砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層隔夾層類型及其表征方法
——以蘇丹穆格萊特盆地Hegli油田為例

孫天建，穆龍新，趙國(guó)良

（中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院）

砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層隔夾層類型及其表征方法
——以蘇丹穆格萊特盆地Hegli油田為例

孫天建，穆龍新，趙國(guó)良

（中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院）

通過對(duì)巖心、測(cè)井和野外露頭的綜合分析，對(duì)蘇丹穆格萊特盆地Hegli油田砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層內(nèi)隔夾層類型進(jìn)行劃分，并分析其成因。采用灰色理論進(jìn)行單井隔夾層識(shí)別，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合辮狀河現(xiàn)代沉積測(cè)量，建立不同類型隔夾層規(guī)模的定量計(jì)算關(guān)系式，對(duì)砂質(zhì)辮狀河隔夾層進(jìn)行定量表征。研究區(qū)砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層內(nèi)發(fā)育3個(gè)層次隔夾層：?jiǎn)螌娱g隔層、單砂體間夾層和心灘內(nèi)夾層。隔層寬度為700～1 500 m，長(zhǎng)度為1 000～2 000 m，呈局部連片狀分布；廢棄河道夾層的寬度為170～350 m；溝道夾層的寬度為60～100 m，長(zhǎng)度為900～1 500 m；心灘內(nèi)夾層的寬度為100～400 m，長(zhǎng)度為300～800 m。以隔夾層定量規(guī)模為約束條件，采用相控與隨機(jī)建模相結(jié)合的方法，建立了能夠反映不同類型隔夾層空間分布特征的三維地質(zhì)模型。圖11參26

砂質(zhì)辮狀河；隔夾層；河道；心灘；層次分析；表征方法；三維建模

0 引言

砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層內(nèi)發(fā)育多種類型隔夾層，不同類型隔夾層的形態(tài)、規(guī)模差異大，空間分布復(fù)雜，開展隔夾層的定量解剖研究對(duì)深入認(rèn)識(shí)砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層空間分布和剩余油分布至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)外學(xué)者[1-7]通過對(duì)砂質(zhì)辮狀河現(xiàn)代沉積和野外露頭研究，發(fā)現(xiàn)砂質(zhì)辮狀河內(nèi)部存在多種類型隔夾層，其嚴(yán)重制約該類儲(chǔ)集層的開發(fā)，研究主要側(cè)重于隔夾層的分布模式及其規(guī)模的定性描述，關(guān)于地下砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層中隔夾層規(guī)模的定量表征研究較少。蘇丹穆格萊特盆地Hegli油田巖心、錄井、測(cè)井等資料豐富，井距在170～500 m，為進(jìn)行隔夾層研究提供了良好條件。本文以Hegli油田S1砂層組砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層為例，在不同類型隔夾層特征及其成因分析的基礎(chǔ)上，探討砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層隔夾層定量表征與解剖方法，應(yīng)用隔夾層定量表征結(jié)果指導(dǎo)隔夾層三維地質(zhì)模型的建立。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

Hegli油田位于蘇丹穆格萊特盆地1/2/4區(qū)Bamboo凹陷西部的Bamboo—Heglig—Unity凸起（見圖1），主要發(fā)育白堊系和第三系沉積[8]。白堊系S1砂層組為塊狀厚層砂質(zhì)辮狀河沉積，為該油田的主力生產(chǎn)層位，該層巖性以含礫粗砂巖和中—粗砂巖為主，砂體內(nèi)槽狀、板狀交錯(cuò)層理發(fā)育，河道底部發(fā)育滯留礫巖，心灘頂部或廢棄河道內(nèi)發(fā)育流水沙紋和水平層理（見圖2），測(cè)井曲線形態(tài)以箱形和鐘形為主（見圖3）。根據(jù)Miall[9]對(duì)辮狀河的分類，S1砂層組塊狀砂巖為河道水體較深型的砂質(zhì)辮狀河沉積，儲(chǔ)集層物性以中高孔、高滲為主。

