扇三角洲前缘储层构型及对剩余油分布的影响研究

郑淑平，李娇娜，闫文琦，杨磊，孙明明

(1.东北石油大学， 黑龙江 大庆 163000； 2.河南油田分公司第一采油厂， 河南 南阳 474780)

0 引言

储层构型的概念最早由Miall(1985)提出，是指不同级次的储层构成单元的形态、规模、方向及其叠置关系。近年来，国内学者(李易隆等，2018；王珏等，2019；周淋等，2019；苏亚拉图等，2020；张雷等，2020；孔省吾等，2021；王大成等，2021)针对河流相及三角洲相的储层构型进行了大量研究，在储层构型级次划分、界面识别、空间展布及对油水运动和剩余油分布控制等方面取得了长足进步。而扇三角洲相储层，特别是扇三角洲前缘储层的研究甚少。目前，储层构型已经成为控制剩余油分布的主要地质因素，影响着砂体内部的储层物性特征和剩余油分布(刘海等，2018)。随着油田不断的深入开发，剩余油的挖潜变得越来越困难，尤其在高含水、特高含水时期，针对储层构型及其对剩余油分布的影响研究越来越重要。因此，本次以双河油田437区块核三段Ⅱ油组1、2层为研究对象，以储层地质学、沉积学及储层层次分析理论为指导，综合利用钻井岩芯、测井及开发动态资料，对扇三角洲前缘储层内部构型进行了精细的研究；并且在此基础上，探讨了储层构型对剩余油分布规律的影响，为指导研究区部署剩余油挖潜方案，以及类似沉积环境下的构型解剖提供参考。

1 研究区概况

双河油田处于泌阳凹陷南部断裂构造带，紧邻南部边界断层(图1)。泌阳凹陷位于河南省南部唐河县与泌阳县之间，位于南襄盆地的东南部，是一个南深北浅的箕状凹陷，构造以鼻状构造为主，断层发育，背斜构造较少，形成了一套陡坡型扇三角洲沉积体系。

图1 泌阳凹陷构造位置图(据张文昭，2014修改)

双河油田主要含油层系为古近系核桃园组三段，前人根据核桃园组三段岩性组合、旋回性、电性等标志，将核三段细分为9个油组。本文研究的为双437区块核三段Ⅱ油组1、2砂组，油层埋深1385～1450 m，平均有效厚度22.2 m。储层物性较好，孔隙度为10%～26%，平均孔隙度20.9%，平均渗透率0.636 μm2。目前双河油田地质储量采出程度已达39.12%，综合含水量高达92.14%，已进入特高含水后期开发阶段，油层水淹水窜严重，剩余油分布零散复杂。而储集砂体内部构型与剩余油的分布密切相关，为了进一步提高开发效率，掌控剩余油分布规律，对储层构型进行精细解剖，明确储层构型对剩余油分布的影响关系尤为重要。

2 储层构型研究

2.1 构型界面分级系统

根据Miall(1985)提出的划分标准，并且参考了前人(林煜等，2013；封从军等，2015；袁静等，2015；张雪芳等，2016；李岩，2017)的研究，在充分考虑扇三角洲前缘砂体形成条件和沉积规律的基础上，结合研究区实际情况，将扇三角洲前缘储层构型划分为7级。其中第7级为扇三角洲沉积体；第6级为多期辫状水道与河口坝叠置体，即取芯井中辫流带砂砾岩体和漫流带细粒沉积；第5级为同期辫状水道复合体(河口坝复合体、河口坝与水道复合体)，对应于微相级别；第4级为单一辫状水道(河口坝、溢岸)，或单一的辫状水道间，包括不同水道砂体之间的边界面和水道与其他相带之间的边界面，是一定规模的侵蚀界面；第3级为单一辫状水道(河口坝、溢岸)内部增生体；第2级为交错层系组；第1级为交错层系。1～4级构型单元对应于单一水道砂岩及以下级别，受扇三角洲前缘单一砂体内部复杂性以及研究区实际资料所限，本次重点研究第4级、第5级构型单元。

2.2 复合砂体级次构型解剖

2.2.1 构型单元分析

通过研究取芯井目的层段的构型(张翔宇等，2018)，得出研究区扇三角洲前缘储层主要发育4类构型单元，即辫状水道、溢岸、河口坝及辫状水道间，其中辫状水道最为发育(图2)。

图2 研究区构型单元综合分析(T2111井)SP—自然电位曲线；GR—自然伽马曲线；RLML—微电极曲线；RNML—微梯度曲线；AC—声波时差曲线

(1)辫状水道：是研究区最主要的五级构型单元类型。岩性以砂砾岩、砾状砂岩、含砾砂岩、中—粗砂岩及中—细砂岩、不等粒砂岩为主，颗粒粒度粗，近物源处分选差—中等，远物源的辫状水道砂体分选中等—好。层理类型为交错层理、波状层理，属于中孔、中—高渗储层。测井曲线形态为箱型、微齿化箱型或微齿化钟形，微电极系曲线呈高幅度值，幅度差较大。

