砂體疊置結(jié)構(gòu)及構(gòu)型特征對(duì)水驅(qū)規(guī)律的影響
——以哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地Kumkol油田為例

趙 倫，王進(jìn)財(cái)，陳 禮，陳 希，范子菲，張祥忠，田中元

（中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院）

砂體疊置結(jié)構(gòu)及構(gòu)型特征對(duì)水驅(qū)規(guī)律的影響
——以哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地Kumkol油田為例

趙 倫，王進(jìn)財(cái)，陳 禮，陳 希，范子菲，張祥忠，田中元

（中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院）

以哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地Kumkol高含水油田為例，建立曲流河、辮狀河、三角洲3種沉積砂體構(gòu)型模式，研究不同類型砂體接觸疊置關(guān)系及內(nèi)部構(gòu)型特征對(duì)水淹規(guī)律、水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果的影響。曲流河砂體內(nèi)部以側(cè)積層為主要構(gòu)型特征，砂體間疊置關(guān)系簡(jiǎn)單，注入水主要沿砂體下部突進(jìn)，造成底部?jī)?yōu)先水淹，中強(qiáng)水淹厚度比例占51.8%；辮狀河砂體內(nèi)部以近水平分布的落淤層發(fā)育為特征，砂體非均質(zhì)程度低，縱向上水驅(qū)波及比較均勻，中強(qiáng)水淹比例高達(dá)81.7%；三角洲砂體疊置結(jié)構(gòu)與構(gòu)型特征相對(duì)比較復(fù)雜，不同砂體之間頻繁疊置，砂體內(nèi)部發(fā)育泥質(zhì)夾層，注入水推進(jìn)一方面受到砂體間的不滲透或者低滲透層遮擋，同時(shí)在砂體內(nèi)部受泥質(zhì)夾層的影響，水驅(qū)波及范圍小，中強(qiáng)水淹僅占32.6%。數(shù)值模擬研究表明，辮狀河砂體含水上升速度慢，無(wú)水采出程度高，水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果最好；三角洲砂體水驅(qū)波及差，含水上升快，無(wú)水采出程度低，水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果最差，潛力較大；曲流河砂體介于二者之間。圖17表1參21

南圖爾蓋盆地；砂體類型；曲流河；辮狀河；三角洲；水淹程度；水驅(qū)特征；剩余油

0 引言

在油田注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，砂體內(nèi)部構(gòu)型和砂體間的疊置結(jié)構(gòu)直接控制注水開(kāi)發(fā)油田的水淹特征。自Miall[1]提出河流相砂體構(gòu)型概念以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)砂體構(gòu)型研究的重點(diǎn)是沉積露頭和現(xiàn)代沉積特征[2-8]，有關(guān)砂體疊置結(jié)構(gòu)及構(gòu)型特征與水驅(qū)規(guī)律之間關(guān)系的研究較少。在高含水油田開(kāi)發(fā)后期，明確砂體構(gòu)型對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果的影響，對(duì)不同類型砂體剩余油分布表征以及開(kāi)發(fā)調(diào)整技術(shù)對(duì)策的制定都具有重要意義。本文以哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地Kumkol高含水油田為例，建立了曲流河、辮狀河、三角洲3種沉積砂體構(gòu)型模式，評(píng)價(jià)不同構(gòu)型模式的非均質(zhì)參數(shù)，通過(guò)對(duì)比不同類型砂體水淹特征，明確不同類型砂體接觸疊置關(guān)系及內(nèi)部構(gòu)型特征對(duì)水淹規(guī)律的控制，最后結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，利用數(shù)值模擬手段，明確了3類砂體構(gòu)型與疊置結(jié)構(gòu)特征對(duì)水驅(qū)效果的影響。

1 研究區(qū)油藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)概況

Kumkol油田位于哈薩克斯坦共和國(guó)南圖爾蓋盆地南部坳陷阿希塞凸起上（見(jiàn)圖1），是一個(gè)大型帶氣頂和邊水的背斜型砂巖油氣藏（見(jiàn)圖2），主要含油層系為下白堊統(tǒng)阿雷斯庫(kù)姆組和上侏羅統(tǒng)庫(kù)姆科爾組砂巖，其中下白堊統(tǒng)M-Ⅰ層為曲流河沉積砂體，儲(chǔ)集層巖性主要為粉砂巖、細(xì)砂巖和細(xì)—中砂巖。下白堊統(tǒng)M-Ⅱ?qū)訛檗p狀河沉積砂體，儲(chǔ)集層巖性主要為中—粗砂巖、粗砂巖和礫巖。上侏羅統(tǒng)J-Ⅰ、J-Ⅱ、J-Ⅲ、J-Ⅳ層為三角洲前緣沉積砂體，儲(chǔ)集層巖性主要為粉砂巖、粉—細(xì)砂巖、細(xì)砂巖和細(xì)—中砂巖。主力儲(chǔ)集層中高孔中高滲，孔隙度24%～30%，滲透率170×10-3～800×10-3μm2。

