陳娟，吳小軍，陳燕輝，印森林

（1.長江大學 a.工程技術學院；b.錄井技術與工程研究院，湖北 荊州 434020；2.中國石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 83400）

沖積扇為河（洪）流出山口的扇形堆積體，與陸上其他成因的碎屑沉積體相比，受構造、氣候及物源等多種因素控制，沖積扇沉積十分復雜[1-6]，不同級次沉積體的形態(tài)、規(guī)模、方向及相互疊置關系（即沉積構型）不同[7-8]。近年來，學者們建立了不同類型的沖積扇的沉積構型模式，包括濕潤型、干旱型和半干旱型[1，6]等，同時，對其沉積機制和沖積扇模式的差異性進行了詳細研究，如對三疊系克拉瑪依組克下亞組半干旱型沖積扇內(nèi)部構型進行了分級解剖[9-11]，對沖積扇內(nèi)部不同隔夾層類型進行了分析[12]，對洪水期和間洪期不同沖積扇模式進行了研究[13]。整體來說，沖積扇研究受到了廣泛的關注[14-19]，但對比河流—三角洲沉積體，對沖積扇沉積構型的研究程度仍明顯滯后。目前，雖初步建立了沖積扇構型模式，但對其內(nèi)部各成因沉積體的三維疊置關系與幾何形態(tài)，以及砂礫巖體內(nèi)部結(jié)構特征的研究不足。與此同時，沖積扇扇根槽流—片流砂礫巖體、扇中辮流沉積體、扇緣徑流沉積體差異較大，與河流—三角洲沉積體系三維建模相比，對沖積扇建模的難度更大，收斂性更差，難以較好地應用數(shù)學模型來表征。因此，沖積扇建模方法有待進一步完善。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

紅山嘴油田紅18井區(qū)位于準噶爾盆地西北緣克烏斷階帶與車排子隆起之間，是一個四周被斷裂切割的大型斷塊區(qū)，包括紅18斷塊、紅48斷塊、紅43斷塊和紅91斷塊（圖1）。研究區(qū)共有開發(fā)井50多口，平均井距200～300 m，局部100～150 m，測井曲線系列完整，并完鉆了1口系統(tǒng)取心井，另外，在研究區(qū)西北的加依爾山麓深底溝，出露有三疊系克拉瑪依組（1-13號露頭剖面），為本次研究奠定了基礎。

圖1 研究區(qū)構造位置

研究區(qū)自下而上發(fā)育了石炭系，三疊系克拉瑪依組（克下亞組T2k1和克上亞組T2k2）、白堿灘組（T3b），侏羅系八道灣組（J1b）、三工河組（J1s）、西山窯組（J2x）、頭屯河組（J2t）、齊古組（J3q）和白堊系吐谷魯群（K1tg）。研究區(qū)克拉瑪依組克下亞組沉積較為穩(wěn)定，厚度98.0～154.0 m，平均117.2 m，可以劃分為S6和S7共2個砂層組，細分為等8個砂層及14個單層?？讼聛喗M整體為一套粗碎屑沉積，儲集層主要為不等粒礫巖、砂礫巖、含礫不等粒砂巖和砂巖，碎屑顆粒自下而上由粗變細，具正旋回特征；成分成熟度和結(jié)構成熟度低，重礦物以鈦鐵礦和褐鐵礦為主，具近源短距離搬運和快速堆積的特征?？紫抖戎饕性?0.0%～20.0%，分布相對較為集中，呈正態(tài)分布；儲集層平均孔隙度為17.8%，滲透率分布范圍較廣，為0.10～1 000.00 mD，平均為57.81 mD，屬中孔中—低滲儲集層。

2 沖積扇相帶分布特征

沖積扇沉積主要發(fā)育在S7砂組。自下而上，主要發(fā)育席狀分布的槽流礫石體（圖2a），主要為槽流與片流礫石體疊置主要發(fā)育席狀分布片流礫石體主要發(fā)育寬帶狀片流礫石體。

3 沖積扇儲集層構型樣式

3.1 扇根構型樣式

在取心井、密井網(wǎng)研究的基礎上，對碎屑流帶的沉積構型單元進行劃分，并分析總結(jié)構型要素的巖電特征，認為扇根主要發(fā)育槽流帶、片流帶和漫洪帶3種5級構型要素。

