河口壩內(nèi)部儲層構(gòu)型及剩余油分布特征
——以大港油田棗南斷塊長軸緩坡辮狀河三角洲為例

印森林，陳恭洋，戴春明，吳勝和，蘆鳳明，馮文杰

(1.長江大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)學(xué)院,湖北 荊州 434023; 2.中國石油 吉林油田扶余采油廠,吉林 松原 138000; 3.中國石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,北京 102249; 4.中國石油 大港油田公司 勘探開發(fā)研究院,天津 大港 300280)

河口壩內(nèi)部儲層構(gòu)型及剩余油分布特征
——以大港油田棗南斷塊長軸緩坡辮狀河三角洲為例

印森林1，陳恭洋1，戴春明2，吳勝和3，蘆鳳明4，馮文杰3

(1.長江大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)學(xué)院,湖北 荊州 434023; 2.中國石油 吉林油田扶余采油廠,吉林 松原 138000; 3.中國石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,北京 102249; 4.中國石油 大港油田公司 勘探開發(fā)研究院,天津 大港 300280)

利用巖心、測井、地震及分析化驗(yàn)資料，綜合層次分析、模式擬合及數(shù)值模擬等方法對河口壩內(nèi)部儲層構(gòu)型模式進(jìn)行研究，同時探討了其內(nèi)部夾層控制的剩余油分布特征。研究結(jié)果表明：受分流水道不同的沉積物卸載方式控制，河口壩內(nèi)部夾層具有側(cè)向疊置狀及上拱狀兩種分布樣式。側(cè)向疊置狀夾層樣式在垂直物源方向呈一定傾角的側(cè)向疊置狀；上拱狀夾層樣式在垂直物源方向上呈多層隆升狀。其中不同夾層分布樣式的規(guī)模和方向存在較大差異。不同樣式夾層剩余油富集方式存在差異。平行物源方向上，剩余油往往富集在夾層控制的注采不對應(yīng)的前積體(增生體)內(nèi)部，且其前端剩余油富集程度較高。垂直物源方向上，對側(cè)向疊置狀夾層樣式來說，剩余油大量富集在壩主體內(nèi)部夾層隔擋的側(cè)積體內(nèi)；對上拱樣式來說，剩余油受水驅(qū)控制大量富集在拱狀高部位。

儲層構(gòu)型；河口壩；夾層；剩余油；棗南斷塊

三角洲是河流攜帶大量沉積物流入相對靜止和穩(wěn)定的匯水盆地或區(qū)域所形成的、不連續(xù)岸線的、突出的似三角形沉積體[1]。多年來，因其復(fù)雜沉積成因特征及其良好的儲層質(zhì)量和可觀的地質(zhì)儲量，受到了地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注，成為油氣田勘探開發(fā)的重點(diǎn)與熱點(diǎn)[2-5]。三角洲按照形態(tài)、水體深淺、營力性質(zhì)、粒度及供源性質(zhì)具有多種分類方案，多種分類方案體現(xiàn)了三角洲沉積體復(fù)雜的沉積機(jī)制及多樣化的沉積構(gòu)型模式。其中,按照構(gòu)造背景與供源性質(zhì)的聯(lián)合分類對于表征我國陸相復(fù)雜油田具有典型意義[6]。目前，發(fā)育于短軸陡坡的辮狀河三角洲沉積序列、巖相組合、構(gòu)型要素、沉積構(gòu)型模式等方面的研究取得了較多的認(rèn)識[7-17]，特別是對于河口壩內(nèi)部夾層的傾角、規(guī)模及分布樣式等有了較大的進(jìn)展[18-20]，然而，對于發(fā)育于長軸緩坡的辮狀河三角洲垂向沉積序列、巖相組合、構(gòu)型要素及沉積構(gòu)型模式等方面還有待于進(jìn)一步的研究，特別是長軸緩坡的辮狀河三角洲前緣的典型構(gòu)型要素河口壩內(nèi)部夾層規(guī)模、分布樣式、疊置關(guān)系及其對剩余油分布的控制作用方面的研究還存在較大不足。