圖1 Kumkol油田構(gòu)造位置圖

圖2 Kumkol油田SW—NE向油藏剖面圖

主力油藏于1990—1995年相繼投入開(kāi)發(fā)，目前地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度42%～52%，綜合含水88%～96%，油田整體已經(jīng)進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)后期。但是近年來(lái)，在油田整體高含水的背景下，新井開(kāi)發(fā)效果差異很大：初期產(chǎn)量最低1 t/d，最高205.6 t/d；初期含水率最低2%，最高58.6%，說(shuō)明在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，油層水淹狀況復(fù)雜。建立不同類型儲(chǔ)集層構(gòu)型及疊置結(jié)構(gòu)特征，明確其對(duì)油田水淹規(guī)律的控制作用，對(duì)準(zhǔn)確刻畫(huà)剩余油分布規(guī)律、優(yōu)化高含水老油田開(kāi)發(fā)后期調(diào)整部署具有重要的意義。

2 不同類型砂體構(gòu)型模式及非均質(zhì)特征

研究區(qū)發(fā)育3類共計(jì)7種砂體：曲流河砂體（點(diǎn)壩砂和溢岸砂）、辮狀河道砂（心灘砂、河道砂）和三角洲前緣砂體 （水下分流河道砂、河口壩砂和側(cè)緣席狀砂）。

2.1 曲流河砂體構(gòu)型模式及非均質(zhì)性

曲流河沉積砂體發(fā)育于下白堊統(tǒng)M-Ⅰ層，包括點(diǎn)壩砂和溢岸砂2種。點(diǎn)壩砂垂向上具加積特征，單井厚度為6～7 m，單砂體內(nèi)部發(fā)育泥質(zhì)側(cè)積層，自然伽馬和微梯度曲線有回返（見(jiàn)圖3a）；溢岸砂為薄層砂，厚度2 m左右，砂體上部和下部為河漫灘泥，測(cè)井曲線呈指狀（見(jiàn)圖3b）。廢棄（末期）河道之下為2～4 m前期沉積的點(diǎn)壩砂，河道為厚2～3 m的泥質(zhì)或粉砂質(zhì)等細(xì)粒充填，測(cè)井曲線呈塔松狀的正韻律（見(jiàn)圖3c）；平面上，點(diǎn)壩砂呈透鏡狀，單砂體相互疊置，在廢棄（末期）河道處減薄，平均厚度4.8 m。相互疊置的點(diǎn)壩形成了寬的復(fù)河道，以廢棄河道為邊界，廢棄河道內(nèi)部的泥質(zhì)充填為滲流屏障。點(diǎn)壩單砂體內(nèi)發(fā)育向廢棄河道方向傾斜的泥質(zhì)側(cè)積層，垂向上延伸的長(zhǎng)度為點(diǎn)壩厚度的2/3。點(diǎn)壩內(nèi)傾斜泥質(zhì)側(cè)積層的發(fā)育使得其在垂向上為一“半連通體”[9-11]，砂體頂部流體不連通或者弱連通。

圖3 曲流河砂體巖性及測(cè)井響應(yīng)特征

在研究區(qū)平面上共識(shí)別出廢棄河道98條，末期河道4條，河流深度6～7 m，河流寬度100～140 m，河道復(fù)合體跨度600～800 m，在垂直物源方向有2～5個(gè)河道復(fù)合體，以廢棄河道和末期河道為邊界（見(jiàn)圖4），河道規(guī)模大，相互疊置切割作用強(qiáng)，不同期次河道之間難以區(qū)分，砂體間連通性好。利用經(jīng)驗(yàn)公式定量-半定量化解剖點(diǎn)壩砂體，計(jì)算河道、側(cè)積體和側(cè)積層相關(guān)參數(shù)。首先根據(jù)點(diǎn)壩砂在單井上的厚度得出河流滿岸深度為6～7 m，利用Leeder[12]有關(guān)高彎度曲流河經(jīng)驗(yàn)公式估算出單河道寬度為100～140 m；利用吳勝和等[13]關(guān)于點(diǎn)壩跨度與河流寬度的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出點(diǎn)壩跨度約600～800 m；再利用Leeder的經(jīng)驗(yàn)公式估算出側(cè)積層傾角為5°～6°，然后運(yùn)用公式L=H/tanσ（L為側(cè)積層水平間距，H為側(cè)積體厚度即垂向上延伸的長(zhǎng)度，一般H=2h/3，h為滿岸深度，σ為側(cè)積層傾角）估算出側(cè)積層水平間距為50～60 m。

