汪 濤， 任麗華， 張憲國， 付 勇

(中國石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266555)

我國東部大部分陸相老油田已進(jìn)入開發(fā)生產(chǎn)的中-高含水期，油田內(nèi)部“三高二低”的開發(fā)矛盾日益突出,但剩余油開采仍具有較大潛力。其中河流相儲層由于砂體內(nèi)部儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重，油氣采收率低,是陸相儲層中仍具有較大剩余油開采潛力的領(lǐng)域[1-2]。但河流相儲層在沉積過程中常出現(xiàn)多期河道切割疊置，不同時期沉積的水動力條件有所差異，導(dǎo)致河流相砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剩余油分布潛力規(guī)律較難認(rèn)識[3]。因此，本文以羊二莊油田明化鎮(zhèn)組下段NmⅢ4、NmⅢ5小層曲流河厚砂體為例,基于 Miall 的河流相建筑結(jié)構(gòu)分析法[4-5],通過在三維尺度上對儲層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)解剖，得到各級次構(gòu)型單元，并在此基礎(chǔ)上研究不同級次儲層構(gòu)型單元對剩余油分布規(guī)律的影響，以提高對河流相剩余油分布潛力的認(rèn)識。

目前,羊二莊油田已進(jìn)入高含水期,剩余油分布異常復(fù)雜,分析難度大. 開采的主要矛盾已由層間矛盾轉(zhuǎn)為層內(nèi)矛盾,乃至砂體內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)之間的矛盾，因此需要建立能精細(xì)描述當(dāng)前儲層內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的地質(zhì)模型。并在此基礎(chǔ)上，研究儲層內(nèi)部不同構(gòu)型單元對剩余油分布的控制作用，為儲層構(gòu)型分析法在剩余油研究和油藏精細(xì)描述中的應(yīng)用提供新的思路，也為提高東部其它陸相老油田的開發(fā)效果提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

羊二莊油田位于黃驊坳陷羊二莊鼻狀構(gòu)造東北部，為趙家堡斷層下降盤上的一個逆牽背斜(穹隆背斜)構(gòu)造。油田經(jīng)過40多年的開發(fā)生產(chǎn)，目前綜合含水率達(dá)到90%以上,主力產(chǎn)層高采出、高含水。明化鎮(zhèn)組下段主力含油層具有良好的儲層物性，孔隙度一般在26%～34%，滲透率超過 4 000×10-3μm2。巖性為長石細(xì)砂巖，巖石固結(jié)程度較差，膠結(jié)疏松，膠結(jié)物以泥質(zhì)為主。

羊二莊油田明化鎮(zhèn)組下段主力含油層為NmⅢ4和NmⅢ5小層，發(fā)育厚層曲流河砂體[6]，其中，NmⅢ4和NmⅢ5小層又可進(jìn)一步劃分為六個單砂體：NmⅢ4-1、NmⅢ4-2、NmⅢ4-3和NmⅢ5-1、NmⅢ5-2、NmⅢ5-3。厚層曲流河砂體是在沉積過程中曲流河頻繁改道形成，從而導(dǎo)致砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剩余油分布潛力較難認(rèn)識。

2 曲流河儲層構(gòu)型

儲層構(gòu)型研究的目的是采用層次分析法，將儲層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)在精細(xì)的尺度上解剖成各級構(gòu)型單元，繼而刻畫各級構(gòu)型單元內(nèi)部砂體的發(fā)育特征。

2.1 構(gòu)型分級方案

沉積界面識別劃分是對儲層構(gòu)型研究的一個重點(diǎn)。筆者在綜合前人研究成果和工區(qū)實際生產(chǎn)資料基礎(chǔ)上[4-6]，針對研究區(qū)曲流河的沉積特征提出了適合于工區(qū)的構(gòu)型分級方案，見表1。

表1 研究區(qū)儲層構(gòu)型層次劃分表Table 1 Division of reservoir architecture level in study area

