河口壩構(gòu)型解剖及剩余油分布
——以彩南油田彩10—彩參2井區(qū)西山窯組一段為例

印森林，章彤，萬文勝，吳承美，李琛，馮文杰

（1.長江大學(xué) 錄井技術(shù)與工程研究院，湖北 荊州 434023；2.中國石油 新疆油田分公司 準東采油廠，新疆 阜康 831511；3.長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430100）

河口壩是三角洲相的骨架沉積單元，其砂體為重要的油氣儲集層，一直受到廣泛關(guān)注[1-6]。不同三角洲成因單元的構(gòu)型形態(tài)、規(guī)模、方向及其分布的研究取得了系列進展[7-13]。扇三角洲入湖發(fā)育的河口壩自下而上具反韻律[14]、順源延伸遠[15]、分布范圍廣[16]的特征，為風(fēng)暴型流量快速向碎屑流、牽引流變化的沉積

產(chǎn)物；辮狀河三角洲發(fā)育的河口分流砂壩自下而上具不明顯的正韻律或反韻律特征[17]，巖性以質(zhì)純的中—細砂巖和粉砂巖為主[18]，底部發(fā)育含礫砂巖，為湍急洪水控制的季節(jié)性沉積產(chǎn)物[19]；曲流河三角洲發(fā)育的河口壩自下而上呈明顯的反韻律，但保存程度較低，河口壩形成于三角洲前緣分流河道側(cè)緣，單一河口壩多呈指狀[20]，巖性以細砂巖和粉砂巖為主，為正常牽引流控制的沉積產(chǎn)物[21]。以上三類典型的三角洲形成的河口壩存在較大差異，扇三角洲的流體多變性導(dǎo)致了其復(fù)雜的構(gòu)型模式，辮狀河三角洲季節(jié)性的沉積過程導(dǎo)致構(gòu)型預(yù)測困難，而曲流河三角洲因入海（湖）的坡度、水動力、水深及水攜沉積物粒度等不同，導(dǎo)致了其構(gòu)型的多樣性[22-23]。前人從野外露頭考察[5]、密井網(wǎng)[9-13]、數(shù)值模擬[21]、水槽沉積模擬[22-23]和現(xiàn)代沉積[24]等方面，對曲流河三角洲河口壩的沉積機制、分布樣式進行了研究，然而對曲流河三角洲河口壩，特別是當水體較淺（水深小于10 m）時，其內(nèi)部構(gòu)型模式方面研究較少。另一方面，對河口壩構(gòu)型控制下內(nèi)部剩余油的分布特征、基于河口壩構(gòu)型的油氣田開發(fā)中后期調(diào)整方面的研究還存在不足。因此，開展曲流河淺水三角洲河口壩構(gòu)型模式的研究，深入探討構(gòu)型控制下的剩余油分布，對油氣田中后期開發(fā)調(diào)整具有重要的理論及實踐意義。本文以彩南油田彩10—彩參2井區(qū)西山窯組一段為例，研究曲流河淺水三角洲前緣河口壩構(gòu)型形態(tài)、規(guī)模、方向及其疊置關(guān)系，同時研究河口壩構(gòu)型對剩余油分布的控制作用。

1 研究區(qū)概況

彩南油田彩10—彩參2井區(qū)西山窯組一段油氣藏位于準噶爾盆地白家海凸起北部，為被斷層遮擋的單斜構(gòu)造（圖1a）。油藏埋深1 500～1 750 m，研究區(qū)完鉆井共213口，其中取心井12口，平均井距約150 m，最小井距50 m.目的層為中侏羅統(tǒng)西山窯組一段（J2x1），自下而上分為4層8小層（圖1c）。西山窯組一段厚度為23.0～45.0 m，平均為30.2 m，屬于曲流河三角洲前緣亞相沉積，骨架砂體主要為河口壩砂體和分流河道砂體，巖性主要為細砂巖和粉砂巖。研究區(qū)主力油層為層，為中孔低滲儲集層，孔隙度為13.9%～22.2%，平均為17.4%，滲透率為0.33～6.32 mD，平均為1.60 mD.油藏原油性質(zhì)變化不大，具有“五低二高”的特點，即密度低（0.814 g/cm3）、黏度低（50℃下為2.56 mPa·s）、膠質(zhì)含量低（1.60%）、酸質(zhì)含量低（0.05%）、初餾點低（77℃）、蠟含量高（10.30%）以及凝固點高（12℃）。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置（a）、構(gòu)造分布（b）和彩001井西山窯組一段柱狀剖面（c）

