三角洲前缘水下分流河道单砂体叠置机理及对剩余油的控制——以扶余油田J19区块泉头组四段为例

封从军，鲍志东，代春明，张兆谦

(1.西北大学 地质学系 大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069； 2.中国石油 东方地球物理公司，河北 涿州 072751；3.中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249； 4.中国石油 吉林油田分公司 扶余采油厂，吉林 松原 710054； 5.中国石油 大庆油田有限责任公司 勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712)

三角洲前缘水下分流河道单砂体叠置机理及对剩余油的控制
——以扶余油田J19区块泉头组四段为例

封从军1,2，鲍志东3，代春明4，张兆谦5

(1.西北大学 地质学系 大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069； 2.中国石油 东方地球物理公司，河北 涿州 072751；3.中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249； 4.中国石油 吉林油田分公司 扶余采油厂，吉林 松原 710054； 5.中国石油 大庆油田有限责任公司 勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712)

以松辽盆地扶余油田J19区块泉头组四段为例，在沉积微相研究的基础上，综合应用岩心、测井、生产动态等资料，对三角洲前缘复合水下分流河道内部的单砂体进行定量识别。研究结果表明，研究区单砂体叠置类型主要包括分离式、叠加式、切叠式、替代式4种垂向叠置样式和间湾接触、堤岸接触、对接式、侧切式、替代式5种平面接触样式，并总结了相应的识别标志。研究区单砂体宽度介于200～800m，单砂体厚度介于4～8m。分离式的叠置砂体顶部剩余油富集；叠加式、切叠式、替代式(垂向)叠置类型的砂体厚度不同、注水方向不同，对剩余油分布范围有较大影响。间湾接触、堤岸接触、对接式的砂体横向不连通，在两个单砂体之间易形成侧翼剩余油富集；侧切式和替代式的砂体，横向连通性好，剩余油不易富集。

水下分流河道；三角洲前缘；单砂体；泉头组；剩余油；扶余油田

我国东部大多数老油田，经过多年的注水开发，已进入高含水开发阶段[1]，剩余油分布情况十分复杂，呈高度分散状态。常规的基于小层精度的储层研究已经难以满足油田生产需要，研究重心以由小层为基本单元深入至以复合河道砂体内部单砂体为基本单元。单砂体是指自身垂向上和平面上都连续，但与上、下砂体间有泥岩或不渗透夹层分隔的砂体[2-5]。不同的单砂体在粒度、分选、杂基含量等方面存在较大差异，从而导致储层物性方面有较大差异；而且单砂体之间经常存在较薄的泥岩、泥质粉砂岩或泥质细砂岩隔夹层，导致单砂体之间不连通，从而使复合河道砂体含油不均匀[6-17]，使得储层非均质性愈加严重，增加了老油田剩余油挖潜工作的难度。

1 研究区概况

扶余油田泉头组四段(泉四段)沉积时期盆地持续坳陷，来自西南方向的保康水系和南部的怀德-长春水系为主要物源，多条河流向湖盆注入，形成了大面积的浅水三角洲砂体[18]，以乾安三角洲和扶余三角洲为典型代表。泉四段坳陷期沉积的地层厚度介于70～100 m，具有统一的沉降中心。研究区泉四段主要为浅水三角洲前缘沉积，通过岩心观察描述共识别出5种沉积微相类型，包括：水下分流河道、水下分流间湾、水下天然堤、河口坝和远砂坝。在湖平面升降的不同阶段，水下分流河道砂体频繁摆动、分叉改道，形成了大面积的连片状、条带状、不规则状的复合砂体。

2 水下分流河道单砂体划分

2.1 单砂体叠置样式及识别标志

在湖平面升降的不同阶段，由于可容纳空间与沉积物补给通量比值(A/S)的变化，导致水下分流河道单砂体的保存程度和堆积样式有较大的变化。通过对研究区密井网区深入解剖，沿垂直物源和顺物源方向的连井剖面对单砂体的叠置样式进行统计，总结了研究区单砂体4种垂向、5种平面叠置样式及其识别标志。

2.1.1 垂向叠置样式及识别标志

在湖平面升降的不同阶段，不同时期沉积的单砂体垂向叠置切割，形成了不同的叠置样式。总结发现研究区泉四段水下分流河道单砂体的垂向叠置样式主要包括分离式、叠加式、切叠式和替代式4种类型(图1)，每一种叠置样式都有各自典型的测井响应标志(图2)。