由表1可知，研究的重點(diǎn)是6—9級構(gòu)型單元，各級界面及其限定的構(gòu)型單元特征分述如下：

6級界面：相當(dāng)于Maill的6級界面。在曲流河體系中，6級構(gòu)型在垂向上為單期河流沉積，其縱向跨度為河流的滿岸深度，側(cè)向上有復(fù)合河道(組成河道帶)及溢岸沉積，構(gòu)成一個河流體系；7級界面：相當(dāng)于Maill的5級界面。在曲流河體系中，單一河道沉積體相當(dāng)于7級構(gòu)型；8級界面：相當(dāng)于Maill的4級界面。在曲流河體系內(nèi)，單一微相，如點(diǎn)壩、廢棄河道等沉積相當(dāng)于8級構(gòu)型；9級界面：對應(yīng)于Maill的3級界面。在曲流河體系中，9級構(gòu)型相當(dāng)于點(diǎn)壩內(nèi)部的側(cè)積體、泥質(zhì)側(cè)積層。

2.2 構(gòu)型單元解剖

羊二莊油田明化鎮(zhèn)組下段可劃分成復(fù)合河道、單一河道、單一點(diǎn)壩、點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積體等構(gòu)型單元。

其中，復(fù)合河道由多條單一河道組合而成，在剖面上表現(xiàn)為典型的正韻律特征，在平面上可分為條帶狀和連片狀砂體，呈北西-南東方向展布。單一河道可在復(fù)合河道劃分基礎(chǔ)上識別，單井上識別標(biāo)志有：(1)泥巖。具有一定厚度的泥巖底部與砂巖接觸時，可識別出單一河道的邊界；(2)泥礫以及鈣質(zhì)夾層。對應(yīng)電測曲線上，伽馬、電阻率曲線完整箱型( 鐘形) 內(nèi)部明顯回返，回返程度一般超過2/3；(3)沖刷面。發(fā)育在河道底部的沖刷面可作為識別河道邊界的標(biāo)志。在連井上對單一河道進(jìn)行高程差異、形態(tài)差異、厚度差異分析，得出研究區(qū)單一河道主要厚度在2～5 m。在單一河道內(nèi)部進(jìn)行點(diǎn)壩識別，主要從三個方面識別：(1)河道內(nèi)部點(diǎn)壩砂體厚度最大；(2)點(diǎn)壩砂體內(nèi)部發(fā)育的側(cè)積體在單井剖面上呈正韻律特征；(3)廢棄河道的出現(xiàn)代表點(diǎn)壩砂體發(fā)育的結(jié)束，因此廢棄河道部位即為點(diǎn)壩的邊界。研究區(qū)點(diǎn)壩主要由細(xì)-中砂巖組成，局部為含細(xì)礫的中-粗粒砂巖，礦物成分復(fù)雜，成熟度較低，不穩(wěn)定組分多。綜合前人的研究成果和研究區(qū)實際生產(chǎn)資料[7-10]，確定研究區(qū)點(diǎn)壩規(guī)模，見表2。

表2 研究區(qū)點(diǎn)壩規(guī)模統(tǒng)計表Table 2 Statistics of point dam scale in study area m

關(guān)于點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型解剖的文獻(xiàn)很多[8-12]，本文主要采用岳大力等[8]的方案，將羊二莊油田的側(cè)積層歸為“水平斜列式”側(cè)積層(見圖1)，此類側(cè)積層以相似角度向凹岸傾斜，每一個側(cè)積體間的側(cè)積層在空間上都為一傾斜的微凸新月形曲面，一系列這樣的曲面向同一方向有規(guī)律地排列成點(diǎn)壩的夾層骨架。各期側(cè)積體間存在的泥質(zhì)側(cè)積層多由泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等細(xì)粒沉積組成，測井曲線表現(xiàn)出微電極、微梯度曲線明顯回返，幅度差減小，自然伽馬曲線見回返。綜合Leeder經(jīng)驗公式[7]和子井法確定側(cè)積體及側(cè)積層的規(guī)模，推算出羊二莊油田單一側(cè)積體水平寬度為50～70 m，側(cè)積層的傾角較小，約 2°～4°。