2 河口壩構(gòu)型精細解剖

研究區(qū)發(fā)育了典型的曲流河淺水三角洲沉積，砂體整體呈朵狀分布，多期分流河道—河口壩疊置形成了復(fù)雜的砂體空間疊置結(jié)構(gòu)，分流河道迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楹涌趬危狗至骱拥馈涌趬委B置成為研究區(qū)最主要的復(fù)合砂體類型。隨著油田開發(fā)的不斷深入，亟待深入研究單一河口壩構(gòu)型模式及其控制下剩余油分布特征，為下一步開發(fā)調(diào)整提供依據(jù)。

2.1 河口壩識別

研究區(qū)發(fā)育的復(fù)合河口壩主要為不同期單元垂向疊置和同期單元側(cè)向拼接，構(gòu)成了砂體復(fù)雜的空間疊置結(jié)構(gòu)。從單一河口壩的識別標志出發(fā)，來逐層識別河口壩結(jié)構(gòu)。

（1）不同期單元垂向疊置 受盆地沉降速度和水流條件的影響，小層內(nèi)部不同微相沉積時間不同，平面上表現(xiàn)為連片的復(fù)合砂體，垂向上則表現(xiàn)為單一河口壩的疊置，其識別標志主要包括成因單元厚度及測井響應(yīng)特征。如彩119井與C2811井J2x2-21小層測井曲線差異明顯（圖2a），在頂界面拉平情況下，C2811井、C1042井和C2814井3口井上的河口壩砂體厚度存在差異，為兩期河口壩垂向疊置而成（圖2b）。

圖2 彩南油田彩10—彩參2井區(qū)單一河口壩識別標志

（2）同期單元側(cè)向拼接 在同一個地質(zhì)時期，可能有多個分流河道同時向盆地輸送沉積物，形成河口壩。同時分流河道也可能改道，在原來形成的河口壩側(cè)翼形成新的河口壩。這些河口壩在側(cè)向上疊置拼接，使得單一河口壩之間主要有3種拼接關(guān)系：壩主體—壩主體、壩主體—壩緣—壩主體和壩主體—壩間泥—壩主體。①壩主體—壩主體，兩個壩主體的巖性和物性相似，自然電位曲線都表現(xiàn)為負異常幅度較大的反韻律特征，因此，以此種方式拼接的單一河口壩之間的界線較難識別，識別標志主要有2種：其一，在相同沉積微相條件下，當一口井的測井曲線形態(tài)與鄰井的差異較大，可作為判斷不同河口壩沉積的標志；其二，在剖面上同一地層單元內(nèi)砂體具薄—厚—薄特征，如C2811井、C1042井與C2814井砂體存在厚度差異，則其間可能存在單一河口壩邊界（圖2b）。②壩主體—壩緣—壩主體，河口壩壩緣為砂泥巖薄互層，自然電位曲線齒化嚴重，而壩主體砂體較厚，內(nèi)部夾層少，自然電位曲線較光滑，呈漏斗形或箱形，負異常幅度大，因此，當壩緣微相出現(xiàn)時，也意味著河口壩分界的出現(xiàn)，C1007井與C1009井中間的C1024井為壩緣微相，壩緣微相可以作為單一河口壩邊界的識別標志（圖2c）。③壩主體—壩間泥—壩主體，2個與泥巖接觸的河口壩本質(zhì)上就是獨立的壩主體，C2845井與C1033井之間的C2848井泥巖，即為單一河口壩的邊界（圖2d）。

