基于辮狀河儲層構(gòu)型的流動單元?jiǎng)澐旨捌浞植家?guī)律

王　石，萬瓊?cè)A，陳玉琨，李學(xué)偉，梁　杰

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；2.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；3.中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東廣州518067；4.中國石油大港油田分公司第六采油廠，天津300280）

基于辮狀河儲層構(gòu)型的流動單元?jiǎng)澐旨捌浞植家?guī)律

王石1，萬瓊?cè)A2，3，陳玉琨2，李學(xué)偉4，梁杰3

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；2.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；3.中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東廣州518067；4.中國石油大港油田分公司第六采油廠，天津300280）

隨著對辮狀河儲層構(gòu)型研究的深入，儲層構(gòu)型控制下的流動單元分布規(guī)律成為研究的重點(diǎn)問題。以大港油區(qū)A油田館陶組辮狀河儲層為例，在辮狀河儲層構(gòu)型分析的基礎(chǔ)上，研究了辮狀河流動單元的劃分方法及其分布規(guī)律。首先在滲流屏障的識別、連通體劃分和連通體內(nèi)滲流差異分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)儲層非均質(zhì)特征，優(yōu)選了泥質(zhì)含量、孔隙度、流動帶指數(shù)和流度4個(gè)判別參數(shù)，應(yīng)用聚類分析的方法，將儲層劃分為最好（Ⅰ類）、較好（Ⅱ類）、中等（Ⅲ類）、較差（Ⅳ類）和最差（Ⅴ類）5類流動單元；然后根據(jù)流動單元的判別標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行單井流動單元?jiǎng)澐郑⒃诖嘶A(chǔ)上，運(yùn)用流動單元剖面和平面互動分析的方法，研究了流動單元的平面和剖面分布規(guī)律。結(jié)果表明：平面上，優(yōu)質(zhì)流動單元主要分布在心灘核部、砂質(zhì)充填河道等砂體主體部位；垂向上，河道底部的流動單元優(yōu)于河道頂部，在心灘內(nèi)部夾層上、下流動單元類型會發(fā)生變化。

辮狀河流動單元聚類分析滲流屏障連通體

隨著Hearn在1984年首次提出流動單元的概念［1］，中外學(xué)者不斷更新流動單元的定義以及劃分方法，總的來說，目前地學(xué)界對流動單元的理解并不統(tǒng)一：國外學(xué)者主要根據(jù)Hearn的原始定義展開研究，研究方法從定性、半定量發(fā)展到定量，流動單元的概念則由原始的純地質(zhì)的靜態(tài)概念發(fā)展到地質(zhì)與油藏工程綜合的動靜結(jié)合的概念，對油氣田勘探和開發(fā)的實(shí)用性也逐漸提高；而中國的多數(shù)學(xué)者把流動單元理解為建筑結(jié)構(gòu)的一部分，或者是儲層質(zhì)量差異的一個(gè)體現(xiàn)，或者是巖石物理相的細(xì)分，也有學(xué)者認(rèn)為流動單元是相對概念，它的內(nèi)涵應(yīng)結(jié)合不同的開發(fā)和生產(chǎn)條件而有所改變。因此有關(guān)流動單元的概念及其劃分方法在世界上還未形成統(tǒng)一的認(rèn)識，關(guān)于流動單元的劃分理論、沉積對流動單元的控制及流動單元對剩余油的控制等相關(guān)研究還不夠［2-3］。