圖1 Hegli油田構(gòu)造位置及井位圖

Hegli油田自1996年投入開發(fā)以來，一直采用天然能量合層開發(fā)。經(jīng)過近20年開發(fā)，油田綜合含水率已達(dá)94%，但采出程度僅23%，仍有很大開發(fā)潛力。隔夾層是影響剩余油分布的主要控制因素，需要深入開展砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層隔夾層空間分布的精細(xì)研究，為深入認(rèn)識(shí)該油田剩余油分布及其挖潛提供指導(dǎo)。

圖2 HE28井不同類型隔夾層巖心照片

圖3 HE28井單井隔夾層劃分

2 不同層次隔夾層特征及其成因

隔夾層是沉積過程中河流水動(dòng)力條件變化或沉積后成巖作用導(dǎo)致沉積物巖性差異而形成的，隔夾層與不同級(jí)次的構(gòu)型界面相對(duì)應(yīng)，具有層次性[10]。通過巖心、現(xiàn)代沉積、野外露頭觀察，根據(jù)隔夾層規(guī)模、發(fā)育位置及其對(duì)開發(fā)生產(chǎn)的影響，按“層次約束、模式擬合和多維互動(dòng)”的思路[11]，將S1砂層組內(nèi)單層的隔夾層分為3個(gè)層次，即單層間隔層、單砂體間夾層和心灘內(nèi)夾層，其中隔層的孔隙度小于5%，滲透率小于0.1×10-3μm2，夾層的孔隙度為5.0%～12.5%，滲透率為（0.1～2.5）×10-3μm2。單層間隔層由泛濫泥巖構(gòu)成，位于單層之間。單層是指垂向上為單期河流沉積，其縱向跨度為河流的滿岸深度，側(cè)向上可由多個(gè)河道（組成河道帶）及溢岸沉積構(gòu)成[12]。單砂體間夾層主要由廢棄河道泥巖、殘余廢棄河道泥巖和溝道泥巖構(gòu)成，位于單砂體之間。單砂體是指單一沉積微相級(jí)別的砂體[13]，如單一辮流帶中的心灘和辮狀河道等。心灘內(nèi)夾層主要由落淤泥巖、沖刷泥礫和鈣質(zhì)夾層構(gòu)成，位于心灘內(nèi)增生體之間。上述3個(gè)層次隔夾層除鈣質(zhì)夾層是成巖作用形成外，其余均為沉積作用形成。

2.1 單層間隔層

單層間隔層主要由泛濫泥巖構(gòu)成，泛濫泥巖是廢棄河道不斷充填，形成寬淺型河道后在洪泛期形成的，其巖性以灰色粉砂質(zhì)泥巖、灰色泥巖為主，泥巖不純，富含泥質(zhì)粉砂巖，發(fā)育小型流水沙紋層理與平行層理，泥巖內(nèi)沉積構(gòu)造不發(fā)育，可見植物根莖及蟲孔（見圖2a），反映了洪泛沉積時(shí)期水動(dòng)力較弱、物源供給不足，快速落淤沉積的特征。泛濫泥巖自然伽馬曲線為基線附近的線形或微齒線形（見圖3）。泛濫泥巖主要分布在河道、廢棄河道、心灘和溝道的頂部（見圖4a）以及辮流帶之外的洪泛區(qū)，平面上分布范圍較大，且分布穩(wěn)定[1]，為單層劃分與對(duì)比的主要標(biāo)志。

圖4 山西大同吳官屯剖面隔夾層照片

2.2 單砂體間夾層

單砂體間夾層主要由廢棄河道泥巖、殘余廢棄河道泥巖與溝道泥巖構(gòu)成，位于單砂體之間，是識(shí)別單砂體垂向界面和側(cè)向邊界的主要標(biāo)志。

廢棄河道泥巖夾層為河道改道后廢棄，水動(dòng)力變?nèi)?，充填懸浮?xì)粒沉積物形成的。廢棄河道泥巖巖性以灰色粉砂質(zhì)泥巖或泥巖為主，發(fā)育小型流水沙紋，可見植物根莖及蟲孔（見圖2b），反映低水動(dòng)力條件、物源供給不足的沉積背景。