2.2 河口壩構(gòu)型解剖

在復(fù)合砂體中進行期次識別與劃分，即按照不同期單元垂向疊置的組合特征及河口壩識別標志，在復(fù)合河口壩砂體內(nèi)部識別出不同期的單一河口壩。因地下構(gòu)型的空間分布不能用線性或非線性方程來表達，所以難以通過井間插值來預(yù)測構(gòu)型單元的分布。為此，在期次劃分的基礎(chǔ)上，將不同級次的定性、定量構(gòu)型模式與測井資料進行擬合[25]。

首先，通過定量構(gòu)型模式，可以得到各沉積微相單元的規(guī)模范圍，從而有效指導(dǎo)研究區(qū)單一微相的識別與劃分。研究區(qū)河口壩砂體厚度主要分布在1.5～4.0 m，根據(jù)Lowry提出的河口壩經(jīng)驗公式及水下分流河道經(jīng)驗公式，可估算得到河口壩長度為600.0～800.0 m，寬度為500.0～700.0 m；水下分流河道砂體厚度為2.0～5.0 m，由此可推算出水下分流河道寬度為20.0～70.0 m.單井、剖面、平面和三維模型分析都不是一步到位，需要相互驗證，得到一個既符合測井資料和油田開發(fā)動態(tài)，又逼近地質(zhì)情況的三維構(gòu)型模型[26-27]。在三角洲沉積學(xué)理論的基礎(chǔ)上，應(yīng)用期次劃分和構(gòu)型模式擬合，對研究區(qū)河口壩發(fā)育的這7個小層進行了詳細的構(gòu)型分析，識別了每個小層的單一河口壩，繪制各小層的沉積微相平面分布圖（圖3）。應(yīng)用單一河口壩邊界的4種識別標志，對7個小層的河口壩進行識別，如在J2x3-21小層3個垂直物源連井剖面上識別出單一河口壩Ⅰ和Ⅱ（圖4）。河口壩識別和分析計算結(jié)果顯示，不同小層發(fā)育的單一河口壩數(shù)量和規(guī)模存在一定的差異（表1），其中，小層單一河口壩數(shù)量最少，為12個（圖3a），小層單一河口壩數(shù)量最多，為24個（圖3e）。研究區(qū)西山窯組一段7個小層共發(fā)育單一河口壩129個，單一河口壩長約500.0 m，寬約450.0 m.

圖3 研究區(qū)西山窯組一段7個小層河口壩構(gòu)型解剖結(jié)果

圖4 研究區(qū)小層河口壩構(gòu)型解剖（圖4a位置見圖3f）

表1 研究區(qū)西山窯組7個小層單一河口壩參數(shù)

2.3 動靜結(jié)合河口壩構(gòu)型結(jié)果驗證

動態(tài)約束即結(jié)合動態(tài)資料分析各單一河口壩邊界，判斷各邊界的連通性。根據(jù)河口壩的空間組合模式以及物性差異，將研究區(qū)單一河口壩砂體之間分為不連通和連通。

不連通是指砂體之間被泥巖分隔，在空間上砂體之間未接觸，屬于獨立的流動單元。連通是指由于湖平面不穩(wěn)定，對沉積下來的砂體進行反復(fù)沖刷和改造，使得砂體表面泥巖不發(fā)育，砂體直接接觸，沒有隔夾層遮擋，連通性非常好，可視為同一流動單元。以小層為例，根據(jù)測井曲線形態(tài)的不同，分為不同構(gòu)型單元組合，利用生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)對構(gòu)型研究成果的動態(tài)響應(yīng)進行分析。C2831井為注水井，C2873井與C2831井屬于同一河口壩主體，受效比較明顯，產(chǎn)液與注水曲線相似度較高，C2874井屬于分流河道，受效不明顯，C2834井和彩006井位于壩緣，受效均較差，彩120井與C2831井不屬于同一河口壩，受效差。由此可見，原本看上去完善的注采關(guān)系（圖5），由于河口壩砂體之間存在泥巖，河口壩砂體不連通，從而導(dǎo)致注采不對應(yīng)，形成剩余油富集區(qū)。

2.4 典型河口壩構(gòu)型分布特征

單一河口壩的分布樣式主要有兩種，一種為后期河口壩呈順源前積型疊置于前一期之上的前積型；另一種為分流河道分汊為多條水道形成的側(cè)積型，其形成機制存在較大差異，主要受分流河道水流能量變化而繼續(xù)向前沉積或分汊后沉積。

