辫状河储层构型与剩余油富集模式研究<br/>——以鄂尔多斯盆地环江油田为例

辫状河储层构型与剩余油富集模式研究
——以鄂尔多斯盆地环江油田为例

2017-03-02黄丽莎何文祥李佳阳王西强王学峰

石油地质与工程 2017年1期

关键词：心滩辫状河泥质

黄丽莎，何文祥，陶鹏，李佳阳，王西强，王学峰

(1.长江大学资源与环境学院，湖北武汉 430100；2.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室；3.中国石油长庆油田分公司第七采油厂)

辫状河储层构型与剩余油富集模式研究
——以鄂尔多斯盆地环江油田为例

黄丽莎1，何文祥1，陶鹏2，李佳阳1，王西强3，王学峰3

(1.长江大学资源与环境学院，湖北武汉 430100；2.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室；3.中国石油长庆油田分公司第七采油厂)

针对环江地区水驱控制程度高、剩余油分布复杂、挖潜难度大等问题，在充分考虑辫状河储层砂体沉积规律的基础上，开展了储层内部构型研究。以Miall储层构型划分方案为基础，提出辫状河储层构型5级划分方案，并结合岩心及测井资料，对辫状河道及心滩坝砂体进行了识别与划分，探讨了辫状河单成因砂体空间组合样式和叠置关系，最后提出了不同注采配置关系下对应于不同构型单元组合的8种剩余油富集模式，以期深化环江地区碎屑岩储层构型研究，为研究区的二次开发部署提供指导。

环江油田；辫状河；储层构型；剩余油富集模式

储层构型研究的实质是精细地刻画储层内部结构，描述储集层内部的非均质性，并最终用于进一步挖潜剩余油，提高油气采收率[1]。近些年，国内外学者对储层构型及剩余油分布方式的研究十分重视，并取得了大量的成果，其研究领域几乎囊括了所有的沉积体系，如冲积扇[2-4]、三角洲[5-8]、浊积水道[9]以及河流[10-13]等沉积体系，其中对辫状河储层构型近十年来研究较为深入。但是有关辫状河内部构型对剩余油分布的控制研究相当欠缺，尤其是关于剩余油富集模式的梳理总结还不够完善。同时，辫状河沉积河道发育不稳定，不同层次、不同成因的砂体在平面和剖面上频繁迭置交替，导致其储层结构和非均质性异常复杂，因而储层构型分析就显得尤为重要。笔者针对环江地区辫状河流相沉积体系开展精细储层构型研究，解剖储层内部不同级次的构型单元空间组合关系及其对剩余油形成与分布的控制作用，进而总结剩余油富集模式，以指导油田后期的勘探开发。

1 沉积特征分析

环江油田位于鄂尔多斯盆地西南部，紧邻西缘断裂带，横跨西缘逆冲带及天环凹陷两个构造单元。研究区总面积较大，约3 371 km2，主要的含油层系为侏罗系延安组，其中延10层位为主要研究目的层。岩相古地理研究认为，延安组延10期沉积面貌继承了早侏罗世富县期的特点,为盆地早侏罗世主要的填平补齐期，地层发育比较稳定，形成了以侵蚀充填为主的辫状河流相沉积体系(图1)。

辫状河最主要的沉积砂体为河道与心滩坝砂体，砂体的展布受控于沉积相带,研究区延10层位砂体整体较为发育，且受北部物源的控制，砂体平面上自北向南呈连片状或土豆状展布，发育面积较广，两条分支河道向南部延伸后汇聚成一条主干河道。同时，延101时期相对于延102时期河道范围有所变窄，心滩的发育面积也相对减小，反映了水体能量整体变弱的趋势。

