扇三角洲前緣儲層構(gòu)型解剖與實踐
——以渤海灣JX油田東塊為例

陳善斌，李紅英，劉宗賓，楊志成，劉斌

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459）

0 引言

渤海海域遼中凹陷是中國東部重要的富烴凹陷，也是渤海油田重要的油氣產(chǎn)區(qū)之一，JX油田正是其典型代表［1-2］。 隨著油田勘探開發(fā)程度的提高，前人［3-10］對JX油田的構(gòu)造特征、沉積相、烴源巖地化特征以及油氣成藏規(guī)律等方面進行不同程度的研究。強昆生、余一欣、肖錦泉、鄧津輝等［3-6］利用三維地震、巖心、測井等資料，研究了JX油田反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶變形特征，探討并揭示了該反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶對油氣成藏的作用；肖二蓮、楊志成等［7-8］對JX油田不同井區(qū)的沉積相類型、特征以及沉積模式進行了研究；張文凱等［9］依據(jù)近年來對該區(qū)地化測試分析資料，利用多種地化參數(shù)對研究區(qū)烴源巖進行了綜合評價；梁家駒［10］運用平衡剖面、油源對比、流體包裹體分析和盆地模擬等技術(shù)和方法解決了該區(qū)油氣來源、油氣充注期次和時間、油氣成藏過程等問題。隨著JX油田開采進入中高含水期，層間、層內(nèi)矛盾日益突出，亟需開展油氣儲層的精細研究，以便更深入地認識儲層砂體空間分布特征及連通關(guān)系。筆者在消化前人儲層相關(guān)研究成果基礎(chǔ)上［11-17］，以JX油田東塊沙河街組扇三角洲前緣為研究對象，利用豐富的巖心、測井、地震和生產(chǎn)動態(tài)等資料，依據(jù)儲層地質(zhì)學(xué)和儲層構(gòu)型理論，對扇三角洲前緣儲層構(gòu)型進行精細的定性和定量解剖，以期能夠指導(dǎo)油田高效開發(fā)。

1 研究區(qū)概況

JX油田位于渤海海域東北部遼中凹陷的中洼反轉(zhuǎn)帶上，被遼中1號斷層分為東、西兩塊，研究區(qū)油田東塊則是受遼中1號斷層和一系列南掉近東西走向的次級斷層控制的復(fù)雜斷塊［1-6］（見圖1）。研究區(qū)開發(fā)目的層系為古近系沙河街組一段、二段，屬于扇三角洲前緣沉積，物源來自東南部的膠遼隆起，具有相變快、儲層厚度差異大、非均質(zhì)性強的特點。沙河街組一段、二段為高孔、高滲儲層，依據(jù)沉積旋回和油氣水分布特征，各細分為2個油組，油氣藏類型主要為縱向上發(fā)育多套油氣水系統(tǒng)的層狀構(gòu)造油氣藏［7-9］。

圖1 渤海JX油田區(qū)域構(gòu)造位置

JX油田于2011年正式投入開發(fā)，先后進行了多次井網(wǎng)層系調(diào)整及注采調(diào)整；目前綜合含水率68%，采出程度為11%。在開發(fā)生產(chǎn)中主要存在層間、層內(nèi)干擾嚴重、地層壓力差異大以及儲層非均質(zhì)性強等問題，注采矛盾突出。亟需對研究區(qū)扇三角洲前緣儲層構(gòu)型單元特征、類型、空間分布等進行精細研究，明確儲層砂體間的連通性及剩余油分布，對解決油田開發(fā)生產(chǎn)問題及提高油田采收率具有重要意義。

2 構(gòu)型界面級別劃分

本次研究參考Miall［11］河流相構(gòu)型界面分級方法，在充分考慮研究區(qū)扇三角洲前緣儲層砂體發(fā)育條件和沉積特征的基礎(chǔ)上，提出扇三角洲前緣儲層內(nèi)部構(gòu)型的7級劃分方案。其中，第7級為多期扇三角洲前緣沉積體界面，第6級為多期水下分流河道與河口壩疊置體界面，第5級為同期水下分流河道復(fù)合體（河口壩復(fù)合體、水道與河口壩復(fù)合體）界面，第4級為單一水下分流河道（河口壩、溢岸砂）沉積體界面，第3級為單一水下分流河道（河口壩、溢岸砂）內(nèi)部增生體界面，第2級為交錯層系組界面，第1級為交錯層系界面。依據(jù)研究區(qū)油田開發(fā)的需求，重點闡述第4級構(gòu)型單元（單砂體級次）的分布。

3 單砂體級次構(gòu)型解剖

3.1 單砂體構(gòu)型單元識別

單砂體構(gòu)型單元實質(zhì)上是某一單砂層沉積時間單元內(nèi)的沉積微相［18］。依據(jù)巖心、測井和錄井等資料，研究區(qū)識別出水下分流河道、河口壩、席狀砂和溢岸砂4種4級構(gòu)型單元。其中，以水下分流河道和河口壩沉積為主。

