基于储层构型的剩余油研究

汪 涛， 任丽华， 张宪国， 付 勇

(中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院，山东 青岛 266555)

我国东部大部分陆相老油田已进入开发生产的中-高含水期，油田内部“三高二低”的开发矛盾日益突出,但剩余油开采仍具有较大潜力。其中河流相储层由于砂体内部储层非均质性严重，油气采收率低,是陆相储层中仍具有较大剩余油开采潜力的领域[1-2]。但河流相储层在沉积过程中常出现多期河道切割叠置，不同时期沉积的水动力条件有所差异，导致河流相砂体内部结构复杂，剩余油分布潜力规律较难认识[3]。因此，本文以羊二庄油田明化镇组下段NmⅢ4、NmⅢ5小层曲流河厚砂体为例,基于 Miall 的河流相建筑结构分析法[4-5],通过在三维尺度上对储层内部的结构进行精细解剖，得到各级次构型单元，并在此基础上研究不同级次储层构型单元对剩余油分布规律的影响，以提高对河流相剩余油分布潜力的认识。

目前,羊二庄油田已进入高含水期,剩余油分布异常复杂,分析难度大. 开采的主要矛盾已由层间矛盾转为层内矛盾,乃至砂体内部建筑结构之间的矛盾，因此需要建立能精细描述当前储层内部复杂结构的地质模型。并在此基础上，研究储层内部不同构型单元对剩余油分布的控制作用，为储层构型分析法在剩余油研究和油藏精细描述中的应用提供新的思路，也为提高东部其它陆相老油田的开发效果提供借鉴。

1 区域地质概况

羊二庄油田位于黄骅坳陷羊二庄鼻状构造东北部，为赵家堡断层下降盘上的一个逆牵背斜(穹隆背斜)构造。油田经过40多年的开发生产，目前综合含水率达到90%以上,主力产层高采出、高含水。明化镇组下段主力含油层具有良好的储层物性，孔隙度一般在26%～34%，渗透率超过 4 000×10-3μm2。岩性为长石细砂岩，岩石固结程度较差，胶结疏松，胶结物以泥质为主。

羊二庄油田明化镇组下段主力含油层为NmⅢ4和NmⅢ5小层，发育厚层曲流河砂体[6]，其中，NmⅢ4和NmⅢ5小层又可进一步划分为六个单砂体：NmⅢ4-1、NmⅢ4-2、NmⅢ4-3和NmⅢ5-1、NmⅢ5-2、NmⅢ5-3。厚层曲流河砂体是在沉积过程中曲流河频繁改道形成，从而导致砂体内部结构复杂，剩余油分布潜力较难认识。

2 曲流河储层构型

储层构型研究的目的是采用层次分析法，将储层内部的结构在精细的尺度上解剖成各级构型单元，继而刻画各级构型单元内部砂体的发育特征。

2.1 构型分级方案

沉积界面识别划分是对储层构型研究的一个重点。笔者在综合前人研究成果和工区实际生产资料基础上[4-6]，针对研究区曲流河的沉积特征提出了适合于工区的构型分级方案，见表1。

表1 研究区储层构型层次划分表Table 1 Division of reservoir architecture level in study area

由表1可知，研究的重点是6—9级构型单元，各级界面及其限定的构型单元特征分述如下：

6级界面：相当于Maill的6级界面。在曲流河体系中，6级构型在垂向上为单期河流沉积，其纵向跨度为河流的满岸深度，侧向上有复合河道(组成河道带)及溢岸沉积，构成一个河流体系；7级界面：相当于Maill的5级界面。在曲流河体系中，单一河道沉积体相当于7级构型；8级界面：相当于Maill的4级界面。在曲流河体系内，单一微相，如点坝、废弃河道等沉积相当于8级构型；9级界面：对应于Maill的3级界面。在曲流河体系中，9级构型相当于点坝内部的侧积体、泥质侧积层。

2.2 构型单元解剖

羊二庄油田明化镇组下段可划分成复合河道、单一河道、单一点坝、点坝内部侧积体等构型单元。

其中，复合河道由多条单一河道组合而成，在剖面上表现为典型的正韵律特征，在平面上可分为条带状和连片状砂体，呈北西-南东方向展布。单一河道可在复合河道划分基础上识别，单井上识别标志有：(1)泥岩。具有一定厚度的泥岩底部与砂岩接触时，可识别出单一河道的边界；(2)泥砾以及钙质夹层。对应电测曲线上，伽马、电阻率曲线完整箱型( 钟形) 内部明显回返，回返程度一般超过2/3；(3)冲刷面。发育在河道底部的冲刷面可作为识别河道边界的标志。在连井上对单一河道进行高程差异、形态差异、厚度差异分析，得出研究区单一河道主要厚度在2～5 m。在单一河道内部进行点坝识别，主要从三个方面识别：(1)河道内部点坝砂体厚度最大；(2)点坝砂体内部发育的侧积体在单井剖面上呈正韵律特征；(3)废弃河道的出现代表点坝砂体发育的结束，因此废弃河道部位即为点坝的边界。研究区点坝主要由细-中砂岩组成，局部为含细砾的中-粗粒砂岩，矿物成分复杂，成熟度较低，不稳定组分多。综合前人的研究成果和研究区实际生产资料[7-10]，确定研究区点坝规模，见表2。