2 辫状河储层构型研究

2.1 构型界面分级

参照Miall提出的河流相构型界面分级方法，在充分考虑辫状河储层砂体形成条件和沉积规律的基础上，提出了辫状河储层内部构型的5级划分方案：①5级界面为辫状河道顶部泛滥泥岩或底部的冲刷面(单一辫流带)，构成小层间的隔层，限定整个研究区，是主要的侵蚀或洪泛面；②4级界面为单成因砂体(辫状水道与心滩坝)的顶底界面，构成砂体间的渗流屏障，是单砂体划分的重要标志；③3级界面为心滩内部增生体的顶底界面，将心滩坝内部的增生体分隔开来，对流体渗流具有遮挡与缓冲作用；④2级界面为交错层系组之间的界面，⑤1级界面为交错层系的界面。

图1 环江油田白33区延101、延102小层沉积微相平面图

受辫状河单一砂体内部复杂性以及研究区实际资料所限，本文重点对4级构型单元进行表征，其中4级构型界面所伴生的泥质隔夹层对剩余油的分布起决定作用。

2.2 单砂体的识别与划分

在油田进入高含水阶段，剩余油挖潜逐渐变得困难的同时，搞清楚地下储集砂体及油水分布规律显得尤为重要，而单砂体的划分与对比就是前提。在原先小层级别划分对比基础上，进行更高一级层次的划分对比，即单砂体的划分和对比，精细地刻画砂体空间展布规律，了解油水运动规律，可指导剩余油的挖潜。

2.2.1辫状河道的识别与划分

由于辫状河道的频繁改道及后期较强的沉积改造作用，砂体保存往往不是很完整，且纵向上相互切割彼此叠置，造成划分单一河道砂体较为困难[14]。单一辫状河道的识别主要包括垂向上不同期单一砂体的划分和平面上同期单一砂体边界的确定。

(1)垂向分界标志。①辫状河道砂体顶面层位高程差异：同一单层内不同期次河道由于发育的时间及沉积环境不同，河道砂体距小层顶面的高程会存在一定差别，可以作为区分不同期河道的标志(图2a)。②泥质沉积间断面：由于水体能量的变化，不同期次河道砂体之间存在短暂的细粒沉积物，这种细粒沉积物是划分单一辫状河道砂体的重要标志，在测井曲线上表现为自然电位、自然伽马曲线明显回返，电阻率曲线低值，声波时差中值(图2b)。③厚度规模差异：不同的辫状河道因存在沉积差异，造成沉积砂体在厚度上存在差别，这种较大的差异就是不同期河道单元的指示。同时厚层砂体有可能是多个砂体在垂向上叠加形成的复合砂体，因此在划分时应当结合测井曲线特征、砂体纵向分布特点及邻井横向对比来进行综合鉴别。

图2 辫状河道单砂体垂向划分标志

(2)侧向分界标志。①泛滥泥岩的出现：同一时间地层单元内同期次发育的两条河道，由于侧向叠置可形成复合河道，河道之间可发育细粒的河间沉积，这种不连续分布的河间泥或溢岸沉积是不同单河道分界的标志。②河道砂体剖面上厚-薄-厚的特征：剖面上同一时间地层单元内河道砂体厚度连续出现厚-薄-厚的特征，其间可能存在单河道边界。这种特征有2种模式：一种是中间部位发育一期小河道，与两侧河道存在规模差异(图3a)；另一种是两个单河道侧向相切，河道边部砂体发育较薄，从而呈现厚-薄-厚特征(图3b)。③废弃河道的出现：辫状河道在发育过程中摆动迁移迅速，变化较快，河道容易废弃，然后被泥质充填进而形成废弃河道充填，一般发育在河道边，代表着一期河道沉积的结束。其在测井曲线的响应特征类似于河道砂体间的泥质夹层，自然伽马和自然电位曲线明显回返，电阻率值较低，声波时差值较高。

2.2.2 心滩坝的识别与划分

图3 河道砂体剖面上存在的厚-薄-厚特征

心滩坝砂体是辫状河中重要的储油单元，明确其沉积环境、形成机理及识别方法是进行心滩内部构型解剖的关键。通过研究区小层沉积微相平面展布特征发现，连片状的心滩坝砂实则为多个单一心滩坝侧向拼接的“坝群”。在“坝群”中识别出单一心滩坝砂体是构型分析的需要。通过研究心滩坝组合关系，确定了以下3种心滩坝单砂体边界识别标志。

