(zhì)模型，為油田生產(chǎn)實際提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。

符號注釋：

GR——自然伽馬，API；SP——自然電位，mV；RMINV——微梯度電阻率，Ω·m；RMNOR——微電位電阻率，Ω·m；R05——0.5 m底部梯度電阻率，Ω·m；Δt——聲波時差，μs/m；R25——2.5 m底部梯度電阻率，Ω·m；h——單一河道砂體厚度，m；W——單一河道砂體寬度，m；RLLS——淺側(cè)向電阻率，Ω·m；RLLD——深側(cè)向電阻率，Ω·m；L——同一夾層內(nèi)兩井之間的水平距離，m；h1，h2——兩井夾層頂面距最近中期旋回頂面的距離。

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