表2 研究区点坝规模统计表Table 2 Statistics of point dam scale in study area m

关于点坝内部构型解剖的文献很多[8-12]，本文主要采用岳大力等[8]的方案，将羊二庄油田的侧积层归为“水平斜列式”侧积层(见图1)，此类侧积层以相似角度向凹岸倾斜，每一个侧积体间的侧积层在空间上都为一倾斜的微凸新月形曲面，一系列这样的曲面向同一方向有规律地排列成点坝的夹层骨架。各期侧积体间存在的泥质侧积层多由泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等细粒沉积组成，测井曲线表现出微电极、微梯度曲线明显回返，幅度差减小，自然伽马曲线见回返。综合Leeder经验公式[7]和子井法确定侧积体及侧积层的规模，推算出羊二庄油田单一侧积体水平宽度为50～70 m，侧积层的倾角较小，约 2°～4°。

图1 水平斜列式侧积层

Fig.1Horizontal-diagonallaterallamination

3 不同层次构型单元控制下的剩余油分布模式

针对构型解剖的结果，研究各层次构型单元，即复合河道层次、单一河道层次、点坝层次、点坝内部层次控制下的剩余油分布情况。

3.1 复合河道层次

复合河道对剩余油分布的控制作用主要表现为复合河道上的平面相变，即沉积微相在平面上的差异导致各沉积微相内部水驱油的效率不同，在物性较差的沉积微相处，水驱油效率低，剩余油较富集。以研究区NmⅢ4-3单砂体的庄8-15井区为例，从沉积微相图和剩余油饱和度平面分布图来看(见图2)，庄8-15井区主要发育为分流河道及点砂坝微相，分流河道沉积区的剩余油富集程度明显高于周围点砂坝沉积区剩余油的富集程度。

3.2 单一河道层次

单一河道对剩余油分布的控制作用主要表现为河道内部砂体的韵律性及河道间砂体的相互叠置。

3.2.1 单一河道内韵律影响的剩余油特征 通过对研究区密闭取心井岩心分析资料进行研究，曲流河砂体内部韵律性多呈多韵律组合特征。韵律组合主要有三种类型：均质韵律、复杂正韵律、底均复合韵律(底部为均质韵律，上部为其它韵律)。其中，以复杂正韵律居多，其次为底均复合韵律。

均质韵律渗透率呈均质韵律特征，在水驱过程中，由于重力分异作用，水主要沿着砂岩底部舌进，故下部水驱效率较高，水淹程度强，剩余油主要集中在顶部,见图3(a)。复杂正韵律渗透率呈正韵律特征，通常被夹层分隔为多个韵律组合，底部水淹较严重，顶部次之，中部水淹较轻。底部趋油效率高，剩余油中上部较富集，钙质夹层遮挡性好，对渗流作用影响大，其上下界面水驱效果差，剩余油富集，见图3(b)。底均复合韵律底部为均质韵律，上部为其他韵律。在水淹过程中，顶部和底部水淹程度严重，趋油效率高，中部剩余油较富集，见图3(c)。

图2 庄8-15井区NmⅢ4-3单砂体沉积微相及剩余油平面分布图

Fig.2TheplanardistributionofthesedimentarymicrofaciesandresidualoilofNmⅢ4-3singlesandbodyinZhuang8-15wellarea

图3 单一河道内韵律模式

Fig.3Rhythmicpatternsinsingleriverchannel

3.2.2 单一河道的接触关系 单一河道之间的接触关系决定砂体连通程度，同时影响着油水的流动。通过对连井进行井间对比，得出研究区单一河道接触关系主要有4种类型：不接触、单边叠置、双边叠置、完全叠置，其连通程度依次增大，见图4。

图4 单一河道接触关系

Fig.4Contactrelationshipinsingleriverchannel

从图4可知，NmⅢ5小层内部、NmⅢ5-2和NmⅢ5-3单砂体之间隔层发育较少，砂体叠置程度高，呈完全叠置特征。

3.2.3 单一河道叠置处剩余油富集 河道叠置带是剩余油的富集区之一。不同时期沉积形成的河道砂体常出现相互切叠现象，当晚期的河道砂体发生钙质胶结或砂体底部出现泥砾层沉积时，晚期河道对早期河道的下切作用导致在两条河道搭接部位存在渗流屏障或相对低渗带，且河道边部本身渗流能力相对于河道内部主体砂体差，因此两个叠置河道间的交界是两个不同流动单元间具有有限渗透性的边界，注入水在此边界流动受阻，剩余油在河道叠置处相对富集。以研究区NmⅢ4-3单砂体为例(见图5)，该单砂体存在两期单一河道边缘叠加，单一河道叠加位置处以及单一河道边缘物性差，砂体水洗程度低，剩余油富集。

