浅水三角洲分流水道储层构型表征与完井方式选择

史长林 杨丽娜

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司

浅水三角洲分流水道储层构型表征与完井方式选择

史长林 杨丽娜

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司

为了提高BZ19-4油田单井产量和油藏采收率，开展了浅水三角洲水下分流河道储层构型剖析以及水平井完井方式研究。利用地震、岩心和测录井资料，在构型模式指导下，以垂向分期为重点，分层次对研究区明下段浅水三角洲分流河道进行构型表征；依据构型特征，建立起水平井轨迹与填积层的配置关系模式，结合窄厚条带状砂体特点，进而优化完井方式。结果表明：浅水三角洲水下分流河道可分为复合水道、单一水道和河道内部填积体3个构型层次；复合水道可靠地震资料识别，其宽度为400～1 100 m，厚度为10～40 m；单一水道层次通过组合模式分析及边界识别，得出其宽度为250～350 m，厚度为2～9 m；单一水道内部构型单元通过岩电特征研究及模式认知识别出填积体和填积层2个构型单元。采用水平井深穿透射孔方式完井能有效沟通浅水三角洲填积层上部与下伏的厚储层，为油井增加产量提供了建议。

渤海湾盆地；浅水三角洲；储层构型；分流河道；窄条带砂体；完井方式

新近系三角洲沉积储层已经成为渤海湾盆地勘探开发主要领域之一。渤海湾盆地浅水三角洲沉积储集砂体以分流水道为主，其次为天然堤和席状砂，决口扇和河口坝不发育［1-2］。分流河道砂体常显多期叠置，具有窄条带状展布特征，开展分流河道储层构型研究是高效开发该类油田的关键之一。国内外学者对河流、冲积扇和三角洲等储层构型做了大量的研究［3-5］，但关于浅水三角洲分流河道的储层构型报道很少，而应用浅水三角洲构型特征优化水平井完井方式的研究更是未见报道。笔者提出了浅水三角洲窄条带状水下分流河道储层构型层次，研究了窄河道储层构型单元，并依据其构型特征建立水平井轨迹与填积层的配置关系模式，最终优化了水平井完井方式，以期提高单井产量和油藏采收率。

1 研究区概况

Summary of the study area

BZ19-4油田位于渤中凹陷、沙南凹陷、渤南凸起及沙垒田凸起接壤处的凹中隆构造带，其周边被沙南、黄河口和渤中三大生油凹陷所包围，是渤海海域主要油田之一（图1）。研究区明下段发育一套浅水三角洲沉积，分流河道沉积储层主力油层宽度范围为250～350 m，单期河道砂体厚度范围为2～9 m，宽深比范围在28～150之间。目前钻遇分流河道窄条带砂体的井有24口，其中水平井7口，直井3口，水平井为生产井，水平段均为裸眼完井。

图1 BZ19-4油田区域构造位置图Fig. 1 Regional structure location of BZ19-4 Oil field

2 储层构型层次划分与表征

Layer division and characterization of reservoir architecture

2.1 构型层次划分

Architecture layer division

大级别构型单元控制小级别构型单元分布及特征，因此，合理的层次划分是开展储层构型研究的前提［6］。浅水三角洲分流河道沉积可分复合水道、单一水道和河道内部填积体3个层次。3个层次的构型要素间具有一定的组成关系，如图2所示，复合水道体系内部发育多期单一水道，单一水道由多期河道砂体充填。不同级次构型单元由于沉积规模上的差异，需要用不同资料和方法来进行识别（表1）。

图2 BZ19-4油田浅水三角洲分流河道不同层次构型单元间的构成关系Fig. 2 Structural relationships between architecture units of different layers in distributary channel of shallow-water delta in BZ19-4 Oil field

表1 不同层次构型单元表征所需资料、方法及解决的地质问题Table 1 Data, methods and solved geological problems required to characterize architecture units of different layers

