孔店油田馆陶组辫状河储层构型及剩余油分布规律

刘 海，林承焰，张宪国，王宏伟，付晓亮，李 佳

1.中国石油大学(华东)地球科学与技术学院，山东 青岛 266580 2.中国石油大港油田公司，天津 300280

0 引言

目前，国内主要的老油田已进入高含水后期甚至特高含水期。随着含水的上升，剩余油在空间上呈高度分散状态，如何准确地预测油层中剩余油的分布状态, 是高含水油田进行调整挖潜、提高注水采收率的基础和关键[1]。近年来储层构型成为地质领域与剩余油结合较为密切的一个方向，国内外很多学者对各种类型的沉积储层构型开展了研究，取得了大量的研究成果：孙天建等[2]研究了充填模式差异对辫状河道构型的影响，并建立了能够反映辫状河储层构型空间分布特征的三维地质模型；刘钰铭等[3]研究表明，沉积时期复杂的水动力条件使得辫流沙坝具有复杂的内部结构，以密井网区的落淤层解剖结果为内部约束界面，采用随机模拟方法建立了心滩内部三维构型模型；岳大力等[4-5]采用层次约束、模式拟合和多维互动的思路，对济阳坳陷孤岛油田馆陶组曲流河储层构型进行了分析，将不同级次的定量构型模式与地下井资料分别进行拟合，建立了不同层次的储层构型三维模型；马世忠等[6]运用岩心分析、对子井解剖等多种方法，对浅水三角洲体系中分流河道砂体内部的薄夹层进行了研究并建立了其构型模式；林煜等[7]采用地震相分析、地震切片、露头观察描述等多种手段相结合的方法，分级次开展了浊积朵叶构型研究。研究表明，精细刻画储层构型可以有效地指导老油田高含水阶段的剩余油挖潜。如：杨少春等[8]建立的辫状河心滩“三体两面”内部结构模式、李顺明等[9]对辫状河沉积体系中不同类型储集层构型单元及其内部剩余油分布特征的研究、邓智浩等[10]提出的“封闭式”和“半通式”点坝侧积体模式和赵伦等[11]提出的三角洲砂体“镶嵌式”构型模式等在指导老油田开发调整和挖潜中都取得了良好的应用效果。

孔店油田的馆陶组是该油田最重要的油层。此次研究，笔者通过对研究区岩心进行详细的描述，结合测井、录井等资料进行分析，建立了研究区的沉积模式，并以此为基础进行了储层构型精细刻画，分析了研究区的剩余油富集规律，以期为下一步油田的挖潜工作提供可靠的地质基础。

1 地质背景

黄骅坳陷位于渤海湾盆地中南部(图1a)，西缘以沧县隆起为界，南东以埕宁隆起为界，孔店油田构造上处于黄骅坳陷中部地区的孔店凸起构造带(图1)，是一个被断层切割的背斜构造[12]。

黄骅坳陷在古近纪时期发生大规模伸展运动，其过程可以细分为初始断陷期、扩张期、稳定期和衰减反转期4个阶段[13-14](图2)。到新近纪时期，黄骅坳陷的断陷活动基本停止，开始发生均一沉降，进入长期的坳陷发展阶段，馆陶组发育于坳陷期早期，发育以河流相为主的粗碎屑岩沉积，不整合于下部地层之上[15](图2)。馆陶组在研究区埋深1 206～1 434 m，油田开发过程中细分为三段。其中，馆三段为本次研究的目的层位，以粗碎屑岩为主，发育浅灰色厚层砂砾岩夹暗色泥岩，颗粒呈次圆状，分选性中等偏差。

a.孔店油田所在区域位置图；b. 孔店油田主要断块及井位图。图1 孔店油田位置图及地质概况Fig.1 Location and geology survey maps of Kongdian oilfield