圖4 曲流河砂體構(gòu)型特征

點(diǎn)壩砂體側(cè)積層厚0.2～0.6 m，傾斜的側(cè)積層把點(diǎn)壩劃分成2～4個(gè)側(cè)積體，單個(gè)側(cè)積體的厚度在4～5 m，單個(gè)側(cè)積體的寬度66～92 m。點(diǎn)壩砂體孔隙度均值為26%，滲透率均值為745.9×10-3μm2，變異系數(shù)均值為1.29，非均質(zhì)程度高。溢岸砂孔隙度均值為24%，滲透率均值為318.6×10-3μm2，變異系數(shù)均值為1.64，儲(chǔ)集層物性差?？傮w上溢岸砂儲(chǔ)集層物性比點(diǎn)壩砂差，且非均質(zhì)性比點(diǎn)壩強(qiáng)。

2.2 辮狀河砂體構(gòu)型模式及非均質(zhì)性

辮狀河砂體主要發(fā)育于下白堊統(tǒng)M-Ⅱ?qū)?，包括心灘和辮狀河道2種。心灘砂垂向上表現(xiàn)為明顯的加積特征，砂體厚度較大，平均10.5 m，測(cè)井曲線呈箱形，底部有粗砂巖—礫巖沉積，單砂體內(nèi)有泥質(zhì)夾層，測(cè)井曲線有明顯回返（圖5a）；辮狀河道砂與心灘砂特征類似，區(qū)別是辮狀河道砂沉積顆粒較細(xì)，單砂體內(nèi)部不發(fā)育落淤層（圖5b）。平面上，心灘單砂體和辮狀河道單砂體相互疊置，呈片狀分布，辮狀河道平均厚度8 m，在心灘砂頂部有泥質(zhì)溝道充填，形成了單砂體內(nèi)近水平的泥質(zhì)落淤層。心灘單砂體沉積結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，落淤層的發(fā)育使其成為“泛連通體”[14]，砂體內(nèi)部容易形成高滲大孔道。由于沉積水動(dòng)力強(qiáng)，在辮狀河道與心灘砂體間缺少泥質(zhì)遮擋層。

利用單砂體的平面展布特征，半定量化表征心灘砂、辮狀河道及落淤層的構(gòu)型參數(shù)。研究區(qū)共識(shí)別出43個(gè)心灘，心灘面積0.13～20.30 km2，垂直物源方向發(fā)育3～4個(gè)復(fù)合心灘。河流深度10.5 m，河流寬度200～1 500 m，心灘內(nèi)的落淤層單層厚度0.2～1.0 m，近平行的落淤層把心灘砂體分割成2～4個(gè)垂向疊置的單砂體，落淤層橫向延伸50～500 m（見(jiàn)圖6）。相對(duì)于曲流河砂體，辮狀河砂體構(gòu)型簡(jiǎn)單，儲(chǔ)集層物性明顯變好。心灘砂體孔隙度均值為28%，滲透率均值為813.2×10-3μm2，變異系數(shù)均值為0.97，非均質(zhì)程度低。辮狀河道砂體孔隙度均值為26%，滲透率均值為357.5×10-3μm2，變異系數(shù)均值為0.75，非均質(zhì)程度較低。在辮狀河砂體內(nèi)部，心灘砂體物性優(yōu)于辮狀河道砂，非均質(zhì)性相對(duì)較弱。

圖5 辮狀河砂體巖性及測(cè)井響應(yīng)特征

圖6 辮狀河砂體構(gòu)型特征

圖7 三角洲砂體巖性及測(cè)井響應(yīng)特征

2.3 三角洲砂體構(gòu)型模式及非均質(zhì)特征

三角洲沉積主要發(fā)育于侏羅系，包括水下分流河道、河口壩、側(cè)緣席狀砂3類砂體。水下分流河道砂垂向上表現(xiàn)為正韻律，測(cè)井曲線呈箱形或鐘形，為粗砂巖、細(xì)砂巖、粉—細(xì)砂巖沉積，單砂體內(nèi)有泥質(zhì)夾層，測(cè)井曲線有回返（見(jiàn)圖7a），厚度為4～10 m；河口壩砂具明顯的反韻律特征，測(cè)井曲線呈漏斗形，底部為泥質(zhì)、粉砂質(zhì)沉積，頂部為細(xì)—粗砂巖或者粉砂巖沉積（見(jiàn)圖7b）；水下分流河道和河口壩單砂體內(nèi)發(fā)育近水平分布的泥質(zhì)夾層，泥質(zhì)夾層的傾角一般小于4°[15-16]；側(cè)緣席狀砂包括河道遷移過(guò)程中形成的薄層砂和三角洲前緣與濱淺湖交界處的前緣席狀砂，砂體較薄，橫向連續(xù)性好，但物性較差，曲線呈指狀，為細(xì)粒沉積，厚度?。ㄒ?jiàn)圖7c）。平面上三角洲頻繁擺動(dòng)，水下分流河道等單砂體交錯(cuò)疊置，不同砂體間存在不滲透或者低滲透遮擋層。