目前，對于辮狀河儲層復(fù)雜的地下構(gòu)型結(jié)構(gòu)、強(qiáng)烈的非均質(zhì)性、多樣的砂泥組合以及開發(fā)動態(tài)的多變性，雖然已有不少學(xué)者開展了辮狀河儲層構(gòu)型研究［4-6］，但在構(gòu)型研究的基礎(chǔ)上展開流動單元的研究仍很少見。精細(xì)的構(gòu)型分析與流動單元?jiǎng)澐窒嘟Y(jié)合意義重大。首先，構(gòu)型研究是滲流屏障識別和連通體確定的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；其次，由于不同構(gòu)型單元沉積環(huán)境、成巖作用不同，本身也存在滲流差異，即構(gòu)型單元的分布在一定程度上控制了流動單元的展布。為此，以大港油區(qū)A油田為例，綜合利用測井、取心資料、高品質(zhì)地震資料以及豐富的開發(fā)動態(tài)資料，采用聚類分析的方法，對研究區(qū)進(jìn)行了儲層流動單元?jiǎng)澐?，并在前期儲層?gòu)型研究的基礎(chǔ)上分析了流動單元的分布規(guī)律，以期深化流動單元概念，為辮狀河儲層勘探開發(fā)提供參考。

1　地質(zhì)概況

大港油區(qū)A油田構(gòu)造上位于黃驊坳陷歧口凹陷的西南部（圖1）。其主要含油層段為新近系館陶組和明化鎮(zhèn)組。該油田平均井距為150 m，個(gè)別井距小于50 m，鉆井、測井資料和動態(tài)資料豐富，該油田于1971年底投產(chǎn)，至今已有40余年的開發(fā)歷史，根據(jù)其油田產(chǎn)量變化情況，大致可分為產(chǎn)量上升階段、保持穩(wěn)產(chǎn)階段、產(chǎn)量下降階段和綜合治理保持低速穩(wěn)產(chǎn)階段。目前該油田亟需采取措施，以確保穩(wěn)產(chǎn)，須將地質(zhì)綜合研究與生產(chǎn)開發(fā)緊密結(jié)合起來。而流動單元的劃分，包括儲層滲流屏障識別、連通體的劃分和流動單元分布規(guī)律等相關(guān)研究能夠滿足這樣的要求。

圖1　大港油區(qū)A油田區(qū)域構(gòu)造位置Fig.1　Location and tectonic settings of the study area in A Oilfield

2　基于儲層構(gòu)型研究的滲流屏障與連通體

2.1滲流屏障

A油田館陶組及明下段不存在不整合接觸，并且在研究目的層鈣質(zhì)膠結(jié)帶發(fā)育較少，為此主要研究泥質(zhì)屏障和封閉性斷層屏障。

泥質(zhì)屏障研究區(qū)館陶組發(fā)育辮狀河沉積，明化鎮(zhèn)組發(fā)育曲流河沉積。垂向上，由于發(fā)育多期河流相砂體，砂體間穩(wěn)定分布的泥質(zhì)隔層成為垂向滲流屏障；側(cè)向上，泥質(zhì)充填的辮狀水道和溢岸泥質(zhì)沉積形成側(cè)向泥質(zhì)屏障。在構(gòu)型研究中，泥質(zhì)屏障可以通過沉積相分布特征來確定，筆者將辮狀河中上部為泥巖、下部為連通砂體的泥質(zhì)半充填河道定義為泥質(zhì)半屏障［4］，而將泥質(zhì)全充填河道定義為泥質(zhì)屏障（圖2）。垂向泥質(zhì)屏障有助于分層開采，阻止底水錐進(jìn)，而側(cè)向發(fā)育的泥質(zhì)屏障則會影響注水開發(fā)效果［7］。

圖2　儲層構(gòu)型單元內(nèi)泥質(zhì)屏障與連通體分布Fig.2　Distribution characteristics of shale barrier and connected sand bodies in reservoir architecture unit

封閉性斷層屏障A油田斷層發(fā)育，分為北東向及北西向2組斷裂和若干條斷層。其中，五級斷層發(fā)育在斷塊內(nèi)部，斷距小，延伸短，對油氣的滲流有一定控制作用，在油田開發(fā)后期注水過程中起到一定的遮擋作用，是有效的滲流屏障（圖3）。

圖3　A油田滲流屏障分布示意Fig.3　Distribution characteristics of seepage barrier in A Oilfield