据文献[15]修编。图2 黄骅坳陷综合地质图Fig.2 Comprehensive geology column of Huanghua depression

2 砂体构型

2.1 岩相识别

粒度粗细和层理类型的不同代表了沉积水动力条件的强弱变化，是分析沉积物成因类型的重要依据[16],是进行储层构型研究的基础。此次研究考虑岩石形成时的沉积机制和水动力条件，按照沉积构造与岩性的差异，划分出7种岩相类型，包括2种粗粒度砾岩相、2种砂岩相、2种粉砂岩相和1种泥岩相(表1)，其中：砾岩相通常发育在砂体底部，属于强水动力冲刷河床后的滞留沉积；砂岩相是研究区最主要的岩石类型，是沙床在河床底部沉积形成，由于水动力条件的变化呈现各种不同的层理类型，研究区常见板状、槽状交错层理，均为河道内常见的层理类型；粉砂岩相通常在砂体上部发育，以发育波状纹层为特征，砂体内部也可见到薄层状粉砂岩，河漫沉积常见粉砂岩相；研究区内发育块状泥岩，该岩相主要在泛滥平原安静的水体内发育，也可能发育在废弃河道内。

2.2 构型要素识别

单一构形要素之间往往存在受各种地质界面控制的不连续隔、夹层或低渗物性界面, 造成地下复杂的流体渗流特征[17]，准确地识别单一构形要素有助于进一步认识地下流体的运动规律。对岩相进行合理的组合后，研究区识别出5种构型要素。

辫状河道：槽状交错层理砂岩在河道沉积中占据主导地位，发育在河道砂体下部，其次为板状交错层理砂岩，向上发育波状纹层细砂岩、粉砂岩，底部发育颗粒支撑砾岩且规模不大，砾石具有叠瓦状排列特征，整体上粒度向上变细呈现正韵律特点。河道内部岩相变化复杂，粒度变化很大，具有较强的非均质性。

心滩：心滩由沉积物顺流加积形成，底部发育板状交错层理粗砂-含砾粗砂岩为主，向上粒度变细，整体以板状交错层理中砂岩及细砂岩为主，粒度较为均匀，表现为均质韵律特征，测井曲线包络线形态通常是箱形或略微向上收敛的钟形(图3)。现代沉积[18]和古代露头资料[19-20]表明，辫状河道和心滩在辫状河沉积体系内部呈交叉分布特征，因此在井间对比时，当两口都发育心滩砂体的井间钻遇河道砂体，则可以断定两口井之间存在河道与心滩的分界线，通过这个方法可以进行单一心滩的边界识别(图4)。

表1研究区馆陶组岩相分类表(K31井，K1024井)

Table1LithofaciesclassificationoftheGuantaoFormationfaciesinthestudyarea(WellK31,WellK1024)

VSP.自然电位；GR.自然伽马。图3 馆陶组垂向沉积序列图(K31井)Fig.3 Lithofacies assemblages and vertical profiles of the Guantao Formation in study area(Well K31)

Rt. 深电阻率。图4 研究区心滩对比剖面图Fig.4 Contrast section of central bar in the study area

堤岸：堤岸沉积物粒度较细，多为粉砂岩和砂岩，沉积构造以块状和砂纹层理为主。垂向上常与河道沉积或泛滥平原沉积毗邻，平面上发于河道两侧，当河道迁移频繁时，堤岸沉积往往被冲刷难以得到很好的保存。

泛滥平原：泛滥平原在馆三段下部不太发育，在馆三段上部较为发育，岩性主要是块状泥岩，内部可发育粉砂质薄层。洪水时期，洪水漫过堤岸形成广泛的细粒沉积，泛滥平原在辫状河沉积体系内发育较差，原因是辫状河沉积过程中缺乏固定的堤岸，河道的迁移和改道较为频繁，泛滥平原沉积被反复冲刷，不能很好地保留下来。

废弃河道：辫状河道中分支河道由于淤塞会逐渐废弃形成废弃河道，底部通常发育正常的河道砂岩或砾石质砂岩，向上发育细粒沉积，沉积构造以块状层理为主，说明废弃河道内部沉积物供给不足、沉积速率较慢(图4)。

