余成林，徐波，曾誠，李彥澤

中國石油冀東油田分公司南堡作業(yè)區(qū)，河北唐山 063200

0 引言

新近系館陶組巨厚的辮狀河儲層是渤海灣盆地南堡2-1 區(qū)塊重要的含油層系[1]，開發(fā)效益較好。然而，隨著油田開發(fā)的持續(xù)推進，區(qū)塊逐漸暴露出單井油水關(guān)系復(fù)雜、動靜矛盾突出等問題。辮狀河厚層砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性是影響邊底水不均勻推進、水淹程度迥異和開發(fā)效果大幅下降最主要的地質(zhì)因素[2-4]。因此，基于Miall 河流相構(gòu)型分析的方法和技術(shù)，開展泛連通的巨厚辮狀河復(fù)合砂體內(nèi)部不同級次儲層構(gòu)成單元的幾何形態(tài)大小及其相互關(guān)系的精細表征，無疑是揭示儲層內(nèi)部滲流屏障分布規(guī)律和提高油田開發(fā)效果的有效手段[5-6]。國內(nèi)外學(xué)者辮狀河儲層砂體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)開展了現(xiàn)代沉積[7]、野外露頭[8-9]和特定油田[10-12]的研究工作，在辮狀河構(gòu)型模式和定量關(guān)系方面取得了一些成果和認識，然而地下辮狀河儲層構(gòu)型劃分方案與配套識別技術(shù)相對不成熟，尤其是針對疊置型富砂的單一成因四級構(gòu)型單元精細解剖案例較少。針對南堡2-1 區(qū)，受地震分辨率和鉆井空間分布不均的影響，儲層精細表征難度很大，導(dǎo)致儲層結(jié)構(gòu)認識不清，嚴重影響了油田注水開發(fā)效果，研究以南堡2-1 區(qū)塊主力開發(fā)層系館陶組Ⅱ油組6 小層（NgⅡ-6）砂體為解剖對象，綜合應(yīng)用工區(qū)的巖心、測井以及三維地震資料，開展辮狀河儲層砂體構(gòu)型單井、剖面和平面精細表征，結(jié)合地震屬性和分頻RGB 融合技術(shù)深入認識儲層砂體平面結(jié)構(gòu)，為油田開發(fā)方案提供直接的地質(zhì)依據(jù)，助力油田開發(fā)效果的穩(wěn)步提升，同時探索適合海上稀井網(wǎng)條件下辮狀河儲層構(gòu)型精細表征的配套方法技術(shù)。

1 研究區(qū)概況

南堡凹陷位于渤海灣盆地黃驊坳陷北部，是在華北地臺基底上經(jīng)歷中新生代構(gòu)造運動發(fā)育的典型北斷南超的箕狀凹陷[13]（圖1a），發(fā)育沙三段、沙二段和沙一段三套優(yōu)質(zhì)烴源巖，沙三段、沙一段—東二下段和明化鎮(zhèn)組下段三套區(qū)域性蓋層，形成三套生儲蓋組合[13-14]。南堡2號構(gòu)造位于林雀次凹與曹妃甸次凹間的中央背斜構(gòu)造帶，屬于凹陷南緣沙壘田凸起供源的河流三角洲沉積體系[15]，成藏條件優(yōu)越，是南堡凹陷最有利的油氣富集區(qū)[1]。南堡2-1區(qū)塊處于南堡2 號構(gòu)造南部，為一被斷層復(fù)雜化的背斜構(gòu)造，館陶組是區(qū)塊的主力開發(fā)目的層，地層厚300～800 m，與下伏東營組地層呈角度不整合接觸，為一套富砂的辮狀河沉積（圖1b），其中館陶組Ⅱ油組厚200～300 m，以厚層塊狀砂巖為主，儲層物性較好，館陶組Ⅱ油組6 小層平均孔隙度為23.2%，平均滲透率為218.0×10-3μm2，為高孔高滲儲層。

