秦皇島32-6油田南區(qū)明下段Ⅰ油組3小層河道砂體疊置類型及其動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征

秦潤(rùn)森，廖新武，馮 鑫，別旭偉，黨勝國(guó)

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津 300452）

河流相是油氣富集的一種重要的沉積相帶，河道砂體是其最主要的儲(chǔ)集類型。由于河流的頻繁遷移、改道，河道砂體在平面上表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性。受沉積環(huán)境變化及物源供給差異的影響，河道砂體往往不是以單期河道的沉積方式存在，而是表現(xiàn)為多期河道砂體疊置的多旋回結(jié)構(gòu)樣式。Cross認(rèn)為這類河道砂體的疊置類型與可容空間及沉積物的供給相關(guān)[1]，與此有關(guān)的不同期次河道砂體之間的接觸方式也已受到重視。Miall把河流相的建筑結(jié)構(gòu)劃分為8個(gè)級(jí)別[2]，不同期次河道之間的界面被定義為四級(jí)界面，相當(dāng)于高分辨率層序地層學(xué)的超短期旋回界面。河流相油田開發(fā)實(shí)踐已經(jīng)證實(shí)，這種多期疊置的河道砂體雖然在一定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連片拼接的厚儲(chǔ)層，但剩余油的分布特征卻與常規(guī)厚層層狀砂體存在明顯差別。秦皇島32-6油田南區(qū)明下段Ⅰ油組3小層（Nm下Ⅰ3小層）是該油田重要產(chǎn)層，由已鉆井揭示的地質(zhì)特征及三維地震資料可以發(fā)現(xiàn)，其儲(chǔ)層平面變化快，垂向厚度變化大，表現(xiàn)出典型的多期河道砂體疊置的沉積特征。生產(chǎn)動(dòng)態(tài)跟蹤顯示，井距為200 m的相鄰2口井表現(xiàn)出完全不同的生產(chǎn)效果。目前，如何解剖多期復(fù)雜河道砂體疊置類型以及砂體層間和層內(nèi)的非均質(zhì)性已成為該油田開發(fā)過(guò)程中的重點(diǎn)及難點(diǎn)，也是此類油田剩余油分布規(guī)律研究[3-4]及下一步挖潛的重要方向。

1 河道砂體期次劃分及其疊置類型

河道砂體由于受多期疊置的影響，其整體具有層次性和結(jié)構(gòu)性特征。層次性是指因晚一期河道沉積對(duì)早一期河道砂體改造強(qiáng)度不一所表現(xiàn)出的砂體疊置特征。當(dāng)晚一期河道砂體部分切蝕早一期河道砂體，不同期次河道的韻律性保留較為明顯，因而表現(xiàn)出不同沉積期次河道之間具有一定的層次性。但是，當(dāng)晚一期河道砂體完全切疊早一期河道砂體時(shí)，這種砂體之間的層次性卻并不明顯。疊置砂體的結(jié)構(gòu)性主要包括2層涵義，即不同期次砂體之間的疊置方式及砂體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特征。由于不同期次河道砂體沉積水動(dòng)力條件不盡相同，砂體的疊置類型可以表現(xiàn)為側(cè)向拼接及縱向加積等類型[5]。而同一期次河道沉積也會(huì)因?yàn)槌练e環(huán)境差異而表現(xiàn)出不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)。例如隨著基準(zhǔn)面的上升，河道沉積可以依次表現(xiàn)為辮狀河、曲流河、網(wǎng)狀河等沉積特征，其砂體的分布形態(tài)、沉積微相、河道沉積內(nèi)部結(jié)構(gòu)也存在差異。要明確河道砂體的層次性及結(jié)構(gòu)性，儲(chǔ)層對(duì)比是基礎(chǔ)。