对于较大级别的构型单元，如复合水道由于沉积厚度较大，地震资料可以识别和表征，但对于小级别的构型单元，如河道内部的填积砂体，则需要测井、录井和岩心资料识别和表征。

2.2 储层构型表征

Reservoir architecture characterization

依据上述层次划分方案，以BZ19-4油田明下段NmⅢ、NmⅣ油组为例，在井震标定和单井相解释的基础上，利用井震联合的方法，分复合水道、单一水道和河道内部填积体三个层次，开展了浅水三角洲分流河道的储层构型表征。

2.2.1 复合水道构型表征 复合水道规模相当于5级构型，河道复合砂体界面即为5级构型界面。由于浅水三角洲分流河道较浅，水动力不强，天然堤发育，且构造继承性较好，河道不易改道，造成不同期复合水道会在垂向上相互叠置，侧向上相互不拼接，形成窄条带状砂体（图3），因此，该层次构型单元的表征重点是垂向分期。

图3 BZ19-4油田明下段NmⅣ油组N1砂体地震属性平面图Fig. 3 Seismic attribute plane of N1 sandbody of Ⅳ oil formation, the Lower Member of Minghuazhen Formation in BZ19-4 Oil field

垂向分期实质是对不同期复合水道进行垂向划分的过程，BZ19-4油田明下段NmⅢ、NmⅣ油组不同期复合水道存在独立型、叠加型和切叠型3种垂向叠置模式，如图4所示，特征概况为：（1）独立型，不同期次复合水道砂体在垂向上尚未接触，其间尚有分流间洼地或分流间湾泥岩，不同成因单元界面识别标志为自然伽马测井曲线回返明显；（2）叠加型，不同期次复合水道砂体在垂向上已接触，其界面识别标志为界面处的细粒沉积，测井曲线有回返；（3）切叠型，后期复合水道下切到先期河道砂体内部，其界面识别标志为不同沉积单元的交界处粒度较粗，测井曲线仅有轻微回返。

2.2.2 单一水道构型表征 BZ19-4油田浅水三角洲分流河道复合砂体厚度介于10～40 m，这种单井上的巨厚砂体通常是由多期单一河道砂体复合而成。单一分流河道砂体属小尺度单元，地震资料虽然可探测，但难以分辨，单井上则相对易识别。其相当于单一微相级别，对应4级构型，河道底部明显的冲刷面即为4级构型界面。

（1）单一水道的识别。在复合水道内，单一水道空间组合模式存在多样性，导致复合水道砂体内部空间结构异常复杂。其中不同的河道组合模式对应着不同的单一水道边界样式，故可在弄清单河道空间组合模式及识别单一河道砂体边界的基础上，进行复合水道构型解剖。BZ19-4油田明下段浅水三角洲单一分流河道空间组合模式有2种。

①不同期复合，即同一单层不同时间段的多个单河道的叠加。在该模式中，单河道边界的识别标志包括：各单河道的顶面层位高程差异，不同河道砂体受其沉积古地形、沉积能量差异的影响，导致砂顶与标志层顶的距离存在差异（图5a）；单河道规模差异性，河道分流能力受到古气候、古地形、水动力等多种因素的影响，必将导致不同河道砂体沉积厚度上出现差异，若此差异性边界可在较大范围内追溯，则能识别单一河道砂体（图5b）。

图4 BZ19-4油田复合水道垂向叠置样式Fig. 4 Vertical superposition pattern of complex channels in BZ19-4 Oil field

图5 BZ19-4油田单一河道砂体分界线模式Fig. 5 Boundary line mode of single channel sandbody in BZ19-4 Oil field

②同期复合，即同一单层同一时间段的多个单河道的侧向拼接。在该模式中，沿河道纵向上不连续分布的河间沉积（溢岸砂体或泛滥平原泥）可作为不同单一河道分界的识别标志（图5c、5d）。

（2）单一水道规模。浅水三角洲分流河道砂体的野外露头观察及现代沉积测量显示，单一分流河道砂体的宽度和深度存在良好的相关性［7］，因此可在河道边界明显的单一河道确定基础之上，建立单一水道砂体宽度与厚度间的定量模式，预测单一水道规模。