（1）槽流帶構型單元規(guī)模與疊置關系 單一槽流礫石體是一次洪水事件在主槽部位形成的主要沉積體，其規(guī)模受控于古地形和洪水規(guī)模，由中間向兩側(cè)，主槽沉積體厚度逐漸減小。單一槽流礫石體寬度約1.5 km，厚度3～6 m（圖3）。

圖2 紅18井區(qū)不同層位沉積微相展布

單一槽流礫石體并無明顯的巖性邊界，由于槽流礫石體沉積時為碎屑流出山口沉積的初始階段，粗粒碎屑沉積物質(zhì)卸載迅速，整個槽流帶巖性以不同粒度的砂礫巖為主，使得單一期次槽流礫巖體的邊界不易區(qū)分。砂質(zhì)沉積的流溝和泥質(zhì)夾層為垂向分期的重要依據(jù)，然而，其發(fā)育分布的極不穩(wěn)定性引起平面上單一槽流礫石體邊界難于識別。綜上所述，槽流帶是席狀砂礫巖體，其內(nèi)部發(fā)育少量小規(guī)模（橫向規(guī)模一般小于50 m，垂向厚度小于0.5 m）的砂質(zhì)溝道沉積或泥質(zhì)夾層。

（2）片流帶構型單元規(guī)模與疊置關系 與槽流帶相比，片流帶的形成地形較為開闊，粗粒碎屑物質(zhì)由主槽涌出時能量比較高，在開闊地帶形成連片狀近似均勻撒開的礫石體。因此，片流帶砂礫巖體是不同期次垂向、側(cè)向多期疊加而成，不存在明顯的沖刷、充填沉積構造。片流沉積砂礫巖體呈連片狀分布，砂礫巖體厚度為4～6 m，橫向?qū)挾葹?.5～2.5 km，為典型的席狀連通砂礫巖體。由中間向兩側(cè)，砂礫巖體厚度逐漸減小，電阻率也明顯降低。連片砂礫巖體中出現(xiàn)的漫流沉積為片流沉積順源逐漸過渡到辮流水道沉積的標志，這是由于片流砂礫巖體以垂向加積為主，而沖積扇辮流水道則以下切、沖刷和充填為主。辮流水道沉積砂體電阻率（18～28 Ω·m）較片流沉積（25～35 Ω·m）明顯降低，而單砂體厚度則明顯減小。

圖3 研究區(qū)槽流帶構型要素剖面特征

（3）漫洪帶構型單元規(guī)模與疊置關系 漫洪帶主要發(fā)育2類4級構型要素，包括漫洪砂體和漫洪細粒沉積，漫洪帶的發(fā)育程度主要受控于主槽邊部的古地形，在主槽邊部起伏不定的古地形影響下，不同部位差異較大，因此，漫洪帶的沉積分布不均勻，連片性差是其最突出的特征。漫洪砂體為物性較差的儲集體，而漫洪細粒沉積則為沖積扇根部主要的隔夾層。漫洪砂體厚度為0.5～2.0 m，橫向?qū)挾纫话悴怀^300 m，且形態(tài)不規(guī)則（圖3）。主槽向漫洪帶側(cè)向過渡，其砂礫巖體厚度減小，平面上出現(xiàn)不連續(xù)，儲集層物性差。

3.2 扇中構型樣式

扇中辮流帶是在漫流細粒沉積背景下，下切形成的水道復合砂體，由多個高能水道、低能水道和漫流砂體橫向復合切疊而成。

辮流帶砂體厚度整體由中央向兩邊變薄，連通性開始變差，單一辮流水道規(guī)模變小，最終被漫流細粒沉積完全分隔開。不同復合辮流水道之間連通性較差。復合辮流水道中央砂礫巖體厚度大，連片性好。研究認為，辮流帶為較大規(guī)模的漫流沉積，平面寬度一般大于500 m.