利用單砂體的平面展布特征，半定量化表征水下分流河道砂、河口壩砂和泥質(zhì)夾層的構(gòu)型參數(shù)。水下分流河道河流深度為4～10 m，河道寬度為200～800 m。水下分流河道單砂體和河口壩單砂體內(nèi)部存在1～2條泥質(zhì)夾層，厚度0.2～0.3 m，延伸長(zhǎng)度30～300 m。與曲流河、辮狀河砂體相比，由于受湖水作用和三角洲的頻繁擺動(dòng)，三角洲砂體空間疊置結(jié)構(gòu)與內(nèi)部構(gòu)型都更為復(fù)雜（見(jiàn)圖8）。單砂體規(guī)模小、橫向展布范圍有限，切割疊置后往往會(huì)形成隔擋層，阻擋流體的流動(dòng)。單砂體儲(chǔ)集層物性分析結(jié)果表明，水下分流河道砂體孔隙度均值為25%，滲透率均值為720.4×10-3μm2，變異系數(shù)均值為2.08；河口壩砂體孔隙度均值為23%，滲透率均值為296.9×10-3μm2，變異系數(shù)均值為1.94；側(cè)緣席狀砂孔隙度均值為22%，滲透率均值為272.9×10-3μm2，變異系數(shù)均值為2.69。整體來(lái)看，水下分流河道砂體物性最好，河口壩砂次之，側(cè)緣席狀砂最差；非均質(zhì)性方面，側(cè)緣席狀砂非均質(zhì)性最強(qiáng)，水下分流河道砂和河口壩砂非均質(zhì)性相近。

圖8 三角洲砂體構(gòu)型特征

圖9 曲流河單砂體水淹特征

3 不同類型砂體水淹特征及控制因素

對(duì)研究區(qū)近年來(lái)367口新井進(jìn)行了水淹程度解釋，劃分水淹程度（強(qiáng)水淹層、中水淹層、弱水淹層和未水淹層），在此基礎(chǔ)上對(duì)不同砂體的水淹特征進(jìn)行對(duì)比分析。

曲流河砂體內(nèi)部以側(cè)積層為主要構(gòu)型，由于側(cè)積層的存在，點(diǎn)壩砂被若干個(gè)傾斜的泥質(zhì)側(cè)積層分割成底部連通、上部不連通或者弱連通的側(cè)積體，單砂體呈正韻律，砂體底部滲透率較高。由于砂體頂部受到側(cè)積層的遮擋作用，注入水主要沿下部高滲段波及，從而造成底部中強(qiáng)水淹，而上部多為弱水淹或者未水淹（見(jiàn)圖9a），中強(qiáng)水淹厚度占51.8%（見(jiàn)圖10a）。點(diǎn)壩砂體未水淹層和弱水淹層的厚度比例為39.6%，底部強(qiáng)水淹層厚度比例為40.6%（見(jiàn)圖10a）。溢岸砂為細(xì)—粉砂巖構(gòu)成的薄層砂，單砂體物性差，與河漫灘泥互層發(fā)育，砂體平面延伸較窄，橫向變化快，連通性差，注入水波及程度受不同砂體之間的連通性影響大，水淹程度低（見(jiàn)圖9a），未水淹層厚度占45.4%（見(jiàn)圖10a）。

由于砂體內(nèi)部發(fā)育近水平的落淤層，辮狀河砂體表現(xiàn)為層狀的構(gòu)型特征，并且不同砂體間的不滲透或者低滲透遮擋層不發(fā)育，砂巖內(nèi)部非均質(zhì)較弱。心灘砂由于落淤層的存在，非均質(zhì)性相對(duì)較強(qiáng)，底部突進(jìn)現(xiàn)象明顯，落淤層下部一般為強(qiáng)水淹，而上部為中水淹或弱水淹（見(jiàn)圖11a），強(qiáng)水淹層厚度比例為51.8%（見(jiàn)圖10b）。辮狀河道內(nèi)部不發(fā)育落淤層，注入水整體推進(jìn)，水淹均勻（見(jiàn)圖11b），中強(qiáng)水淹層厚度比例為81.7%（見(jiàn)圖10b）。

三角洲砂體疊置結(jié)構(gòu)與構(gòu)型特征相對(duì)比較復(fù)雜，一方面，不同砂體間相互疊置，存在著不滲透或者低滲透邊界；另一方面在水下分流河道及河口壩砂體內(nèi)部發(fā)育泥質(zhì)夾層。注入水在推進(jìn)過(guò)程中同時(shí)受這兩方面的影響，主要沿某些優(yōu)勢(shì)界面或者通道推進(jìn)，整體波及范圍小，強(qiáng)水淹層厚度比例相對(duì)較小。水下分流河道砂內(nèi)部發(fā)育泥質(zhì)夾層，對(duì)注入水推進(jìn)具有遮擋作用，泥質(zhì)夾層上部和下部水淹特征有差異（見(jiàn)圖12a），強(qiáng)水淹層厚度比例23.8%，未水淹層厚度比例47.4%（見(jiàn)圖10c）；河口壩由于物性特征呈反韻律，底部水淹相對(duì)較弱（見(jiàn)圖12b），強(qiáng)水淹段厚度比例6.6%；席狀砂多為薄層砂，橫向變化快，水淹波及程度低（見(jiàn)圖12c），未水淹油層厚度占62.8%（見(jiàn)圖10c）。