（1）前積型河口壩構(gòu)型樣式 前積型河口壩構(gòu)型樣式主要為后期河口壩呈斜列狀疊置于前期河口壩砂體之上，前積特征明顯；切物源方向，后期河口壩垂向疊置于早期河口壩之上，整體呈垂向加積特征（圖5）。其形成主要是分流河道攜載沉積物向湖盆進積的過程，受上游水道的影響，水動力存在強弱變化。當上游分流水道分汊時，導(dǎo)致下游水動力減弱，或在水動力較為穩(wěn)定的情況下，河口壩穩(wěn)定向前生長，形成第一期長朵狀河口壩。一段時間后，當水流強度持續(xù)增強時，分流水道繼續(xù)向前延伸形成新一期河口壩，后期沉積物順流加積疊置于前期河口壩之上，形成了多期順源疊置的前積型復(fù)合河口壩。以J2x3-11小層為例，剖面II'上的C1020井和C2832井河口壩內(nèi)部夾層整體呈斜列狀分布，平面上為Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ這3個單一河口壩順流疊置，剖面JJ'與KK'具有類似的特點，整體呈多期順源疊置分布。前積型河口壩具有向湖盆自然傾斜的特點，不同小層河口壩砂體的傾角具有一些差異（圖6）。按照小井距傾角計算方法[12]，對研究區(qū)河口壩發(fā)育的小層進行了計算，J2x1-21小層傾角為0.31°，J2x2-11小層為0.90°，J2x2-21小層為1.50°，J2x2-31小層為2.00°，J2x3-11小層為1.90°，J2x3-21小層為2.20°，J2x3-31小層為2.40°，自下而上，河口壩前積傾角漸漸減小。

圖5 研究區(qū)J2x3-11小層河口壩構(gòu)型解剖及前積型河口壩構(gòu)型樣式（圖5a位置見圖3e）

（2）側(cè)積型河口壩構(gòu)型樣式 側(cè)積型河口壩為不同時期發(fā)育的河口壩呈側(cè)向拼接分布特征，垂向加積與前積特征不明顯。其形成主要是上游分流水道匯合引起水動力增強，導(dǎo)致分流河道決口，形成次級分流水道，在次級分流水道的持續(xù)供給下，在分流河道側(cè)緣發(fā)育新的河口壩，伴隨著分流河道的多次決口，水道分散后形成多個單一河口壩側(cè)向疊置，最終形成了砂體平面上連片、側(cè)向疊置的復(fù)合河口壩（圖7）。圖8中2個剖面確定的Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ這3期單一河口壩側(cè)向疊置，形成了復(fù)合砂體。

2.5 河口壩構(gòu)型模式分析

研究區(qū)發(fā)育的曲流河三角洲河口壩具有特殊性，其坡度小于1°，水體較淺，水動力較弱，沉積作用主要發(fā)生在浪基面之上。沉積物以細砂巖、粉砂巖、泥巖等細粒為主，砂體厚度小、面積大，呈寬薄狀展布，以分流河道向前延伸形成串珠狀前積型河口壩及側(cè)向遷移形成側(cè)積型河口壩為主（圖8）。夾層發(fā)育程度較高，主要是覆蓋于壩體表面的薄層泥巖及壩間泥巖。研究區(qū)西山窯組一段河口壩砂體在平面上呈連片朵狀分布，在垂向上互相疊置，水下分流河道呈窄條帶狀分布，延伸較遠。隨著基準面不斷上升，河口壩砂體形態(tài)由連片狀向孤立狀過渡，其間的泥巖屏障不斷增加?；鶞拭嫘氐捻敳恳话惆l(fā)育灘壩沉積，砂體呈透鏡狀并平行于湖岸線分布。本文重點對主力油層連片的復(fù)合河口壩砂體進行內(nèi)部構(gòu)型解剖，在單層連片復(fù)合河口壩內(nèi)部識別出了單一河口壩與分流河道，單一河口壩寬度為500.0～700.0 m，長度為600.0～800.0 m，而單一水下分流河道砂體寬度為50 m左右。