根據(jù)廢棄河道受后期改造程度的不同，可將廢棄河道內(nèi)充填的泥巖分為廢棄河道泥巖和殘余廢棄河道泥巖兩類。廢棄河道泥巖為河道長(zhǎng)時(shí)間廢棄，細(xì)粒沉積物充填廢棄河道而形成，位于河道和泛濫泥巖隔層之間，基本不受或受后期活動(dòng)河道改造影響小，厚度較大，其形態(tài)受河道形態(tài)控制，與河道形態(tài)一致（見圖4b）。廢棄河道泥巖的自然伽馬曲線、電阻率曲線、聲波和密度測(cè)井曲線均位于基線附近，呈線形或微齒線形（見圖3）。殘余廢棄河道泥巖為河道改道后短時(shí)間廢棄，河道內(nèi)充填的細(xì)粒沉積物被后期河道改造而形成的，受后期活動(dòng)河道改造影響大，其厚度較薄，主要發(fā)育于后期活動(dòng)河道的底部（見圖4c），其形態(tài)受廢棄河道與后期活動(dòng)河道形態(tài)共同控制。

溝道泥巖與廢棄河道泥巖的形成機(jī)制相似，為洪水期水體加深漫過心灘，且處于穩(wěn)定期，心灘頂部的小型溝道接受懸浮細(xì)粒沉積物而形成的壩上溝道泥巖。溝道泥巖巖性以灰色粉砂質(zhì)泥巖或泥巖為主，發(fā)育小型流水沙紋層理和平行層理（見圖2c）。溝道泥巖夾層自然伽馬、電阻率和聲波測(cè)井曲線均有明顯回返，回返幅度大于2/3（見圖3）。溝道泥巖夾層的形態(tài)與溝道形態(tài)一致，橫切溝道剖面上呈透鏡狀（見圖4b），順溝道剖面上呈條帶狀[2]，溝道泥巖夾層厚度相對(duì)較小。

2.3 心灘內(nèi)夾層

巖心精細(xì)觀察表明，S1砂層組砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層心灘內(nèi)夾層有落淤夾層、沖刷泥礫夾層和鈣質(zhì)夾層3種，位于心灘內(nèi)增生體之間，是識(shí)別與劃分心灘內(nèi)單一增生體的主要標(biāo)志，其中落淤夾層和沖刷泥礫夾層為沉積作用形成，鈣質(zhì)夾層為成巖作用形成。心灘內(nèi)夾層成因差異大，導(dǎo)致巖性、測(cè)井曲線響應(yīng)及其規(guī)模形態(tài)具有不同特征。

落淤泥巖為洪水期洪峰波動(dòng)過程的憩水期，在心灘頂部、邊部、背水面尾部垂向加積形成的近平行或傾斜細(xì)粒沉積物[2]，是心灘內(nèi)部構(gòu)型單元?jiǎng)澐值闹饕獦?biāo)志。落淤泥巖巖性以灰色泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖為主，發(fā)育平行層理（見圖2d）。落淤泥巖自然伽馬曲線小幅回返，回返幅度小于1/3，電阻率與聲波測(cè)井曲線具有較大回返，回返幅度在1/3～2/3（見圖3）。心灘內(nèi)部落淤泥巖在心灘壩中心部位近似水平展布（見圖4d），在心灘長(zhǎng)軸方向，迎水面一端稍陡而背水面較平緩；在短軸方向上，心灘兩翼略有傾斜[14-16]。

沖刷泥礫為單向水流攜帶河道砂質(zhì)沉積物對(duì)早期沉積泥巖沖刷，經(jīng)過一定距離搬運(yùn)后再沉積形成的。沖刷泥礫夾層巖性以灰色泥礫巖為主，呈磨圓、次圓狀，泥礫具定向排列特征。泥礫粒徑為1～2 cm，長(zhǎng)度為2～5 cm，泥礫層厚5～10 cm（見圖2e）。沖刷泥礫上述特征說明目的層段沉積時(shí)期水動(dòng)力條件強(qiáng)，砂巖沉積物對(duì)早期沉積泥巖具有較強(qiáng)的沖刷作用，且經(jīng)過較長(zhǎng)距離搬運(yùn)和再沉積作用形成。沖刷泥礫易造成儲(chǔ)集層物性和含油性變差，主要以物性夾層的形式存在。沖刷泥礫夾層自然伽馬、電阻率和聲波測(cè)井曲線均有明顯的回返，回返幅度在1/3～2/3（見圖3）。沖刷泥礫夾層橫向變化快，一般連續(xù)性較差[1]。