2.3 研究区沉积模式

在孔店地区馆陶组垂向沉积序列研究的基础上进行合理的相组合，建立了研究区辫状河沉积模式(表2)。馆三段主要是辫状河沉积体系，发育厚层砂岩，可达50 m甚至更厚(图3)，是多期河道频繁迁移叠置形成，单期河道厚度为7～15 m。河道底部发育颗粒支撑砾岩，向上发育槽状交错层理和板状交错层理为主的厚层砂体。槽状交错层理砂岩主要发育于水动力复杂的河道沉积内部，而板状交错层理在顺流加积的心滩内部更为常见。河道砂体内部偶见无规则炭质漂砾，直径为7～8 cm(图5)，富集于砂体内部，是早期泥质披覆层的碎块和堤岸冲垮后沉积的物质，可以反映辫状河沉积时较强的水动力环境。河漫和泛滥平原沉积发育规模较小，粉砂岩和泥质沉积相对少见，说明古河流缺乏悬移质沉积物[21]。

表2 研究区馆三段沉积模式及特征参数

图5 研究区馆三段炭质漂砾(K1024井)Fig.5 Photographs of floating mudy-gravel in the GuantaoⅢ in the study area(Well K1024)

2.4 心滩内部构型

心滩砂体通常是由多期增生体叠置而成，对应于Miall提出的3级界面所限定的构型单元，其分隔界面表现为因层理构造和岩性发生变化而显示的夹层，即落淤层(图6)。其厚度较小，多为十几到几十厘米，由泥质粉砂岩、泥岩等细粒沉积组成，在电测曲线上表现不同程度的回返，研究区微电极曲线响应特征最为明显。夹层的存在会加剧储层内部的非均质性，使砂体内流体的渗流特征趋于复杂，夹层分隔开的各期增生体的含油产状不同，各期增生体的相对吸水量和渗透率等参数也存在差异(图7)，开发过程中夹层对砂层内剩余油有明显的控制作用，通过对夹层的精细刻画，可以对厚砂层内剩余油的分布规律进行有效的预测[22]。

2.4.1 单井界面识别

研究区主要存在3种类型的心滩落淤层：泥质落淤层、物性落淤层和钙质落淤层(图8)。

泥质落淤层：是洪水间歇期间沉积形成的泥岩，自然电位回返幅度一般大于1/3，微电极曲线有一定回返，微电位与微梯度曲线幅度差较小。

物性落淤层：洪水间歇期的泥岩被后期较强洪水冲刷后保留下物性较差的薄层粉砂质沉积物，自然电位曲线有微弱回返，微电极曲线回返而且曲线幅度差较小。

钙质落淤层：为钙质胶结作用形成的钙质粉细砂岩，发育频率较小(9%)，自然电位曲线无明显变化，微电极曲线具明显高值尖峰。

2.4.2 心滩内部结构

合适的砂体内部构型模式是井间构型界面预测的前提[12]。本文以具有研究区相似沉积环境的心滩内部构型模式为基础，结合井网资料，解剖心滩内部结构并分析其对剩余油分布规律的影响。

图6 研究区取心井心滩内部泥质落淤层(K31井)Fig.6 Mud layer of the central bar in the study area(Well K31)

RML1. 微梯度电极系视电阻率；RML2. 微电位电极系视电阻率。图7 研究区心滩内部构型划分综合柱状图(K1024井)Fig.7 Comprehensive column of divition of central bar architecture in the study area(Well K1024)

图8 研究区心滩落淤层类型及测井曲线识别特征Fig.8 Type and logging curve characteristics of off silt layers in central bar in the study area

图9 长江流域荆州段南兴洲心滩现代沉积及内部落淤层模式图Fig.9 Typical sedimentary of central bar in Nanxingzhou, Jingzhou section, Yangtze River and pattern diagram of silting layer

图9为长江流域荆州段南兴洲心滩，为典型的砂质辫状河心滩，平面上分为滩头、滩主体、滩尾和滩翼4个部分。心滩发育过程中各部位的水动力条件不同，因此心滩砂体内各部位的结构也有所差异：滩头直接受上游水流长期冲刷，落淤层难以很好地保存下来；滩主体位于心滩中部，地势较为平坦，很少被水流冲刷，因此滩主体的落淤层发育较好，受垂向加积作用影响呈近水平产状；滩尾位于心滩背水流位置，平水期时较少受水流冲刷，落淤层较为发育并且保存较好，滩尾侧积层由于前积作用呈低角度倾斜状；滩翼位于心滩两侧，受辫状河道水流冲刷程度不同，两翼落淤层发育程度和产状也不同，右翼坡度较小，水流易越过边界冲刷滩翼，导致局部落淤层保存较差，左翼坡度较大，底部落淤层保存较差但中上部落淤层保存较完整。