圖1 水平斜列式側(cè)積層

Fig.1Horizontal-diagonallaterallamination

3 不同層次構(gòu)型單元控制下的剩余油分布模式

針對構(gòu)型解剖的結(jié)果，研究各層次構(gòu)型單元，即復(fù)合河道層次、單一河道層次、點(diǎn)壩層次、點(diǎn)壩內(nèi)部層次控制下的剩余油分布情況。

3.1 復(fù)合河道層次

復(fù)合河道對剩余油分布的控制作用主要表現(xiàn)為復(fù)合河道上的平面相變，即沉積微相在平面上的差異導(dǎo)致各沉積微相內(nèi)部水驅(qū)油的效率不同，在物性較差的沉積微相處，水驅(qū)油效率低，剩余油較富集。以研究區(qū)NmⅢ4-3單砂體的莊8-15井區(qū)為例，從沉積微相圖和剩余油飽和度平面分布圖來看(見圖2)，莊8-15井區(qū)主要發(fā)育為分流河道及點(diǎn)砂壩微相，分流河道沉積區(qū)的剩余油富集程度明顯高于周圍點(diǎn)砂壩沉積區(qū)剩余油的富集程度。

3.2 單一河道層次

單一河道對剩余油分布的控制作用主要表現(xiàn)為河道內(nèi)部砂體的韻律性及河道間砂體的相互疊置。

3.2.1 單一河道內(nèi)韻律影響的剩余油特征 通過對研究區(qū)密閉取心井巖心分析資料進(jìn)行研究，曲流河砂體內(nèi)部韻律性多呈多韻律組合特征。韻律組合主要有三種類型：均質(zhì)韻律、復(fù)雜正韻律、底均復(fù)合韻律(底部為均質(zhì)韻律，上部為其它韻律)。其中，以復(fù)雜正韻律居多，其次為底均復(fù)合韻律。

均質(zhì)韻律滲透率呈均質(zhì)韻律特征，在水驅(qū)過程中，由于重力分異作用，水主要沿著砂巖底部舌進(jìn)，故下部水驅(qū)效率較高，水淹程度強(qiáng)，剩余油主要集中在頂部,見圖3(a)。復(fù)雜正韻律滲透率呈正韻律特征，通常被夾層分隔為多個韻律組合，底部水淹較嚴(yán)重，頂部次之，中部水淹較輕。底部趨油效率高，剩余油中上部較富集，鈣質(zhì)夾層遮擋性好，對滲流作用影響大，其上下界面水驅(qū)效果差，剩余油富集，見圖3(b)。底均復(fù)合韻律底部為均質(zhì)韻律，上部為其他韻律。在水淹過程中，頂部和底部水淹程度嚴(yán)重，趨油效率高，中部剩余油較富集，見圖3(c)。

圖2 莊8-15井區(qū)NmⅢ4-3單砂體沉積微相及剩余油平面分布圖

Fig.2TheplanardistributionofthesedimentarymicrofaciesandresidualoilofNmⅢ4-3singlesandbodyinZhuang8-15wellarea

圖3 單一河道內(nèi)韻律模式

Fig.3Rhythmicpatternsinsingleriverchannel

3.2.2 單一河道的接觸關(guān)系 單一河道之間的接觸關(guān)系決定砂體連通程度，同時影響著油水的流動。通過對連井進(jìn)行井間對比，得出研究區(qū)單一河道接觸關(guān)系主要有4種類型：不接觸、單邊疊置、雙邊疊置、完全疊置，其連通程度依次增大，見圖4。

