储层构型研究现状及发展趋势

徐 波　佟建宇　赵 峰　杨 霞　聂 领　黄 鹏　张 帆

(1.中石油冀东油田南堡作业区， 河北 唐海 063200； 2.中石油冀东油田开发处， 河北 唐山 063000；

3.中石油冀东油田开发技术公司， 河北 唐海 063200)



储层构型研究现状及发展趋势

徐 波1佟建宇2赵 峰1杨 霞3聂 领1黄 鹏1张 帆1

(1.中石油冀东油田南堡作业区， 河北 唐海 063200； 2.中石油冀东油田开发处， 河北 唐山 063000；

3.中石油冀东油田开发技术公司， 河北 唐海 063200)

摘要：构型研究是目前储层研究的重点和难点领域之一。依据国内外储层构型研究的成果，对河流、三角洲、冲积扇等3类沉积体系构型研究的主要成果进行总结；对目前构型研究的常用方法及其局限性进行分析，指出目前构型研究中存在的问题及其发展趋势。

关键词：储层构型； 曲流河； 辫状河； 三角洲； 冲积扇； 发展趋势

砂体展布特征及非均质性认识是油田开发工作的基础。储层构型研究正是适应油气藏精细开发的需要，在传统沉积相研究基础上形成的“沉积相研究的新方法”[1]。与传统沉积相研究在平面和剖面上确定叠合砂体的优势成因环境不同，储层构型研究强调利用层次分析的思想，重点描述叠合砂体内不同级次构型单元间的物理界面，达到逐级精细认识砂体的目的。

构型理论及研究方法一经提出就受到各国学者的认同，并由原先的河流沉积体系运用于其他类型沉积体系研究，取得了丰硕成果，其间也形成一些不尽相同的学术观点。全面了解目前构型研究的现状，分析存在的问题，展望今后发展趋势，对进一步促进构型研究及发展有着重要的现实意义。

1储层构型的提出与发展

在1985年，Miall首次完整地提出构型的概念，建立了基于河流相的构型要素分析方法，使构型研究成为一门系统的学科[1]。Miall指出构型是指砂体及其内部构成单元的几何形态、大小、方向及其相互关系[1]。在构型研究中强调构型界面的识别和构型要素的划分。

对于构型界面的划分，Miall采用倒序排列的方式。在首次提出构型要素分析法时，将河流界面划分为4级，1988年补充为6级，1996年又进一步在一级界面前增加了一个反映纹层间界面的零级界面，在六级界面之后，增加了2个地层意义的界面(七级、八级界面)，称之为盆地构型界面。

关于构型要素的划分，自Miall在1985年提出将河流沉积物划分为8种基本构型要素后，并无大的改变，他将这8种构型要素组合为12种河流沉积模式。

2储层构型的研究内容

构型研究始于河流体系，我国学者将构型理论引入，并逐渐将研究方法运用于其他类型的储层，取得了一系列成果。

2.1河流沉积体系

(1)曲流河。曲流河为我国研究最成熟、成果最丰富的河流类型。研究重点为单一曲流河河道(五级构型体)、点坝和废弃河道(四级构型体)、点坝内侧积体(三级构型体)。

目前对曲流河构型研究，大多都是首先确定叠合河道砂体，再在叠合河道砂体中识别出单一曲流河河道，依据单一河道满岸深度和宽度关系计算点坝跨度，依据经验公式预测侧积层倾角和延伸范围，进而推算点坝内侧积体展布范围[2-4]。

目前在密井网地区利用测井资料描述曲流河边滩中侧积体特征是曲流河构型研究的重点。研究结果显示[3-4]：点坝砂体内发育有多个起伏不平的倾斜面(侧积面)，每个侧积面上发育有泥质的细粒沉积物(侧积层)，这些侧积层将点坝分割为若干个侧积体。侧积层面侧向于河道的迁移方向，倾角5°~30°；侧积层厚度变化较大，薄的为20~30 cm，厚的有2~3 m(图1)，在测井曲线上具有一定的响应[4]；剖面上侧积层延伸长度一般为河道砂体厚度的23；侧积体最大宽度是河曲的弯顶处，大致相当于洪水泛滥河流满岸宽度的23。受控于每次洪水水动力条件的差异，不同地区每个侧积体规模不尽相同，侧积体宽度一般为 60～70 m，个别达150 m。