圖1 南堡2 號區(qū)域構(gòu)造及研究區(qū)位置圖及綜合柱狀圖[13]（a）研究區(qū)位置圖；（b）綜合柱狀圖Fig.1 Regional structure and comprehensive stratigraphic column of the Nanpu2 block[13]

南堡2-1 區(qū)塊共有60 余口井鉆遇館陶組含油層系，其中開發(fā)層系為館陶組的油井15口，目前平均單井含水率達83%。長期的勘探開發(fā)過程中，南堡2-1區(qū)積累了豐富的巖心、測井、三維地震資料，共有6口取心井，在館陶組取心達200 m，并且具備全套的常規(guī)測井曲線。研究區(qū)疊后時間偏移三維地震資料覆蓋面積為22 km2，有效頻寬為8～29 Hz，主頻約為18 Hz（圖2），所有這些資料為開展以四級構(gòu)型單元為核心的儲層精細表征奠定了基礎(chǔ)。

圖2 南堡2-1 區(qū)館陶組地震資料頻譜分析圖Fig.2 Spectrum analysis of seismic data in the Guantao Formation of the Nanpu2-1 block

2 構(gòu)型單元類型及其基本特征

南堡2-1 區(qū)塊NgⅡ油組為一套近源富砂辮狀河沉積，可以劃分為心灘、辮狀河道、天然堤、決口扇和泛濫平原等沉積微相，其中主要的儲層沉積微相是河床亞相的心灘和辮狀河道。依據(jù)成因類型，參考Miall 河流相構(gòu)型級次方案[16]，研究區(qū)可以劃分為三種四級構(gòu)型單元（圖3），心灘和辮狀河道兩種儲層構(gòu)型單元，泛濫平原、天然堤和決口扇等沉積微相統(tǒng)一劃分為溢岸非儲層構(gòu)型單元。

圖3 南堡2-1 區(qū)館陶組典型辮狀河構(gòu)型單元識別圖版（a）心灘；（b）辮狀河道；（c）溢岸Fig.3 Identification of typical braided river architecture units in the Guantao Formation of the Nanpu2-1 block

1）心灘

心灘由沉積物在對稱螺旋形橫向環(huán)流作用下加積形成，一般粒度較粗[17]，是南堡2-1 區(qū)館陶組最主要的四級儲層構(gòu)型單元。巖心觀察表明，心灘巖性以中—粗砂巖為主，底部夾厚度不等的砂礫巖、細砂巖和粉砂巖，總體上形成向上變細的正旋回。發(fā)育大型槽狀交錯層理，板狀交錯層理和塊狀層理，底界面常為明顯的沖刷面。單期心灘厚5～10 m，NgⅡ-6小層內(nèi)部多期心灘疊置厚度12～20 m，自然伽馬曲線表現(xiàn)為鐘形或箱形特征，儲層物性很好，孔隙度介于20%～30%，滲透率介于（100～400）×10-3μm2，是區(qū)塊物性最好的儲集單元（圖3a）。

2）辮狀河道

辮狀河水淺流急，側(cè)向遷移快，砂質(zhì)辮狀河道沉積物礫石含量較低[18]，南堡2-1 區(qū)館陶組辮狀河巖性以細砂巖、中細砂巖為主，局部砂體底部見河道滯留成因的底礫沉積，與下部礫巖呈沖刷突變接觸，頂部隨著水動力減弱沉積了薄層的粉砂巖或泥巖沉積，形成了典型的正旋回粒度結(jié)構(gòu)。自然伽馬曲線表現(xiàn)為鐘形結(jié)構(gòu)，單個砂體厚度較心灘薄，一般為5～8 m，NgⅡ-6 小層內(nèi)部多期辮狀河道疊置厚度為12～16 m。砂體內(nèi)部發(fā)育塊狀層理及槽狀交錯層理。垂向上儲層物性表現(xiàn)為較強的層內(nèi)非均質(zhì)性，孔隙度介于10%～20%，滲透率介于（50～100）×10-3μm2（圖3b）。