研究区明下段NmⅢ、NmⅣ油组河道相对独立，单层纵向上河道侧向切叠较少，多为不同期单河道的垂向叠置，平面上多为同时期发育的不同单河道的拼接，故单河道边界相对易识别，多为溢岸砂或泛滥平原泥为边界线。对BZ19-4油田钻遇明下段NmⅢ、NmⅣ油组分流河道砂体的24口井进行统计发现，单一分流河道宽度范围较窄，一般为250～350 m之间，厚度范围普遍集中在2～9 m左右。对样本点宽度、厚度数据绘制交会图（图6），并拟合出关系表达式，发现其具备较好的对数关系。

式中，W为单一河道宽度，m；h为单一河道厚度，m。

图6 BZ19-4油田明下段NmⅢ、NmⅣ油组单一水道砂体宽度与厚度交会图Fig. 6 Width-thickness crossplot of single channel sandbody of NmⅢ and NmⅣ oil formations, the Lower Member of Minghuazhen Formation in BZ19-4 Oil field

在已知单一水道厚度的情况下，按此公式计算出单一河道砂体宽度。充分考虑单河道空间组合模式，在识别单一水道边界点的基础上，按“相邻相似”边界点组合原则，结合河道规模约束，指导研究区存在侧向切叠情况、砂体呈宽条带状或片状分布的邻近油组的单一水道划分。

（3）单一水道砂体展布。由于研究区明下段NmⅢ、NmⅣ油组单一水道砂体侧向切叠较少，多为窄条带状砂体，故单一分流河道砂体的平面展布与单层复合水道砂体的平面展布较为相似。各单层一般发育2～5条单河道，从北、北北西、北北东或南西方向流入研究区，部分单河道存在交叉、汇聚或改道现象。单一分流河道砂体沿水流方向连续性较好，向湖中心延伸较远，这主要是由于地势平缓、水体浅，湖水阻挡作用相对较弱，沉积作用强，河流搬运沉积物入湖后可以向浅的湖中心延伸较远。天然堤沉积砂体比较发育，分布在河道两侧；席状砂位于河道远端，呈片状分布（图7）。

图7 BZ19-4油田明下段NmⅣ油组N1层单一水道砂体展布特征Fig. 7 Distribution characteristics of N1 single channel sandbody of NmⅣ oil formation, the Lower Member of Minghuazhen Formation in BZ19-4 Oil field

2.2.3 单一水道内部构型

（1）河道内部构型模式。单一水道内部构型单元主要包括2个三级构型单元，即填积体和填积层。填积体构成了单一水道的主体，是分流河道向湖（海）方向不断填积而形成的粗碎屑物质，每个填积体在电测曲线上表现为正韵律或均质韵律。单一水道内部的填积层是发育在分流河道内部的成层细粒沉积，是短期湖平面上升过程中形成的向湖方向倾斜的细粒物质填积产物，相当于3级构型界面规模。研究区浅水三角洲的分流河道为混合负载型河道，区别于底负载型河道水流量较大、搬运能力强的特点［8］，混合负载型河道由于沉积时期地形平缓、分流河道较浅，底部冲刷面起伏较小，分流河道具有顺直河流沉积特征。这样的沉积环境造就填积体呈近于水平的垂向加积，填积层倾向和延伸方向也与单一分流河道砂体填积方向一致，呈水平状或者低角度发育于河道砂体之中。

（2）河道内填积层特征。通过取心井岩心精细描述及微相分析表明，典型分流河道沉积主要发育泥岩-粉砂质泥岩、泥质砂岩和灰质砂岩3种类型的填积层，其中泥质砂岩的岩性主要包括泥质粉砂岩、泥质细砂岩，灰质砂岩的岩性主要包括灰质粉砂岩、灰质细砂岩及灰质中砂岩。Ⅰ类非渗透性泥岩-粉砂质泥岩为静态（或岩性）隔夹层，它们不随生产压差的变化而发生变化，对渗流单元边界的控制作用不受压力影响；Ⅱ类泥质砂岩、Ⅲ类灰质砂岩等渗透率较低的过渡性岩性为动态（或物性）隔夹层，它们可随生产压差的变化而发生改变，对流体也具有一定的阻挡作用。