本文以黃驊坳陷南部風(fēng)化店油田棗南斷塊為例，研究發(fā)育于長軸緩坡斷陷盆地邊緣的辮狀河三角洲前緣河口壩內(nèi)部夾層形態(tài)、規(guī)模、方向及其疊置樣式，同時研究隔夾層樣式對剩余油分布的控制作用。棗Ⅴ油組為棗南孔一段主要含油層系。油藏埋深為1 700～2 150 m，研究區(qū)完鉆各類井共278口，其中取心井10口，井距平均約為120 m，局部最小井距可達(dá)20 m。同時，有覆蓋全區(qū)的三維地震資料。

1 地質(zhì)概況

棗南斷塊隸屬于黃驊坳陷南部的風(fēng)化店油田，總

體上是一個被斷層復(fù)雜化的大致呈北東—南西走向的地壘式長軸背斜(圖1)。

研究區(qū)為典型的斷塊油藏，斷塊整體呈北東向展布，中部比較平緩，兩側(cè)呈單斜向兩邊傾斜。目的層為辮狀河三角洲前緣亞相沉積，巖性以細(xì)粉砂巖為主，以砂泥巖互層為主(圖2)。平面上各層分流水道-河口壩呈連片分布，砂體連通性較好。研究區(qū)屬中孔中滲儲層，孔隙類型以粒間孔隙為主，儲層喉道以孔隙縮小型喉道為主，屬于中喉型儲層。粘土成分以蒙脫石和蒙/伊混層為主，儲層敏感性表現(xiàn)為強(qiáng)水敏、強(qiáng)鹽敏、中等速敏或中等酸敏，膠結(jié)物以泥質(zhì)為主。層內(nèi)和層間滲透率變異系數(shù)基本大于0.7，儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重[21-23]。油田進(jìn)入開發(fā)中后期受到不同級次儲層構(gòu)型單元的控制，油田呈現(xiàn)高含水、高采出程度、剩余油高度分散的“三高”階段。

2 河口壩構(gòu)型特征

油田進(jìn)入高含水期后，單砂體內(nèi)部的低滲透夾層

圖2 大港油田棗南斷塊1281-8井灰色粉砂巖與紫紅色泥巖互層(2 020.11～2 011.83 m)

是制約剩余油分布的關(guān)鍵，是合理調(diào)整注采方案的基礎(chǔ)，因此研究單砂體內(nèi)部夾層規(guī)模及其展布特征具有重要理論和生產(chǎn)意義。如單一河口壩內(nèi)部包含多期增生體，增生體之間發(fā)育不穩(wěn)定的泥質(zhì)或鈣質(zhì)夾層。這些泥質(zhì)或鈣質(zhì)夾層的存在對油田開發(fā)及剩余油分布有著重要的影響。特別是在研究區(qū)沉積砂體連片分布的情況下，了解單一微相內(nèi)部夾層的三維空間展布特征可為剩余油的挖掘及后期的調(diào)整提供地質(zhì)依據(jù)。

2.1 河口壩構(gòu)型級次及夾層識別

河口壩砂體的構(gòu)型級次一般對應(yīng)于Miall的4級構(gòu)型單元，吳勝和提出了更加系統(tǒng)的正序分級分類方案，把河口壩定義為8級構(gòu)型單元，河口壩砂體在向湖盆推進(jìn)過程中形成的河口壩內(nèi)部的次級成因單元，對應(yīng)9級構(gòu)型單元，而9級構(gòu)型界面是指河口壩內(nèi)部的夾層[24-27]。本次研究采用后者構(gòu)型分級方案。

通過取心井觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)發(fā)育灰色、紫紅色、灰綠色泥質(zhì)或泥粉砂質(zhì)夾層，其電性特征在自然電位和電阻率曲線都有明顯的回返，約占曲線最大幅度的1/4以上。因此，首先選取典型的取心井，進(jìn)行砂體內(nèi)部夾層識別，建立夾層測井響應(yīng)模板(圖3)。然后，利用夾層的測井解釋模板，對研究區(qū)進(jìn)行單井夾層及不同級次砂體構(gòu)型解釋。最后，遵循河口壩的增生體發(fā)育模式，結(jié)合密井網(wǎng)區(qū)的剖面數(shù)據(jù)及典型井區(qū)的動態(tài)資料對夾層的井間分布作出推測，最終確定研究區(qū)典型層位的夾層空間展布特征及其規(guī)模。