3）溢岸

溢岸沉積是指漲水期洪水攜帶細粒沉積物質(zhì)溢出河床在堤岸和堤岸后邊廣大平原上形成的細粒沉積物質(zhì)，其中辮狀河堤岸沉積范圍十分有限，難以與泛濫平原截然分開[19]。溢岸沉積以泥巖和粉砂巖沉積為主，局部夾薄層的細砂巖，平面上分布在河床沉積的兩側(cè)。發(fā)育反映低水動力條件的波狀層理、水平層理。單一溢岸構(gòu)型單元厚6～10 m，自然伽馬曲線表現(xiàn)為低幅指形或靠近泥巖基線，有效孔隙度和滲透率極低，不能形成優(yōu)質(zhì)的儲層（圖3c）。

3 儲層構(gòu)型樣式

儲層構(gòu)型樣式是指不同成因類型的儲層砂體在垂向上的組合關(guān)系，四級構(gòu)型單元一般對應(yīng)于油田開發(fā)層系劃分中的單砂體級別，不同四級構(gòu)型單元縱橫向上的不同組合樣式形成了五級構(gòu)型單元，即河道充填復(fù)合砂體[20]。利用局部密井網(wǎng)區(qū)的巖心和測井資料，可以總結(jié)南堡2-1 區(qū)NgⅡ油組典型的四級儲層構(gòu)型樣式，包括垂向疊加樣式和側(cè)向疊置樣式，從而為井間構(gòu)型單元的預(yù)測提供模式指導(dǎo)。

3.1 構(gòu)型單元的垂向疊置樣式

通過對研究區(qū)所有井四級構(gòu)型單元解釋，南堡2-1 區(qū)NgⅡ油組發(fā)育三種類型的構(gòu)型單元垂向疊置樣式。

1）心灘—心灘疊置

心灘—心灘疊加樣式為兩期心灘在垂向上疊置形成一個向上變細的復(fù)合心灘，總厚度達20 m，自然伽馬曲線與電阻率測井顯示為箱形或者鐘形。兩期心灘厚度差別不大，之間被薄層泥巖分隔，自然伽馬曲線具有明顯回返，該界面對應(yīng)于四級構(gòu)型界面。單一心灘底部巖性較粗，以砂礫巖為主，向上漸變?yōu)楹[砂巖或細砂巖，表現(xiàn)下粗上細的單一正旋回（圖4a）。

圖4 南堡2-1 區(qū)NgⅡ-6 小層辮狀河儲層構(gòu)型單元垂向疊置樣式（a）心灘—心灘疊置；（b）辮狀河道—心灘疊置；（c）溢岸—心灘疊置Fig.4 Vertical superposition pattern of braided river architecture units of NgII-6 in the Nanpu2-1 block

2）辮狀河道—心灘疊置

辮狀河道—心灘疊加樣式表現(xiàn)為晚期的辮狀河道疊置在早期形成的心灘之上，由于后期辮狀河道側(cè)向遷移、在早期的心灘壩上流動所致。上部辮狀河道的厚度小于早期心灘，測井曲線表現(xiàn)為鐘形與箱形的垂向疊加。心灘巖性相對較細，分選性好，測井曲線表現(xiàn)為箱形，而辮狀河道底部巖性較粗，局部可見滯留沉積底礫巖，電性曲線上表現(xiàn)為下粗上細的鐘形。辮狀河道底部的砂礫巖與心灘頂部的細砂巖之間存在較大的巖性差異，自然伽馬曲線、電阻率曲線都有明顯的響應(yīng)（圖4b）。

3）溢岸—心灘疊置

溢岸—心灘疊置方式是以泥巖為主的溢岸細粒沉積直接覆蓋在心灘之上，二者為突變的巖性接觸。由于心灘巖性以砂巖為主，分選較好，且具有一定的厚度，電性曲線表現(xiàn)為高幅箱形，而溢岸巖性以泥巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，電性曲線大幅回返，表明垂向上水動力由強變?nèi)?。?gòu)型的界面為砂泥巖巖性界面（圖4c）。