圖4 單一河道接觸關(guān)系

Fig.4Contactrelationshipinsingleriverchannel

從圖4可知，NmⅢ5小層內(nèi)部、NmⅢ5-2和NmⅢ5-3單砂體之間隔層發(fā)育較少，砂體疊置程度高，呈完全疊置特征。

3.2.3 單一河道疊置處剩余油富集 河道疊置帶是剩余油的富集區(qū)之一。不同時期沉積形成的河道砂體常出現(xiàn)相互切疊現(xiàn)象，當(dāng)晚期的河道砂體發(fā)生鈣質(zhì)膠結(jié)或砂體底部出現(xiàn)泥礫層沉積時，晚期河道對早期河道的下切作用導(dǎo)致在兩條河道搭接部位存在滲流屏障或相對低滲帶，且河道邊部本身滲流能力相對于河道內(nèi)部主體砂體差，因此兩個疊置河道間的交界是兩個不同流動單元間具有有限滲透性的邊界，注入水在此邊界流動受阻，剩余油在河道疊置處相對富集。以研究區(qū)NmⅢ4-3單砂體為例(見圖5)，該單砂體存在兩期單一河道邊緣疊加，單一河道疊加位置處以及單一河道邊緣物性差，砂體水洗程度低，剩余油富集。

3.3 點(diǎn)壩層次

點(diǎn)壩對剩余油分布的控制作用表現(xiàn)在點(diǎn)壩邊緣廢棄河道對相鄰河道砂體間流體流動的遮擋而導(dǎo)致剩余油富集。廢棄河道通常發(fā)育在點(diǎn)壩的一側(cè)，底部與點(diǎn)壩砂體相連，頂部則一般發(fā)育泥巖沉積，因而相鄰兩個河道間砂體在頂部無法連通，僅在河道底部連通，而連通情況取決于沉積在廢棄河道中砂質(zhì)沉積物的多少。如果一條河道的廢棄部分被另一條河道所切穿，且底部砂質(zhì)沉積物被切入，則可以確定兩條河道砂體在空間上是相互連通的，否則為相互不連通。如果在注入井與采出井之間存在廢棄河道，則廢棄河道的存在對注入水的滲流起到遮擋作用，就會形成不完善的注采關(guān)系(有采無注或有注無采)[13]。在實際的油田開采中，廢棄河道的存在會遮擋注入水，導(dǎo)致局部剩余油富集。以研究區(qū)NmⅢ5-2單砂體莊3-21井和莊7-22井為例(見圖6)，兩口井處于不同的點(diǎn)壩上，其間存在廢棄河道，廢棄河道遮擋處注水受阻，剩余油滯留富集。

圖5 河道疊置處剩余油富集區(qū)

Fig.5Residualoilenrichedbysuperpositionofchannel

圖6 廢棄河道遮擋形成剩余油富集

Fig.6Residualoilenrichedbybarrierofabandonchannel

3.4 點(diǎn)壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)層次

點(diǎn)壩內(nèi)部剩余油的分布情況主要受點(diǎn)壩內(nèi)部發(fā)育的側(cè)積體和側(cè)積層控制。

3.4.1 側(cè)積體內(nèi)部物性變化及剩余油特征 側(cè)積體內(nèi)部物性變化造成不同側(cè)積體水淹不同，各側(cè)積體內(nèi)剩余油分部特征有所差異[14]。研究區(qū)莊6-16-5井垂向上發(fā)育多期側(cè)積體(見圖7(a))，該層段為典型的河流相二元結(jié)構(gòu)，NmⅢ5-2底部到頂部，其粒度中值和滲透率變化趨勢一致，物性逐漸變差，但是其含油飽和度和滲透率的變化呈現(xiàn)不一致的規(guī)律(見圖7(b))。由于儲層下部水淹較為嚴(yán)重，下部主要水淹側(cè)積體整體物性較好，注入水沿高滲段水洗，剩余油飽和度與物性呈負(fù)相關(guān)，主要集中在單個側(cè)積體中上部物性相對較差的層段；上部未/弱水淹側(cè)積體整體物性較差，剩余油飽和度與物性呈正相關(guān)，剩余油主要集中在單個側(cè)積體中下部物性相對較好、原始含油飽和度高的層段。

