渤海海域稀井网条件下曲流河储层构型表征

2022-04-09李冰娥尹太举王杨君

大庆石油地质与开发 2022年2期

李冰娥尹太举王杨君

（长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100）

0 引言

河流相储层是中国重要的油气储层之一［1］，由于河道频繁迁移、切割及叠置，储层非均质性强，开发难度大，传统的沉积微相研究已不能满足油田开发中后期的生产需求。鉴于此，国内外学者对于河流相储层构型表征进行了深入研究，利用露头与现代沉积统计总结了大量的经验公式，并在密井网条件下建立了层次约束、模式拟合、多维互动的储层构型方法［2-17］。从目前已发表文献［18-19］来看，常规地下曲流河储层构型研究主要基于密井网资料开展，对于稀井网条件下曲流河储层构型研究相对较少。海上油田由于开发成本较高，具有井网稀疏、井距较大的特点，开展稀井网条件下曲流河储层构型表征存在较大难度。已有学者［18，20-23］通过综合利用地震属性、地震反演、地震正演等多种地震技术，结合测井资料识别单一曲流带及内部点坝，并提出“井震结合” 的曲流河构型方法。

渤海湾盆地A 油田采用单砂体水平井网开发，水平井特殊的钻井轨迹具有其他资料无法比拟的优势，是提高储层精细研究精度的有效途径［24-26］。本文充分利用A 油田具有较高分辨率的地震资料和水平井资料条件，对储层构型方法进行研究与实践。以渤海湾盆地A 油田高弯度曲流河储层S 砂体为研究对象，利用储层构型层次分析法，井震结合精确刻画复合曲流带分布。依据单一曲流带的边界识别及划分方法，识别单一曲流带及内部点坝，并用经验公式对点坝内部侧积体进行定量表征，最后用水平井资料进行验证。对研究区开展曲流河储层构型表征、建立地质知识库，有助于进一步认识储层的非均质性，可为A 油田后期剩余油分布预测及挖潜提供有效指导。

1 地质概况

渤海湾盆地A 油田位于渤海海域，主力含油层为新近系明化镇组，发育曲流河沉积，为岩性—构造油气藏。岩性主要为细粒和中—细粒岩屑长石砂岩，储集空间以粒间孔为主，储层具有高孔、高渗的储集物性特征。

研究区采用不规则水平井井网开发，井距整体较大，经过10 a 左右的注水开发，目前已进入高含水阶段，砂体横向变化快，注采矛盾突出，综合含水率已大于80%，剩余油分布复杂。

2 多级次曲流河储层构型表征

研究区明化镇组下段三维地震资料分辨率与信噪比均较高，地震同相轴较连续。合成地震记录精细标定反映出砂岩相对于泥岩为低密度，即低波阻抗对应储层，高波阻抗对应非储层。

根据地震反演资料，结合钻井资料，利用自然伽马、电阻率测井曲线等分别对单砂体顶底面进行精细标定，基于标定结果，在全区进行追踪解释，充分利用波阻抗变化点、波形畸变点、极性反转点、尖灭点等异常变化点，确定复合曲流河道砂体边界。利用层次分析法，对复合曲流河道砂体进行逐级次的解剖，将曲流河储层划分为复合曲流带、单一曲流带、点坝以及点坝体内部侧积体等4 个不同构型级次来进行表征（表1）。其中，复合曲流带及单一曲流带为五级构型单元，单一点坝为四级构型单元，点坝内部侧积体为三级构型单元。五级与四级构型单元主要依据测井及地震反演资料进行刻画，三级构型单元地震资料难以识别，主要利用前人总结的经验公式进行计算，并用水平井资料进行验证。

表1 不同级次曲流河构型单元特征Table 1 Characteristics of architecture units at different levels

2.1 复合曲流带边界识别

五级构型界面在地震上表现为横向上连续稳定分布的同向轴，为厚度稳定的纯泥岩段，其自然伽马曲线靠近泥岩基线，电阻率曲线无幅度差，在研究区内稳定分布。应用连井地震反演剖面与测井资料结合，对全区进行五级构型界面识别，接着对五级构型单元复合曲流带砂体进行追踪识别，确定S砂体的边界，即复合曲流带的边界。