對南堡2-1 區(qū)NgⅡ油組所有井四級構(gòu)型單元垂向疊加類型統(tǒng)計表明，心灘為最主要的構(gòu)型單元，垂向上分別與辮狀河道、后期心灘以及溢岸沉積疊置，形成復(fù)合的河道充填沉積，即五級構(gòu)型單元。其分界面主要為巖性界面，在電性曲線和巖心上能夠較為準確地識別，同時作為地下流體垂向滲流的重要屏障，對于油田注水開發(fā)具有重要的影響。

3.2 構(gòu)型單元的側(cè)向疊置樣式

構(gòu)型單元的側(cè)向疊置樣式是指同一時期形成的毗鄰的不同成因類型構(gòu)型單元組合及接觸關(guān)系[21]。應(yīng)用井距約為200 m 的密井網(wǎng)資料開展儲層四級構(gòu)型單元的側(cè)向疊置樣式研究，總結(jié)出以下三種典型的樣式類型：即多期心灘順流前積疊覆型、辮狀河道下切心灘型和心灘分流辮狀河道型（圖5）。

圖5 南堡2-1 區(qū)NgⅡ-6 小層辮狀河構(gòu)型單元側(cè)向疊置樣式（a）心灘順流前積疊覆型；（b）辮狀河道下切心灘型；（c）心灘分流辮狀河道型Fig.5 Lateral splicing types of braided river architecture units from NgII-6 in the Nanpu2-1 block

1）心灘順流前積疊覆型

該類四級構(gòu)型單元的側(cè)向疊置樣式是辮狀河床內(nèi)部由于順流加積作用，多個心灘順流向發(fā)生前積疊置而成（圖5a）。A6 井和A8 井的自然伽馬和電阻率都為單一的正旋回或箱形測井響應(yīng)，為單一心灘沉積，厚10～12 m，而中間注水A7井表現(xiàn)為兩期正旋回的測井相組合，表明兩期心灘的垂向疊置，依據(jù)自然伽馬曲線的回返位置推測兩期構(gòu)型單元的界面位于井深2 102 m處。以A6井為中心的心灘和以A8井為中心的心灘側(cè)向疊覆在A7井處，后者形成的時間晚于前者。兩個單一的心灘通過順流前積作用形成了一個復(fù)合心灘的五級構(gòu)型單元，隨著A7井注水時間的推移，構(gòu)型界面的遮擋作用逐漸體現(xiàn)出來，解釋了A6 井主要下部水淹和A8 井主要上部水淹的差異現(xiàn)象。

2）辮狀河道下切心灘型

該類四級構(gòu)型單元的側(cè)向疊置樣式是指兩個心灘被同期活動的辮狀河道分隔，剖面上形成心灘—辮狀河道—心灘的接觸關(guān)系（圖5b）。A10井為一套典型的正旋回辮狀河道沉積，自然伽馬和電阻率曲線為鐘形，砂巖較薄，河道上部細粒沉積保存完好。兩側(cè)的A9 和A11 井則為單一的心灘沉積，測井曲線表現(xiàn)為箱形，砂體較厚，側(cè)向上形成了厚—薄—厚的砂巖結(jié)構(gòu)。由于辮狀河道與心灘在巖性和物性上存在較大的差異，因此兩側(cè)的心灘砂體連通性較差。若中間A10 井后期轉(zhuǎn)注，兩側(cè)的A9 井和A11 井受效程度較差。

3）心灘分流辮狀河道型

該類四級構(gòu)型單元的側(cè)向疊置表現(xiàn)為辮狀河道—心灘—辮狀河道的接觸關(guān)系，是研究區(qū)常見的一種側(cè)向儲層構(gòu)型單元結(jié)構(gòu)。在辮狀河床中，水流攜帶上游和兩岸沖刷侵蝕的沉積物在河床中部沉積，形成心灘，由于沉積物的快速堆積，心灘逐漸加厚，在低水位時期露出水面，將原有的河道一分為二，在心灘的兩側(cè)形成辮狀河道沉積。心灘沉積物一般較粗，厚度較大，而辮狀河道由于水流較強，沉積物沉降慢，砂巖厚度較薄，河道上部可以被后期的泥巖充填，形成典型的二元結(jié)構(gòu)。如圖5c所示，A13井為一套厚約10 m的心灘沉積，粒度粗，電性曲線上表現(xiàn)為兩期復(fù)合正韻律的疊置。兩側(cè)的A12 和A14 井則是自然伽馬和電阻率曲線為鐘形的辮狀河道沉積，砂巖較薄，上部泥巖發(fā)育，側(cè)向上形成了薄—厚—薄的砂巖結(jié)構(gòu)，在該種側(cè)向疊置樣式下，砂體底部的水驅(qū)效果較為明顯，剩余油主要集中在心灘砂體的頂部。