图1　曲流河构型模式

(2)辫状河。目前辫状河构型研究仍处于模式的探索阶段，以心滩内部特征为研究重点。

廖保方等人通过对永定河现代沉积的考查指出：辫状河构型研究中应以底部冲刷面为一级界面；二级界面为岩性层间的界面；三级界面为层理构造的层系组界面；四级界面为层理构造的层系界面；五级界面为层系构造的纹层界面。辫状河沉积模式可概括为：一个由垂向加积作用控制的粗粒岩性为主体，层理构造发育，横向相变较大、垂向层序向上变细的正旋回组成的在空间上广泛展布的“叠覆泛砂体”[5]。这一沉积模式在以后的辫状河储层构型研究中被广泛采用。

对于心滩内的构型加积体，廖保方等人[5]认为是近水平叠加(图2)，构型界面倾角不超过2°。但近年来也有学者[6]认为心滩可分为原地心滩、迁移心滩、边部心滩、切滩和废弃心滩，提出心滩平缓前积叠置等类型，并据此提出心滩整体陡角前积叠置模式和平缓前积叠置模式。

2.2三角洲沉积体系

三角洲沉积体系可进一步分为三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲3个亚相。三角洲平原以河流沉积为主，构型研究与河流沉积体系相同。目前尚未见关于前三角洲构型研究的公开发表文献。三角洲前缘则表现出与河流沉积体系不同的构型特征。

图2　辫状河构型模式

三角洲前缘一般可划分为水下分流河道、河口坝、溢岸等构型单元，其中以水下分流河道和河口坝为最主要的研究对象。

目前学者对水下分流河道构型分级认识不统一。有学者认为水下分流河道单成因砂体与单河道砂体基本对应，属五级构型体，单河道内部构型体为四级构型体[7]。也有学者认为一个河道成因砂体是由多个单河道砂体叠合形成的，为复合河道充填体。成因砂体属五级构型体，单河道砂体和单一河口坝属四级构型体，河口坝砂体内的增生体为三级构型体[8]。

对于单河道砂体内部构型，有学者认为河道砂体内以垂向加积体为主要类型，层次界面为近水平状泥质、钙质或物性夹层[6]。夹层厚度5~40 cm，倾角一般小于5°(图3)。也有学者认为依据三角洲前缘位置的不同，河控三角洲水下分流河道内部存在侧积夹层、前积夹层和垂积夹层3种类型[9]。在水体较浅的三角洲前缘与平原过渡带和三角洲前缘斜坡带，水下分流河道发育顺直河道与曲流河道2种，顺直河道以垂积作用为主，曲流河道则以侵凸沉凹再侧积作用为主。

图3　三角洲前缘水下分流河道构型模式

对于河口坝砂体内部构型[8]，一般认为四级构型体为单一河口坝砂体，构型界面为分布较稳定的夹层；三级构型体为河口坝砂体内的前积体，构型界面为不稳定发育的钙质、泥质、粉砂质夹层。夹层厚度变化较大，为0.2~2.0 m，产状为平行或倾斜，倾角范围2°~4°。前积体走向垂直于主河道延伸方向(图4)，不同地区前积体变化较大。辛治国[10]通过对东营凹陷胜坨油田河口坝砂体构型解剖，认为研究区河口坝前积体延伸长度小于8 km，宽度小于4 km。

图4　河口坝砂体构型模式

2.3冲积扇沉积体系

我国学者还将构型研究的方法运用到冲积扇体系储层的研究中。但受水动力条件、物源特征的影响，冲积扇体系储层具有分选差、相变迅速的特征，相应构型界面的识别难度较大，目前尚未形成较为统一的认识。

吴胜和等人首先将冲积扇沉积体系划分为扇根内带、扇根外带、扇中、扇缘4个亚相，在4个亚相中共识别出7类五级构型单元，9类四级构型单元和10个三级构型单元，最终建立了砾岩储层冲积扇构型模式[11]。