(2)溢岸：位于辫状水道间，主要发育在靠近物源区的大型辫状水道侧缘或水道间的薄层细粒沉积。发育细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩等岩性，分选中等—好，层理类型为波状层理、平行层理，多为中孔、中渗储层。测井曲线形态为指状或齿化钟形，微电极系曲线呈中—高幅度值，有较小的曲线幅度差。

(3)河口坝：双437区块目的层位扇三角洲前缘的河口坝不发育，只在H3Ⅱ2-2层东北部局部井区的辫状水道前端出现。主要为不等粒砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩。垂向上多呈向上变粗的反韵律，粒度较辫状水道细，分选中等—较好，多属中孔、中高渗储层。测井曲线形态为小规模箱型或漏斗型，微电极系曲线呈中—高幅度值，曲线幅度差较大。

(4)辫状水道间：本区的辫状水道间主要指水道间的细粒沉积、水道远端前缘的席状砂及重力流砂体。岩性主要为细砂岩、粉砂岩及泥岩的薄互层沉积，以细粒沉积为主，分选、磨圆中等—较好，发育平行层理、波状层理。测井曲线形态多表现指状尖峰或低平值，微电极系曲线呈低—中高幅度值，曲线幅度差较小。

2.2.2 复合砂体平面组合样式

在沉积模式指导下，以单井构型解剖为基础，参考单层砂岩等厚图、砂地比图及沉积微相平面展布图，对复合砂体分布进行研究分析。得出本区目的层段复合砂体存在4种平面分布组合样式，分别为连片状辫状水道砂体、连片状辫状水道与溢岸砂组合、交织条带状辫状水道与河口坝组合、窄条带状辫状水道与水道间砂组合。

图3 研究区复合砂体平面组合样式a—双437区块H3Ⅱ2-1层复合砂体平面组合样式；b—双437区块H3Ⅱ2-2层复合砂体平面组合样式

(1)连片状辫状水道复合砂体：主要发育在双437区块H3Ⅱ1-1～H3Ⅱ2-1层(图3a)的东部及中(西)部，为本区最主要的复合砂体形式。辫状水道呈连片状分布，水道间溢岸不发育，辫状水道由东南向西及北延伸，一直达到工区北部边界。这种组合样式多发育在近物源区的扇三角洲前缘的扇体内侧，沉积物供给充足，是同一水道频繁迁移或同期不同水道侧向切叠所形成的产物。辫状水道复合砂体的侧向宽度可达1000 m。

(2)连片状辫状水道与溢岸砂组合：主要发育在双437区块东南部、南部及西南部的H3Ⅱ1-1～H3Ⅱ2-1层(图3a)。辫状水道呈连片状分布，水道间为溢岸，但溢岸范围较小，辫状水道向西(北)部延伸到较远的区域。这种组合样式多发育在扇三角洲前缘的扇体内侧或外侧，沉积物仍供给较为充足，但与第一种复合砂体相比明显减少，与物源区距离较远。辫状水道复合砂体的侧向宽度多大于500 m。

(3)交织条带状辫状水道与河口坝组合：主要发育在双437区块的H3Ⅱ2-2层(图3b)，该层砂体分布范围集中在东南—东北部。辫状水道呈交织条带状分布，水道间发育少量溢岸沉积或广泛发育水道间薄层砂泥岩互层，水道的侧向连续性较差，相变快，水道末端发育连片或零散的河口坝，沉积时期水体较深，沉积物供给较前2种复合砂体明显减少。辫状水道复合砂体的侧向宽度约300 m。

(4)窄条带状辫状水道与水道间砂组合：主要发育在双437区块的H3Ⅱ2-1层的西部及西北部(图3a)、H3Ⅱ2-2层(图3b)的中部。辫状水道呈窄条带状孤立分布于水道间的泥岩及薄层砂岩之间，河口坝和溢岸砂体不发育。远离物源，沉积物供给量较少，辫状水道侧向迁移摆动能力弱，水道砂体的侧向连续性差。辫状水道复合砂体的侧向宽度一般小于200 m。

2.3 单砂体级次构型解剖

双437区块H3Ⅱ1、2层系中，扇三角洲前缘的辫状水道是本区最重要的储集类型。本次在总结测井曲线响应特征的基础上，通过单一辫状水道的识别及划分，进行水道砂体的精细解剖。

2.3.1 单砂体边界识别标志

(1)砂体顶面的高程差异：同一小层内发育不同期次河道砂体，若形成条件及发育时间存在差异，则导致砂岩顶部距地层顶面的相对高程会存在差异(图4a)。因此可通过砂体顶面的高程差异来进行单一砂体的识别(姜建伟等，2016)。

