辮狀河儲層構(gòu)型與剩余油富集模式研究
——以鄂爾多斯盆地環(huán)江油田為例

黃麗莎，何文祥，陶 鵬 ，李佳陽，王西強，王學峰

(1.長江大學資源與環(huán)境學院，湖北武漢 430100；2.西南石油大學油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室；3.中國石油長慶油田分公司第七采油廠)

辮狀河儲層構(gòu)型與剩余油富集模式研究
——以鄂爾多斯盆地環(huán)江油田為例

黃麗莎1，何文祥1，陶 鵬2，李佳陽1，王西強3，王學峰3

(1.長江大學資源與環(huán)境學院，湖北武漢 430100；2.西南石油大學油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室；3.中國石油長慶油田分公司第七采油廠)

針對環(huán)江地區(qū)水驅(qū)控制程度高、剩余油分布復雜、挖潛難度大等問題，在充分考慮辮狀河儲層砂體沉積規(guī)律的基礎(chǔ)上，開展了儲層內(nèi)部構(gòu)型研究。以Miall儲層構(gòu)型劃分方案為基礎(chǔ)，提出辮狀河儲層構(gòu)型5級劃分方案，并結(jié)合巖心及測井資料，對辮狀河道及心灘壩砂體進行了識別與劃分，探討了辮狀河單成因砂體空間組合樣式和疊置關(guān)系，最后提出了不同注采配置關(guān)系下對應于不同構(gòu)型單元組合的8種剩余油富集模式，以期深化環(huán)江地區(qū)碎屑巖儲層構(gòu)型研究，為研究區(qū)的二次開發(fā)部署提供指導。

環(huán)江油田；辮狀河；儲層構(gòu)型；剩余油富集模式

儲層構(gòu)型研究的實質(zhì)是精細地刻畫儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，描述儲集層內(nèi)部的非均質(zhì)性，并最終用于進一步挖潛剩余油，提高油氣采收率[1]。近些年，國內(nèi)外學者對儲層構(gòu)型及剩余油分布方式的研究十分重視，并取得了大量的成果，其研究領(lǐng)域幾乎囊括了所有的沉積體系，如沖積扇[2-4]、三角洲[5-8]、濁積水道[9]以及河流[10-13]等沉積體系，其中對辮狀河儲層構(gòu)型近十年來研究較為深入。但是有關(guān)辮狀河內(nèi)部構(gòu)型對剩余油分布的控制研究相當欠缺，尤其是關(guān)于剩余油富集模式的梳理總結(jié)還不夠完善。同時，辮狀河沉積河道發(fā)育不穩(wěn)定，不同層次、不同成因的砂體在平面和剖面上頻繁迭置交替，導致其儲層結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)性異常復雜，因而儲層構(gòu)型分析就顯得尤為重要。筆者針對環(huán)江地區(qū)辮狀河流相沉積體系開展精細儲層構(gòu)型研究，解剖儲層內(nèi)部不同級次的構(gòu)型單元空間組合關(guān)系及其對剩余油形成與分布的控制作用，進而總結(jié)剩余油富集模式，以指導油田后期的勘探開發(fā)。

1 沉積特征分析

環(huán)江油田位于鄂爾多斯盆地西南部，緊鄰西緣斷裂帶，橫跨西緣逆沖帶及天環(huán)凹陷兩個構(gòu)造單元。研究區(qū)總面積較大，約3 371 km2，主要的含油層系為侏羅系延安組，其中延10層位為主要研究目的層。巖相古地理研究認為，延安組延10期沉積面貌繼承了早侏羅世富縣期的特點,為盆地早侏羅世主要的填平補齊期，地層發(fā)育比較穩(wěn)定，形成了以侵蝕充填為主的辮狀河流相沉積體系(圖1)。

辮狀河最主要的沉積砂體為河道與心灘壩砂體，砂體的展布受控于沉積相帶,研究區(qū)延10層位砂體整體較為發(fā)育，且受北部物源的控制，砂體平面上自北向南呈連片狀或土豆狀展布，發(fā)育面積較廣，兩條分支河道向南部延伸后匯聚成一條主干河道。同時，延101時期相對于延102時期河道范圍有所變窄，心灘的發(fā)育面積也相對減小，反映了水體能量整體變?nèi)醯内厔荨?/p>

2 辮狀河儲層構(gòu)型研究

2.1 構(gòu)型界面分級

參照Miall提出的河流相構(gòu)型界面分級方法，在充分考慮辮狀河儲層砂體形成條件和沉積規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了辮狀河儲層內(nèi)部構(gòu)型的5級劃分方案：①5級界面為辮狀河道頂部泛濫泥巖或底部的沖刷面(單一辮流帶)，構(gòu)成小層間的隔層，限定整個研究區(qū)，是主要的侵蝕或洪泛面；②4級界面為單成因砂體(辮狀水道與心灘壩)的頂?shù)捉缑?，?gòu)成砂體間的滲流屏障，是單砂體劃分的重要標志；③3級界面為心灘內(nèi)部增生體的頂?shù)捉缑?，將心灘壩?nèi)部的增生體分隔開來，對流體滲流具有遮擋與緩沖作用；④2級界面為交錯層系組之間的界面，⑤1級界面為交錯層系的界面。