圖7 莊6-16-5井NmⅢ5-2物性研究圖

Fig.7PropertyresearchofNmⅢ5-2inZhuang6-15-5well

側(cè)積層物性較好時，其下部側(cè)積體頂部及上部側(cè)積體底部剩余油富集。受側(cè)積體間物性影響，中下部側(cè)積體內(nèi)物性較好，剩余油飽和度較高；上部側(cè)積體物性較差，含油飽和度低且開采難度大。經(jīng)濟(jì)可采性較好的剩余油主要位于點(diǎn)壩中部-上部側(cè)積體內(nèi)。

3.4.2 側(cè)積層對剩余油分布的影響 側(cè)積層是點(diǎn)壩內(nèi)部剩余油形成與分布的主控因素[14]。在點(diǎn)壩內(nèi)部呈一定角度斜列分布的側(cè)積層，控制了側(cè)積體內(nèi)部流體的流動。一方面，流體的縱向流動受控于側(cè)積層；另一方面，由于側(cè)積夾層的遮擋作用，沿層面流動的流體會在層間阻力與自身重力的共同作用下，改變原先的流動方向，轉(zhuǎn)而向兩邊滲流或沿著底部砂體連通處流動，隨著注入水向上流動的波及距離增加，向上的動力逐漸減弱而阻力增加，垂向上的波及能量也隨之減小，從而致使垂向上波及高度下降，導(dǎo)致位于側(cè)積體頂部的砂體水洗程度低，剩余油主要分布在側(cè)積體頂部。以研究區(qū)NmⅢ4-3砂體莊9-14-1井和莊8-15井為例(見圖8)，油井莊8-15井下發(fā)育兩期側(cè)積體，開發(fā)時兩期側(cè)積體全部射開；

水井莊9-14-1井發(fā)育兩期側(cè)積體，開發(fā)時只射開上部側(cè)積體，油井受側(cè)積層影響，砂體下部驅(qū)油效率較高，上部波及程度較弱，剩余油主要分布在井間點(diǎn)壩砂體中上部。

圖8 側(cè)積層遮擋形成剩余油富集

Fig.8Residualenrichedbybarrieroflaterallamination

4 結(jié)論

(1) 對羊二莊油田明化鎮(zhèn)組下段進(jìn)行儲層構(gòu)型分析，可劃分成復(fù)合河道、單一河道、單一點(diǎn)壩、點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積體等構(gòu)型單元。

(2) 基于分析不同層次構(gòu)型單元對剩余油分布的控制作用，復(fù)合河道對剩余油分布的控制作用表現(xiàn)為沉積微相的平面相變，剩余油在物性差的沉積微相內(nèi)部富集程度高。

(3) 單一河道對剩余油分布的控制作用主要表現(xiàn)為河道內(nèi)部砂體的韻律性及河道間砂體的相互疊置。羊二莊油田明化鎮(zhèn)組下段滲透率韻律模式分為均質(zhì)韻律、復(fù)雜正韻律、底均復(fù)合韻律三種韻律模式，以復(fù)雜正韻律居多，其次為底均復(fù)合韻律。單一河道接觸關(guān)系主要有不接觸、單邊疊置、雙邊疊置、完全疊置4種類型，其連通程度依次增大。單一河道疊置處是剩余油的富集區(qū)。

(4) 點(diǎn)壩對剩余油分布的控制作用表現(xiàn)在點(diǎn)壩邊緣廢棄河道對相鄰河道砂體間流動的遮擋，導(dǎo)致在廢棄河道處剩余油富集。

(5) 點(diǎn)壩內(nèi)部剩余油的分布情況主要受點(diǎn)壩內(nèi)部發(fā)育的側(cè)積體和側(cè)積層控制，側(cè)積體內(nèi)部物性變化造成不同側(cè)積體水淹程度不同，各側(cè)積體內(nèi)剩余油分部特征有所差異。側(cè)積層在點(diǎn)壩內(nèi)部呈斜列分布，對流體滲流起到了遮擋控制作用，剩余油主要分布在側(cè)積體頂部。

[1] 徐安娜,穆龍新,裘亦楠.我國不同沉積類型儲集層中的儲量和可動剩余油分布規(guī)律[J].石油勘探與開發(fā),1998,25(5):41-49.