水下分流河道巖性主要為中—粗粒巖屑長石砂巖，碎屑顆粒以石英、長石、巖屑為主，縱向上呈正韻律。顆粒分選、磨圓中等，點接觸為主，孔隙式膠結(jié)。內(nèi)部發(fā)育塊狀、槽狀交錯層理、平行層理等，底部可見泥礫，具沖刷面；孔隙分布均勻，連通性較好，以粒間孔為主，平均孔隙度 28.5%，平均滲透率 636.6×10-3μm2，屬于高孔、高滲儲層。測井曲線形態(tài)呈鐘形、箱形和紡錘形（以研究區(qū)取心井B12井為例）（見圖2）。

扇三角洲前緣河口壩普遍不發(fā)育或者發(fā)育規(guī)模較?。?9-20］。研究區(qū)水下分流河道前方發(fā)育一定規(guī)模的河口壩；河口壩巖性以細—中粒巖屑長石砂巖為主，碎屑顆粒以石英、長石、巖屑為主，垂向上具反韻律特征。顆粒分選、磨圓中等—較差，點-線接觸為主。內(nèi)部發(fā)育交錯層理、平行層理等。河口壩平均孔隙度為21.2%，平均滲透率為486.5×10-3μm2，屬于中孔、中滲儲層。測井曲線形態(tài)呈漏斗形或箱形（見圖2）。

3.2 單砂體垂向期次劃分

不同期次單砂體構(gòu)型單元的識別本質(zhì)是識別與其對應(yīng)的構(gòu)型界面［21-22］。研究區(qū)單砂體間構(gòu)型界面主要為泥質(zhì)夾層和鈣質(zhì)夾層2種類型。

1）泥質(zhì)夾層。泥質(zhì)夾層是河道水動力條件減弱時形成的泥質(zhì)沉積，主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖，為單砂體層間主要的滲流屏障；典型的測井響應(yīng)特征為：自然伽馬高值，自然電位低值，井徑擴徑明顯，聲波時差明顯高值。

2）鈣質(zhì)夾層。鈣質(zhì)夾層與碳酸鹽膠結(jié)等成巖作用有關(guān)，出現(xiàn)頻率較低，以中—細砂巖為主，致密，基本無滲透性；典型的測井響應(yīng)特征為：自然伽馬低值，自然電位無明顯變化，井徑擴井不明顯，聲波時差低值。

圖2 構(gòu)型單元綜合分析

3.3 單砂體側(cè)向界面識別

單砂體邊界劃分是識別平面單一砂體的關(guān)鍵。依據(jù)研究區(qū)單一砂體橫向精細對比成果，總結(jié)了扇三角洲前緣單砂體的側(cè)向邊界識別標(biāo)志。

1）河道間沉積。同期不同水下分流河道（或河口壩）之間往往發(fā)育泥質(zhì)沉積，不連續(xù)分布的河間（或壩間）泥質(zhì)沉積是識別單一水下分流河道（或河口壩）邊界的標(biāo)志（見圖3a）。

2）韻律差異。不同水動力條件下形成的砂體韻律具有差異性，與其對應(yīng)的測井曲線形態(tài)也具有差異性，即砂體正韻律、反韻律對應(yīng)的典型測井曲線特征分別為鐘形（箱形）、漏斗形。利用這種差異性可識別不同成因的單砂體邊界（見圖3b）。

3）高程差異。同一沉積時間單元內(nèi)可發(fā)育不同期次的水下分流河道，不同時期發(fā)育的水下分流河道形成水動力條件和發(fā)育時間不同。因此，不同水下分流河道頂界面與地層界面的高程差具有差異性，該高程差異是識別單一水下分流河道砂體邊界的重要標(biāo)志 （見圖 3c）。

4）厚度差異。由于同一水下分流河道砂體自河道中心向兩側(cè)厚度逐漸減薄，因而在同一沉積時間單元內(nèi)，不同水下分流河道砂體的側(cè)向拼接，在剖面上會表現(xiàn)出“厚—薄—厚”的特征；據(jù)此，可有效識別單一水下分流河道砂體邊界的大致位置（見圖3d）。

根據(jù)不同成因單砂體的橫向組合關(guān)系，可將研究區(qū)單砂體的拼接組合樣式分為河口壩-河口壩拼接、席狀砂-河口壩拼接、席狀砂-河口壩-水下分流河道拼接、席狀砂-水下分流河道拼接、水下分流河道-水下分流河道拼接以及水下分流河道-溢岸砂拼接（見圖4）。