圖1 環(huán)江油田白33區(qū)延101、延102小層沉積微相平面圖

受辮狀河單一砂體內(nèi)部復雜性以及研究區(qū)實際資料所限，本文重點對4級構(gòu)型單元進行表征，其中4級構(gòu)型界面所伴生的泥質(zhì)隔夾層對剩余油的分布起決定作用。

2.2 單砂體的識別與劃分

在油田進入高含水階段，剩余油挖潛逐漸變得困難的同時，搞清楚地下儲集砂體及油水分布規(guī)律顯得尤為重要，而單砂體的劃分與對比就是前提。在原先小層級別劃分對比基礎(chǔ)上，進行更高一級層次的劃分對比，即單砂體的劃分和對比，精細地刻畫砂體空間展布規(guī)律，了解油水運動規(guī)律，可指導剩余油的挖潛。

2.2.1辮狀河道的識別與劃分

由于辮狀河道的頻繁改道及后期較強的沉積改造作用，砂體保存往往不是很完整，且縱向上相互切割彼此疊置，造成劃分單一河道砂體較為困難[14]。單一辮狀河道的識別主要包括垂向上不同期單一砂體的劃分和平面上同期單一砂體邊界的確定。

(1)垂向分界標志。①辮狀河道砂體頂面層位高程差異：同一單層內(nèi)不同期次河道由于發(fā)育的時間及沉積環(huán)境不同，河道砂體距小層頂面的高程會存在一定差別，可以作為區(qū)分不同期河道的標志(圖2a)。②泥質(zhì)沉積間斷面：由于水體能量的變化，不同期次河道砂體之間存在短暫的細粒沉積物，這種細粒沉積物是劃分單一辮狀河道砂體的重要標志，在測井曲線上表現(xiàn)為自然電位、自然伽馬曲線明顯回返，電阻率曲線低值，聲波時差中值(圖2b)。③厚度規(guī)模差異：不同的辮狀河道因存在沉積差異，造成沉積砂體在厚度上存在差別，這種較大的差異就是不同期河道單元的指示。同時厚層砂體有可能是多個砂體在垂向上疊加形成的復合砂體，因此在劃分時應當結(jié)合測井曲線特征、砂體縱向分布特點及鄰井橫向?qū)Ρ葋磉M行綜合鑒別。

圖2 辮狀河道單砂體垂向劃分標志

(2)側(cè)向分界標志。①泛濫泥巖的出現(xiàn)：同一時間地層單元內(nèi)同期次發(fā)育的兩條河道，由于側(cè)向疊置可形成復合河道，河道之間可發(fā)育細粒的河間沉積，這種不連續(xù)分布的河間泥或溢岸沉積是不同單河道分界的標志。②河道砂體剖面上厚-薄-厚的特征：剖面上同一時間地層單元內(nèi)河道砂體厚度連續(xù)出現(xiàn)厚-薄-厚的特征，其間可能存在單河道邊界。這種特征有2種模式：一種是中間部位發(fā)育一期小河道，與兩側(cè)河道存在規(guī)模差異(圖3a)；另一種是兩個單河道側(cè)向相切，河道邊部砂體發(fā)育較薄，從而呈現(xiàn)厚-薄-厚特征(圖3b)。③廢棄河道的出現(xiàn)： 辮狀河道在發(fā)育過程中擺動遷移迅速，變化較快，河道容易廢棄，然后被泥質(zhì)充填進而形成廢棄河道充填，一般發(fā)育在河道邊，代表著一期河道沉積的結(jié)束。其在測井曲線的響應特征類似于河道砂體間的泥質(zhì)夾層，自然伽馬和自然電位曲線明顯回返，電阻率值較低，聲波時差值較高。

2.2.2 心灘壩的識別與劃分

圖3 河道砂體剖面上存在的厚-薄-厚特征

心灘壩砂體是辮狀河中重要的儲油單元，明確其沉積環(huán)境、形成機理及識別方法是進行心灘內(nèi)部構(gòu)型解剖的關(guān)鍵。通過研究區(qū)小層沉積微相平面展布特征發(fā)現(xiàn)，連片狀的心灘壩砂實則為多個單一心灘壩側(cè)向拼接的“壩群”。在“壩群”中識別出單一心灘壩砂體是構(gòu)型分析的需要。通過研究心灘壩組合關(guān)系，確定了以下3種心灘壩單砂體邊界識別標志。

(1)砂體厚度及測井曲線形態(tài)的差異：測井曲線形態(tài)變化反映了水動力條件的差異。因此在相同沉積微相條件下，當一個較小區(qū)域內(nèi)相鄰兩口井測井曲線形態(tài)存在較大差別，可作為判斷不同心灘壩砂體的標志。同時由于沉積古地理條件等環(huán)境的差異，沉積砂體在厚度上可能存在較大差別，這種沉積厚度的差異亦可作為判斷不同心灘壩沉積的輔助標志。