整體上辮狀河砂體水淹程度最強(qiáng)，強(qiáng)水淹層所占比例最高（51.8%～81.7%），注水未波及的油層厚度比例?。?8.3%），剩余油潛力較??；其次是曲流河砂體，其強(qiáng)水淹層厚度比例20.8%～40.6%，未水淹油層比例占30.5%～45.4%；三角洲砂體整體水淹程度低，強(qiáng)水淹層占6.6%～23.8%，未水淹層占47.4%～64.7%，是下步剩余油挖潛的主要砂體類型。

圖10 不同類型砂體水淹程度統(tǒng)計(jì)

圖11 辮狀河砂體水淹特征

圖12 三角洲砂體水淹特征

以吸水剖面測(cè)試分析為基礎(chǔ)，以吸水厚度占射孔厚度的比例評(píng)價(jià)不同類型砂體水驅(qū)動(dòng)用程度（見(jiàn)圖13）。由圖13可見(jiàn)：心灘砂體水驅(qū)動(dòng)用程度最高，吸水厚度85.1%。辮狀河道砂體水驅(qū)動(dòng)用程度較高，吸水厚度60.3%。側(cè)緣席狀砂、點(diǎn)壩砂體水驅(qū)動(dòng)用程度一般，吸水厚度52.6%～57.1%。水下分流河道與河口壩砂體水驅(qū)動(dòng)用程度最差，吸水厚度比例小于45%，這一結(jié)果與水淹層評(píng)價(jià)的結(jié)果相符。溢岸砂無(wú)吸水?dāng)?shù)據(jù)。

圖13 不同類型砂體水驅(qū)動(dòng)用程度對(duì)比圖

4 不同類型砂體構(gòu)型對(duì)剩余油分布的影響

4.1 不同類型砂體構(gòu)型模型建立

砂體構(gòu)型方法在中國(guó)油田得到了很好的應(yīng)用[17-20]，提高了對(duì)儲(chǔ)集層非均質(zhì)性的認(rèn)識(shí)精度。Kumkol油田砂體構(gòu)型分析結(jié)果表明，曲流河砂體以點(diǎn)壩砂體為主，辮狀河砂體心灘與辮狀河道砂體構(gòu)型相近，三角洲砂體表現(xiàn)為水下分流河道、河口壩砂體、側(cè)緣席狀砂體的頻繁疊置。因此，在研究區(qū)選取典型井組，建立了點(diǎn)壩砂、心灘砂、三角洲砂體等3種儲(chǔ)集層構(gòu)型模型。曲流河構(gòu)型模型為點(diǎn)壩砂體模型，內(nèi)部為側(cè)積層。辮狀河砂體構(gòu)型模型主要為心灘砂體模型，內(nèi)部為近水平的落淤層。三角洲砂體構(gòu)型模型為水下分流河道、河口壩、席狀砂3類砂體的疊置。

利用角點(diǎn)網(wǎng)格劃分法建立了3類砂體的三維構(gòu)型模型，點(diǎn)壩砂的網(wǎng)格步長(zhǎng)為7 m×7 m×0.7 m，總網(wǎng)格數(shù)為180×170×10=306 000個(gè)；心灘砂體為10 m×10 m×1 m，總網(wǎng)格數(shù)為114×93×12=127 224個(gè)；三角洲前緣砂體為10 m×10 m×1 m，總網(wǎng)格數(shù)為136×130×12=212 160個(gè)。三維構(gòu)型地質(zhì)模型中，不同砂體的物性參數(shù)由實(shí)際井資料確定，點(diǎn)壩砂體中的側(cè)積層、心灘砂體中的落淤層和三角洲砂體中的泥質(zhì)夾層均按非滲透層處理，孔隙度值和滲透率值均為0（見(jiàn)表1）。高壓物性參數(shù)均為油田實(shí)際數(shù)據(jù)，地下原油密度0.67～0.79 g/cm3、黏度1.15～2.98 mPa·s。

表1 不同類型砂體構(gòu)型物性參數(shù)

4.2 剩余油分布特征及開(kāi)發(fā)效果對(duì)比

對(duì)于高含水油田，分析不同儲(chǔ)集層水驅(qū)油效率具有重要意義[21]。本文對(duì)3類砂體構(gòu)型模型開(kāi)展數(shù)值模擬研究，分析砂體內(nèi)注入水流動(dòng)特征、剩余油分布特征及水驅(qū)油效率。

點(diǎn)壩砂體注水開(kāi)發(fā)時(shí)，由于側(cè)積層的存在使點(diǎn)壩砂體在垂向上為一“半連通體”，導(dǎo)致注入水在點(diǎn)壩砂體底部形成水驅(qū)優(yōu)勢(shì)通道，底部水淹嚴(yán)重，驅(qū)油效率高；而儲(chǔ)集層中上部受側(cè)積層的遮擋作用，注水波及程度低，水淹程度弱，剩余油富集（見(jiàn)圖14）。