岩电标定结果显示分流河道内部的填积层较薄，一般为0.2～1.4 m，其中以泥岩-粉砂质泥岩分布最为广泛，测井曲线表现为“一高两低”，即高自然伽马、低声波时差和低电阻率，且自然伽马回返明显。泥质砂岩在测井曲线上表现为“一偏高、两偏低”，即自然伽马值相对砂岩段偏高，电阻率、声波时差偏低，自然伽马回返不太明显。灰质砂岩在测井曲线上则表现为“两低一高”的特点，即低自然伽马、低声波时差和高电阻率（图8）。通过绘制研究区填积层自然伽马与电阻率交会图（图9）发现，不同类型的填积层电性特征差异较为明显，其中Ⅰ类填积层自然伽马值大于80 API，电阻率值介于1～5 Ω·m之间；Ⅱ类填积层自然伽马值介于70～110 API之间，电阻率值介于2～7 Ω·m之间；Ⅲ类填积层自然伽马值介于60～100 API之间，电阻率值介于4～20 Ω·m。根据以上认识，可在系统岩电标定的基础上，更有效地应用电性特征对单井上单一分流河道砂体内部填积层加以识别。

在填积层单井识别及井间预测的基础上，对其物性进行统计及平面展布特征分析发现，Ⅰ类岩性填积层最为发育，其渗透率很低，一般低于1 mD，具有封隔作用，主要发育在油藏主体部位，有一定的展布范围，或在储层内部呈条带状分布，平面性较好；Ⅱ、Ⅲ类物性夹层孔隙度分布范围在1.8%～22%之间，渗透率在10～100 mD之间，对流体具有一定的阻挡作用，其发育程度及连片程度均较差（图10）。

3 完井方式优化

Optimization of completion modes

3.1 常规完井

Conventional well completion

目前国内外常见的水平井完井方式有裸眼完井、割缝衬管完井、带管外封隔器的割缝衬管完井和砾石充填完井五类［9］。各种完井方式都有其各自适用的条件和局限性。故只有根据油气藏的类型和油气层的特性，以及满足油气田投入开发后所采取的一系列工程技术措施的要求，去选择最合适的完井方式，才能有效地开发油田［10-13］。

图8 BZ19-4油田不同类型夹层典型测井响应特征图Fig. 8 Typical logging response characteristic diagram of various interlayers in BZ19-4 Oil field

图9 BZ19-4油田填积层岩性-电性交会图Fig. 9 Lithologic-electric crossplot of aggradation layer in BZ19-4 Oil field

图10 BZ19-4油田明下段NmⅢ油组N2D层填积层平面展布图Fig. 10 Areal distribution of N2D aggradation layer of NmⅢoil formation, the Lower Member of Minghuazhen Formation in BZ19-4 Oil field

3.2 深穿透射孔完井

Deep-penetration perforation

BZ19-4油田钻遇NmⅢ、NmⅣ油组砂体的水平井水平段方向均沿顺河道砂方向，由于研究区分流水道砂体内部填积层的存在，按照水平段与砂体内部填积层的位置关系，具体可分为2种模式。

模式1：水平井仅钻遇河道砂，未穿过下伏的填积层，水平段测井曲线无明显回返（图11）。

图11 水平段仅钻遇河道砂模式（模式1）Fig. 11 The mode of horizontal section only encountering channel sand (mode 1)

模式2：水平段穿过河道砂及填积层，表现为微幅度阶梯状，水平段测井曲线可见回返（图12）。

NmⅢ、NmⅣ油组储层砂体除存在填积层外，它还是由多期河道砂叠置而成，砂体较厚。基于上述考虑，建议采用水平井深穿透完井。与常规射孔方式相比，此方式能射开填积层，有效沟通填积层上下储层。

图12 水平段穿过河道砂及填积层模式（模式2）Fig. 12 The mode of horizontal section penetrating channel sand and aggradation layer (mode 2)