4 構(gòu)型單元的平面分布預(yù)測

南堡2-1區(qū)NgⅡ油組辮狀河砂體連片分布，單井砂體鉆遇率達80%以上，但生產(chǎn)動態(tài)顯示同一階段實施和投產(chǎn)的生產(chǎn)井水淹狀況存在差異，平面上表現(xiàn)為處于同一泛連通砂體的一注多采井組中，部分油井出現(xiàn)中強水淹，而部分井注水未受效，縱向上表現(xiàn)為小層內(nèi)厚砂體頂部和底部的水洗程度差異大，因此揭示泛連通儲層砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。密井網(wǎng)區(qū)鉆井揭示單一成因儲層砂體即四級構(gòu)型單元一般厚5～10 m，遠低于Widess 準則確定的工區(qū)三維地震資料的垂向分辨率，但是，在小于地震調(diào)諧厚度時，地震反射波振幅與儲層砂體厚度成正比關(guān)系[22]。由于辮狀河心灘中心砂體厚，向四周減薄直至尖滅，因此可以依據(jù)振幅的平面變化來確定心灘的平面分布。同時基于平面上不同四級構(gòu)型單元規(guī)模不同，厚度各異，可以應(yīng)用分頻RGB融合的技術(shù)，能夠更加有效地探測不同厚度的四級構(gòu)型單元的邊界，揭示四級構(gòu)型單元的平面結(jié)構(gòu)關(guān)系[23]，為開發(fā)井網(wǎng)的優(yōu)化提供直接的地質(zhì)依據(jù)。依據(jù)南堡2-1 區(qū)NgⅡ-6 小層短時窗多道均方根振幅和分頻RGB 融合地層切片，在已有鉆井構(gòu)型單元解釋的標定下，可以實現(xiàn)該小層四級構(gòu)型單元分布范圍及構(gòu)型單元邊界的精確解釋。

NgⅡ-6 小層通過井震標定，在地震上表現(xiàn)為一個波峰同相軸，提取NgⅡ-6 小層20 Hz 分頻地震均方根振幅屬性，研究區(qū)東部和西部振幅高值區(qū)呈連片分布，表明儲層平面各向異性相對較弱，在中部振幅高值區(qū)呈土豆狀較為分散，構(gòu)型單元類型變復(fù)雜，經(jīng)過井標定紅色高值區(qū)主要是心灘發(fā)育的部位，藍綠色主要是辮狀河道發(fā)育區(qū)（圖6a）。分頻RGB 融合技術(shù)系統(tǒng)將巖性—厚度—構(gòu)型的關(guān)系耦合起來[24]，選取10 Hz、18 Hz 和30 Hz 分頻數(shù)據(jù)體進行RGB 融合，將不同頻率地震體的振幅分別映射到紅色、綠色和藍色，用來代表厚、中等厚度和薄儲層，在分頻RGB 融合切片中，紅色調(diào)占比最多，藍色調(diào)和綠色調(diào)相對較少，同時色調(diào)的亮暗代表泥質(zhì)含量的高低，從切片特征來看，研究區(qū)東西兩側(cè)的砂巖儲層質(zhì)量好于中部，經(jīng)實鉆井的標定，亮紅色區(qū)域主要為厚層心灘構(gòu)型單元，暗色調(diào)分布區(qū)多為砂體較薄的辮狀河道沉積，與單井構(gòu)型單元解釋吻合度達85%（圖6b）。