辮狀河心灘砂體在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注入水在垂向上受到落淤層的阻擋作用，整體波及范圍較為均勻，水淹程度高，剩余油主要分布于落淤層下部及側(cè)部遮擋部位以及砂體頂部（見(jiàn)圖15），但頂部波及的范圍明顯大于曲流河砂體。

圖14 曲流河點(diǎn)壩儲(chǔ)集層不同含水期剩余油分布

圖15 辮狀河心灘儲(chǔ)集層不同含水期剩余油分布

三角洲砂體注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，水驅(qū)波及過(guò)程更為復(fù)雜，在水下分流河道內(nèi)部主要沿砂體底部推進(jìn)，在河口壩砂體內(nèi)部波及相對(duì)較為均勻，但由于不同類型砂體間頻繁疊置形成的不滲透或者低滲透層的存在，注入水在砂體間的推進(jìn)受阻，注入水首先波及距離注入井較近的砂體內(nèi)部，而在砂體間選擇優(yōu)勢(shì)通道竄流，因此不同砂體間的波及程度差異較大，這取決于注采井網(wǎng)和不同類型砂體的組合關(guān)系。整體而言，三角洲砂體波及范圍最低，剩余油主要分布在砂體中上部及泥質(zhì)夾層遮擋層段（見(jiàn)圖16）。

圖16 三角洲儲(chǔ)集層不同含水期剩余油分布

由3種構(gòu)型砂體開(kāi)發(fā)效果的數(shù)值模擬結(jié)果可見(jiàn)，三角洲砂體的水驅(qū)波及范圍最小，注入水突進(jìn)快，辮狀河砂體水驅(qū)波及最為均勻，注入水突進(jìn)速度最慢，曲流河砂體介于兩者之間，因此辮狀河砂體無(wú)水采出程度最高，為23.5%（見(jiàn)圖17），而三角洲砂體無(wú)水采出程度最低，為4.8%。在相同采出程度（30%）時(shí)，辮狀河砂體含水率最低（43.5%），曲流河砂體次之（67.0%），三角洲砂體最高（79.9%）。研究區(qū)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，在采出程度30%時(shí)，辮狀河砂體、曲流河砂體、三角洲砂體的含水率分別為57.0%、63.4%、69%，與構(gòu)型模型模擬結(jié)果基本一致?？傊p狀河砂體的水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果最好，無(wú)水采出程度高，含水上升速度慢。曲流河砂體次之，三角洲砂體開(kāi)發(fā)效果最差，潛力較大。

圖17 不同類型砂體構(gòu)型采出程度與含水率關(guān)系

5 結(jié)論

曲流河、辮狀河、三角洲砂體疊置結(jié)構(gòu)與構(gòu)型特征明顯不同。曲流河砂體以點(diǎn)壩單砂體內(nèi)發(fā)育傾斜的側(cè)積層為主要構(gòu)型特征，砂體間疊置關(guān)系簡(jiǎn)單；辮狀河砂體以心灘單砂體內(nèi)發(fā)育垂向加積的落淤層為主要構(gòu)型特征，相對(duì)曲流河砂體，平面上相帶發(fā)育簡(jiǎn)單，非均質(zhì)程度較弱；三角洲砂體由于水下分流河道和河口壩單砂體內(nèi)發(fā)育近水平分布的泥質(zhì)夾層，且不同砂體之間頻繁疊置，沉積結(jié)構(gòu)及構(gòu)型特征復(fù)雜，非均質(zhì)性最強(qiáng)。

不同類型砂體疊置結(jié)構(gòu)與構(gòu)型特征對(duì)水淹規(guī)律有明顯的控制作用。曲流河砂體注入水主要沿砂體下部突進(jìn)，底部中強(qiáng)水淹，水淹厚度比例為51.8%，未水淹和弱水淹層比例為48.2%；辮狀河砂體縱向上水驅(qū)波及較為均勻，中強(qiáng)水淹層比例高達(dá)81.7%，未水淹和弱水淹層比例僅為18.3%；相對(duì)曲流河及辮狀河砂體，三角洲砂體水驅(qū)波及范圍明顯降低，中強(qiáng)水淹層比例為32.6%，未水淹和弱水淹層比例高達(dá)67.4%。

不同類型砂體疊置結(jié)構(gòu)與構(gòu)型特征影響水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。數(shù)值模擬表明，曲流河砂體剩余油主要分布在儲(chǔ)集層頂部，辮狀河砂體剩余油主要分布于砂體頂部和落淤層下部及側(cè)部遮擋部位，三角洲砂體剩余油主要分布在砂體中上部及泥質(zhì)夾層遮擋層段。不同類型砂體疊置結(jié)構(gòu)與構(gòu)型特征直接影響注水開(kāi)發(fā)效果，辮狀河砂體水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果最好，曲流河砂體次之，而三角洲砂體開(kāi)發(fā)效果最差，潛力較大。

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

[2] Miall A D. The geology of fluvial deposits: Sedimentary facies, basin analysis and petroleum geology[M]. NewYork: Springer-Verlag, 1996: 74-98.