2.2連通體

在單砂體劃分對比和儲層構(gòu)型分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對滲流屏障分布規(guī)律進(jìn)行連通體的劃分。其研究思路為：首先根據(jù)各井單層劃分對比結(jié)果和上、下單砂體間的垂向滲流屏障確定連通體的垂向關(guān)系；然后根據(jù)構(gòu)型分析的砂體橫向尖滅特征及斷層的橫向封堵性，確定連通體的平面分布。連通體內(nèi)滲流差異主要是分析滲流差異界面，該界面可以是明確的物理界面，如復(fù)合體內(nèi)單砂體間或韻律層間的邊界，也可以是不具有物理意義的邊界，如在一個(gè)正韻律砂體內(nèi)根據(jù)儲層質(zhì)量差異劃分的幾個(gè)相對均質(zhì)段之間的邊界［8-9］。研究區(qū)館陶組發(fā)育的辮狀河沉積連通體為：①垂向上，發(fā)育多期河流相砂體間穩(wěn)定分布的泥質(zhì)隔層，其限定的儲層為連通體，其外緣被層間隔層、層內(nèi)穩(wěn)定的夾層以及封閉性斷層所限定，連通體之間沒有流體流動；②在同期水道與心灘沉積組合中，泥質(zhì)充填、泥質(zhì)半充填的辮狀河道和溢岸泥質(zhì)沉積形成側(cè)向泥質(zhì)屏障，其限定的儲層連通體，部分被泥質(zhì)屏障遮擋，但另一部分與其他單元相連通。③在心灘內(nèi)部發(fā)育的落淤層和溝道沉積泥質(zhì)屏障，其限定的儲層連通體內(nèi)部再沒有泥質(zhì)屏障的存在，且連通體內(nèi)部滲流特征只受泥質(zhì)充填差異影響。

3　流動單元?jiǎng)澐?/h2>

3.1參數(shù)優(yōu)選

考慮到A油田層內(nèi)非均質(zhì)程度為中等，流動單元的劃分難度較大，僅依據(jù)一種參數(shù)不能反映流動單元的全部特征，因此，綜合考慮巖性、儲層物性和流體性質(zhì)等各方面參數(shù)，主要包括泥質(zhì)含量、粒度中值、孔隙度、滲透率、流動帶指數(shù)和流度等［10-14］，其中，流動帶指數(shù)是將結(jié)構(gòu)與礦物地質(zhì)特征和孔喉特征相結(jié)合來判定孔隙幾何相的參數(shù)。這些參數(shù)可根據(jù)巖心分析和測井資料求取。

在參數(shù)優(yōu)選過程中，考慮到生產(chǎn)實(shí)際的需要，主要通過參數(shù)與水淹資料的相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)一分析。由于在A油田中具有水淹資料的取心井僅2口，巖心樣本只有16組，無法滿足研究需要，因此，附加采用具有水淹資料的48組測井?dāng)?shù)據(jù)，總計(jì)64個(gè)樣本。而對于粒度中值，主要依靠10組巖心數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

通過各參數(shù)與水淹層測井資料相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，泥質(zhì)含量、孔隙度、流動帶指數(shù)和流度與水淹層測井資料相關(guān)性良好，但是滲透率、粒度中值與水淹層測井資料相關(guān)性較差（圖4）；研究區(qū)垂向、平面上原油粘度差異較大，并且原油粘度對于儲層滲流

圖4　A油田不同參數(shù)與水淹程度的關(guān)系Fig.4　Relationship between each parameter and water flooded degree in A Oilfield

3.2流動單元?jiǎng)澐?/p>

根據(jù)取心井資料中的230個(gè)樣本數(shù)據(jù)，利用SPSS統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行聚類分析，將研究區(qū)儲層劃分為5類流動單元（表1）。

表1　A油田流動單元?jiǎng)澐謽?biāo)準(zhǔn)Table1　Division of flow units standard table in A Oilfield