也有学者在对冲积扇储层进行构型研究时，未严格按照Miall依据河流体系所提的分级方案，而是依据层次分析的思想，提出新的分级方案[12]。

3储层构型的研究方法

(1)现代河流及野外露头实测法。储层构型研究最早始于现代河流沉积和古代河流野外露头考查，该方法是最直接、精度最高的构型研究方法。我国对河流沉积体系、三角洲沉积体系的储层构型研究都是始于现代河流和野外露头实测分析[13]。借助现代航拍和卫星影像技术的不断进步，研究者们可更全面、更直观地研究河流 — 三角洲体系沉积特征。

(2)室内沉积模拟法。目前主要模拟类型为三角洲沉积体系。刘忠保等人通过辫状河 — 扇三角洲湖退沉积过程的模拟实验研究，探讨了不同湖水深度下辫状河 — 扇三角洲的定量演变趋势[14]；王文乐通过对大庆油田杏六区东部枝状三角洲沉积过程的模拟，分析了枝状三角洲类型沉积背景条件下单砂体形成机制及控制因素[15]。

(3)地震储层学研究法。地震储层学在研究过程中强调在高精度层序地层学研究的基础上，利用地震反演与属性分析技术对油气储层的外部形态、内部结构、特征与属性等进行精细刻画和表征。

地震储层学研究不仅对地震资料品质有着较高的要求，沉积体系储层特征也是决定该方法精确度的一个重要因素。一般而言，在河流 — 三角洲沉积体系中，对于泥岩厚度较大、分布较稳定的曲流河和三角洲前缘沉积，砂体空间叠加特征和横向的迁移变化均能在地震资料上清晰成像[16]；而对于呈现出“砂包泥特征”的辫状河沉积和分选较差的冲积扇沉积则难以达到准确预测。

(4)多井预测法。在密井网地区利用测井资料开展多井预测砂体构型是目前最常用的地下储层构型研究方法。构型研究的核心是识别不同级次的模型界面，不论是岩性界面还是物性界面，在测井曲线上均会有所响应。利用测井曲线的回返，按照“垂向分期，侧向划界”的思路可进行地下储层的构型研究。

4存在问题及发展趋势

4.1构型研究存在问题

近年来储层构型研究存在的问题可总结为以下3个方面。

(1)地质原型模型不完善。目前，不同学者对曲流河构型原型模型认识较为统一，但对曲流河各构型要素的定量描述公式却不完全认同，这些公式多为地质统计所得的经验公式。此外对辫状河、三角洲前缘、冲积扇等类型储层构型的原始模型还存在着较大的争议。

(2)构型分级方案不统一。层次分析法是构型研究的基本方法，目前构型研究中分级方案不统一，构型体命名不统一的情况普遍存在。比如，我国学者在使用构型分级方案时，有的方案小层之下直接是单砂体，有的方案小层之下为单砂层，再次一级为单砂体。相同的术语，所指对象不同。

(3)地下构型体划分手段有待完善。目前，受地震资料品质的限制，地震相手段最多只能达到叠合河道砂体(五级)或单河道砂体(四级)的刻画，次一级别构型体的刻画更多的依赖测井资料。但在“垂向分期，平面划界”的构型研究过程中，利用测井曲线识别构型界面本身就有一定的多解性，多井间构型界面的组合更存在着不确定性。如何运用多种技术手段，保证构型研究的准确性，将是地下储层构型研究长期面临的问题。

4.2发展趋势

(1)研究对象多样化。构型研究始于河流沉积，也以曲流河研究最为成熟，目前国内学者已将构型研究的对象扩展到扇三角洲和三角洲前缘。国外的学者则将这一研究方法运用到碳酸盐岩台地边缘沉积研究中[17]。

(2)研究手段综合化。目前野外露头、测井、地震、水槽模拟等已成为储层构型研究的常用手段，但各种方法都有其原理和技术的局限性。近年来，探地雷达、航空磁测等手段也逐步运用于构型研究[18]。

(3)研究结果定量化。就目前的研究成果来看，曲流河构型定性模式认识较为统一，但对于曲流河侧积体展布范围等定量指标的认识差异较大；对辫状河和三角洲前缘储层构型定性模式的认识虽还存在一定的差异(主要争议在于心滩和河口坝形成过程是以前积为主还是以垂向加积为主)，但大多数学者都认为心滩和河口坝砂体内次级构型界面近水平状展布，而对心滩和河口坝规模、内部次级构型单元规模的认识则存在较大分歧。

可以预见，对不同类型砂体储层内部侧积层的密度、保存程度、连续性及其对剩余油分布的量化描述是今后构型研究的重要方向。

参考文献

[1] Miall A D. Architectural-element Analysis：A New Method of Facies Analysis Appied to Fluvial Deposits[J]. Earth Science Review,1985,22(4):261-308.