[3] Miall A D. Architecture and sequence stratigraphy of Pleistocene fluvial systems in the Malay Basin, based on seismic time-slice analysis[J]. AAPG Bulletin, 2002, 86(7): 1201-1216.

[4] Miall A D. Reconstructing the architecture and sequence stratigraphy of the preserved fluvial record as a tool for reservoir development: A reality check[J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(7): 989-1002.

[5] Hart B S. Channel detection in 3-D seismic data using sweetness[J]. AAPG Bulletin, 2008, 92(6): 733-742.

[6] Yenugu M, Marfurt K J, Matson S. Seismic texture analysis for reservoir prediction and characterization[J]. The Leading Edge, 2010, 29(9): 1116-1121.

[7] Zhang Junhua, Liu Zhen, Zhu Bohua, et al. Fluvial reservoir characterization and identification: A case study from Laohekou Oilfield[J]. Applied Geophysics, 2011, 8(3): 181-188.

[8] 張昌民. 儲(chǔ)層研究中的層次分析法[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 1992, 13(3): 344-350.

Zhang Changmin. Hierarchy analysis in reservoir researches[J]. Oil & Gas Geology, 1992, 13(3): 344-350.

[9] 馬世忠, 孫雨, 范廣娟, 等. 地下曲流河道單砂體內(nèi)部薄夾層建筑結(jié)構(gòu)研究方法[J]. 沉積學(xué)報(bào), 2008, 26(4): 632-639.

Ma Shizhong, Sun Yu, Fan Guangjuan, et al. The method for studying thin interbed architecture of burial meandering channel sandbody[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2008, 26(4): 632-639.

[10] 岳大力, 吳勝和, 劉建民. 曲流河點(diǎn)壩地下儲(chǔ)層構(gòu)型精細(xì)解剖方法[J]. 石油學(xué)報(bào), 2007, 28(4): 99-103.

Yue Dali, Wu Shenghe, Liu Jianmin. An accurate method for anatomizing architecture of subsurface reservoir in point bar of meandering river[J]. Acta Petrolei Sinica, 2007, 28(4): 99-103.

[11] 李陽(yáng), 郭長(zhǎng)春. 地下側(cè)積砂壩建筑結(jié)構(gòu)研究及儲(chǔ)層評(píng)價(jià): 以孤東油田七區(qū)西Ng52+3砂體為例[J]. 沉積學(xué)報(bào), 2007, 25(6): 942-948.

Li Yang, Guo Changchun. The architecture and reservoir evaluation of underground lateral accretion bar: A case study on the Ng52+3sand-body in 7thblock west of the Gudong oil field[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2007, 25(6): 942-948.

[12] Leeder M R. Fluviatile fining-upwards cycles and the magnitude of palaeochannels[J]. Geological Magazine, 1973, 110(3): 265-276.

[13] 吳勝和, 岳大力, 劉建民, 等. 地下古河道儲(chǔ)層構(gòu)型的層次建模研究[J]. 中國(guó)科學(xué): D輯: 地球科學(xué)，2008, 38(增刊Ⅰ): 111-121.

Wu Shenghe, Yue Dali, Liu Jianmin, et al. Hierarchy modeling of subsurface palaeochannel reservoir architecture[J]. Science in China: Series D: Earth Sciences, 2008, 51(Supp. II): 126-137.

[14] 劉鈺銘, 侯加根, 王連敏, 等. 辮狀河儲(chǔ)層構(gòu)型分析[J]. 中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2009, 33(1): 7-11, 17.

Liu Yuming, Hou Jiagen, Wang Lianmin, et al. Architecture analysis of braided river reservoir[J]. Journal of China University of Petroleum: Natural Science Edition, 2009, 33(1): 7-11, 17.

[15] 趙小慶, 鮑志東, 劉宗飛, 等. 河控三角洲水下分流河道砂體儲(chǔ)集層構(gòu)型精細(xì)分析: 以扶余油田探51區(qū)塊為例[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā), 2013, 40(2): 181-187.

Zhao Xiaoqing, Bao Zhidong, Liu Zongfei, et al. An in-depth analysis of reservoir architecture of underwater distributary channel sand bodies in a river dominated delta: A case study of T51 Block, Fuyu Oilfield[J]. Petroleum Exploration and Development, 2013, 40(2): 181-187.

[16] 溫立峰, 吳勝和, 王延忠, 等. 河控三角洲河口壩地下儲(chǔ)層構(gòu)型精細(xì)解剖方法[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2011, 42(4): 1072-1078.