2.2 河口壩內(nèi)部夾層分布樣式及其成因分析

本次研究選擇重點(diǎn)層位的密井網(wǎng)區(qū)進(jìn)行河口壩內(nèi)部夾層的識別。分析發(fā)現(xiàn)，河口壩內(nèi)部夾層在研究區(qū)整體呈連續(xù)或部分連續(xù)分布，平行物源方向的連續(xù)性相對好于垂直物源方向。夾層在平行物源方向上向湖盆方向傾斜(圖4)，由于夾層是連續(xù)或部分連續(xù)的，因此其延伸規(guī)模范圍較大，約200～1 200 m。在垂直物源方向上，多期夾層主要呈側(cè)向疊置狀或相互平行的上拱狀兩種分布樣式。

圖3 大港油田棗南斷塊泥質(zhì)夾層巖-電響應(yīng)(Z1281-7井)

2.2.1 河口壩內(nèi)部夾層定性及定量特征

(1) 側(cè)向疊置狀夾層

通過對研究區(qū)內(nèi)部夾層剖面分布特征研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的側(cè)向疊置狀夾層具小角度的傾角，連續(xù)、部分連續(xù)地斜交于河口壩底部。統(tǒng)計表明，其砂體寬度約200～700 m，寬度范圍相對較大。此類樣式的夾層主要由辮狀分流河道頻繁地側(cè)向遷移形成，多期增生體側(cè)向相互疊置，從而形成了整體寬度較大的河口壩體。

圖4 大港油田棗南斷塊棗Ⅴ段單一河口壩內(nèi)部增生體分布示意圖

夾層分布的剖面特征反映了分流水道的遷移方向及增生體形成的先后順序(圖5)。從圖中可以看出，側(cè)向疊置狀夾層在平行源方向依然具有低角度前積特征，同時其夾層在單一河口壩內(nèi)部分布相對較為穩(wěn)定，分布范圍300～400 m。在垂直物源方向上，分流河道是逐漸向東遷移的，1,2及3號增生體依次向東不斷增生直至一期單一河口壩沉積結(jié)束，單一河口壩不同位置夾層分布樣式及其規(guī)模存在差異，如在靠近湖盆中心過程中BB′剖面底部夾層斷續(xù)分布，CC′剖面頂部夾層呈斷續(xù)分布，DD′剖面底部夾層呈有界面無夾層狀等。受分流水道的連續(xù)側(cè)向遷移，在形成側(cè)向疊置狀夾層分布樣式的過程中，最后形成寬度較大，厚度相對較薄的河口壩體(圖5)。

(2) 上拱狀夾層

在研究區(qū)還存在另外一種類型的夾層分布樣式，即上拱狀夾層分布樣式。多個剖面數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，上拱狀夾層是具有一定弧度的透鏡狀夾層，在寬帶狀和窄帶狀河口壩內(nèi)部均有發(fā)育(圖6,圖7)，但是在窄帶狀河口壩中更易發(fā)育。夾層寬度范圍較大，約200～600 m，受河口壩體的規(guī)模所限制。此類夾層是在辮狀分流河道未發(fā)生側(cè)向擺動或擺動范圍較小，河道相對較為固定時期所形成的，河口壩體直接向湖盆進(jìn)積，形成的多期增生體平行物源前積疊置，側(cè)向遷移增生受限。剖面分析發(fā)現(xiàn)，由于增生體呈“底平頂凸”的形態(tài)，在一期增生體形成后，后期增生體由于沉積底型是上凸的，因此呈拱狀沉積，弧度自下而上逐漸較小。不同砂體類型分布有較大差異性，窄帶狀砂體分布較為明顯，其隆起幅度較大(2～4 m)，且單一河口壩內(nèi)部夾層分布連續(xù)性較好；而對于寬帶狀砂體來說，其隆起幅度較小(1～2 m)，且單一河口壩內(nèi)部夾層分布連續(xù)性較差(圖6,圖7)。