1.1 河道砂體期次劃分

在油田開發(fā)階段，基于高分辨率層序地層學(xué)原理，儲(chǔ)層對(duì)比主要體現(xiàn)在中期旋回對(duì)比格架下的短期旋回對(duì)比。但是當(dāng)研究對(duì)象是局部沉積范圍內(nèi)且成因上具有一定聯(lián)系的河道疊置砂體（組合）時(shí)，在短期旋回的層序地層對(duì)比格架下，其超短期旋回仍具很強(qiáng)的對(duì)比性。由于超短期旋回代表最小成因地層單元的單一巖性或相關(guān)巖性的疊置樣式[6-7]，因此研究中將其作為單一河道識(shí)別的基礎(chǔ)，相當(dāng)于Miall的四級(jí)構(gòu)型單元。

秦皇島32-6油田Nm下Ⅰ3小層可劃分出3個(gè)超短期旋回，分別代表Nm下Ⅰ3-1，Nm下Ⅰ3-2，Nm下Ⅰ3-3共3個(gè)時(shí)期河道沉積（圖1）。在超短期層序地層對(duì)比的基礎(chǔ)上，可研究同一期河道砂體的平面分布特征，對(duì)比不同期河道砂體的差異。不同時(shí)期河道沉積的規(guī)模及砂體的分布形態(tài)與可容空間（A）、沉積物供給（S）的相對(duì)關(guān)系有關(guān)。在第1個(gè)（Nm下Ⅰ3-3）及第2個(gè)（Nm下Ⅰ3-2）超短期旋回沉積時(shí)期，處于短期旋回早期，A/S小于1，河道的側(cè)向侵蝕作用促使河道不斷地決口改道而形成規(guī)模較大的片狀河道砂體沉積。此時(shí)，由于河道的曲流化作用，平面上點(diǎn)壩不斷拼接而無(wú)法表現(xiàn)出單一河道的形態(tài)。而第3個(gè)（Nm下Ⅰ3-1）超短期旋回沉積時(shí)期，正處于短期上升半旋回的晚期到下降半旋回早期，A/S正處于從小于1轉(zhuǎn)變?yōu)榇笥?的演化過(guò)程中，河道的沉積主要表現(xiàn)為垂向侵蝕，平面上往往表現(xiàn)為條帶狀沉積特征。

圖1 秦皇島32-6油田Nm下Ⅰ3小層河道砂體期次劃分與對(duì)比

1.2 河道砂體疊置類型

在超短期基準(zhǔn)面地層格架對(duì)比的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步細(xì)分單井砂體的疊置類型。Nm下Ⅰ3小層的河道砂體可以劃分出3種疊置類型（圖2）：①切疊河道型，即晚期河道砂體較為嚴(yán)重地切割早期河道砂體。此類型多見于短期基準(zhǔn)面上升早期，沉積區(qū)域物源供應(yīng)遠(yuǎn)大于可容空間的增加。當(dāng)超短期基準(zhǔn)面下降，上升半旋回上部細(xì)粒部分被完全侵蝕，僅保存中下部粗粒部分，表現(xiàn)為極不完整的上升半旋回組合，此時(shí)2期河道砂體的區(qū)分并不明顯，如圖1中C7井，其曲線特征可以表現(xiàn)為鐘型—箱型復(fù)合韻律或箱型等單一韻律特征。此類型復(fù)合砂體厚度往往較大，在Nm下Ⅰ3小層均可見20 m以上的厚層砂體。由于不同期次砂體之間較大的切割關(guān)系，不發(fā)育泥巖夾層，因而不同期次河道砂體之間的界線往往不明顯。此類型是第1期河道（Nm下Ⅰ3-3）與第2期河道（Nm下Ⅰ3-2）之間砂體疊置的主要類型。②疊置河道型，晚期河道砂體部分切割早期河道砂體，因而2期河道砂體各自的正韻律結(jié)構(gòu)都比較完整。此類型多存在于短期基準(zhǔn)面上升早期—中期，沉積區(qū)域物源供應(yīng)大于可容空間的增加，當(dāng)超短期基準(zhǔn)面下降，上升半旋回上部細(xì)粒部分被少量侵蝕，保存向上變細(xì)的相對(duì)完整的上升半旋回組合。此時(shí)2期河道砂體間往往存在1～3 m的泥巖或粉砂質(zhì)泥巖夾層，把2期河道明顯地區(qū)分開。該類型是第1期河道（Nm下Ⅰ3-3）與第2期河道（Nm下Ⅰ3-2）之間砂體疊置的另一主要類型。③單一河道型。所謂“單一”，是指2期河道砂體的疊置關(guān)系并不明顯，早期表現(xiàn)為單一河道砂體的沉積特征，晚期則表現(xiàn)為與河道沉積相伴生的沉積特征，如決口扇、洪泛平原沉積等。此類型常見于短期基準(zhǔn)面上升中期—晚期，沉積區(qū)域物源供應(yīng)等于或略小于可容空間的增加，超短期基準(zhǔn)面上升半旋回保存完整序列。而當(dāng)超短期基準(zhǔn)面下降時(shí)，下降半旋回較少被侵蝕，因此表現(xiàn)為向上變深復(fù)又變淺的旋回組合。此時(shí)下降半旋回河道砂體相對(duì)不發(fā)育，因此剖面上多表現(xiàn)為單一河道特征。此類型多見于第2期河道（Nm下Ⅰ3-2）砂體與第3期河道（Nm下Ⅰ3-1）砂體之間。

