河控三角洲水下分流河道砂体储集层构型精细分析——以扶余油田探51区块为例

赵小庆 ，鲍志东 ，刘宗飞，赵华 ，柴秋会

（1. 中国石油大学（北京）地球科学学院；2. 中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室）

0 引言

储集层构型亦称为储集层建筑结构，是指不同级次储集层构成单元的形态、规模、方向及其叠置关系[1]。三角洲前缘沉积是中国已发现油田的重要储集层类型之一[2]，而水下分流河道砂体是河控三角洲前缘储集砂体的重要组成部分，研究水下分流河道砂体的构型可以有效指导剩余油挖潜，对油田开发具有重要意义。

水下分流河道砂体的储集层构型研究起步较晚，前人研究主要集中在野外露头和现代沉积[3]，对地下储集层构型的研究则较少[4-6]。本文以扶余油田探51区块扶余油层河控三角洲水下分流河道砂体储集层为例，探讨水下分流河道砂体各级次构型单元的识别标志及解剖方法，并建立研究区水下分流河道砂体储集层三维构型模型。

1 研究区概况

图1 扶余油田构造位置图

扶余油田位于松辽盆地中央坳陷区东缘扶新隆起带扶余Ⅲ号构造（见图1），是一个被断层复杂化的多高点穹隆背斜。油藏类型为被断层复杂化的层状构造油藏，主力油层为白垩系泉头组上油层组，是一套完整的河流—三角洲沉积[7]，其中泉四段扶余油层为典型的三角洲前缘沉积[8-9]，油藏埋深300～500 m，厚度约为200 m，为本次研究的目的层段。

扶余油田于1965年6月投产，1990年9月进入特高含水开发阶段，综合含水率达 90%以上，剩余油呈整体分散、局部集中的分布特征。为了研究河道内部构型对剩余油分布的控制作用、为油田挖潜提供地质依据，亟需开展单一河道内部构型精细解剖研究[10]。

2 储集层构型精细分析

2.1 水下分流河道砂体构型级次划分

本研究以Miall河流相储集层构型分级为基础[1]，参照尹太举等的扇三角洲构型分类方案[11]，综合考虑扶余油田实际情况，应用层次分析法[12]，将研究区的构型界面分为6级：1级、2级界面与Miall的定义相同，分别为交错层系和交错层系组的界面；3级界面为小型洪水形成的填充体底部小型冲刷面、大洪水事件中次洪峰沉积或不同水动力阶段沉积形成的界面，当沉积体为小洪水填充体，且发育泥质夹层时，3级界面作用与4级界面相似，但规模较小；4级界面为单成因砂体内部的沉积间断面或冲刷面，代表单成因砂体发育过程中某次沉积事件的开始或结束；5级界面为单成因砂体的顶底界面，表明某期单成因砂体发育的开始或终结，其中单成因砂体为基本结构要素；6级界面为单层的界面，为非渗透界面，其连续性更好，分布范围更广，并可全工区追踪对比，代表一组洪水事件的开始或结束，单层为该级次要素实体。其中，4—6级界面及其结构要素是本次研究的重点。

2.2 单一河道识别标志及定量规模

扶余油田探51区块扶余油层可分为4个砂层组，共13个小层[8-9]，每个小层垂向上为单一水下分流河道沉积体。

2.2.1 单一河道的识别标志

河控三角洲前缘水下分流河道砂体通常是由多期单一河道砂体复合而成，由于单一河道砂体之间组合方式的多样性及单一河道砂体自身结构的非均质性，导致复合河道砂体内部空间结构异常复杂。可在识别单一河道砂体边界的基础上，进行复合河道构型解剖。结合前人对单一分流河道特征的研究[13]，分析研究区岩性和测井资料发现，单一河道砂体边界具有 4个识别标志（见图 2—图 5）：①河道间沉积，分布不连续的河道间砂体通常代表两条单一河道的边界，故可以通过河道间砂体识别复合河道中的单一河道砂体（见图2）；②邻井河道砂体距标志层顶的高程差，当相邻单一河道都为满岸深度时，不同河道沉积砂体顶面与标志层顶的距离存在差异，可将这种高程差异作为识别标志，判断存在单一河道边界（见图 3）；③河道砂体厚度差异，河流搬运、沉积砂体的能力受到气候、构造等多种因素影响，并且这些因素随时间不断变化，使不同河流在相同时期或相同河流在不同时期沉积的砂体在厚度上存在差异，当这种厚度差异可以在较大范围内追踪，就能成为识别单一河道砂体的标志（见图4）；④“厚—薄—厚”特征，在河道下切作用下，同一期河道砂体从河道主体到河道边缘逐渐变薄，当河道砂体出现由厚变薄再变厚的情况时，通常标志河道边缘，这种河道砂体厚度在侧向上的变化可以作为单一河道砂体边界的识别标志（见图5）。