Wen Lifeng, Wu Shenghe, Wang Yanzhong, et al. An accurate method for anatomizing architecture of subsurface reservoir in mouth bar of fluvial dominated delta[J]. Journal of Central South University: Science and Technology, 2011, 42(4): 1072-1078.

[17] 岳大力, 吳勝和, 譚河清, 等. 曲流河古河道儲(chǔ)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 Dali, Wu Shenghe, Tan Heqing, 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.

[18] 龍明, 徐懷民, 江同文, 等. 濱岸相碎屑巖儲(chǔ)集層構(gòu)型動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā), 2012, 39(6): 754-763.

Long Ming, Xu Huaimin, Jiang Tongwen, et al. Performance evaluation for littoral-facies clastic reservoir architecture[J]. Petroleum Exploration and Development, 2012, 39(6): 754-763.

[19] 李宇鵬, 吳勝和. 儲(chǔ)集層構(gòu)型分級(jí)套合模擬方法[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā), 2013, 40(5): 630-635.

Li Yupeng, Wu Shenghe. Hierarchical nested simulation approach in reservoir architecture modeling[J]. Petroleum Exploration and Development, 2013, 40(5): 630-635.

[20] 梁宏偉, 吳勝和, 王軍, 等. 基準(zhǔn)面旋回對(duì)河口壩儲(chǔ)集層微觀非均質(zhì)性影響: 以勝坨油田三區(qū)沙二段9砂層組河口壩儲(chǔ)集層為例[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā), 2013, 40(4): 436-442.

Liang Hongwei, Wu Shenghe, Wang Jun, et al. Effects of base-level cycle on mouth bar reservoir micro-heterogeneity: A case study of Es2-9 member of Shahejie Formation mouth bar reservoirs in Shengtuo Oilfield[J]. Petroleum Exploration and Development, 2013, 40(4): 436-442.

[21] 紀(jì)淑紅, 田昌炳, 石成方, 等. 高含水階段重新認(rèn)識(shí)水驅(qū)油效率[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā), 2012, 39(3): 338-345.

Ji Shuhong, Tian Changbing, Shi Chengfang, et al. New understanding on water-oil displacement efficiency in a high water-cut stage[J]. Petroleum Exploration and Development, 2012, 39(3): 338-345.

Influences of sandstone superimposed structure and architecture on waterflooding mechanisms: A case study of Kumkol Oilfield in the South Turgay Basin, Kazakhstan

Zhao Lun, Wang Jincai, Chen Li, Chen Xi, Fan Zifei, Zhang Xiangzhong, Tian Zhongyuan
(Research Institute of Petroleum Exploration & Development, PetroChina, Beijing 100083, China)

Taking the Kumkol oilfield of high water cut in the South Turgay Basin, Kazakstan as an example, this article built the architecture models of meandering river sandstones, braided river sandstones and delta sandstones, and analyzed the influence of the superimposed structure characteristics between different types of sandstones and internal architecture features on warterflooding mechanisms and effects. The meandering river sandstones are mainly characterized by lateral accretion shale beddings inside, with simple overlay-relationship in sand bodies. In meandering river sandstones, injected water almost sweeps through the bottom of sand bodies and the bottom part of the sandstones is previously waterflooded, and the thickness ratio of strong and moderate waterflooded zone is about 51.8%. Braided river sandstones are characterized by nearly horizontal interlayers inside, with low heterogeneity and uniform waterflooding sweep vertically, and the thickness ratio of strong and moderate waterflooded zone is as high as 81.7%. The superimposed structure and architecture of delta sandstone is relatively complicated; different types of sandstones overlay each other frequently and shale interbeds are developed in sandstones. The injected water is obstructed not only by impermeable or low-permeable layers between sand bodies but also by shale interbeds in sandstones, with low sweep range of injected water, and the thickness ratio of strong and moderate waterflooded zone is only 32.6%. The braided river sandstone has low rising velocity of water cut and high no-water recovery degree, and its waterflooding development effect is the best. The waterflood sweep of delta sandstones is poor, with fast rising velocity of water cut and low no-water recovery degree, and its waterflooding development effect is the worst. The waterflooding development effect of meandering river sandstones is moderate among these three types of sandstones.

South Turgay Basin; sandstone type; meandering river; braided river; delta; warterflooding degree; warterflooding characteristics; remaining oil

TE341

A

趙倫（1970-），男，重慶南川人，博士，中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院高級(jí)工程師，主要從事海外油氣開(kāi)發(fā)研究。地址：北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)，中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院中亞俄羅斯研究所，郵政編碼：100083。E-mail：zhaolun@cnpcint.com

2013-08-22

2013-12-30

（編輯 郭海莉 繪圖 劉方方）

1000-0747(2014)01-0086-09

10.11698/PED.2014.01.11

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“全球常規(guī)油氣資源潛力分析與未來(lái)戰(zhàn)略選區(qū)”（2011ZX05028-001）；中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重大專項(xiàng)（2011E-2506）