圖2 秦皇島32-6油田南區(qū)Nm下Ⅰ3小層河道砂體主要疊置類型

2 疊置河道砂體水驅(qū)動(dòng)態(tài)響應(yīng)影響因素

多期疊置河道砂體的水驅(qū)動(dòng)態(tài)響應(yīng)與其疊置的層次性和結(jié)構(gòu)性有關(guān)。砂體雖為多期疊置，但每期砂體沉積過(guò)程中都具備非均質(zhì)性。由于同期河道沉積可進(jìn)一步細(xì)分為不同沉積微相，因而對(duì)沉積微相的認(rèn)識(shí)是描述同期砂體內(nèi)部非均質(zhì)性的依據(jù)之一。同時(shí)，對(duì)于不同疊置類型，砂體之間夾層發(fā)育程度有所區(qū)別，如疊置河道型夾層往往較為發(fā)育，對(duì)剩余油的影響也顯而易見。因此，在研究多期疊置河道砂體的水驅(qū)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)，單期河道沉積微相的精細(xì)刻畫，以及明確不同疊置類型下夾層的分布特征是研究的重點(diǎn)。

2.1 沉積微相

綜合巖心、測(cè)井、地震等相關(guān)資料，對(duì)秦皇島32-6油田南區(qū)Nm下Ⅰ3小層各超短期旋回的沉積微相進(jìn)行精細(xì)的刻畫，研究區(qū)主要包括點(diǎn)壩、決口扇、廢棄河道和洪泛平原4種沉積微相。點(diǎn)壩巖性以細(xì)砂巖和粉砂巖為主，只在底部的滯留層段發(fā)育厚度較薄的中砂巖，主要發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理和板狀交錯(cuò)層理，分選較好。決口扇是洪水期河水沖決天然堤，部分水流由決口流向河漫灘，砂、泥物質(zhì)在決口處堆積而成的扇形沉積體。廢棄河道多表現(xiàn)為漸棄的沉積特征，河道上部沉積了泥巖、泥質(zhì)粉砂巖或者粉砂質(zhì)泥巖；或者是鋸齒狀的粉砂巖和泥巖互層段，下部沉積一定厚度的砂巖。洪泛平原即洪水期的泥巖沉積。

以第2期河道沉積為例（圖3），點(diǎn)壩是該超短期旋回內(nèi)發(fā)育的主要沉積微相，受河道曲流化作用，平面上單一的點(diǎn)壩橫向拼接為一個(gè)整體，其他沉積微相較少發(fā)育。點(diǎn)壩內(nèi)部發(fā)育少量的廢棄河道，其受單井平面沉積微相組合及河工參數(shù)的約束，河工參數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果為：河道寬度為200～400 m，彎曲度為1.5～3。此外，在拼接點(diǎn)壩內(nèi)部，可以識(shí)別出小范圍未受曲流化改造的決口扇，如D4和D16區(qū)域等。