图2 扶余油田东区泉四段不连续河道间砂体作为单一河道砂体分界线模式

图3 扶余油田东区泉四段两条河道高程差异作为单一河道砂体分界线模式

图4 扶余油田东区泉四段两条河道厚度差异作为单一河道砂体分界线模式

图5 扶余油田东区泉四段砂体“厚—薄—厚”特征作为单一河道砂体分界线模式

本次研究在应用上述 4种单一河道识别标志基础上，根据工区实际情况，并结合砂体成因类型及其分布规律等综合因素，对复合河道进行构型解剖。

2.2.2 单一河道的规模

通过对水下分流河道砂体的野外露头观察和现代沉积测量发现，单一水下分流河道砂体的宽度和深度存在良好的相关性[3]。可根据野外露头、现代沉积及研究区密井网资料，建立单一河道砂体宽度与厚度之间的定量模式，预测单一河道的规模，进而指导稀疏井区单砂体的刻画工作。

统计研究区 167口开发井发现，扶余油田东区泉四段单一河道宽度较小（300～500 m），自然电位和自然伽马曲线形态呈圆头状的独立型单一河道砂体平均宽度为330 m左右。在研究区筛选出河道边界明显、侧向切叠较少的单一河道砂体，统计其宽度和厚度，对所得数据（共 118个）进行分析，发现单一河道砂体的宽度和厚度具有良好的对数关系（见图6），并拟合出单一河道砂体宽度和厚度的关系公式：

图6 扶余油田东区泉四段单一河道砂体宽度与厚度关系

在已知某单一河道砂体厚度（可在单井上读出该值）的情况下，可以利用获得的经验公式计算出单一河道砂体宽度。

研究区位于大东山—桂东EW向构造带与NE方向构造的复合部位，沿两构造带均有与成矿关系密切的燕山期岩浆岩侵入。侵入岩主要有大东山、高山和宝山黑云母花岗岩体，此外有出露规模较小的下塘黑云母斜长花岗岩体、下塘爆破角砾岩筒、一六岩脉群和玄武岩脉等。区内矿床的空间展布主要受构造岩浆活动控制，金属矿床类型为岩浆热液型矿床(主要有岩浆矿床、接触交代型矿床、热液矿床)。

在识别单一河道边界的基础上，对平面和剖面进行边界点识别，然后将识别出来的边界点投影到复合微相平面图上，再结合河道定量规模约束，并遵循相似标志相连接的原则，将相邻的同种类型识别标志作为同一个边界连接起来进行合理组合，最终完成研究区单一河道划分（见图7），为河道内部构型解剖打下基础。

图7 扶余油田东区泉四段第10小层单一河道砂体展布特征

2.3 单一河道内部构型解剖

2.3.1 单一河道内部构型模式

单一河道内部的增生体是由于水下分流河道砂体向湖（海）方向不断前积而形成的。随着湖平面的不断下降，河道不断向前伸展，伴随短期的湖平面上升，形成向湖方向倾斜的泥质夹层，对应于Miall的4级构型界面[14-16]。由于研究区目的层为典型的河控三角洲前缘，主要发育顺直河道，受地形坡度的影响，以前积作用为主导，故夹层倾向和延伸方向与单一河道砂体前积方向一致，但倾角略大于单一河道砂体（见图8）。

图8 单一河道砂体内部构型模式

2.3.2 四级夹层倾角的确定

采用岩心观察、测井识别和动态验证的研究思路，对单一河道砂体内部 4级界面处夹层进行井间预测。首先在取心井上进行 4级界面处夹层识别；然后，在水下分流河道砂体内部增生体发育模式的指导下，进行夹层测井识别和井间预测；应用典型井区动态资料验证夹层预测准确性，并最终确定该区夹层定量模式。其中，夹层定量模式的确定是本次研究的重点。

2.3.2.1 单一河道内部夹层特征

图9 扶余油田探51区块邻区J20井泉四段水下分流河道砂体夹层垂向序列

岩心精细描述及微相分析表明（见图 9），探 51区块邻区J20密闭取心井第1砂层组3小层为厚5.8 m的典型水下分支河道沉积，从下向上发育正旋回细砂岩、粉细砂岩及粉砂岩。垂向序列从下向上依次为：底部突变面；10 cm厚灰白色钙质细砂岩底部滞溜沉积；槽状交错层理、板状交错层理饱含油、含油细砂岩；交错层理含油粉细砂岩；交错层理含油粉砂岩、粉细砂岩；黄色油迹粉砂质泥岩、绿色粉砂质泥岩；分流河道间绿色泥质沉积。

取心井岩心精细描述表明，此段岩心发育 4个薄夹层，主要为泥质夹层和粉砂质泥岩夹层 2种。泥质夹层厚度变化小（0.1～0.3 m），自然伽马呈现高值且回返较小，自然电位向基线方向偏移，深浅侧向电阻率相对砂岩段下降，微电位、微梯度电阻率曲线幅度差变小，微电极回返超过1/3；粉砂质泥岩与泥质夹层类似，但曲线的峰值幅度、回返程度随泥质含量的降低而变小。根据以上夹层电性特征，可以较好地识别单井上单一河道砂体内部夹层。