2.2.2 夾層傾角計算

三角洲前緣儲層河口壩內(nèi)部夾層的傾角對油田開發(fā)中后期的注采開發(fā)尤其重要。對于河口壩內(nèi)部的夾層，本次利用密井網(wǎng)區(qū)“對子井”及小井距分析河口壩內(nèi)部不同樣式的夾層傾角。在三角洲前緣夾層沉積模式和動態(tài)數(shù)據(jù)的聯(lián)合指導(dǎo)和反復(fù)驗(yàn)證下，獲取井間較可靠的夾層傾角預(yù)測結(jié)果。然后依照以下公式進(jìn)行夾層傾角的計算：

tanθ=(h1-h2)/L

(1)

式中：θ為夾層傾角，(°)；L為同一夾層上兩口井的水

圖8 大港油田棗南斷塊棗V3-3單層小井距夾層傾角分析

平方向間的距離,m；h1和h2分別為兩口井的夾層頂面相距最近旋回頂面的距離,m。例如，Z1270-8井與Z1270井之間夾層在垂直物源方向上相對于最近旋回頂面傾角約為1.2°(圖8)。

采用此方法，在研究區(qū)選取數(shù)據(jù)齊全的井區(qū)數(shù)個，按照平行物源方向和垂直物源方向?qū)A層傾角進(jìn)行統(tǒng)計，通過計算這些井區(qū)的傾角參數(shù)及結(jié)果(表1,表2)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，平行物源夾層的傾角范圍0.5°～1.4°，垂直物源方向夾層的傾角范圍約為0.6°～1.7°。

2.2.3 夾層成因分析

1) 側(cè)向疊置狀夾層分布模式及其成因

在三角洲向湖(海)推進(jìn)的過程中，沉積物整體向湖(海)盆方向進(jìn)積。然而，受到多種異旋回因素的控制，特別是基準(zhǔn)面變化，引起了河口壩內(nèi)部夾層的分布具有兩種重要的特征。在基準(zhǔn)面逐步上升的過程中，分流河道攜帶沉積物不斷的卸載散開，而三角洲朵體在基準(zhǔn)面上升過程中不同位置受力不均衡，朵體會漸漸側(cè)向偏離分流河道入湖(海)垂直岸線的方向，導(dǎo)致了河口壩內(nèi)部夾層的側(cè)向遷移型特征，最終會形成側(cè)向疊置狀夾層分布模式。

表1 大港油田棗南斷塊棗Ⅴ段平行物源方向河口壩內(nèi)部夾層傾角統(tǒng)計

表2 大港油田棗南斷塊棗V段垂直物源方向河口壩內(nèi)部夾層傾角統(tǒng)計

2) 上拱狀夾層分布模式及其成因

當(dāng)沉積物整體向湖(海)盆方向穩(wěn)定進(jìn)積時，還會形成另外一種模式。在基準(zhǔn)面緩慢下降的過程中，三角洲朵體在基準(zhǔn)面下降過程中整體受力相對均衡時，朵體在漸續(xù)向湖(海)中心推進(jìn)，形成以分流河道為中心的壩體會從中央沉積砂體逐步隆起厚度大，而邊部則因?yàn)槌练e物供給少而厚度小的特點(diǎn)。因此，形成了上拱狀夾層分布樣式。

圖9 大港油田棗南斷塊棗Ⅴ段河口壩內(nèi)部泥質(zhì)夾層分布模式

3 河口壩內(nèi)部剩余油分布特征

研究區(qū)為復(fù)雜斷塊油藏，斷層發(fā)育程度極高。工區(qū)范圍內(nèi)分為6個斷塊區(qū)(棗43、棗1270、棗1266、棗1288、棗1281及棗2)，同時在斷塊區(qū)內(nèi)部還發(fā)育多條低序次斷層，因此，從地質(zhì)的角度來說，研究區(qū)受構(gòu)造與儲層構(gòu)型的雙重影響導(dǎo)致了剩余油分布異常復(fù)雜。為了深入探討研究區(qū)河口壩內(nèi)部剩余油的分布特征，本次采用概念模型的方法，利用數(shù)值模擬研究區(qū)剩余油的分布特征。具體步驟如下：