图1 扶余油田J19区块泉头组四段单砂体垂向叠置样式Fig.1 Vertical superimposition patterns of single sandbodies of K1q4 in J19 block,Fuyu oilfield

图2 扶余油田J19区块泉头组四段单砂体垂向叠置测井识别标志Fig.2 Logging markers of vertically superimposed single sandbodies of K1q4 in J19 block,Fuyu oilfield

1) 分离式

分离式是指垂向上两期单砂体之间主要被泥岩等细粒沉积物分隔，两期单砂体本身没有接触。该类型的叠置砂体主要在湖平面上升的晚期和下降的早期常见，此时可容纳空间远大于沉积物补给通量，水下分流河道单砂体多为分离式。该类砂体的测井识别标志在2.5 m电阻率曲线上显示为两个明显分离的箱型特征，单砂体分离处曲线回返明显(图2a)。总结发现，在研究区泉四段，该类型单砂体间的细粒沉积物岩性主要为泥岩、泥砾岩(图3)。

2) 叠加式

叠加式是指两期单砂体垂向上接触，但是后期形成的单砂体对早期形成的单砂体没有明显的侵蚀、冲刷等作用。该类型的叠置砂体主要在湖平面上升的中、晚期和下降的早、中期常见，此时可容纳空间大于沉积物补给通量，水下分流河道单砂体间多为叠加式接触。根据两期单砂体叠置位置的不同，又可分为侧向叠加和垂向叠加两种类型。侧向叠加式砂体在两期砂体叠置处，2.5 m电阻率曲线上显示为两个阶梯状的箱型特征，而在两期单砂体没有叠置处，2.5 m电阻率曲线上显示为一个单独的箱型特征；垂向叠置式砂体在两期砂体叠置处，2.5 m电阻率曲线上显示为两个阶梯状的箱型特征，向河道边部，第二期单砂体2.5 m电阻率曲线箱型的底部高程明显上升，第一期单砂体2.5 m电阻率曲线箱型的顶部高程一致(图2b)。

图3 扶余油田J19区块泉头组四段细粒沉积物类型及测井响应特征Fig.3 Logging models and sediment types of K1q4 in J19 block, Fuyu oilfield

3) 切叠式

切叠式是指垂向上后期形成的单砂体对早期形成的单砂体有明显的侵蚀、冲刷等作用。该类型的叠置砂体主要在湖平面上升的早、中期和下降的中、晚期常见，此时可容纳空间小于沉积物补给通量，水下分流河道单砂体间多为切叠式接触。根据两期单砂体切叠方式的不同，又可分为侧向切叠和垂向切叠2种类型。侧向切叠式砂体在两期砂体切叠处，2.5 m电阻率曲线上显示为两个阶梯状的箱型特征，而在两期单砂体没有切叠处，2.5 m电阻率曲线上各自显示为一个单独的箱型特征，但是第一期沉积砂体的箱型曲线高程有明显的差异；垂向切叠式砂体在两期砂体切叠处，2.5 m电阻率曲线上显示为两个阶梯状的箱型特征，向河道边部第二期单砂体2.5 m电阻率曲线箱型的底部和第一期单砂体2.5 m电阻率曲线箱型的顶部高程明显上升(图2c)。

阶梯状曲线回返(图4)代表了多期单砂体的叠置，是叠加式和切叠式砂体共有的特征，因此，难以仅用该标志对这两类砂体进行区分，需要多井的组合标志进行综合判别。

4) 替代式

替代式是指垂向上后期形成的单砂体把早期形成的单砂体全部侵蚀、冲刷掉，第一期砂体在垂向上没有被保留下来。该类型的切叠砂体主要在湖平面上升的早期和下降的晚期常见，此时可容纳空间远小于沉积物补给通量，水下分流河道单砂体间多为替代式接触。在两期砂体切叠处，替代式砂体2.5 m电阻率曲线上显示为一个单独的箱型特征，而在两期单砂体没有切叠处，向河道的一边，2.5 m电阻率曲线上也显示为一个单独的箱型特征，但是这两个箱型曲线的高程有明显的差异(图2d)。因此，高程差异是侧向叠加、侧向切叠和替代式单砂体叠置样式的共同特征(图5)，难以仅用该标志对这两类砂体进行区分，需要多井的组合标志进行综合判别。