單一辮流水道是辮流帶的基本組成單元，根據(jù)水道規(guī)模、巖性和物性的差異，將其分為低能水道和高能水道兩類，疊置樣式主要有4種。

（1）高能水道—高能水道拼接 高能水道橫向和垂向規(guī)模較大，一般相互交切作用較強，連通性強，高能水道發(fā)育帶一般也可形成泛連通體，研究區(qū)單一高能水道厚度3～5 m，不同單一水道一般厚度相當，高程差異較?。▓D4a）。該模式在研究區(qū)主要發(fā)育在辮流帶開始位置，主要發(fā)育層位為S3-37和S3-27，占整個水道體系的25%左右。

圖4 研究區(qū)單一辮流水道連通模式

（2）高能水道—低能水道拼接 高能水道邊部與低能水道相拼接、切疊，具有一定的高程差，這是由于高、低能水道往往不是同一時期發(fā)育。高能水道與低能水道的交切面上一般不存在泥質(zhì)隔夾層，主要原因是，不同期次的高能、低能水道之間總是切疊而成（圖4b）。該模式在研究區(qū)主要發(fā)育在S3-27和S3-17辮流帶中部，占整個水道體系的20%左右。

（3）低能水道—低能水道拼接 低能水道拼接樣式為扇中中部至扇緣發(fā)育的最典型樣式，表現(xiàn)為低能水道頻繁遷移并相互交切，最終形成局部較為連片的低能水道帶（圖4c）。低能水道的拼接樣式一般是以匯聚和垂向疊置為主，不存在很強的切疊作用，從而導致拼接面存在一定的泥質(zhì)隔夾層。值得一提的是，扇中的低能水道一般存在孤立狀（單一低能水道被漫流帶分隔）和匯聚狀，造成縱向上不同部位的連通性存在較大的變化，主要發(fā)育在研究區(qū)S2-37和S2-27辮流帶中部，占整個水道體系的30%左右。

（4）水道—漫洪砂體拼接 水道與漫洪砂體側(cè)向上拼接，進一步加強了橫向上砂體的連續(xù)性。但漫洪砂體厚度較小且一般處于高部位，物性較差（圖4d）。因此，水道與漫洪砂體拼接連通面積很低，連通性弱。發(fā)育在研究區(qū)辮流帶各個位置，其樣式占據(jù)了整個水道體系約25%，建模過程中主要考慮了其側(cè)向拼接的相變及規(guī)模特點。

3.3 扇緣構型樣式

利用密井網(wǎng)資料，對研究區(qū)扇緣構型單元的研究發(fā)現(xiàn)，其組成相對簡單，單井上徑流水道和漫流砂體能夠清晰的從漫流細粒沉積中識別出來。S2-17和S71的主體為漫流細粒沉積，徑流水道寬度小，厚度1.0～2.5 m，呈窄條狀分布。徑流水道側(cè)向被漫流細粒沉積遮擋，寬度一般60～80 m.自下而上，徑流水道和漫流砂體逐漸減少。

4 儲集層三維構型模型

4.1 建模思路和方法

圖5 研究區(qū)辮流水道疊置樣式

確定性建模和隨機建模是目前建模的主要方法。確定性建模是對井間未知區(qū)通過地質(zhì)模式給出確定性的預測結(jié)果，而隨機建模則是對井間未知區(qū)應用隨機模擬方法給出多個可選的預測結(jié)果。針對沖積扇沉積體來說，目前已有的地質(zhì)建模算法適用性較差，基于象元的隨機模擬算法砂礫巖體分布與沖積扇沉積體形態(tài)差異較大，而基于目標的隨機模擬算法難以用數(shù)學模型來表征不同級別的構型單元，主要原因是沖積扇扇根槽流-片流沉積砂礫巖體、扇中辮流沉積體及扇緣徑流沉積體差異較大，難以用單一數(shù)學模型來表達?；诖耍诰c構型數(shù)據(jù)約束下，結(jié)合前述構型平面分布研究，確定不同細層的砂礫巖體構型分布，最后，利用人機交互的方法進行模型精細修正，力爭較為真實地反映沖積扇沉積體空間三維分布特征。

在研究區(qū)數(shù)據(jù)分析的基礎上，建立坐標系統(tǒng)和網(wǎng)格系統(tǒng)。根據(jù)研究區(qū)的開發(fā)現(xiàn)狀及數(shù)值模擬的需要，平面網(wǎng)格大小設置為25 m×25 m，網(wǎng)格高度為0.25 m，整個研究層段的網(wǎng)格數(shù)為228×221×387=19 500 156個。