Ⅰ類流動單元以中、細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)含量為2.98%～13.58%，孔隙度為21.2%～37.5%，流動帶指數(shù)為2.26～8.08，流度為0.05×10-3～13.48×10-3μm2/（mPa·s）。構(gòu)型單元類型主要為心灘、河道等。

Ⅱ類流動單元以細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)含量為14.03%～25.50%，孔隙度為20.2%～35.5%，流動帶指數(shù)為1.05～5.65，流度為0.03×10-3～6.92×10-3μm2/（mPa·s）。構(gòu)型單元類型主要為心灘等。

Ⅲ類流動單元以粉、細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)含量為23.86%～39.16%，孔隙度為18.9%～36.8%，流動帶指數(shù)為0.44～4.64，流度為0.01×10-3～6.48×10-3μm2/（mPa·s）。構(gòu)型單元類型主要為心灘、邊灘等。

Ⅳ類流動單元以含泥細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)含量為39.94%～61.00%，孔隙度為14.9%～34.7%，流動帶指數(shù)為0.41～3.58，流度為0.01×10-3～0.51×10-3μm2/（mPa·s）。此類流動單元巖性細(xì)、泥質(zhì)含量明顯變高，物性明顯變差。

Ⅴ類流動單元以粉砂巖為主，泥質(zhì)含量為78.15%～85.25%，孔隙度為13.8%～30.8%，流動帶指數(shù)為0.26～1.91，流度為0.004×10-3～0.26×10-3μm2/（mPa·s）。構(gòu)型單元類型主要為洪泛平原、河道邊緣和廢棄河道邊緣。

3.3單井流動單元

辮狀河單井流動單元的劃分主要是反映儲層內(nèi)部的滲流差異。單井流動單元的劃分可分為2步：①在垂向上劃分儲層與非儲層；②對于儲層，根據(jù)研究區(qū)流動單元?jiǎng)澐值南嚓P(guān)參數(shù)及分類標(biāo)準(zhǔn)，對單井流動單元進(jìn)行劃分。

單井流動單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果與水淹層測井資料匹配分析結(jié)果表明：流動單元與水淹情況具有較好的相關(guān)性（圖5），高水淹層主要為Ⅰ類和Ⅱ類流動單元，分別占了33%和67%；中水淹層主要為Ⅱ類和Ⅲ類流動單元，分別占69%和22%，其次為Ⅰ類流動單元，占9%；低水淹層主要為Ⅲ類、Ⅳ類和Ⅴ類流動單元，分別占34%，33%和33%。說明流動單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果比較可靠，可用于指導(dǎo)油氣田開發(fā)。

圖5　單井流動單元?jiǎng)澐纸Y(jié)果Fig.5　Results of flow unit division on single well

4　流動單元分布特征

根據(jù)單井流動單元?jiǎng)澐帧⒘鲃訂卧矫媾c剖面展布互動分析的研究思路［10-11］，在儲層構(gòu)型控制和流動單元?jiǎng)澐种笇?dǎo)下分析流動單元分布特征。以重點(diǎn)開發(fā)層位Ng1Ⅱ-3-1為例，分析流動單元與儲層構(gòu)型單元的關(guān)系。結(jié)果（表2）表明，優(yōu)質(zhì)流動單元主要分布在心灘核部、砂質(zhì)充填河道等砂體主體部位，心灘邊部以及泥質(zhì)屏障附近區(qū)域多分布物性較差的流動單元，說明儲層構(gòu)型單元對流動單元的分布具有一定的控制作用。性能影響較大，因此，考慮原油粘度的影響，將流度作為劃分流動單元的參數(shù)非常必要。因此，本次研究采用泥質(zhì)含量、滲透率、流動帶指數(shù)和流度4個(gè)參數(shù)對該油田進(jìn)行流動單元?jiǎng)澐帧?/p>

表2　流動單元與儲層構(gòu)型單元的關(guān)系Table2　Relationship of flow unit and architecture elements