鈣質(zhì)夾層巖性為灰白色含鈣粉細(xì)砂巖與灰色含鈣粉砂質(zhì)泥巖互層，發(fā)育平行層理（見圖2f）。鈣質(zhì)夾層自然伽馬測(cè)井曲線回返幅度大，呈指狀，接近或超過泥巖基線，電阻率和聲波測(cè)井曲線也有明顯回返，回返幅度在1/3～2/3（見圖3）。目的層處于晚成巖早期，長(zhǎng)石、巖屑等不穩(wěn)定組分含量少，原生孔隙發(fā)育，儲(chǔ)集層發(fā)生溶解與交代作用，形成高嶺石、蒙脫石等自生黏土礦物，在酸性水作用下，黏土雜基向自生高嶺石轉(zhuǎn)化形成鈣質(zhì)夾層。

3 不同類型隔夾層井上識(shí)別

Hegli油田砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層受沉積和成巖的雙重作用，發(fā)育多種隔夾層類型，巖性和測(cè)井曲線特征復(fù)雜，單一測(cè)井曲線難以準(zhǔn)確識(shí)別隔夾層類型，需綜合多種曲線進(jìn)行隔夾層類型識(shí)別。通過巖心和測(cè)井曲線特征分析，發(fā)現(xiàn)自然伽馬、深側(cè)向電阻率與密度3種測(cè)井曲線對(duì)隔夾層敏感（見圖3），可作為研究區(qū)目的層隔夾層類型識(shí)別的主要參數(shù)，對(duì)3種主要參數(shù)的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，將得到的權(quán)重系數(shù)分別與3種參數(shù)相乘并求和，可得到能夠進(jìn)行隔夾層類型劃分的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)Ire[17]，利用取心井段巖心對(duì)計(jì)算得到的Ire值進(jìn)行標(biāo)定，進(jìn)而確定隔夾層類型的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)Ire計(jì)算的關(guān)鍵是確定其權(quán)重系數(shù)，確定權(quán)重系數(shù)的方法有灰色理論法、層次分析法和主成分分析法[17]。隔夾層測(cè)井曲線響應(yīng)特征復(fù)雜，灰色理論法對(duì)隔夾層類型的識(shí)別具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[17-19]，本文采用該方法對(duì)敏感曲線的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。利用灰色理論法計(jì)算權(quán)重系數(shù)的過程為，首先計(jì)算各曲線的關(guān)聯(lián)系數(shù)，然后計(jì)算各曲線的關(guān)聯(lián)度，最后經(jīng)歸一化即可得到各曲線的權(quán)重系數(shù)[17]。計(jì)算結(jié)果表明，自然伽馬、電阻率和密度的權(quán)重系數(shù)分別為0.65、0.20和0.15。將得到的權(quán)重系數(shù)分別與敏感曲線值相乘并求和，即可得到能夠進(jìn)行隔夾層類型劃分的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)Ire。將2口取心井計(jì)算得到的Ire值與取心段巖心進(jìn)行標(biāo)定，得到研究目的層鈣質(zhì)夾層的Ire值為0～15，泥質(zhì)隔夾層的Ire值為15～40，泥礫夾層的Ire值為40～60，落淤夾層的Ire值為60～70，砂巖的Ire值為70～100。從而可以采用綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)Ire對(duì)未取心井隔夾層類型進(jìn)行劃分。其中泥質(zhì)隔夾層包含泛濫隔層、溝道泥巖夾層、廢棄河道泥巖夾層和殘余廢棄河道泥巖夾層4種，需在綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)識(shí)別的基礎(chǔ)上，再根據(jù)其成因、發(fā)育位置對(duì)其類型進(jìn)行細(xì)分。如⑤號(hào)泥巖，其位于S1B與S1C兩個(gè)單層間，為兩個(gè)單層的分界面，厚度較大，且分布于廢棄河道頂部，可以確定其為泛濫泥巖；①號(hào)泥巖位于心灘之上，厚度較小，與鄰井對(duì)比具有明顯邊界，可判定其為溝道泥巖夾層；⑥號(hào)泥巖發(fā)育于河道頂部，且與下部河道砂體屬于同一個(gè)旋回，測(cè)井曲線呈鐘型，可以判定⑥號(hào)泥巖為廢棄河道泥巖（見圖3）。