(2)邊緣微相的出現(xiàn)：從心灘壩沉積模式上看，若同一層位鄰近心灘之間或心灘壩邊緣出現(xiàn)明顯的河道沉積，亦可以認為是兩個不同的心灘壩沉積。

(3)心灘內(nèi)部落淤夾層個數(shù)的差異：心灘內(nèi)部夾層是河流憩息期細粒沉積物堆積的結(jié)果，其發(fā)育情況在一定程度上反映了河流水流能量變化及碎屑物質(zhì)供給情況。因此若心灘壩內(nèi)發(fā)育落淤成因的夾層在較小的范圍內(nèi),如在相鄰兩口井心灘壩內(nèi)部都不匹配，則極有可能屬于不同的心灘壩[15]。

2.3 辮狀河單成因砂體類型及疊置關(guān)系

辮狀河單成因砂體為研究區(qū)辮狀河儲層的四級構(gòu)型單元，包括辮狀河道充填單元和心灘壩2個構(gòu)型要素。心灘壩為辮流帶內(nèi)主要的沉積砂體，厚度大且分布范圍廣；辮狀河道充填單元呈“條帶狀”環(huán)繞心灘壩?，F(xiàn)代沉積研究證明，心灘壩與河道充填單元之間有清晰的巖相界面；心灘壩底平頂凸，河道充填單元底凸頂平，兩者沉積厚度相當，橫剖面上河道充填單元與心灘呈側(cè)向切割狀疊置關(guān)系(圖4)。

辮狀河道由于廢棄、復活交替發(fā)生，常形成多種不同的充填樣式。根據(jù)砂泥巖在河道充填中的厚度比例，分為砂質(zhì)充填河道、泥質(zhì)充填河道和半泥質(zhì)充填河道。砂質(zhì)充填河道以砂質(zhì)充填主體，泥質(zhì)充填河道以泥質(zhì)充填為主體，半泥質(zhì)充填河道下部充填砂質(zhì)巖相，上部充填泥質(zhì)巖相。心灘壩與辮狀河道不同充填樣式的組合模式，可以為識別沉積微相展布提供模式指導。

圖4 辮狀河儲集層構(gòu)型模式圖(垂直物源剖面)

3 剩余油富集模式

針對研究區(qū)砂體分布規(guī)律，將該區(qū)單成因砂體的組合模式分為完全連通型、半連通型、不連通型三種類型。作者提出了對應于不同注采空間配置關(guān)系下剩余油分布的8種基本模式(圖5)，從側(cè)面反映了4級構(gòu)型界面對剩余油分布的影響。

(1)完全連通型。注采井均位于單一成因砂體構(gòu)型單元如辮狀水道或心灘內(nèi)部(圖5a、b)，砂體側(cè)向連通，且砂體的儲層物性均較好，在重力的共同作用下，注入水向下波及，導致砂體底部驅(qū)替效果較好，頂部剩余油相對富集。

(2)半連通型。注水井上部為河道單元，下部為心灘單元，采油井位于心灘單元(圖5c)，由于底部心灘砂體部分連通，且心灘滲透性好，注入水往往沿著底部突進，導致心灘頂部及河道單元內(nèi)形成剩余油富集區(qū)。若將注采井位置對換(圖5d)，剩余油則富集于河道砂體內(nèi)。注入井上部為河道單元，下部為心灘單元，采油井位于河道單元(圖5e)，但只有河道砂體部分連通，雖然心灘滲透性好，但由于四級構(gòu)型界面的阻擋，注入水只能沿河道底部流動，而在心灘及水道頂部形成剩余油富集區(qū)。將注采井位置對換(圖5f)，剩余油富集于心灘砂體內(nèi)。

(3)不連通型。同一砂層內(nèi)注入井位于河道單元，采油井位于心灘單元(圖5g)，或采油井位于河道單元，注入井位于心灘單元(圖5h)，由于砂體之間4級界面的隔擋，砂體側(cè)向不連通，注水效果不甚明顯。

圖5 剩余油分布模式

4 結(jié)論

(1)在辮狀河儲層沉積微相分析的基礎(chǔ)上，對辮狀河不同級次的構(gòu)型界面進行劃分，將其劃分為單一辮流帶、單成因砂體和心灘內(nèi)部增生體3個層次。

(2)利用辮狀河儲層構(gòu)型層次表征技術(shù)，對辮狀河道及心灘壩砂體進行了識別與劃分，并總結(jié)出了辮狀河道3種充填樣式，分別為砂質(zhì)充填、泥質(zhì)半充填和泥質(zhì)充填。

(3)基于心灘壩與辮狀水道砂體構(gòu)型單元的空間疊置關(guān)系，總結(jié)了完全連通型、半連通型、不連通型三種砂體分布規(guī)律，剖析了不同注采配置關(guān)系下剩余油分布規(guī)律，并提出了剩余油富集的8種模式。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2017)01-0096-05

2016-08-18

黃麗莎,碩士研究生，1991年生，研究方向為油氣地球化學、儲層沉積及油田開發(fā)、地質(zhì)地球化學。

國家科技重大專項課題資助(2011ZX05033-004)。

TE112.22

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