1) 建立構(gòu)型概念模型

參考前述河口壩的內(nèi)部夾層分布模式與模型，設(shè)計方案，壩體長度(600～1 000 m)，壩體寬度(200～400 m)，壩體厚度：8～12 m，夾層傾角[0.5°～1.4°(平行)，0.6°～1.7°(垂直)]，夾層規(guī)模：[200～600 m(平行)，200～350 m(垂直)](圖10a,b)。

2) 建立儲層參數(shù)模型

根據(jù)研究區(qū)孔隙度和滲透率資料，對解釋的井間參數(shù)進(jìn)行插值，建立孔滲參數(shù)模型(表3)。

3) 數(shù)值模擬

在儲層構(gòu)型控制下對儲層參數(shù)進(jìn)行建模，建立儲層參數(shù)的空間分布特征，對于含油飽和度來說，給定一個與研究區(qū)相當(dāng)?shù)木的Ｐ?So=65%)。在孔隙度、滲透率和飽和度參數(shù)設(shè)置的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)值模擬。

通過注采井網(wǎng)數(shù)值模擬結(jié)果表明(圖10c—e)，在河口壩整體向湖盆進(jìn)積過程中，不論是側(cè)向疊置狀還是上拱式，在平行物源方向上，都呈前積式，剩余油分布具有一致性。研究發(fā)現(xiàn)，剩余油往往富集在夾層控制的注采不對應(yīng)的前積體(增生體)內(nèi)部，其剩余油儲量大，挖潛價值較高；同時，夾層控制的水動力滯留區(qū)剩余油富集程度較高，一般分布于前積體前端，三維空間內(nèi)呈半環(huán)帶狀，具有較高的挖潛價值；

在垂直物源方向上，對于側(cè)向疊置狀夾層樣式，其側(cè)向泥巖夾層隔檔作用較強(qiáng)，在構(gòu)成的注采井網(wǎng)剖面顯示，剩余油大量富集在壩主體內(nèi)部夾層隔擋的側(cè)積體內(nèi)；同時，其邊部剩余油受水驅(qū)影響而較少富集。

圖10 河口壩內(nèi)部夾層概念模型及剩余油分布特征

構(gòu)型單元孔隙度/%滲透率/(10-3μm2)水平方向垂直方向分流河道20～3280080壩主體14～2850050壩內(nèi)緣8～1450.5壩外緣1～810.1夾層0.10.0010.0001

對于上拱樣式來說，一般由于壩體上部側(cè)向隔檔作用較弱，剩余油受水驅(qū)控制大量富集在較高部位，上拱式側(cè)翼一般水驅(qū)作用明顯，剩余油富集程度低；同時，因?yàn)閴误w底部砂體規(guī)模一般較小，在現(xiàn)有井網(wǎng)條件下易造成注采不對應(yīng)，形成剩余油。

4 討論與結(jié)論

辮狀河三角洲一般發(fā)育于短軸陡坡邊緣，然而在物源、坡度變化的情況下也會發(fā)育在長軸緩坡，對于短軸陡坡辮狀河三角洲及長軸緩坡淺水三角洲的關(guān)注較多[7-8]，以此為基礎(chǔ)建立了不同類型三角洲的沉積模式，然而，在長軸緩坡辮狀河三角洲具有其特殊性，其重要的特點(diǎn)是短軸陡坡辮狀河三角洲的分流河道發(fā)育程度高；而長軸緩坡辮狀河三角洲河口壩發(fā)育程度高。其不同的構(gòu)型要素組成方式，構(gòu)成了內(nèi)部夾層分布模式的差異性；這種差異性對于油氣田中后期的開發(fā)來說非常重要。