(2)厚—薄—厚的砂体横向厚度变化特征：由于单一河道在同时期形成的砂体侧向变化不大，所以厚度在剖面上变化程度较小；而从同期河道的中心位置到河道边缘，砂体厚度呈逐渐减薄趋势，即砂岩底面深度多逐渐变浅，将达到此河道砂体的边界部位(图4b)。两期辫状水道砂体侧向拼接，则中间薄的部位即为某一砂体的边部，利用厚—薄—厚的厚度变化来识别单砂体。

(3)辫状水道间沉积：在大面积分布的辫状水道砂体中局部出现的水道间细粒沉积是单一河道的自然边界(方度等，2017)。在同一小层内，2条河道之间若发现河道间泥或不连续分布的薄层河道间细粒砂沉积，如辫状水道间泥(或前缘席状砂)、溢岸，也可以作为单一河道砂体识别的标志(图4c)。

图4 研究区单一河道砂体边界的识别标志a—顶面高程；b—厚—薄—厚的砂体横向厚度变化；c—辫状水道间沉积SP—自然电位曲线；GR—自然伽马曲线；RLML—微电极曲线；RNML—微梯度曲线

2.3.2 单砂体垂向叠置样式

在单砂体识别的基础上，将不同方向剖面的单砂体进行解剖分析，根据单井砂体内部夹层、韵律特征、测井曲线形态等标志，得出本区目的层位河道单砂体的3种垂向叠置模式叠置：切叠式、叠加式和独立式。

(1)切叠式：是指河道已经下切到另一期河道砂体的内部，并且随着下切程度逐渐变大，可以被垂向切割形成叠置的厚复合砂体，河道下切能力强，沉积物粒度较粗，砂体间渗透性较好；微电极系曲线主要为中—高幅厚箱形，微电极曲线间或呈指状(图5a)。

(2)叠加式：叠加式的两期河道在垂向上已接触(杨友运等，2015)，虽然两期砂体叠置，但其间存在较明显的储层质量差异，二者之间有细粒沉积，渗透率明显较低。测井曲线有回返，微电极系曲线多为中高幅厚箱形或齿化中高幅厚箱形(图5b)。

(3)独立式：是指两期河道砂体在垂向上独立分布，不形成相互接触关系，且河道之间具有一定厚度且稳定的泥质夹层或隔层，泥岩具有一定厚度，测井曲线回返明显，独立的一期砂体自然伽马曲线呈箱型或漏斗型(图5c)。

图5 研究区单砂体垂向叠置样式a—切叠式；b—叠加式；c—独立式SP—自然电位曲线；GR—自然伽马曲线；RLML—微电极曲线；RNML—微梯度曲线

3 储层构型对剩余油分布的影响

3.1 复合砂体级次构型对剩余油分布的控制

复合砂体级次构型对剩余油分布的控制作用主要表现为复合砂体的平面分布组合样式。在水驱过程中，注入水总是沿高渗透带突进，并且沿着高渗透通道注入生产井，低渗透带较难波及到，从而造成低渗透带剩余油的富集。

在研究区复合砂体的平面组合样式中，连片状辫状水道和宽条带状厚辫状水道复合砂体物性较好，渗透率较高，注入水水驱效果最好，因此处于连片状辫状水道复合砂体和宽条带状厚辫状水道砂体的油井水淹快，形成强水淹区，水驱效果好，剩余油分布较少；窄条带状辫状水道与水道间砂体组合较差的区域物性相对较差，导致水驱油效果不好。分布在窄条带状辫状水道、辫状水道与溢岸砂组合、窄条带状辫状水道与水道间砂组合部位的油井，注入水推进较慢，水驱效果较差，从而使该类井区成为油田开发后期剩余油相对富集的有利部位。

以H3Ⅱ1-3层为例(图6)，双464井为注水井，周边的双1005井、双J2108井、双2105井、双K1007井和双J2113井为生产井，双464井周边驱油效果存在差异，与双1005井、双2105井间的驱油效果好于双J2108、双K1007井，与其分属不同河道的双J2113井之间的驱油效果较差；注水井双440井与双K1007、双J2113、双2105井属于同一河道，且在河道的向北延伸方向上，总体上驱油效果较好，井间剩余油得到有效动用，在双440井周边其他方向剩余油较为富集。