采用上述方法，對(duì)Hegli油田S1B單層進(jìn)行不同類型隔夾層劃分及其規(guī)模分析。結(jié)果表明，S1B單層與其上部單層之間的泛濫隔層厚度為1.5～7.5 m，平均值為4.6 m，廢棄河道泥巖夾層厚度為1.2～6.6 m，平均4.2 m；溝道泥巖夾層厚度為0.5～2.1 m，平均1.2 m；落淤夾層厚度為0.2～1.3 m，平均0.5 m左右；泥礫夾層厚度0.2～1.1 m，平均0.4 m左右；鈣質(zhì)夾層厚度0.2～1.0 m，平均0.3 m左右。

4 不同層次隔夾層規(guī)模確定

在單井不同類型隔夾層識(shí)別的基礎(chǔ)上，隔夾層規(guī)模確定的核心是確定其側(cè)向延伸范圍，以S1B單層為例進(jìn)行不同層次隔夾層規(guī)模分析。

4.1 單層間隔層規(guī)模確定

研究區(qū)目的層隔層具有分布范圍較大、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，可采用井間對(duì)比的方法確定。在單井隔層識(shí)別的基礎(chǔ)上，井間泥巖隔層對(duì)比主要根據(jù)標(biāo)志層高程差、隔層厚度側(cè)向變化，同時(shí)輔以廢棄河道判斷，以確定泛濫泥巖隔層的邊界。對(duì)比結(jié)果表明，S1B單層與其上單層間隔層的寬度主要為700～1 500 m，長(zhǎng)度主要為1 000～2 000 m，呈局部連片狀分布（見圖5），說明S1B單層沉積末期為物源供給不足、水動(dòng)力較弱的沉積背景。

圖5 S1B單層隔夾層平面分布圖

4.2 單砂體間夾層規(guī)模計(jì)算

單砂體間夾層包括以側(cè)向分割不同單砂體為主的廢棄河道泥巖和垂向分割不同單砂體為主的殘余廢棄河道泥巖與溝道泥巖。廢棄河道泥巖是側(cè)向上單砂體是否連通的主要標(biāo)志，殘余廢棄河道泥巖與溝道泥巖是縱向上單砂體劃分的主要標(biāo)志。在單井隔夾層識(shí)別的基礎(chǔ)上，確定廢棄河道泥巖、殘余廢棄河道泥巖和溝道泥巖規(guī)模的關(guān)鍵是確定其側(cè)向延伸范圍。

廢棄河道泥巖、殘余廢棄河道泥巖和溝道泥巖均為河道廢棄后充填細(xì)粒沉積物形成的，具有相同的沉積機(jī)理，其規(guī)模、形態(tài)受河道或溝道控制[20]，可通過河道及溝道規(guī)模來確定。首先根據(jù)巖心、測(cè)井資料計(jì)算單河道滿岸深度[21-22]，然后利用根據(jù)現(xiàn)代沉積、古代露頭資料建立的關(guān)系式計(jì)算單一河道、溝道的長(zhǎng)度和寬度，進(jìn)而確定廢棄河道泥巖、殘余廢棄河道泥巖和溝道泥巖的規(guī)模。

根據(jù)巖心交錯(cuò)層系組平均厚度hs，由（1）式和（2）式計(jì)算得到沙丘高度hm，最后由（3）式得到單河道滿岸深度hc[21-22]。

通過巖心精細(xì)觀察與描述，HE28井S1B單層巖心中交錯(cuò)層系組厚度平均值為0.47 m（見圖6），根據(jù)（1）式—（3）式可計(jì)算得到HE28井處單河道滿岸深度約為15.2 m，與采用測(cè)井曲線得到的單河道滿岸深度15 m基本一致（見圖3）。因此，可采用測(cè)井曲線對(duì)未取心井進(jìn)行單河道滿岸深度計(jì)算[22]。計(jì)算結(jié)果表明，S1B單層砂質(zhì)辮狀河儲(chǔ)集層單河道滿岸深度范圍為14.9～23.5 m，平均為19.6 m，為常年流水的較深河型砂質(zhì)辮狀河[9]。