图1 为该复合曲流带砂体边界识别结果，砂体在平面上连片分布，厚度大，以河道沉积为主，正韵律特征明显，自然伽马曲线呈钟形或箱形，平均振幅属性值低；河间砂主要伴生于河道边部，由于受到后期河道切割改造，天然堤、河漫滩、决口扇等几类较薄砂体难以区分，统称河间砂，为复合曲流带构型级次的背景相，曲线呈尖峰锯齿状，旋回性不明显，平均振幅属性值较高；泛滥平原以泥质沉积为主，测井曲线靠近基线，振幅属性平均值最高。根据平均振幅属性分布及井点的沉积相解释结果，预测了复合曲流带的分布，结果显示， S 砂体河道砂体连片分布，河间砂伴生于河道边部，局部发育少量泛滥平原沉积（图2）。

2.2 单一曲流带边界识别

为了进一步了解复合曲流带的内部构型特征，本文主要采用了井震结合、模式约束、平剖互动的方法识别单一河道及点坝。根据曲流河沉积模式，结合地震反演资料、地震属性特征、井点的测井曲线形态、连井剖面以及空间组合样式，确定了以下4 种单河道边界识别的标志（图3），综合识别进而划分出单一曲流带。

2.2.1 不连续的河间沉积

由多条河道侧向迁移形成一定范围的大面积砂体，但是在不同河道之间常常会出现漫溢沉积或者河道分叉，留下河间细粒沉积物或泛滥平原泥的踪迹，沿着河道两侧分布的不连续河间砂体或泥质沉积是划分单一曲流带的重要标志。

2.2.2 废弃河道

在曲流河沉积中，废弃河道通常代表一个点坝发育的结束，而最后一个期次废弃河道代表一期河流沉积作用的结束。因此废弃河道也是单一河道砂体边界的标志。

2.2.3 河道砂体厚度差异

不同河道的水流携带能力受到各种因素的影响，导致不同的河道沉积的砂体厚度会出现一定的差异，假如这种差异特征在一定范围内可以连续追踪，则也可被作为单一曲流带划分的标志。

2.2.4 相邻河道砂体的顶面高程差

同一河道的满岸深度一致，当相邻的河道都为满岸时，不同河道沉积砂体的顶面离标志层顶的距离不同，因此这种高程差可作为2 条单一曲流带边界的识别标志。依据不同曲流带边界划分标准，在沉积模式约束下，以地震属性为主，井点信息为辅，通过平剖互动的方式对单一曲流带内发育的末期河道、早期废弃河道进行划分，为单一点坝的识别打下基础。末期河道与废弃河道曲线形态特征一致，末期河道可连续追踪，废弃河道发育较局限。当整条过水河道被泥质充填之后，河道成为相对连续的可追踪的砂体厚度减薄的条带区域，在地震平面属性及地震剖面上也会出现差异。点坝的形成是凹岸侵蚀、凸岸堆积的过程，点坝砂体是曲流带内部厚度最大的部位，因此厚度分布特征可作为点坝识别的标志。点坝砂体相当于河道砂体沉积，自然伽马曲线主要为钟形或箱形，在平均振幅属性图上为振幅较低值的区域，通常与废弃河道相邻。因此可以以井点信息为基础，依据属性平面图，结合连井剖面与地震反演剖面来确定末期河道、早期废弃河道以及点坝边界（图4）。最终在S 砂体上识别出4 条北东—南西方向末期河道，并确定了点坝边界（图5）。河道①宽度为200 ～500 m，点坝跨度为180～460 m；河道②宽度为200 ～600 m，点坝跨度为290～570 m；河道③宽度为200 ～1 000 m，点坝跨度为330～770 m；河道④宽度为300～1 000 m，点坝跨度为600～700 m。通过对S 砂体钻遇点坝井的实际资料分析，获得河流满岸深度为1.6 ～11.3 m，压实校正后得到满岸深度为1.8～12.4 m。

M.R.Leeder［2］的经验公式为

式中：bc——河流满岸宽度， m；h——河流满岸深度， m。

计算得到河流满岸宽度为16.2 ～329.6 m，平均满岸宽度为98.0 m。

J.C.Lorenz 等［3］的经验公式为

式中bm——单一曲流带宽度， m。

计算得到单一曲流带宽度为124 ～2 599 m，平均曲流带宽度为766 m。

吴胜和［9］的经验公式为

式中bd——点坝跨度， m。

计算得到点坝跨度为174～2 240 m。

由此可见，基于井震结合的构型方法的研究成果，河道带宽度为200～1 000 m，点坝跨度为180～770 m，满足于经验公式计算的结果，对构型单元的规模控制更为精确。