图6 研究区复合砂体级次构型对剩余油分布的控制a—双464井区H3Ⅱ1-3层储层构型图；b—双464井区H3Ⅱ1-3层剩余油饱和度分布图

3.2 单一砂体级次构型对剩余油分布的控制

对于研究区的单一砂体级次构型而言，构型单元内部的韵律性和砂体叠置样式的差异是造成剩余油富集的主要因素。

3.2.1 构型单元内部韵律性对剩余油分布的控制

通过对本区岩芯和测井资料的分析，渗透率韵律类型可分为正韵律、反韵律和复合正韵律，其中复合正韵律在本区最为常见。通过对研究区生产动态资料的分析比对，认为构型单元内部韵律变化与剩余油分布关系紧密(邓猛等，2020)。

溢岸砂多为正韵律(图7a)，储层底部物性较好，在水驱过程中，注入水向下渗流，导致底部水驱效率高，水淹程度较强，从而使剩余油易在油层顶部富集。

河口坝一般为反韵律(图7b)，注入水会先沿着砂体上部高渗带突进，但因为受重力作用导致水淹程度较为均匀，在砂体下部会有少量剩余油富集。

辫状水道多为复合正韵律(图7c)，夹层将其分割成多个正韵律组合，水淹程度储层底部最严重，砂体顶部因其物性较差水驱效率较低，因此剩余油在顶部较富集。如果存在不同期次砂体作为渗流界面时，砂体接触处会因为物性变差而存在剩余油的富集。

图7 研究区单一河道渗透率韵律类型a—正韵律，双J2308井；b—反韵律，双K4019井；c—复合正韵律，双S2107井SP—自然电位曲线；GR—自然伽马曲线；RLML—微电极曲线；RNML—微梯度曲线；AC—声波时差曲线

3.2.2 单砂体垂向叠置样式对剩余油分布的影响

研究区单砂体间垂向上多相互叠置，形成各种接触样式，砂体间的连通性及注采关系被改变，使剩余油分布研究更为复杂(尹艳树和刘元，2017)。

切叠式接触由于两期河道砂体彼此连通，两砂体接触处难有剩余油分布；砂体主体比侧缘物性好，河道侧缘水淹程度较低，因此河道砂体侧缘较易富集剩余油(图8)。

叠加式接触样式的两期砂体垂向有所接触，但没有明显切割，彼此不连通或连通程度较弱，两期砂体之间的接触界面物性较差，造成“垂向渗流隔挡”，剩余油易在此处富集(图8)。

独立式叠置方式因为砂体间存在泥类沉积物，两期砂体间不连通，合采合注的注采方式下，由于重力作用，通常下面渗透率高的砂体注水较快，注入水很少波及到顶部砂体，造成剩余油的富集(图8)。

如图9所示，Ⅱ1-3层构型解剖显示1005井发育3期单一河道砂体，第2、3期单砂体呈切叠样式，均为强水淹；第1期单砂体与第2期单砂体之间发育分离式接触样式，两期单砂体水淹级别不同，第2期为强水淹，第1期单砂体为弱水淹；464井为注水井，发育第2、3期河道砂体，且与1005井第2、3期单砂体连通。表明1005井第1期辫状沟道砂体与第2期辫状沟道砂体之间发育分离式接触样式，单砂体间流体不能自由流动，造成第1期单砂体剩余油富集。

图8 研究区砂体叠置样式对剩余油分布的控制

图9 研究区Ⅱ1-3层切叠式和分离式对剩余油分布的控制SP—自然电位曲线；GR—自然伽马曲线；RLML—微电极曲线；RNML—微梯度曲线

4 结论

(1)双河油田437区块核三段Ⅱ1、2层为一套扇三角洲前缘沉积，储层内部构型划分为7级，主要发育4类构型单元，即辫状水道、溢岸、河口坝及辫状水道间。并且本区目的层段复合砂体存在4种平面分布组合样式，分别为连片状辫状水道砂体、连片状辫状水道与溢岸砂组合、交织条带状辫状水道与河口坝组合、窄条带状辫状水道与水道间砂组合。

(2)将不同方向剖面单砂体解剖，得出本区目的层位单砂体在垂向上可表现为3种叠置模式：切叠式、叠加式和独立式。

(3)复合砂体级次构型对剩余油分布的控制作用主要表现为复合砂体的平面分布组合样式，在物性差的窄条带状辫状水道和水道间砂体组合较差的区域剩余油富集程度高。

(4)单一砂体级次构型对剩余油分布的控制作用主要表现以下两个方面。第一个方面为河道内部砂体的韵律性对剩余油的控制作用，溢岸砂物性韵律多为正韵律，剩余油易在油层顶部富集；河口坝物性韵律一般为反韵律，在下部砂体处有少量剩余油易富集；辫状水道物性多为复合正韵律，剩余油在顶部较富集。第二个方面是河道砂体的相互叠置样式对剩余油的控制作用，其中切叠式河道砂体侧缘较易富集剩余油；叠加式接触样式在两期砂体之间的接触界面易富集剩余油；独立式叠置剩余油则较易富集在砂体底部。