圖6 HE28井S1B單層交錯(cuò)層系組厚度測(cè)量示意圖

圖7 現(xiàn)代砂質(zhì)辮狀河河道、心灘和溝道參數(shù)測(cè)量示意圖

圖8 河流參數(shù)關(guān)系圖

Kelly[23]利用22個(gè)現(xiàn)代辮狀河（或水槽實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）和34個(gè)古代露頭數(shù)據(jù)建立了砂質(zhì)辮狀河道單一心灘寬度wb與單河道滿岸深度hc、單一心灘長(zhǎng)度lb與其寬度wb之間的關(guān)系式，復(fù)相關(guān)系數(shù)在0.90以上：

如果能夠建立砂質(zhì)辮狀河單河道寬度-單一心灘寬度、單一溝道寬度-單一心灘寬度及單一心灘寬度-單一心灘長(zhǎng)度的關(guān)系式，且與Kelly得到的相關(guān)式具有較好一致性，就可結(jié)合上面的關(guān)系式得到砂質(zhì)辮狀河單河道寬度、單一溝道寬度及其長(zhǎng)度，從而確定廢棄河道泥巖、溝道泥巖的規(guī)模。為此，本文應(yīng)用Google Earth軟件對(duì)Jamuna River、Prudehoe River、雅魯藏布江等15個(gè)常年流水的較深河型現(xiàn)代砂質(zhì)辮狀河道段的單一心灘寬度及其長(zhǎng)度、單河道寬度、單一溝道寬度及其長(zhǎng)度數(shù)據(jù)分別進(jìn)行測(cè)量。心灘具有底平頂凸的幾何形態(tài)，其最大寬度和長(zhǎng)度與枯水期時(shí)心灘的寬度和長(zhǎng)度接近；河道和溝道均具有頂平底凸的幾何形態(tài)，其最大寬度和長(zhǎng)度與平水期時(shí)河道和溝道的最大寬度和長(zhǎng)度接近?？紤]心灘和河道的幾何形態(tài)，為能夠較為準(zhǔn)確地測(cè)量其參數(shù)，采用河道枯水期時(shí)所限制的范圍對(duì)心灘的最大長(zhǎng)度和最大寬度進(jìn)行測(cè)量；分別測(cè)量平水期時(shí)心灘兩側(cè)河道最大寬度，然后取其平均值，作為河道寬度，具體測(cè)量時(shí)以河岸突然變陡時(shí)的線為界；溝道的測(cè)量方法與河道相同（見圖7）。然后分別建立河流參數(shù)之間的關(guān)系式，其復(fù)相關(guān)系數(shù)均在0.90以上（見圖8）：

將本文建立的單一心灘長(zhǎng)度及其寬度的關(guān)系式（9）與Kelly建立的關(guān)系式（5）進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果表明二者一致性很好（見圖8d）。因此，可以利用（1）式—（9）式對(duì)單一心灘、單河道和單一溝道的河流參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而確定廢棄河道泥巖、殘余廢棄河道泥巖和溝道泥巖的橫向規(guī)模[2]。計(jì)算結(jié)果表明，S1B單層廢棄河道泥巖和殘余廢棄河道泥巖的寬度均為170～350 m，平均260 m；溝道泥巖寬度60～100 m，平均80 m，溝道泥巖長(zhǎng)度900～1 500 m，平均1 200 m（見圖5）。

4.3 心灘內(nèi)夾層規(guī)模計(jì)算

砂質(zhì)辮狀河心灘內(nèi)夾層形態(tài)和規(guī)模主要包括夾層的傾角和夾層的橫向規(guī)模。

4.3.1 夾層傾角的確定

野外露頭與密井網(wǎng)解剖研究表明，心灘中心部位的夾層近似水平，在長(zhǎng)軸方向上，迎水面夾層稍陡，背水面則較平緩且呈前積特征，短軸方向的兩翼端傾斜[14-16]。采用心灘底部標(biāo)志層拉平的方法分別計(jì)算心灘長(zhǎng)軸方向和短軸方向夾層的傾角。以心灘長(zhǎng)軸方向HE63H井—HE25井—HE62H井連井剖面（A—A′）中夾層1為例，說明心灘迎水面方向夾層傾角的計(jì)算方法（見圖9）。該夾層在HE63H井與HE25井之間的距離為169 m，垂向上的高度差為3.0 m，根據(jù)三角函數(shù)得出該夾層的傾角α約為1.1°，同理可得目的層段心灘背水面夾層傾角小于1.0°，短軸方向翼端夾層傾角為2.0°～4.0°。