圖3 秦皇島32-6油田南區(qū)Nm下Ⅰ3小層第2期河道沉積微相平面分布

2.2 夾層分布

目前，夾層主要分為物性?shī)A層和巖性?shī)A層2類，后者比前者一般更具有遮擋意義。對(duì)于多期疊置的河道砂體而言，巖性?shī)A層往往相對(duì)發(fā)育。巖性?shī)A層的形成與層序界面存在成因聯(lián)系，因而可以根據(jù)層序界面級(jí)別與夾層的相對(duì)關(guān)系對(duì)夾層進(jìn)行分類。多期疊置的河道砂體存在2類重要夾層，一類是與點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積體之間界面相關(guān)的側(cè)積泥質(zhì)夾層，即與Miall三級(jí)界面相對(duì)應(yīng)的夾層。從中外研究成果來(lái)看，此類夾層往往分布在儲(chǔ)層的中上部，且延伸范圍相對(duì)有限，主要控制儲(chǔ)層中上部剩余油的分布[8-9]。在Nm下Ⅰ3小層中，此類夾層一般較薄，多小于1 m，在測(cè)井曲線上的回返并不明顯，多難以準(zhǔn)確識(shí)別。相對(duì)于側(cè)積泥質(zhì)夾層，與超短期旋回界面相關(guān)的夾層對(duì)于具有多期疊置特征的河道砂體更具有現(xiàn)實(shí)意義。它代表了垂向上不同期次點(diǎn)壩（及其相關(guān)的沉積微相）之間的巖性、巖相轉(zhuǎn)變，往往具備很好的連續(xù)性及對(duì)比性。其上部即為超短期旋回底部侵蝕沖刷面，其厚度取決于頂部侵蝕沖刷的強(qiáng)度，因在測(cè)井曲線上有明顯的回返，易于識(shí)別。從前面的研究可以看出，疊置河道型常與此類夾層發(fā)育相關(guān)，而單一河道型也可能發(fā)育。在Nm下Ⅰ3小層不同期次河道砂體之間，與超短期旋回有關(guān)的夾層表現(xiàn)為以下2個(gè)特點(diǎn)：①主要分布在疊置河道型砂體發(fā)育區(qū)域，邊界局部擴(kuò)展至單一河道型區(qū)域；②這類夾層厚度分布相對(duì)比較均一，大多為1～3 m。物性特征研究表明，這種夾層具備較好的遮擋作用，孔隙度為0.01～0.25，絕大多數(shù)小于0.1；滲透率為0.01×10-3～55×10-3μm2，絕大多數(shù)小于1×10-3μm，巖性多以泥質(zhì)為主，與超短期旋回基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)化有關(guān)。

3 疊置河道砂體水驅(qū)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征

疊置河道砂體動(dòng)態(tài)響應(yīng)與河道砂體的疊置類型密切相關(guān)，后者直接決定了開發(fā)井之間的連通方式。當(dāng)前，示蹤劑實(shí)驗(yàn)是表征砂體動(dòng)態(tài)響應(yīng)的重要方法[10-11]。研究過(guò)程中，在Nm下Ⅰ3小層選取D5井組進(jìn)行微量物質(zhì)示蹤劑（Er）跟蹤實(shí)驗(yàn)，從而判斷砂體之間的連通方式。由儲(chǔ)層對(duì)比柵狀分布（圖4）及沉積微相（圖3）分析可知，除D1井僅發(fā)育Nm下Ⅰ3-3期砂體外，D5井與周邊井均發(fā)育Nm下Ⅰ3-2期砂體，注采對(duì)應(yīng)關(guān)系明顯。但D5與D14和D4井間存在沉積微相的變化，D5與D24和D6之間為點(diǎn)壩拼接。