圖6 基于地震屬性和分頻RGB 融合的NgⅡ-6 小層四級構(gòu)型單元平面解剖（a）NgⅡ-6小層均方根振幅屬性；（b）NgⅡ-6小層分頻RGB融合；（c）NgⅡ-6小層四級構(gòu)型單元平面分布圖Fig.6 Planar anatomy of level 4 architecture unit from NgII-6 based on seismic attribute and frequency division RGB fusion

綜合NgⅡ-6 小層的20 Hz 分頻均方根振幅屬性和分頻RGB 屬性，根據(jù)砂質(zhì)辮狀河沉積模式，在鉆井的標定下，得出NgⅡ-6 小層構(gòu)型單元展布圖，結(jié)合研究區(qū)物源特征[15]，南堡2-1區(qū)該地層沉積時期辮狀河流向為南西—北東向，砂體發(fā)育廣泛，以心灘和辮狀河道構(gòu)型單元為主，多個心灘疊置為復(fù)合心灘，發(fā)育5 套大型復(fù)合心灘（五級構(gòu)型單元）。單個心灘寬度介于100～300 m，長度介于400～1 000 m，辮狀河道沉積砂體寬度在150 m 左右，NgⅡ-6 小層整體砂體連片分布，泛濫平原沉積近乎不發(fā)育。在心灘內(nèi)部均方根振幅線狀低值區(qū)和分頻RGB 切片上的暗色線條，為心灘內(nèi)疊置的增生體邊界（三級構(gòu)型邊界），起到一定的滲流屏障作用。落於層主要分布于均方根振幅低值區(qū)和RGB 切片上暗色零星片狀區(qū)，分布較為局限（圖6c）?；谄矫鏄?gòu)型單元的刻畫結(jié)果，分析剩余油富集區(qū)域時應(yīng)充分考慮構(gòu)型界面的分布特征，在后期調(diào)整井位部署時，注采井組應(yīng)盡量位于同一構(gòu)型單元內(nèi)部，確保砂體的連通性。

5 結(jié)論

（1）南堡2-1 區(qū)NgⅡ-6 小層主要發(fā)育辮狀河沉積，為一套近源堆積的以含礫砂巖和粗砂巖等為主體的粗碎屑沉積，儲層砂體以心灘為主，其次為辮狀水道，儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基于四級構(gòu)型單元的儲層精細解剖對于改善油田開發(fā)注水效果具有十分重要的地質(zhì)意義。

（2）南堡2-1 區(qū)NgⅡ-6 小層四級構(gòu)型單元包括心灘、辮狀河道和溢岸三種成因類型，確立了心灘—心灘、辮狀河道—心灘和溢岸—心灘三種主要的四級構(gòu)型垂向疊加樣式，以及心灘順流前積疊覆型、辮狀河道下切心灘型和心灘分流辮狀河道型三種四級構(gòu)型單元側(cè)向疊置樣式。四級構(gòu)型單元的垂向和側(cè)向界面成為油田注水開發(fā)的重要滲流屏障。

（3）在四級構(gòu)型單元單井識別及其垂向與剖面疊置樣式研究的基礎(chǔ)上，采用均方根振幅和分頻RGB 融合地層切片技術(shù)，在已有鉆井構(gòu)型單元解釋結(jié)果標定的基礎(chǔ)上，依據(jù)不同成因構(gòu)型單元和構(gòu)型界面的地震響應(yīng)，實現(xiàn)了NgⅡ-6 小層四級構(gòu)型單元平面分布的預(yù)測，揭示了不同成因類型構(gòu)型單元的幾何形態(tài)、規(guī)模大小及其結(jié)構(gòu)關(guān)系，為優(yōu)化油田注水開發(fā)方案提供了地質(zhì)依據(jù)。

致謝 感謝在論文寫作過程中南堡油田作業(yè)區(qū)李國永經(jīng)理的支持，感謝編輯的幫助以及審稿專家所給予的意見與建議，感謝研究團隊全員的付出。