圖9 心灘長(zhǎng)軸方向夾層傾角計(jì)算示意圖（剖面位置見圖1）

4.3.2 夾層規(guī)模的計(jì)算

心灘內(nèi)部夾層的范圍受單一期次增生體規(guī)?？刂?，夾層的最大寬度為單一增生體寬度，最大長(zhǎng)度為單一增生體的長(zhǎng)度[2]。要確定心灘內(nèi)夾層規(guī)模，需先確定心灘內(nèi)單一增生體的規(guī)模。單一增生體的寬度wbi可采用（10）式[23]進(jìn)行計(jì)算：

根據(jù)S1B單層心灘內(nèi)夾層識(shí)別結(jié)果，單一增生體厚度hbi為3～10 m。根據(jù)（10）式可得到心灘內(nèi)部單一增生體寬度為100～400 m，從而可得心灘內(nèi)部增生體間單一夾層寬度范圍為100～400 m（見圖10a）；通過密井網(wǎng)區(qū)對(duì)比，可知心灘內(nèi)單一夾層長(zhǎng)度為300～800 m（見圖10b）。

5 隔夾層三維地質(zhì)建模

隔夾層三維構(gòu)型建模的目的是建立能夠反映不同層次、不同類型隔夾層的地質(zhì)模型。砂質(zhì)辮狀河沉積隔夾層建模的思路是：在構(gòu)造模型的約束下，以砂質(zhì)辮狀河隔夾層的分布模式為指導(dǎo)，在不同層次、不同類型隔夾層規(guī)模定量描述的基礎(chǔ)上，采用層次建模的方法，建立隔夾層三維地質(zhì)模型[24-26]。

單層間隔層厚度較大，側(cè)向延伸范圍較大，分布比較穩(wěn)定，井間易于對(duì)比，且對(duì)比的可靠程度高，可采用確定性相控建模方法建立單層間隔層的三維模型。即應(yīng)用S1B單層的隔層平面圖作為相控約束條件，進(jìn)行單層間隔層的確定性建模（見圖11a），實(shí)現(xiàn)單層間隔層的空間描述。單砂體間夾層即廢棄河道夾層、殘余廢棄河道泥巖夾層以及溝道夾層的形態(tài)與規(guī)模分別受河道與溝道形態(tài)及其規(guī)模的控制，分別在其定量表征規(guī)模的約束下，采用相控與人機(jī)交互的方法建立模型。在上述兩個(gè)層次隔夾層模型建立的基礎(chǔ)上，對(duì)于心灘內(nèi)的夾層，以其寬度和長(zhǎng)度分別作為變差函數(shù)的短變程和長(zhǎng)變程，采用序貫指示的方法進(jìn)行模型建立，最終建立不同類型隔夾層空間分布的三維地質(zhì)模型（見圖11）。

圖10 心灘內(nèi)夾層分布（剖面位置見圖1）

圖11 S1B單層隔夾層三維空間分布圖

6 結(jié)論

以層次分析思想為指導(dǎo)，將研究區(qū)砂質(zhì)辮狀河隔夾層分為單層間隔層、單砂體間夾層和心灘內(nèi)夾層3個(gè)層次，分析了不同層次內(nèi)各種隔夾層的成因機(jī)制，采用灰色理論方法對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，形成了一套砂質(zhì)辮狀河隔夾層定量表征方法。對(duì)分布范圍較大、較穩(wěn)定的單層間隔層，采用井間對(duì)比的方法確定其側(cè)向規(guī)模；對(duì)受河道和溝道形態(tài)控制的單砂體間夾層，先進(jìn)行單河道滿岸深度的計(jì)算，然后基于現(xiàn)代砂質(zhì)辮狀河沉積的測(cè)量，建立了心灘寬度-單河道寬度、溝道寬度-心灘寬度等一系列關(guān)系式，進(jìn)行單河道、溝道規(guī)模的計(jì)算，進(jìn)而確定了廢棄河道泥巖、殘余廢棄河道泥巖和溝道泥巖3種單砂體間夾層的規(guī)模；對(duì)心灘內(nèi)夾層，采用小井距井間精細(xì)對(duì)比的方法確定其傾角，通過單一增生體規(guī)模的計(jì)算，再結(jié)合井間對(duì)比，確定了單一增生體間的夾層規(guī)模。