图4 扶余油田J19区块泉头组四段单砂体垂向叠置标志-阶梯状测井曲线Fig.4 Step-type logging responses for vertically superimposed single sandbodies of K1q4 in J19 block,Fuyu oilfield

2.1.2 平面叠置样式及识别标志

单砂体间的平面接触反映的是某一时期沉积的不同单砂体平面上的位置关系，此时湖平面变化不大，该时期沉积的单砂体的接触关系主要受水动力条件、水下分流河道摆动程度、古气候等因素的影响，在平面上形成不同的叠置样式。总结发现研究区泉四段水下分流河道单砂体的平面接触样式主要包括间湾接触、堤岸接触、对接式、侧切式和替代式5种类型(图6)，每一种接触样式都有各自典型的测井相标志(图7)。

图5 扶余油田J19区块泉头组四段单砂体垂向叠置标志-高程差异Fig.5 Elevation discrepancy for identifying vertically superimposed single sandbodies of K1q4 in J19 block, Fuyu oilfield

图6 扶余油田J19区块泉头组四段单砂体平面接触样式Fig.6 Lateral contact styles of single sandbodies of K1q4 in J19 block,Fuyu oilfield

图7 扶余油田J19区块泉头组四段单砂体平面接触测井识别标志Fig.7 Logging markers of lateral contacts of single sandbodies of K1q4 in J19 block,Fuyu oilfield

1) 间湾接触

间湾接触是指两个单砂体彼此不接触，单砂体之间为水下分流间湾沉积。由于水下分流间湾主要为泥岩，所以两个单砂体之间不连通，各自形成独立的渗流体系。在砂体处2.5 m电阻率曲线上显示为一个单独的箱型特征，而在水下分流间湾处2.5 m电阻率曲线为平直的曲线形态(图7a)。

研究区泉四段该种类型的接触砂体主要分布在三角洲前缘水下分流河道末端，水下分流河道分叉后继续向前延伸，彼此间主要为间湾接触。在湖平面上升的晚期及湖平面下降的早期，由于A远大于S，此时单砂体间主要为间湾接触(图8a)。

2) 堤岸接触

堤岸接触是指两个单砂体彼此不接触，单砂体之间为水下天然堤沉积。由于水下天然堤主要为粉砂岩或泥质粉砂岩，所以两个单砂体之间为弱连通或不连通。在砂体处2.5 m电阻率曲线上显示为一个单独的箱型特征，而在水下天然堤处2.5 m电阻率曲线为锯齿状的曲线形态(图7b)。

研究区该种类型的接触砂体主要分布在三角洲前缘复合水下分流河道砂体的内部，不同的水下分流河道砂体平面复合后，易形成水下天然堤接触(图8b)。

3) 对接式

对接式是指两个单砂体彼此对接，单砂体之间的切叠关系不明显。由于两个单砂体之间接触部分较少，所以为弱连通或不连通。在砂体处，2.5 m电阻率曲线上显示为单独的箱型特征，但是不同的单砂体，显示的箱型电阻的厚度可能不同(图7c)。

研究区泉四段该种类型的接触砂体相对较少，且难以判断，该类型砂体通过砂体剖面的“厚-薄-厚”进行识别(图8c)。

4) 侧切式是指后期形成的砂体对早期形成的砂体有明显的冲刷、切割作用。由于两个单砂体之间接触部分较多，所以连通性较好，可以形成油气渗流的通道。在砂体处，2.5 m电阻率曲线上显示为单独的箱型特征，但是不同的单砂体，显示的箱型电阻的厚度可能不同(图7d)。

研究区泉四段该种类型的接触砂体相对较多，由于三角洲前缘水下分流河道的侧向摆动或改道等原因，不同时期形成的单砂体或同一时期形成的不同单砂体之间，都有可能发生冲刷、切割作用。该类型叠置砂体最典型的识别标志是“厚-薄-厚”的砂体特征(图8c)。

图8 扶余油田J19区块泉头组四段单砂体平面接触样式Fig.8 Lateral contact types for single sand bodies of K1q4 in J19 Block, Fuyu Oilfielda.间湾接触；b.堤岸接触；c.厚-薄-厚；d.侧向叠加

5) 替代式

替代式是指后期形成的单砂体完全把早期形成的单砂体冲刷、侵蚀掉，在两个单砂体重叠的地方没有留下早期形成的单砂体的痕迹。虽然在局部后期的单砂体完全替代了早期的单砂体，但是在其它部位这两个单砂体之间有接触的部分，所以这两个单砂体间的连通性较好。在砂体处，2.5 m电阻率曲线上显示为单独的箱型特征(图7e)。