4.2 建模結(jié)果分析

在單井和二維平面相研究的基礎之上，通過人機交互的方法，在儲集層沉積學和儲集層構型理論的指導下，建立了克下亞組儲集層三維構型模型。從S5-27的多個細分層可以發(fā)現(xiàn)，砂礫巖體發(fā)育程度很高，內(nèi)部漫洪細粒沉積分布范圍越來越大，形態(tài)呈土豆狀，也有條帶狀和連片狀等多種形態(tài)，規(guī)模不等（圖6a）。S4-27主要發(fā)育片流砂礫巖體沉積，自下而上片流礫石體發(fā)育程度越來越低，漫洪細粒沉積分布范圍越來越廣（圖6b）。S3-27主要發(fā)育辮流水道砂體，具有明顯的正旋回特征，自下而上砂體發(fā)育程度越來越低，漫流細粒沉積發(fā)育程度越來越高（圖6c）。S2-27主要發(fā)育徑流水道砂體，具有明顯的正旋回特征，自下而上砂體發(fā)育程度越來越低，漫流細粒沉積發(fā)育程度越來越高（圖6d）。整體來說，砂礫巖體發(fā)育程度自下而上越來越低，連續(xù)性越來越差，漫洪細粒與漫流細粒沉積發(fā)育程度越來越高。同時，表征并建立了研究區(qū)的三維砂礫巖體模型（圖7a），包括了槽流礫石體、片流礫石體和辮流水道、徑流水道、漫洪與漫流沉積成因的砂（礫）巖體模型的空間分布。另一方面，建立了由漫洪細粒沉積與漫流細粒沉積代表的三維隔夾層模型（圖7b）、三維漫洪細粒沉積模型（圖7c）和三維漫流細粒沉積模型（圖7d）。

圖6 研究區(qū)克下亞組三維構型模型（k為建模的細分層序號）

圖7 研究區(qū)克拉瑪依組三維構型模型柵狀圖

通過上述研究及建模工作，對得到的模型進行對比分析。從單井數(shù)據(jù)、離散化數(shù)據(jù)及三維模型數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，砂礫巖體所占比例相差5%以內(nèi)；砂體最小厚度、均值、最大厚度和方差模擬的結(jié)果差異均不大，總體說明了模型比較可靠。

以沖積扇儲集層二維構型的研究為基礎，開展平面約束下的沖積扇儲集層三維構型模型，為有效建立復雜沉積體三維模型提供了方法。效果分析表明，在研究區(qū)域以及其他區(qū)域相似油藏均具有推廣意義，對類似油氣藏的開發(fā)生產(chǎn)和降低類似油藏開發(fā)風險具重要意義。

5 結(jié)論

（1）識別了沖積扇砂礫巖體儲集層內(nèi)部構型單元的構成；扇根的槽流礫石體、片流礫石體、漫洪砂體和漫洪細粒沉積等4類，扇中的辮狀水道分為高能水道、低能水道、漫流砂體和漫流細粒沉積等4類，扇緣的徑流水道和漫流砂體等2類。

（2）沖積扇儲集層內(nèi)部構型單元具有不同的疊置樣式及分布規(guī)模；扇根槽流—片流帶為砂礫巖體的復雜疊置形成的泛連通體樣式，單一砂礫巖體分布范圍1.2～1.6 km不等；扇中辮流帶為高能水道砂體、低能水道砂體與漫流砂體的復雜交錯疊置，呈局部連片、整體分散的樣式，其中高能水道寬度為400～600 m，低能水道寬度為100～250 m；扇緣徑流帶為徑流水道呈鑲嵌狀分布在漫溢細粒沉積中，呈窄條帶狀樣式，徑流水道寬度為50～80 m不等。

（3）在精細地質(zhì)研究基礎上，利用確定性建模結(jié)合人工互動方式，建立了研究區(qū)沖積扇的三維構型模型。模型很好地從三維的角度對沖積扇不同相帶的砂礫巖體構型單元進行了表征，同時，建立了研究區(qū)的三維隔夾層模型。綜合分析發(fā)現(xiàn)，三維模型與地質(zhì)認識較為一致。