圖4 秦皇島32-6油田D5井組儲(chǔ)層對(duì)比柵狀分布

實(shí)驗(yàn)選取Nm下Ⅰ3-2期小層為示蹤劑注入層，示蹤劑注入井為D5井。示蹤劑監(jiān)測(cè)井包括D4，D1，D14，D24，D6，D2，D7和D3井。注入井與監(jiān)視井之間的連通性可以用受益井的水驅(qū)前緣推進(jìn)速度來(lái)標(biāo)定。一般而言，水驅(qū)前緣推進(jìn)速度越快，說(shuō)明注采井間的連通性越好，反之連通性越差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在注入井D5井1個(gè)井距之內(nèi)，除D4井由于其他原因無(wú)法正常檢測(cè)示蹤劑外，其他井均正常檢測(cè)。由水驅(qū)前緣推進(jìn)速度（圖5）可以看出，各受益井在Nm下Ⅰ3小層水驅(qū)前緣推進(jìn)速度普遍較高，達(dá)到80～90 m/d，說(shuō)明D5井組存在大孔道及高滲透層，但是突破速度卻有差別。D1井與D5井之間屬于不同期次砂體之間的注采對(duì)應(yīng)關(guān)系，其水驅(qū)前緣推進(jìn)速度低于同一期次砂體內(nèi)部的推進(jìn)速度，考慮到該區(qū)Nm下Ⅰ3-3與Nm下Ⅰ3-2這2個(gè)期次砂體之間存在一定范圍的夾層，河道的疊置類型從D5井的疊置河道型過(guò)渡到D1井的單一河道型，可以推斷示蹤劑在D5井Nm下Ⅰ3-2小層注入后先沿夾層推進(jìn)，直至在夾層不發(fā)育部位進(jìn)入Nm下Ⅰ3-3砂體之內(nèi)。同時(shí)，雖然總體上同一疊置類型、同一期次河道砂體之間示蹤前緣推進(jìn)速度差異不大，如D6，D7，D24和D2井均測(cè)到了相近的推進(jìn)速度；但砂體內(nèi)部沉積微相變化卻可能導(dǎo)致推進(jìn)速度的異常，如同一井距內(nèi)的D14井比其他井的前緣推進(jìn)速度低。從Nm下Ⅰ3-2的沉積微相平面分布（圖3）可以看出，D5井與D14井之間存在微相變化，從點(diǎn)壩過(guò)渡到?jīng)Q口扇引起的儲(chǔ)層物性的變化可能是造成D14井示蹤劑推進(jìn)速度差異的重要原因。

圖5 D5井區(qū)受益井示蹤劑水驅(qū)前緣推進(jìn)速度對(duì)比

通過(guò)Nm下Ⅰ3小層示蹤劑跟蹤實(shí)驗(yàn)可以看出，在油藏開發(fā)過(guò)程中，對(duì)于多期河道疊置型砂體而言，其多期砂體的疊置類型、單一砂體沉積微相變化及夾層分布特征共同影響了開發(fā)效果。而在實(shí)際開發(fā)過(guò)程中，注采層位與其所在砂體的沉積期次又存在不同的耦合關(guān)系，影響開發(fā)效果的主控因素存在差異。當(dāng)注采層位分布于不同期次砂體時(shí)，其連通關(guān)系首先取決于砂體的疊置類型及夾層分布；而當(dāng)注采層位分布于相同期次砂體時(shí)，其連通關(guān)系主要取決于沉積微相的變化。這對(duì)于剩余油的挖潛具有一定的指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

秦皇島32-6油田南區(qū)Nm下Ⅰ3小層可以劃分為3個(gè)超短期旋回，代表3期河道砂體沉積。Nm下Ⅰ3小層包括3期河道砂體疊置，其疊置類型可以劃分為切疊河道型、疊置河道型、單一河道型3種，其中切疊型與疊置型是Nm下Ⅰ3小層3期河道砂體疊置的主要類型。

以超短期旋回為基礎(chǔ)，對(duì)Nm下Ⅰ3小層各超短期旋回的沉積微相及不同期河道砂體之間的夾層分布特征進(jìn)行精細(xì)刻畫。多期疊置河道砂體內(nèi)夾層多發(fā)育于疊置河道型發(fā)育區(qū)域，且發(fā)育穩(wěn)定。

Nm下Ⅰ3小層示蹤劑跟蹤實(shí)驗(yàn)證實(shí)，對(duì)于多期河道疊置型砂體而言，疊置類型、單一砂體沉積微相及夾層分布共同影響開發(fā)效果。注采層位與其所在砂體的沉積期次在不同的耦合條件下，影響開發(fā)效果的主控因素存在差異。

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