Xu A N,Mu L X,Qiu Y N.Distribution pattern of OOIP and remaining mobile oil in different types of sedimentary reservoir of China[J].Petroluem Exploration and Development, 1998,25(5):41-49．

[2] 劉寶珺,謝俊,張金亮.我國剩余油技術(shù)研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].西北地質(zhì),2004,37(4):1-7．

Liu B J,Xie J,Zhang J L.Present situation and advance of remaining oil research technology in China[J].Northwestern Geology, 2004,37(4):1-7．

[3] 寧士華,肖斐,束寧凱.特高含水開發(fā)期曲流河儲層構(gòu)型深化研究及應(yīng)用[J].斷塊油氣田,2013,20(3):354-358．

Ning S H,Xiao F,Shu N K.Deepening research and application of meandering river reservoir configuration at extra-high water cut development period[J].Fault-Block Oil & Gas Field, 2013,20(3):354-358．

[4] Miall A D.Architectural-elements analysis: A new method of facies analysis applied to fluvial deposits[J].Earth Science Reviews,1985,22(4):261-308．

[5] Miall A D.The geology of fluvial deposits: Sedimentary facies, basin analysis and petroleum geology [M]. New York: Springer-Verlag,1996:75-178．

[6] 吳勝和,紀(jì)友亮,岳大力,等.碎屑沉積地質(zhì)體構(gòu)型分級方案探討[J].高校地質(zhì)學(xué)報,2013,19(1):12-22．

Wu S H,Ji Y L,Yue D L,et al.Discussion on hierarchical scheme of architectural units in clastic deposit[J]. Geological Journal of China Universities，2013,19(1):12-22.

[7] Leeder M R.Fluvial fining-upwards cycles and the magn-itude of paleochannels[J].Geology Magazine,1973,110(3):265-276.

[8] 岳大力,吳勝和,譚河清,等.曲流河古河道儲層構(gòu)型精細(xì)解剖:以孤東油田七區(qū)西館陶組為例[J].地學(xué)前緣,2008,15(1);101-109.

Yue D L,Wu S H,Tan H Q,et al.An anatomy of paleochannel reservoir architecture of meandering river reservoir——A case study of Guantao formation,the west 7th block of Gudong oilfield[J].Earth Science Frontiers，2008,15(1):101-109．

[9] 薛培華.河流點(diǎn)壩相儲層模式概論[M].北京:石油工業(yè)出版社,1991:23-35．

[10] Jordan D W, Pryor W A. Hierarchical levels of heterogeneity in a mississippi river meander belt and application to reservoir systems：Geologic note(1)[J].AAPG Bulletin，1992 ,76(10):1601-1624．

[11] Puigdefabregas C, Vliet A V. Meandering stream deposits from the Tertiary of the Southern Pyrenees [J]. Fluvial Sedimentology, 1977:469-486．

[12] 李艷麗.曲流河儲層構(gòu)型分析與剩余油分布特征研究[D]. 大慶：東北石油大學(xué),2012．

[13] 王東琪,殷代印.特低滲透油藏水驅(qū)開發(fā)效果評價[J]. 特種油氣藏,2017,24(6)：107-110.

Wang D Q,Yin D Y.Waterflooding performance evaluation in ultra-low permeability oil reservoir[J]. Special Oil & Gas Reservoirs,2017,24(6):107-110.

[14] 束青林.河道砂側(cè)積體對剩余油分布的影響——以孤島油田館上段3～4砂組高彎度曲流河為例[J].油氣地質(zhì)與采率,2005,12(2):45-48．

Shu Q L.Effect of lateral accretion sandbodies of channel sands on the distribution of remaining oil——Taking high-sinuosity meandering river of 3～4 sand groups in upper Ng of Gudao oilfield as example[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2005,12(2):45-48．