通過以上研究表明：

1) 提出了長軸緩坡辮狀河三角洲前緣河口壩內(nèi)部夾層的分布樣式及成因

其一，側(cè)向疊置狀樣式。夾層在垂直物源方向呈一定傾角的側(cè)向疊置狀，反映了三角洲朵體在基準(zhǔn)面上升過程中不同位置受力不均衡漸漸側(cè)向偏離分流河道入湖(海)垂直岸線的方向，導(dǎo)致了河口壩內(nèi)部夾層的側(cè)向遷移型特征。其二，上拱狀夾層分布模式。夾層在垂直物源方向上呈多層隆升狀，三角洲朵體在基準(zhǔn)面下降過程中整體受力相對均衡時，以分流河道為中心的壩體會從中央沉積砂體逐步隆起厚度大，而邊部則因?yàn)槌练e物供給少而厚度小的特點(diǎn)，形成了上拱狀夾層分布樣式。

2) 闡明了長軸緩坡辮狀河三角洲前緣不同夾層規(guī)模特征

側(cè)向疊置狀夾層發(fā)育在寬度較大的河口壩內(nèi)部，寬度為20～700 m，夾層傾角為0.6°～1.7°。上拱狀夾層其寬度為200～600 m，其隆升弧度由下至上逐漸減小。兩種樣式在平行物源方向均呈低角度向湖盆方向傾斜，規(guī)模為200～1 200 m，夾層傾角為0.5°～1.4°。

3) 探討了不同夾層分布樣式下剩余油分布特征。

平行物源方向上，不同夾層分布樣式剩余油分布具有一致性。研究發(fā)現(xiàn)，剩余油往往富集在夾層控制的注采不對應(yīng)的前積體(增生體)內(nèi)部；同時，夾層控制的水動力滯留區(qū)剩余油富集程度較高，一般分布于前積體前端，三維空間內(nèi)呈半環(huán)帶狀。

垂直物源方向上，對側(cè)向疊置狀夾層樣式來說，剩余油大量富集在壩主體內(nèi)部夾層隔擋的側(cè)積體內(nèi)；對上拱樣式來說，剩余油受水驅(qū)控制大量富集在較高部位；同時，因?yàn)閴误w底部砂體規(guī)模一般較小，在現(xiàn)有井網(wǎng)條件下易形成注采不對應(yīng)，富集了剩余油；

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(編輯 張玉銀)

Reservoir architecture and remaining oil distribution in mouth bar—A case study on the braided delta of long-axis gentle slope in Zaonan fault block of Dagang Oilfield

Yin Senlin1,Chen Gongyang1,Dai Chunming2,Wu Shenghe3,Lu Fengming4,Feng Wenjie3

(1.CollegeofComputerScience，YangtzeUniversity,Jinzhou,Hubei434023,China;2.FuyuProductionCompanyofJilinOilfield,PetroChina，Songyuan,Jilin138000,China;3.CollegeofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;4.Exploration&DevelopmentResearchInstitute,DagangOilfieldCompany,PetroChina,Dagang，Tianjin300280,China)

Cores,well logging and seismic and laboratory analysis data as well as hierarchical analysis,model fitting and numerical simulation methods,were used in the study of internal configuration and distribution of remaining oil controlled by intercalations in the mouth bar of Dagang Oilfield.Result shows that there are two intercalation distribution patterns in the mouth bar as the result of different unloading patterns of sediments in distributed channels,namely the lateral overlapping pattern and the upwarping pattern.The former presents itself as a lateral stack of intercalations with certain dips crossing source direction and the latter shows a parallel uplifting pattern of multiple intercalations crossing source direction.The scales and directions of different patterns vary greatly.Remaining oil distributions in intercalations of different patterns are different.Along the provenance direction,the oil gathered inside and at the front of prograding accretion formed within intercalations.When crossing the provenance direction,the oil accumulated in the lateral accretion bodies blocked by internal interlayers in the bar for the lateral overlapping pattern and in higher places for the upwarping pattern.

reservoir architecture，mouth bar，intercalation，remaining oil，Zaonan fault block

2015-05-06;

2015-06-08。

印森林(1983—)，男，博士、講師，儲層沉積學(xué)及油氣田開發(fā)地質(zhì)。E-mail：yinxiang_love@qq.com。

國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05030-005-02；2011ZX05009-003)。

0253-9985(2015)04-0630-10

10.11743/ogg20150413

TE121.3

A