圖3 單砂體側(cè)向界面識別標(biāo)志

3.4 單砂體平面組合分析

在單砂體垂向期次劃分的基礎(chǔ)上，根據(jù)側(cè)向界面識別標(biāo)志，對切物源和順物源剖面的砂體疊置關(guān)系進行空間組合分析。以E-3D井區(qū)沙二段Ⅰ油組3小層為例，由切物源剖面（見圖5a）可知，依據(jù)河道間沉積、韻律差異確定該區(qū)發(fā)育3支水下分流河道。順物源剖面（見圖5b）顯示，沿著河道方向，砂體厚度逐漸變薄直至尖滅，測井曲線形態(tài)特征具有繼承性和連續(xù)性變化特征，反映砂體從分流河道到河口壩再到湖泊泥巖的成因變化；從而，厘定清楚單砂體的平面分布特征，明確井間儲層連通關(guān)系（見圖5c）。

圖4 單一構(gòu)型單元橫向組合樣式

3.5 單砂體解剖成果

依據(jù)以上 “垂向分期-側(cè)向劃界-平面組合”的思路，對研究區(qū)不同期次單砂體進行精細解剖，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)水下分流河道較為發(fā)育，主要識別出單一水下分流河道46個；且對單一水下分流河道的寬度（W）和厚度（H）進行統(tǒng)計，定量刻畫水下分流河道的發(fā)育規(guī)模。

研究區(qū)單一水下分流河道寬度為100～500 m，主要集中在150～300 m，呈現(xiàn)正態(tài)分布特征。其中，80%的水下分流河道寬度小于300 m，56%的水下分流河道寬度小于250 m，19%的水下分流河道寬度小于200 m（見圖6a）。單一水下分流河道厚度1～7 m，厚度3～5 m的水下分流河道占所有水下分流河道的63%，分布特征同樣呈典型的正態(tài)曲線（見圖6b）。再者，在對水下分流河道的寬度（W）和厚度（H）統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，擬合了二者之間的關(guān)系，得到適合研究區(qū)的水下分流河道寬/厚比擬合經(jīng)驗公式，即W=84.03e0.2911H，且二者的擬合效果較好，相關(guān)系數(shù)R2高達0.98（見圖6c）。

4 成果應(yīng)用

據(jù)前文所述，E-1井區(qū)B29井和B9井為注水井，B7井和B18井為采油井 （見圖7）。油藏動態(tài)資料顯示，B29井沙二段Ⅰ油組相對吸水量為92.3%，而與之對應(yīng)的采油井B7井沙二段Ⅰ油組相對產(chǎn)液量僅為9.1%，二者存在嚴重的注采矛盾。

圖5 單砂體平面組合分析

圖6 單一水下分流河道寬度厚度分布及二者擬合關(guān)系

研究認為，B29井與B7井、B18井E3s2-Ⅰ-1層（主力油層）均發(fā)育水下分流河道砂體，平面上為復(fù)合砂體連片分布。在復(fù)合砂體內(nèi)部，首先依據(jù)單砂體間夾層的測井響應(yīng)特征，可知B29井、B9井、B7井、B18井E3s2-Ⅰ-1層內(nèi)發(fā)育3期砂體；然后，依據(jù)單砂體的側(cè)向界面識別標(biāo)志，分析后認為B29井與B7井、B18井屬于不同支的水下分流河道砂體，B9井與采油井B7井、B18井的各期砂體處于不同的構(gòu)型單元內(nèi)。因此，注水井B29井、B9井與采油井B7井、B18井間的儲層連通關(guān)系較差，最終導(dǎo)致了B29井與B7井注采受效性較差（見圖7）?；谠撜J識對同井抽注井B7井及時實施轉(zhuǎn)注作業(yè)，補充地層能量。B7井轉(zhuǎn)注后，B18井產(chǎn)液量不變，井底流壓穩(wěn)步回升，油田開發(fā)效果得到明顯改善。

圖7 注水井與采油井間單砂體疊置關(guān)系

5 結(jié)論

1）JX油田扇三角洲前緣復(fù)合砂體主要發(fā)育水下分流河道、河口壩、席狀砂和溢岸砂4種構(gòu)型單元。單砂體構(gòu)型界面發(fā)育泥質(zhì)夾層和鈣質(zhì)夾層2類夾層。

2）單成因砂體的拼接樣式劃分為河口壩-河口壩拼接、席狀砂-河口壩拼接、席狀砂-河口壩-辮狀水道拼接、席狀砂-辮狀水道拼接、辮狀水道-辮狀水道拼接以及辮狀道-溢岸砂拼接等6種類型。

3）扇三角洲前緣不同單成因砂體的發(fā)育規(guī)模存在差異，其中水下分流河道厚度主要集中在3～5 m，寬度主要集中在150～300 m，均呈正態(tài)分布；且寬/厚呈指數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)高達0.98。

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