(1)砂体厚度及测井曲线形态的差异：测井曲线形态变化反映了水动力条件的差异。因此在相同沉积微相条件下，当一个较小区域内相邻两口井测井曲线形态存在较大差别，可作为判断不同心滩坝砂体的标志。同时由于沉积古地理条件等环境的差异，沉积砂体在厚度上可能存在较大差别，这种沉积厚度的差异亦可作为判断不同心滩坝沉积的辅助标志。

(2)边缘微相的出现：从心滩坝沉积模式上看，若同一层位邻近心滩之间或心滩坝边缘出现明显的河道沉积，亦可以认为是两个不同的心滩坝沉积。

(3)心滩内部落淤夹层个数的差异：心滩内部夹层是河流憩息期细粒沉积物堆积的结果，其发育情况在一定程度上反映了河流水流能量变化及碎屑物质供给情况。因此若心滩坝内发育落淤成因的夹层在较小的范围内,如在相邻两口井心滩坝内部都不匹配，则极有可能属于不同的心滩坝[15]。

2.3 辫状河单成因砂体类型及叠置关系

辫状河单成因砂体为研究区辫状河储层的四级构型单元，包括辫状河道充填单元和心滩坝2个构型要素。心滩坝为辫流带内主要的沉积砂体，厚度大且分布范围广；辫状河道充填单元呈“条带状”环绕心滩坝。现代沉积研究证明，心滩坝与河道充填单元之间有清晰的岩相界面；心滩坝底平顶凸，河道充填单元底凸顶平，两者沉积厚度相当，横剖面上河道充填单元与心滩呈侧向切割状叠置关系(图4)。

辫状河道由于废弃、复活交替发生，常形成多种不同的充填样式。根据砂泥岩在河道充填中的厚度比例，分为砂质充填河道、泥质充填河道和半泥质充填河道。砂质充填河道以砂质充填主体，泥质充填河道以泥质充填为主体，半泥质充填河道下部充填砂质岩相，上部充填泥质岩相。心滩坝与辫状河道不同充填样式的组合模式，可以为识别沉积微相展布提供模式指导。

图4 辫状河储集层构型模式图(垂直物源剖面)

3 剩余油富集模式

针对研究区砂体分布规律，将该区单成因砂体的组合模式分为完全连通型、半连通型、不连通型三种类型。作者提出了对应于不同注采空间配置关系下剩余油分布的8种基本模式(图5)，从侧面反映了4级构型界面对剩余油分布的影响。

(1)完全连通型。注采井均位于单一成因砂体构型单元如辫状水道或心滩内部(图5a、b)，砂体侧向连通，且砂体的储层物性均较好，在重力的共同作用下，注入水向下波及，导致砂体底部驱替效果较好，顶部剩余油相对富集。

(2)半连通型。注水井上部为河道单元，下部为心滩单元，采油井位于心滩单元(图5c)，由于底部心滩砂体部分连通，且心滩渗透性好，注入水往往沿着底部突进，导致心滩顶部及河道单元内形成剩余油富集区。若将注采井位置对换(图5d)，剩余油则富集于河道砂体内。注入井上部为河道单元，下部为心滩单元，采油井位于河道单元(图5e)，但只有河道砂体部分连通，虽然心滩渗透性好，但由于四级构型界面的阻挡，注入水只能沿河道底部流动，而在心滩及水道顶部形成剩余油富集区。将注采井位置对换(图5f)，剩余油富集于心滩砂体内。

(3)不连通型。同一砂层内注入井位于河道单元，采油井位于心滩单元(图5g)，或采油井位于河道单元，注入井位于心滩单元(图5h)，由于砂体之间4级界面的隔挡，砂体侧向不连通，注水效果不甚明显。