3.3 点坝层次

点坝对剩余油分布的控制作用表现在点坝边缘废弃河道对相邻河道砂体间流体流动的遮挡而导致剩余油富集。废弃河道通常发育在点坝的一侧，底部与点坝砂体相连，顶部则一般发育泥岩沉积，因而相邻两个河道间砂体在顶部无法连通，仅在河道底部连通，而连通情况取决于沉积在废弃河道中砂质沉积物的多少。如果一条河道的废弃部分被另一条河道所切穿，且底部砂质沉积物被切入，则可以确定两条河道砂体在空间上是相互连通的，否则为相互不连通。如果在注入井与采出井之间存在废弃河道，则废弃河道的存在对注入水的渗流起到遮挡作用，就会形成不完善的注采关系(有采无注或有注无采)[13]。在实际的油田开采中，废弃河道的存在会遮挡注入水，导致局部剩余油富集。以研究区NmⅢ5-2单砂体庄3-21井和庄7-22井为例(见图6)，两口井处于不同的点坝上，其间存在废弃河道，废弃河道遮挡处注水受阻，剩余油滞留富集。

图5 河道叠置处剩余油富集区

Fig.5Residualoilenrichedbysuperpositionofchannel

图6 废弃河道遮挡形成剩余油富集

Fig.6Residualoilenrichedbybarrierofabandonchannel

3.4 点坝内部结构层次

点坝内部剩余油的分布情况主要受点坝内部发育的侧积体和侧积层控制。

3.4.1 侧积体内部物性变化及剩余油特征 侧积体内部物性变化造成不同侧积体水淹不同，各侧积体内剩余油分部特征有所差异[14]。研究区庄6-16-5井垂向上发育多期侧积体(见图7(a))，该层段为典型的河流相二元结构，NmⅢ5-2底部到顶部，其粒度中值和渗透率变化趋势一致，物性逐渐变差，但是其含油饱和度和渗透率的变化呈现不一致的规律(见图7(b))。由于储层下部水淹较为严重，下部主要水淹侧积体整体物性较好，注入水沿高渗段水洗，剩余油饱和度与物性呈负相关，主要集中在单个侧积体中上部物性相对较差的层段；上部未/弱水淹侧积体整体物性较差，剩余油饱和度与物性呈正相关，剩余油主要集中在单个侧积体中下部物性相对较好、原始含油饱和度高的层段。

图7 庄6-16-5井NmⅢ5-2物性研究图

Fig.7PropertyresearchofNmⅢ5-2inZhuang6-15-5well

侧积层物性较好时，其下部侧积体顶部及上部侧积体底部剩余油富集。受侧积体间物性影响，中下部侧积体内物性较好，剩余油饱和度较高；上部侧积体物性较差，含油饱和度低且开采难度大。经济可采性较好的剩余油主要位于点坝中部-上部侧积体内。

3.4.2 侧积层对剩余油分布的影响 侧积层是点坝内部剩余油形成与分布的主控因素[14]。在点坝内部呈一定角度斜列分布的侧积层，控制了侧积体内部流体的流动。一方面，流体的纵向流动受控于侧积层；另一方面，由于侧积夹层的遮挡作用，沿层面流动的流体会在层间阻力与自身重力的共同作用下，改变原先的流动方向，转而向两边渗流或沿着底部砂体连通处流动，随着注入水向上流动的波及距离增加，向上的动力逐渐减弱而阻力增加，垂向上的波及能量也随之减小，从而致使垂向上波及高度下降，导致位于侧积体顶部的砂体水洗程度低，剩余油主要分布在侧积体顶部。以研究区NmⅢ4-3砂体庄9-14-1井和庄8-15井为例(见图8)，油井庄8-15井下发育两期侧积体，开发时两期侧积体全部射开；

水井庄9-14-1井发育两期侧积体，开发时只射开上部侧积体，油井受侧积层影响，砂体下部驱油效率较高，上部波及程度较弱，剩余油主要分布在井间点坝砂体中上部。

图8 侧积层遮挡形成剩余油富集

Fig.8Residualenrichedbybarrieroflaterallamination

4 结论

(1) 对羊二庄油田明化镇组下段进行储层构型分析，可划分成复合河道、单一河道、单一点坝、点坝内部侧积体等构型单元。

(2) 基于分析不同层次构型单元对剩余油分布的控制作用，复合河道对剩余油分布的控制作用表现为沉积微相的平面相变，剩余油在物性差的沉积微相内部富集程度高。

(3) 单一河道对剩余油分布的控制作用主要表现为河道内部砂体的韵律性及河道间砂体的相互叠置。羊二庄油田明化镇组下段渗透率韵律模式分为均质韵律、复杂正韵律、底均复合韵律三种韵律模式，以复杂正韵律居多，其次为底均复合韵律。单一河道接触关系主要有不接触、单边叠置、双边叠置、完全叠置4种类型，其连通程度依次增大。单一河道叠置处是剩余油的富集区。