通過對巖性、物性和電性分析認(rèn)為：河道沉積總體表現(xiàn)為正韻律，物性較好的流動單元多分布在河道的下部，而物性相對較差的流動單元?jiǎng)t多位于河道的中上部。分析心灘內(nèi)部構(gòu)型時(shí)發(fā)現(xiàn)，心灘內(nèi)部發(fā)育落淤層和壩上溝道。經(jīng)過對流動單元的剖面分析得知，部分落淤層、壩上溝道附近流動單元會發(fā)生改變，這說明層間夾層的發(fā)育對儲層滲流能力起到一定的影響作用；由于河道底部多發(fā)育滯留沉積，并且為正韻律，河道底部的流動單元多優(yōu)于河道上部；在心灘的不同部位，發(fā)育不同類型的流動單元，也反映出心灘沉積的復(fù)雜性。

5　結(jié)論

選取泥質(zhì)含量、孔隙度、流動帶指數(shù)和流度4個(gè)參數(shù)，應(yīng)用聚類分析方法，將大港油區(qū)A油田儲層劃分為5類流動單元。流動單元與水淹情況有較好的相關(guān)關(guān)系，高水淹層主要是Ⅰ類和Ⅱ類流動單元，低水淹層往往是物性較差的流動單元，因此，所建立的流動單元?jiǎng)澐址桨缚捎糜谥笇?dǎo)油氣田開發(fā)。

平面上，優(yōu)質(zhì)流動單元主要分布在心灘核部、砂質(zhì)充填河道等砂體主體部位，心灘邊部以及泥質(zhì)屏障附近區(qū)域多分布較差的流動單元；垂向上，河道底部的流動單元優(yōu)于河道上部，由于層間夾層對儲層滲流能力的影響，心灘內(nèi)部夾層附近流動單元類型會發(fā)生變化。

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編輯常迎梅

Flow units division and their distribution law based on braided river reservoir architecture

Wang Shi1，Wan Qionghua2，3，Chen Yukun2，Li Xuewei4，Liang Jie3

（1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration&Development，Beijing City，100083，China；2.College of Geosciences，China University of Petroleum（Beijing），Beijing City，102249，China；3.Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.，Guangzhou City，Guangdong Province，518067，China；4.No.6 Oil Production Plant，Dagang Oilfield Company，PetroChina，Tianjin City，300280，China）

Following the study of braided river reservoir architecture，the flow unit distribution controlled by reservoir architecture becomes more and more important.Taking the braided river reservoir in the Guantao Formation in Dagang A Oilfield for example，the thesis focuses on the method of classifying braided river flow units and their distribution law based on reservoir architecture analysis.Firstly，based on the seepage barrier identification，the connected volume division and seepage variation analysis，as well as considering the reservoir heterogeneity，four parameters including shale index，porosity，F(xiàn)ZI（flow zone index）and K/μ were selected to divide the reservoirs into five types ofⅠ，Ⅱ，Ⅲ，ⅣandⅤby using the method of cluster analysis.Secondly，every single well was interpreted and the type of flow unit was identified according to the standard.And the distribution both in plane and on section was studied under the guidance of reservoir architecture and flow unit model using interactive analysis between horizontal and sectional characteristics of flow unit.The results can be concluded as follows：①Horizontally，the core part of channel bar and sand-filling river course are generally served as the well reservoir flow unit.②Vertically，the flow units in the bottom are generally better reservoirs than those in the upper part，and the type of flow units above and below the interlayers inside of the channel bar does not always remain the same.

braided river；flow unit；cluster analysis；seepage barrier；connected volume

TE112.221

A

1009-9603（2015）05-0047-05

2015-07-14。

王石（1986—），男，河南滎陽人，在讀博士研究生，從事礦產(chǎn)普查與勘探方面的研究。聯(lián)系電話：13810596382，E-mail：wsfly123 @163.com。

國家科技重大專項(xiàng)“復(fù)雜儲層構(gòu)型精細(xì)表征與建?！保?011ZX05009-003）。