研究區(qū)砂質(zhì)辮狀河隔夾層定量表征結(jié)果表明，S1B單層的隔層寬度為700～1 500 m，長(zhǎng)度為1 000～2 000 m，呈局部連片狀分布；廢棄河道夾層寬度為170～350 m，平均260 m；溝道夾層寬度為60～100 m，平均80 m；溝道夾層長(zhǎng)度為900～1 500 m，平均1 200 m；心灘內(nèi)夾層的寬度為100～400 m，長(zhǎng)度為300～800 m。

應(yīng)用建立的隔夾層定量模式，采用不同的建模策略進(jìn)行隔夾層三維地質(zhì)建模。單層間隔層模型采用確定性相控建模方法建立；單砂體間夾層模型在其定量規(guī)模的約束下，采用相控與人機(jī)交互的方法建立；心灘內(nèi)夾層模型是在其定量規(guī)模約束下，采用序貫指示的方法建立。建立的隔夾層三維地質(zhì)建模為剩余油挖潛、新井部署及增產(chǎn)措施制定提供了可靠地質(zhì)依據(jù)。

符號(hào)注釋：

GR——自然伽馬，API；Rd——深電阻率，?·m；Rs——淺電阻率，?·m；ρ——密度，g/cm3；Δt——聲波時(shí)差，μs/m；hs——巖心交錯(cuò)層系組平均厚度，m；hm——沙丘高度，m；hc——單河道滿岸深度，m；wb——單一心灘寬度，m；lb——單一心灘長(zhǎng)度，m；wc——單河道寬度，m；wd——單一溝道寬度，m；ld——單一溝道長(zhǎng)度，m；α——夾層傾角，（°）；wbi——單一增生體的寬度，m；hbi——單一增生體的厚度，m。

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Classification and characterization of barrier-intercalation in sandy braided river reservoirs: Taking Hegli Oilfield of Muglad Basin in Sudan as an example

Sun Tianjian, Mu Longxin, Zhao Guoliang
(PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China)

Based on comprehensive analysis of core data, well logs and outcrops, the barrier-intercalations in the sandy braided river of Hegli Oilfield, Muglad Basin, Sudan were classified and analyzed. The barrier-intercalations in single wells were identified using grey theory, which, in combination of the modern braided river deposit measurements, was used to establish the quantitative calculation formulas for different barrier-intercalations in different scale. Three hierarchies of the barrier-intercalations are developed in the sandy braided river reservoirs in the study area, including barriers between the two single layers, intercalations between the two single sandbodies and intercalations in a single braided river bar. The barriers are 700-1 500 m wide and 1 000-2 000 m long, in continuous sheet shape. The intercalations of abandoned channel are 170-350 m wide; the intercalations of chute are 60-100 m wide and 900-1 500 m long; and the intercalations of braided river bars are 100-400 m wide and 300-800 m long. Based on the constraint of barrierintercalation scale, 3-D geological models which accurately delineate different types of barrier-intercalations were built by facies-control and stochastic modeling.

sandy braided river; barrier-intercalation; channel; braided river bar; hierarchy analysis; characterization method; 3D modeling

TE122.1

A

孫天建（1978-），男，河南淅川人，現(xiàn)為中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院在站博士后，主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)方面研究。地址：北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)，中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院非洲所，郵政編碼：100083。E-mail: suntianjian@petrochina.com.cn

2013-08-01

2013-11-28

（編輯 黃昌武 繪圖 劉方方）

1000-0747(2014)01-0112-09

10.11698/PED.2014.01.15

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重大專項(xiàng)“蘇丹主力砂巖油田穩(wěn)油控水及提高采收率技術(shù)研究與應(yīng)用”（2011E-2507）