(4) 点坝对剩余油分布的控制作用表现在点坝边缘废弃河道对相邻河道砂体间流动的遮挡，导致在废弃河道处剩余油富集。

(5) 点坝内部剩余油的分布情况主要受点坝内部发育的侧积体和侧积层控制，侧积体内部物性变化造成不同侧积体水淹程度不同，各侧积体内剩余油分部特征有所差异。侧积层在点坝内部呈斜列分布，对流体渗流起到了遮挡控制作用，剩余油主要分布在侧积体顶部。

[1] 徐安娜,穆龙新,裘亦楠.我国不同沉积类型储集层中的储量和可动剩余油分布规律[J].石油勘探与开发,1998,25(5):41-49.

Xu A N,Mu L X,Qiu Y N.Distribution pattern of OOIP and remaining mobile oil in different types of sedimentary reservoir of China[J].Petroluem Exploration and Development, 1998,25(5):41-49．

[2] 刘宝珺,谢俊,张金亮.我国剩余油技术研究现状与进展[J].西北地质,2004,37(4):1-7．

Liu B J,Xie J,Zhang J L.Present situation and advance of remaining oil research technology in China[J].Northwestern Geology, 2004,37(4):1-7．

[3] 宁士华,肖斐,束宁凯.特高含水开发期曲流河储层构型深化研究及应用[J].断块油气田,2013,20(3):354-358．

Ning S H,Xiao F,Shu N K.Deepening research and application of meandering river reservoir configuration at extra-high water cut development period[J].Fault-Block Oil & Gas Field, 2013,20(3):354-358．

[4] Miall A D.Architectural-elements analysis: A new method of facies analysis applied to fluvial deposits[J].Earth Science Reviews,1985,22(4):261-308．

[5] Miall A D.The geology of fluvial deposits: Sedimentary facies, basin analysis and petroleum geology [M]. New York: Springer-Verlag,1996:75-178．

[6] 吴胜和,纪友亮,岳大力,等.碎屑沉积地质体构型分级方案探讨[J].高校地质学报,2013,19(1):12-22．

Wu S H,Ji Y L,Yue D L,et al.Discussion on hierarchical scheme of architectural units in clastic deposit[J]. Geological Journal of China Universities，2013,19(1):12-22.

[7] Leeder M R.Fluvial fining-upwards cycles and the magn-itude of paleochannels[J].Geology Magazine,1973,110(3):265-276.

[8] 岳大力,吴胜和,谭河清,等.曲流河古河道储层构型精细解剖:以孤东油田七区西馆陶组为例[J].地学前缘,2008,15(1);101-109.

Yue D L,Wu S H,Tan H Q,et al.An anatomy of paleochannel reservoir architecture of meandering river reservoir——A case study of Guantao formation,the west 7th block of Gudong oilfield[J].Earth Science Frontiers，2008,15(1):101-109．

[9] 薛培华.河流点坝相储层模式概论[M].北京:石油工业出版社,1991:23-35．

[10] Jordan D W, Pryor W A. Hierarchical levels of heterogeneity in a mississippi river meander belt and application to reservoir systems：Geologic note(1)[J].AAPG Bulletin，1992 ,76(10):1601-1624．

[11] Puigdefabregas C, Vliet A V. Meandering stream deposits from the Tertiary of the Southern Pyrenees [J]. Fluvial Sedimentology, 1977:469-486．

[12] 李艳丽.曲流河储层构型分析与剩余油分布特征研究[D]. 大庆：东北石油大学,2012．

[13] 王东琪,殷代印.特低渗透油藏水驱开发效果评价[J]. 特种油气藏,2017,24(6)：107-110.

Wang D Q,Yin D Y.Waterflooding performance evaluation in ultra-low permeability oil reservoir[J]. Special Oil & Gas Reservoirs,2017,24(6):107-110.

[14] 束青林.河道砂侧积体对剩余油分布的影响——以孤岛油田馆上段3～4砂组高弯度曲流河为例[J].油气地质与采率,2005,12(2):45-48．

Shu Q L.Effect of lateral accretion sandbodies of channel sands on the distribution of remaining oil——Taking high-sinuosity meandering river of 3～4 sand groups in upper Ng of Gudao oilfield as example[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2005,12(2):45-48．