研究区泉四段该种类型的接触砂体相对较多，由于三角洲前缘水下分流河道的侧向摆动或改道等原因，不同时期形成的单砂体或同一时期形成的不同单砂体之间，发生强烈的冲刷、切割作用，使得早期形成的单砂体较少一部分能保留下来。该类型叠置砂体最典型的识别标志是“侧向叠加”或“厚度差异”的砂体特征(图8d)。

2.2 单砂体定量预测公式

对古代三角洲砂体露头和现代三角洲研究成果调研表明，水下分流河道的宽度和深度存在一定的定量关系，因此利用研究区密井网资料建立单砂体宽度与厚度之间的定量预测公式(图9)，初步预测单砂体的规模，同时指导稀疏井区单砂体的刻画工作。通过拟合发现，随着湖平面的不断升高，单砂体的宽度和厚度都有减小的趋势。

图9 扶余油田J19区块泉头组四段三角洲前缘单砂体宽/厚比Fig.9 Width to thickness ratio of the single sandbodies of K1q4 in J19 block,Fuyu oilfield

砂体的几何形态及规模受控于沉积环境。不同的成因砂体一般都具有各自的几何形态及规模：席状砂在平面上呈等轴状，长宽比近于1 ∶1；透镜状砂体长宽比等于或小于3 ∶1；水下分流河道砂体多呈条带状，长宽比大于3 ∶1。不同几何形态的砂体的宽厚比是不同的；相似几何形态的砂体在湖平面升降的不同阶段，宽厚比也是不同的。因此，在单砂体定量表征的过程中，必须充分考虑单砂体规模的影响。

2.3 沉积模式的指导作用

单砂体的定量表征，其本身带有较强的井间预测性，为了能够准确的预测地下地质体的形态，要求研究人员应对储层地质理论有深刻的理解，并具有深厚的地质“功底”，能够掌握地下地质体的形成机理、分布规律及沉积模式。不同沉积环境的储层，沉积模式是不一样的，如曲流河的边滩模式，辫状河的心滩模式等；同样都是三角洲沉积环境的储层，由于河流作用、湖水(海水)作用的强弱不同，可以形成鸟嘴状破坏性三角洲、朵状建设性三角洲、鸟足状建设性三角洲等不同的沉积模式，而在不同的沉积模式指导下，单砂体定量表征的结果是不同的。

沉积模式在单砂体定量表征的过程中有着地质导向的作用。因此，研究区泉四段单砂体定量表征，是在对研究区泉四段浅水三角洲沉积微相分析的基础上开展的。针对松辽盆地湖盆浅水三角洲的沉积特征[17]，借鉴国内外该类型储层的研究方法和成果[18-22]，结合同类型三角洲的现代沉积考察结果，认为研究区泉四段砂体多为分叉树枝状，采用该模式指导单砂体的定量表征工作。

2.4 研究区单砂体划分结果

依据单砂体表征的技术流程，对研究区泉四段的单砂体进行定量表征，在复合河道砂体较发育的2～13小层共切连井剖面175条，划分出单砂体49个。统计结果表明：三角洲前缘水下分流河道单砂体宽度介于200～800 m的占91.3%，单砂体厚度介于4～8 m的占89.63%，单砂体宽厚比介于30～120之间的占90.5%。

研究区第7小层西南部发育大面积的连片状的水下分流河道砂体，在平面上可分为5个单砂体，其中第二和第三个单砂体有明显的侧向切叠作用。受西南物源影响，单砂体主要呈西南-东北方向条带状展布，水下分流河道单砂体宽度不大，砂体前端分叉明显(图10)。统计结果表明：第7小层单砂体最宽1 036.8 m，最窄148.7 m；单砂体最厚7.7 m，最薄2.5 m，单砂体平均宽厚比为83.4。

3 单砂体叠置方式对剩余油分布的影响

研究区泉四段单砂体叠置样式主要包括分离式、叠加式、切叠式、替代式(垂向)、间湾接触、堤岸接触、对接式、侧切式、替代式(横向)9种类型，受湖平面升降、水下分流河道自身摆动、古气候等因素的影响，单砂体的叠置样式及其复杂，多期砂体的互相切叠，改变了砂体间的连通性及注采关系，增加了剩余油研究的难度。