2.3.2.2 单一河道内部夹层倾角的确定

单一河道内部 4级界面处夹层在垂直古河道水流方向呈近水平展布，在顺古河道水流方向则向湖盆方向倾斜且倾角略大于单一河道砂体前积倾角，本此研究据此定性模式指导夹层的井间预测。在此基础上，再应用动态资料验证井间夹层预测的准确程度，定量确定夹层的倾角范围，进而指导资料较少区域的预测。研究区内D21-30.4井组资料较全且具有代表性，本文对其进行动态分析。D21-29.2、D21-33.4和D21-31井为采油井，D21-30.4井为注水井，射孔情况见图10。D21-29.2井该小层中部油层水洗严重，下部油层未动用；D21-33.4井中部油层水洗严重，上部油层动用程度高，下部油层未动用；D21-31井中部油层水洗严重，上部和下部油层动用程度差。分析发现，D21-30.4井注水部位在两个夹层之间，D21-29.2和D21-31井上部、下部油层均未动用，表明该小层内这3口井之间存在2个渗流屏障；而D21-33.4井下部油层未动用，上部和中部油层均有动用，表明存在下部渗流屏障，不存在上部渗流屏障（见图10）[17-20]。

图10 水下分流河道砂体内部隔夹层剖面分布图

因此，在定性模式和动态资料的综合指导验证下，可得到准确性较强的井间夹层预测结果。在上述分析基础上，进行单一河道内部夹层倾角的计算：

对研究区资料丰富的井组进行计算，得到各井区的倾角计算参数及结果（见表1）。

表1 扶余油田东区单一河道内部夹层倾角计算参数及结果

通过多组数据计算发现该区各个小层 4级界面处夹层倾角范围为0°～2°，其中图10所示剖面为第3组数据计算结果。

常规井距条件下，单一水下分流河道砂体内部的4级结构体和 4级界面有很好的垂向可分性和横向对比性（见图10）。结合现代沉积、野外露头研究[4]及密井组解剖分析，发现水下分流河道砂体单砂体内部建筑结构（4级）为近于水平的垂向加积，其4级界面产状为 0°～2°。

2.4 三维构型建模

采用构造建模、模式指导以及井间预测的思路，进行工区内水下分流河道砂体的三维构型建模。首先，对工区进行三维构造建模；然后以与工区沉积背景相似的水下分流河道砂体构型模式为指导；最后应用研究区内井资料进行井间模拟或插值，并定量描述储集砂体的大小、几何形态及其三维空间分布特征。

研究区目的层为水下分流河道砂体储集层，由于5级构型单元（单一河道）与 4级构型单元（单一河道内部）的空间展布特点不同，在综合考虑构型单元级次性的基础上，进行单一河道与单一河道内部增生体两个层次的三维构型建模。通过对比发现，5级构型界面具有分布范围广、界面易于识别、井间可对比性高等特点，可依据沉积学原理和生产动态资料对 5级界面进行井间对比，故采用确定性建模方法建立 5级界面的三维分布模型；而 4级界面建模可应用已建立的定量模式实现，再结合已建立的单一河道级次的三维构型模型，最终得到真正意义上的三角洲前缘水下分流河道砂体储集层地质模型（见图11），指导油藏数值模拟、剩余油挖潜及开发方案调整[21-25]。

图11 扶余油田探51区块扶余油层4小层三维储集层构型栅状图

3 结论

扶余油田探51区块扶余油层内单一河道边界具有4种识别标志：河道间沉积、砂体高程差异、砂体厚度差异以及相邻砂体的“厚—薄—厚”组合。结合对单一河道砂体宽度与厚度定量关系的研究成果，对工区内单一河道砂体进行了有效识别。

对动态资料丰富的密井网区进行单一河道砂体解剖，得到较为可靠的4级界面处夹层的三维展布结果：在垂直古河道水流方向近水平展布，在顺古河道水流方向倾角为 0°～2°。

采用构造建模、模式指导及井间预测的思路，建立了研究区基于 4级构型界面的水下分流河道砂体三维地质模型，为油田生产实际提供了可靠的地质依据。

符号注释：

GR——自然伽马，API；SP——自然电位，mV；RMINV——微梯度电阻率，Ω·m；RMNOR——微电位电阻率，Ω·m；R05——0.5 m底部梯度电阻率，Ω·m；Δt——声波时差，μs/m；R25——2.5 m底部梯度电阻率，Ω·m；h——单一河道砂体厚度，m；W——单一河道砂体宽度，m；RLLS——浅侧向电阻率，Ω·m；RLLD——深侧向电阻率，Ω·m；L——同一夹层内两井之间的水平距离，m；h1，h2——两井夹层顶面距最近中期旋回顶面的距离。

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