4 结论

Conclusions

（1）提出了浅水三角洲水下分流河道储层构型表征思路。浅水三角洲水下分流河道储层构型一般可以按照复合水道、单一水道和水道填积体三个层次开展储层构型研究，不同层次的构型单元规模差异大，复合水道地震资料能够识别，单一水道和填积体地震资料很难识别，需要测井、录井、岩心资料结合沉积模式识别和划分。该思路对于BZ19-4油田浅水三角洲分流河道储层构型解析具有普遍适用性。

（2）划分了BZ19-4油田浅水三角洲水下分流河道储层构型层次，对各层次单元进行表征。复合水道构型表征重点为垂向分期，单一水道表征重点是单河道边界识别，单一水道内部构型表征重点是填积体及填积层识别。据此，识别了BZ19-4油田浅水三角洲水下分流河道复合水道、单一水道、填积体的规模及沉积特征，为该油田高效开发奠定了坚实的地质认识基础。

（3）优化了浅水三角洲水下分流河道储层水平井开发完井方式。依据构型研究结果，建立起两种水平井轨迹与填积层的配置关系模式，结合浅水三角洲水下分流河道易由多期河道砂叠置导致砂体较厚的特点，提出了采用深穿透完井方式，为提高单井产量和油藏采收率奠定基础。

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（修改稿收到日期 2017-08-22）

〔编辑 朱 伟〕

Architecture characterization and completion mode selection for the reservoirs of distributary channel of shallow-water delta

SHI Changlin, YANG Lina
Drilling & Production Co.,CNOOC Energy Technology & Services Limited,Tianjin300452,China

To increase the single-well production rate and oil reservoir recovery factor of BZ19-4 Oil field, the reservoir architectures of underwater distributary channel of shallow-water delta were dissected and the completion modes of horizontal wells were investigated in this paper. Based on the seismic, core, mud log and logging data, the architecture of distributary channel of shallow-water delta in the Lower Member of Minghuazhen Formation in the study area was characterized layer by layer with the vertical stage as the focus according to the architecture mode. Then, the allocation relationship model between the horizontal well trajectory and the aggradation layer was established on the basis of the architecture characteristics. And finally, combined with the characteristics of narrow and thick banded sandbody, the well completion mode was optimized. It is indicated that underwater distributary channel of shallow-water delta can be divided into three architecture layers, i.e., complex channel, single channel and aggradation body inside the channel. The complex channel can be identified on the basis of seismic data, and it is 400-1 100 m wide and 10-40 m thick. The single channel can be identified by using combination mode analysis and boundary identification, and it is 250-350 m wide and 2-9 m thick. The internal architecture unit of the single channel can be identified by means of rock electric characteristic investigation and mode cognition, and two architec-ture units are identified, including aggradation body and aggradation layer. The upper part of shallow-water delta aggradation layer is connected effectively with its underlying thick reservoir in the completion mode of horizontal well with deep-penetration perforation. It provides the suggestions for the stimulation of oil wells.

the Bohai Bay Basin; shallow-water delta; reservoir architecture; distributary channel; narrow banded sandbody; well completion mode

∶

史长林，杨丽娜.浅水三角洲分流水道储层构型表征与完井方式选择［J］.石油钻采工艺，2017，39（5）：533-540.

TE122.2；TE257

A

1000 – 7393（ 2017 ）05 – 0533 – 08 DOI∶10.13639/j.odpt.2017.05.001

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”（编号：2016ZX05006-006）。

史长林（1970-），1994年毕业于西南石油大学，主要从事层序地层和储层研究，博士，高级工程师。通讯地址：（300450）天津市塘沽区闸北路滨海新村滨海合作楼610室。电话：022-66907397。E-mail：shichl@cnooc.com.cn

杨丽娜（1987-），2012年毕业于中国石油大学（北京），现从事油气藏储层描述工作，硕士，工程师。通讯地址：（300450）天津市塘沽区闸北路滨海新村滨海合作楼619室。电话：022-66907405。 E-mail：ex_yln@cnooc.com.cn

: SHI Changlin, YANG Lina. Architecture characterization and completion mode selection for the reservoirs of distributary channel of shallow-water delta［J］. Oil Drilling & Production Technology, 2017, 39(5)∶ 533-540.