[2] 薛培华.河流点坝相储层模式概论[M].北京:石油工业出版社,1991:1-25.

[3] 尹燕义,王国娟,祁小明.曲流河点坝储集层侧积体类型研究[J].石油勘探与开发,1998,25(2):37-40.

[4] 马世忠,杨清彦.曲流点坝沉积模式、三维构形及其非均质模型[J].沉积学报,2000,18(2):241-247.

[5] 廖保方,张为民,李列,等.辫状河现代沉积研究与相模式：中国永定河剖析[J].沉积学报,1998,16(1):34-39.

[6] 蒋平,赵应成,李顺明,等.不同沉积体系储集层构型研究与展望[J].新疆石油地质,2013,34(1):111-115.

[7] 徐慧,林承焰,雷光伦,等.水下分流河道单砂体剩余油分布规律与挖潜对策[J].中国石油大学学报(自然科学版),2013,37(2):14-20.

[8] 何文祥,吴胜和,唐义疆,等.河口坝砂体构型精细解剖[J].石油勘探与开发,2005,32(5):42-46.

[9] 李志鹏,林承焰,董波,等.河控三角洲水下分流河道砂体内部建筑结构模式[J].石油学报,2012,33(1):101-105.

[10] 辛治国.河控三角洲河口坝构型分析[J].地质论评,2008,54(4):527-531.

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[12] 王晓光,贺陆明,吕建荣,等.克拉玛依油田冲积扇构型及剩余油控制模式[J].断块油气田,2012,19(4):493-496.

[13] 焦养泉,李思田.陆相盆地露头储层地质建模研究与概念体系[J].石油实验地质,1998,20(4):346-353.

[14] 刘忠保,赖志云.辫状河 — 扇三角洲形成及演变的水槽实验[J].大庆石油地质与开发,1994,13(2):58-62.

[15] 王文乐.大庆油田枝状三角洲储层内部构型沉积模拟研究[D].荆州：长江大学,2012:18-31.

[16] 于建国,林春明,王金铎,等.曲流河沉积亚相的地震识别方法[J].石油地球物理勘探,2003,18(3)547-549.

[17] Giovanni R, Salvatore D S. Differential Compaction as a Control on Depositional Architectures Across the Maiella Carbonate Platform Margin [J].Sedimentary Geology, 2007,196: 133-155.

[18] 陈欢庆,赵应成,舒治睿,等.储层构型研究进展[J].特种油气藏,2013,20(1):1-4.

Current Status and Development of Reservoir Architecture Study

XUBo1TONGJianyu2ZHAOFeng1YANGXia3NIELing1HUANGPeng1ZHANGFan1

(1. Nanbao Oilfield Operation District of Jidong Oilfield of CNPC, Tanghai Hebei 063200, China;

2. Development Section of Jidong Oilfield of CNPC, Tangshan Hebei 063000, China;

3. Development and Technology Company of CNPC, Tanghai Hebei 063200, China)

Abstract:The study of reservoir architecture is one of focal and difficulty area in reservoir studying. Based on the outcome of home and abroad, this thesis sums up the main job of depositional system, such as fluvial deposits, delta deposit and alluvial fan. Then it puts forward the analysis of the normal means and the limitations of these means. Finally, it points out the problem and the development tendency of reservoir architecture study.

Key words:reservoir architecture; meandering river; braided stream; delta deposit; alluvial fan; development tendency

文献标识码：A

文章编号：1673-1980(2015)03-0020-04

中图分类号：P618

作者简介：徐波(1977 — )，男，博士，高级工程师，研究方向为油气田开发地质。

基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”子课题“滩海油气田高效开发技术”(08ZX05015-003)；冀东油田重大专项“冀东复杂断块油藏精细注水开发技术研究”子课题“南堡油田1-5、1-29精细注采调控技术研究”(2013A05-03)

收稿日期：2014-09-02