对于分离式的叠置砂体，由于多期砂体之间有泥质沉积，所以砂体间纵向不连通，在合采合注的采油方式下，底部砂体见效快，油气采出程度高，顶部砂体见效差，剩余油易富集(图11a)。单砂体间的相互切叠，导致切叠砂体间存在高程差异，在水驱过程中形成剩余油富集区(图11b—d)；叠加式、切叠式、替代式(垂向)叠置类型的砂体，砂体的厚度与注水方向不同，对剩余油分布范围有较大影响。

图10 扶余油田J19区块泉头组四段第7小层单砂体Fig.10 Single sandbody distribution of the 7th layer of K1q4 in J19 block,Fuyu oilfield

图11 单砂体对剩余油分布的控制机理Fig.11 Control mechanism of single sandbodies on remaining oil distribution

间湾接触(图11e)、堤岸接触(图11f)、对接式(图11g)接触样式的砂体横向不连通，在两个单砂体之间易形成侧翼剩余油富集；侧切式(图11h)和替代式(图11i)接触样式的砂体，横向连通性好，剩余油不易富集。

4 结论

1) 通过对研究区密井网区的深入解剖，总结了分离式、叠加式、切叠式、替代式4种单砂体垂向叠置样式和间湾接触、堤岸接触、对接式、侧切式、替代式5种单砂体平面接触样式及其识别标志。

2) 在单砂体识别的基础上，利用研究区密井网资料建立单砂体宽度与厚度之间的定量预测公式，并在浅水三角洲沉积模式的指导下，在泉四段2—13小层共划分出49个单砂体。统计结果表明：三角洲前缘水下分流河道单砂体宽度介于200～800 m，单砂体厚度介于4～8 m。

3) 分离式的叠置砂体，底部砂体见效快，水淹严重，顶部砂体见效差，剩余油易富集；叠加式、切叠式、替代式(垂向)叠置类型的砂体，砂体的厚度不同、注水方向不同，对剩余油分布范围有较大影响；间湾接触、堤岸接触、对接式的砂体横向不连通，在两个单砂体之间易形成侧翼剩余油富集；侧切式和替代式的砂体，横向连通性好，剩余油不易富集。

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(编辑 董 立)

Superimposition patterns of underwater distributary channel sands in deltaic front and its control on remaining oil distribution:a case study from K1q4in J19 block,Fuyu oilfield

Feng Congjun1,2,Bao Zhidong3,Dai Chunming4,Zhang Zhaoqian5

(1.StateKeyLaboratoryofContinentalDynamics,NorthwestUniversity,Xi’an,Shaanxi710069,China;2.BureauofGeophysicalProspecting,CNPC,Zhuozhou,Hebei072751,China;3.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourceandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;4.FuyuOilProductionPlant,PetroChinaJiLinOilfieldCompany,Songyuan,Jilin710054,China; 5.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,PetroChinaDaqingOilfieldCompany,Daqing,Heilongjiang163712,China)

Taking the fourth member of the Quantou Formation in J19 block of Fuyu oilfield as an example,single sandbodies identification was performed within composite underwater distributary channels in delta front by integrating various data including cores,logging and production performance on the basis of sedimentary micro-facies.The results show that there are four main vertical superimposition patterns of single sandbodies,including separated type,overlap-type,overlay type and substitution type,and five lateral contact patterns,including interdistributary contact,embankment contact,butt-joint,side shear and substitution type.The corresponding identification marks are also summarized.The width of single sandbody is in the range from 200-800m and their thickness range from 4-8m.The tops of the separated type sandbodies are rich in remaining oil.In overlap-type,overlay type and substitutional type sandbodies are different in thickness and water injection direction,thus strongly influencing remaining oil distribution.Sandbodies of interdistributary contact,embankment contact and butt-joint kinds are not interconnected laterally,thus remaining oil possibly occurring in the flanks of the sandbodies.In contrast,sandbodies of side shear and substitutional type are well connected laterally,unfavorable for enrichment of remaining oil.

underwater distributary channel，delta front,single sandbody,Quantou Formation,remaining oil,Fuyu oilfield

2014-07-11;

2014-10-20。

封从军(1981—)，男,博士、讲师，储层地质综合研究。E-mail:fengcj@nwu.deu.cn。

西北大学大陆动力学国家重点实验室科技部专项(BJ14267)；陕西省教育厅科研计划项目(14JK1754)。

0253-9985(2015)01-0128-08

10.11743/ogg20150116

TE121.1

A