基于以上模式，利用研究区井网资料建立连井剖面，井间落淤层进行合理组合对比则可得到井间界面的匹配关系(图10)。研究区K1024井组发育心滩砂体，内部发育四期落淤层，其中：注水井K1024-1位于滩头，底部落淤层保存较好，第四期落淤层不发育；注水井K1006和采油井K1006-1位于滩右翼，底部落淤层发育较差，第四期落淤层发育较好，倾角较为平缓；采油井K1024和K1024-2位于滩主体部位，K1018位于滩左翼，这两个部位各期落淤层均保存较好，滩主体落淤层平缓，左翼陡峭；K1021井位于滩尾部，前两期增生体未发育至该井处，因此只发育三、四期落淤层呈高角度倾斜状(图11)。

图10 研究区心滩落淤层井间三维对比图Fig.10 Three dimensional contrast diagram of silting layer in central bar in the study area

图11 研究区心滩落淤层井间对比剖面图Fig.11 Contrast section of silting layer in central bar in the study area

3 心滩内部结构与剩余油分布

心滩各部位内部结构不同导致开发过程中不同部位的剩余油分布情况也不同，注水开发过程中注采井网与落淤层的匹配关系会影响剩余油的分布[10]。具体到K1024井组心滩砂体，水从滩头和滩右翼注入后向滩主体、滩尾和滩左翼方向推进(图12)：①在滩头→滩主体→滩尾部方向，中下部落淤层发育较完整，注入水沿各层落淤层均匀推进，导致滩主体中下部增生体内油驱替程度较高，仅顶部落淤层保存较差，注入水难以波及导致水驱效率较低，形成剩余油，在滩尾部落淤层起遮挡作用使得剩余油富集(图13a)；②在滩右翼→滩主体→滩左翼方向，由于中部落淤层发育较差，注入水沿顶部和下部落淤层推进，使得顶部和下部增生体驱替程度较高，这些部位仅在落淤层下部有少量剩余油，而中部增生体难以被水波及，剩余油富集(图13b)。

图12 研究区心滩落淤层控制下剩余油平面分布图Fig.12 Remaining oil distribution for control of silting layer in central bar(plane) in the study area

图13 研究区心滩落淤层控制剩余油分布剖面图Fig.13 Cross section of remaining oil distribution for control of silting layer in central bar in the study area

整体来看：滩主体和滩左翼部位由于落淤层发育，同时受两个方向注入水波及，驱替程度较高，仅在落淤层下部发育少量剩余油；而滩左翼由于落淤层发育较差，导致注入水波及程度较低，中部剩余油富集；滩尾部由于落淤层遮挡成为剩余油局部富集区。

对于滩尾部则建议布大角度斜井钻遇各期增生体尾部边缘部位，保证滩尾所富集剩余油最大程度被开采(图13a)；而对于滩右翼部位建议采用蒸汽的方式开采剩余油，提高油层中上部驱替效率(图13b)。

4 结论和认识

1)研究区馆三段发育辫状河沉积，具有快速堆积、高砂地比、多层厚砂体叠加的特征，发育辫状河道、心滩等典型辫状河储层构型要素，越岸细粒沉积发育较差。

2)研究区心滩内部发育泥质、钙质和物性3种类型的落淤层，辫状河心滩平面上可分为滩头、滩主体、滩尾和滩翼4个部分。其中，滩头受水流冲刷落淤层保存较差，滩主体落淤层发育较好呈近水平产状，滩尾落淤层保存较好呈低角度倾斜状，滩翼落淤层发育程度和产状不同，右翼坡度较小，局部落淤层易被水流冲刷保存较差，左翼坡度较大，底部落淤层保存较差但中上部落淤层保存较完整。

3)解剖区心滩主体和滩左翼位置受两个方向注入水影响，驱替程度较高，剩余油较少；滩左翼落淤层发育较差，注入水波及程度较低，中部剩余油富集；滩尾部则由于落淤层遮挡成为剩余油局部富集区。

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