3 河口壩內(nèi)部剩余油分布

3.1 河口壩內(nèi)部剩余油分布類型

河口壩不同的構(gòu)型特點導(dǎo)致了研究區(qū)剩余油分布具有差異性，總體上可將研究區(qū)河口壩剩余油分布類型劃分為以下4種。

圖8 研究區(qū)西山窯組一段河口壩儲集層構(gòu)型模式

（1）滯留型 在井網(wǎng)相對完善的單一河口壩區(qū)域內(nèi)，剩余油呈條帶狀滯留于注采井間的非主流線區(qū)域。如C2871井組C2832井—C2871井—C2866井區(qū)J2x3-31小層，其主流線方向為C2835井、C2871井以及C2866井以北區(qū)域，C2866井及西部小范圍區(qū)域處于非主流線區(qū)域，水洗強度相對較弱，形成面積較大、呈條帶狀分布的剩余油。

（2）單向受效型 井網(wǎng)完善程度較差的河口壩，油井只與一口水井連通，使得在油井的另一側(cè)存在大量剩余油。如C2831井—C2832井部位J2x3-31小層，彩006井單向受效于C2831注水井，在彩006井以南存在連片的剩余油。

（3）注水受效差型 大多分布于河口壩壩緣處，由于注水井油層物性差，注水井吸水差甚至不吸水而形成剩余油。如C2871井組J2x2-21小層，C2866井以西的區(qū)域以及C2874井—C2875井之間的區(qū)域，由于處于河口壩主體與壩緣砂體交叉區(qū)域，儲集層吸水情況較臨近區(qū)域差，形成范圍不大、呈連片狀的剩余油。

（4）平面干擾型 受河口壩砂體的平面非均質(zhì)性影響，注入水沿高滲透方向推進，使砂體邊部的薄油層和滲透性較差層受主體部位平面干擾形成剩余油。如C2930井、C2924井和C2925井之間J2x2-31小層的砂體區(qū)域，河口壩平面非均質(zhì)性使得注入水主要驅(qū)向C2929井，C2930井與C2925井之間水驅(qū)動用程度低，從而形成平面干擾型剩余油。

3.2 開發(fā)中后期河口壩內(nèi)部剩余油挖潛方案

從油藏工程的角度來看，不同類型的剩余油需要采用不同的開發(fā)挖潛方案。對于滯留型，需要進一步完善井網(wǎng)，多采用射孔、補孔及增加井間加密井的方式來開采剩余油。對單向受效型，除了進一步完善井網(wǎng)外，還需要增加注水量來擴大水驅(qū)波及范圍，進一步增大水驅(qū)效率。對注水受效差型，應(yīng)增加注水井數(shù)量和注水量，加大儲集層吸水量，形成面積注水，擴大水驅(qū)影響力，提高剩余油采收率。對平面干擾型，需要對同一流動單元的井進行關(guān)井，增加注水井及注水量，擴大水驅(qū)波及范圍，提高河口壩砂體邊緣的剩余油采收率。

4 結(jié)論

（1）河口壩構(gòu)型識別標志有兩類：不同期單元垂向疊置與同期單元側(cè)向拼接。其中，同期單元側(cè)向拼接有3種方式：壩主體—壩主體、壩主體—壩緣—壩主體和壩主體—壩間泥—壩主體。利用多維互動與動靜結(jié)合對研究區(qū)的河口壩構(gòu)型進行了解剖，分析了前積型與側(cè)積型河口壩構(gòu)型模式，探討了其成因。

（2）研究區(qū)西山窯組一段小層中單一河口壩數(shù)量最多為24個，最少為12個，7個小層共發(fā)育了129個單一河口壩。前積型河口壩的傾角為0.31°～2.40°，自下而上河口壩前積傾角漸漸減小，單一河口壩長約500 m，寬約450 m，單一水下分流河道砂體寬約50 m.

（3）研究區(qū)剩余油分布類型主要有4種：滯留型、單向受效型、注水受效差型及平面干擾型。針對不同的剩余油分布類型，需采用不同的開發(fā)措施提高采收率。