2.3 点坝内部构型

2.3.1 侧积层倾角

本次研究综合利用岩心及经验公式对侧积层倾角进行了计算。图6 为取心井岩心照片，在通过砂体底部有一定厚度的水平泥岩进行参考，计算侧积泥质夹层倾角为11.3°。

M.R.Leeder［2］的经验公式为

式中β——侧积层倾角， rad。

计算得到S 砂体点坝侧积层倾角为3.43°～9.77°，平均为6.06°，与岩心实测角度比偏小。

吴胜和［9］的经验公式为

式中x——河流宽深比。

应用式（5）计算得到S 砂体点坝侧积层陡层区倾角为3.97°～13.9°，平均为9.04°，与岩心实测倾角、拒马河曲流河现代沉积侧积层倾角一致。

现代沉积和露头的研究表明侧积泥岩层的倾角一般为5°～30°，综合岩心资料、经验公式分析，认为S 砂体点坝侧积层的倾角主要为4°～14°。

2.3.2 侧积体及侧积层分布特征

侧积层在剖面上呈斜插的泥楔形状，平面上呈弧形，岩性主要包括粉砂质泥岩、泥岩及泥质粉砂岩，测井曲线特征表现为：自然伽马出现相对小幅度回返（泥岩部分回返显著），厚度一般为几十厘米到两米不等。

依据单一侧积体水平宽度经验公式［9］

式中b——单一侧积体水平宽度， m。

计算得到单一侧积体水平宽度为9.3 ～188.7 m，平均宽度为53.4 m。

3 水平井验证

水平井的泥质夹层信息能够真实地反映点坝内部的侧积体和侧积层的分布规模，下面利用水平井资料对三级构型表征定量结果进行验证。首先要考虑水平井轨迹，确保水平井的轨迹平面上在点坝微相里，剖面上在点坝砂体里。井震结合，排除干扰，在模式约束下对水平井侧积体及侧积层进行识别与统计。

以A54H 井为例，实际钻井资料表明， S 砂体水平井上钻遇侧积层水平宽度为2.3 ～13.1 m，钻遇废弃河道水平宽度为54 m，经验公式换算后，对应的侧积层厚度为0.1～0.8 m。参照构型理论地质模型，定量表征点坝砂体侧积层的分布特征，对S 砂体水平井A54H 井的侧积体进行划分（图7）。

结合过井地震剖面， A54H 井水平段轨迹穿过废弃河道及2 个点坝，点坝分别发育3 个侧积体。利用S 砂体5 口水平井资料，对侧积体与侧积层水平宽度进行了统计（表2）。

表2 水平井实钻侧积体、侧积层水平宽度Table 2 Horizontal widths of the lateral accretion bodies and beds from the actual drilling of horizontal well

实际钻井资料表明， S 砂体平井上钻遇侧积体水平宽度为15 ～100 m，大部分宽度为40 ～70 m；侧积层水平宽度为1.8～14.3 m。利用已得出的倾角结合侧积层的水平宽度可计算得到侧积层的厚度为0.1～0.9 m。

综上，以经验公式计算为基础，用水平井资料井震结合进行验证，水平井资料分析结果在经验公式计算结果范围之内，分析得出S 砂体的侧积层定量模式：侧积层倾向废弃河道方向，侧积层倾角为4°～14°，侧积体水平间距为40 ～70 m，侧积体水平宽度为50 ～110 m，侧积层水平宽度为2 ～14 m，侧积层厚度为0.1～0.9 m 。

已有实钻水平井的点坝参考该水平井侧积层平均间距规模，无水平井控制区域则参考该砂体5 口水平井侧积层平均间距59 m 的规模，结合全区的河道演化特征，根据曲流河点坝构型模式，完成S 砂体的点坝内部侧积层顶部平面投影的绘制（图8）。

研究区井网稀疏，因此暂未做进一步点坝内部侧积体与侧积层解剖工作。点坝油藏中侧积层对流体有强烈的遮挡作用［27-30］，砂体上部侧积层发育部位是剩余油富集区域。开发过程中，利用水平井钻穿点坝砂体上部的泥质夹层发育区，可提高油层的动用程度。此次研究成果将对下一步的调整开发方案起到指导作用，点坝内部侧积层上部的剩余油的开发是油田进一步高效开发的重点方向。