復(fù)合河道內(nèi)部單期河道邊界識別方法研究

苗厚純，楊為華，于宏宇，李 冰，袁和平，張善義，蘭金玉

MIAO Hou-chun，YANG Wei-hua，YU Hong-yu，LI Bing，YUAN He-ping，ZHANG Shan-yi，LAN Jin-yu

大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠，黑龍江 大慶 163513

Oil Recovery Plant No.5,Daqing Oilfield Corp. Ltd.,Daqing 163513,China

隨著油田挖潛剩余油的深入，一些原本認為大面積連通分布的辮狀河道砂體，動態(tài)顯示并不連通，在注水開發(fā)時，該類儲層呈多段、成片狀水淹[1]，水驅(qū)剩余油較多，水驅(qū)油效率僅達到34%[2]。由于辮狀河道砂體橫縱向切疊嚴重，在垂向上和平面上難以區(qū)分[3]。因此，精細刻畫單一期次河道邊界，對尋找和挖潛剩余油具有重要的意義。

傳統(tǒng)方法識別單一期次河道局限于平面和剖面二維空間上，很難從三維、多角度、多方法、全方位宏觀上把握河道空間的變化規(guī)律和河道邊界位置。雖然趙翰卿[4]、李椿[5]、張燕[6]、陳鳳喜[7]、侯加根[8]、伍濤[9]、唐海發(fā)[10]、張春生[11]、司學(xué)強[12]、張昌民[13]、張善義[14]、廖保方[15]、林承焰[16]等進行了相關(guān)深入研究，從二維空間進行深入解剖，但沒有從三維建立起適合各種沉積環(huán)境的大型復(fù)合辮狀河道砂體內(nèi)部單一期次河道的識別的方法體系[17-21]。論文以野外露頭為指導(dǎo)，總結(jié)了9種復(fù)合辮狀河道砂體內(nèi)部單一期次河道邊界的識別方法，通過三維視窗，采取三維多方法聯(lián)動技術(shù)，實現(xiàn)了三維空間識別單一期次河道邊界的方法，該方法適應(yīng)多種沉積環(huán)境的復(fù)合河道內(nèi)部單一期次河道的識別，對單一期次河道的認識和剩余油的挖潛具有重要的指導(dǎo)意義。

1 辮狀河道沉積特征

辮狀河道砂體沉積特征多樣，位于吉林省四平市泉頭組剖面，其沉積特征與大慶長垣北部葡I組砂質(zhì)辮狀河具有較好的一致性，以此剖面為指導(dǎo)，研究地下單其次河道邊界的識別技術(shù)。

1.1 辮狀河流相的識別標志

辮狀河流相沉積剖面中多發(fā)育鈣質(zhì)僵塊(圖1A)，反應(yīng)干熱陸上沉積環(huán)境。心灘砂體沉積速率較快，河道邊緣砂體堆積坡度較陡，砂體易于發(fā)生蠕動變形，多發(fā)育同生蠕動變形層理(圖1B)。辮狀河道砂體多見正旋回沉積(圖1C)，沉積剖面多以砂包泥，砂體橫向連續(xù)性好。辮狀河道砂體橫向拓寬能力強，天然堤發(fā)育少。辮狀河道砂體多為凹凸不平的沖刷面，沖刷面之上為褐黑色滯留沉積砂礫巖，分選磨圓較差(圖1D)。河道底部多見紫紅色巨型泥礫(圖1E)，泥礫呈明顯不連續(xù)順層排列(圖1F)。河道砂體內(nèi)發(fā)育大、中型槽狀和板狀交錯層理(圖1F)。

圖1 野外露頭剖面(吉林省四平市泉頭組)Fig.1 The field outcrop profile (Siping,Jilin Province,the head Group)

1.2 野外露頭與巖心沉積特征對比

四平市泉頭組辮狀河流相與大慶長垣北部辮狀河流相對比分析。以②號辮狀河流沉積特征為例(圖2)，在河道下部為沖刷面(圖2-A1)、褐黑色滯留沉積砂礫巖和紅色巨型泥礫(圖2-B1)，在沉積的中下部，發(fā)育心灘沉積的含礫中-細砂巖。心灘壩沉積物呈向上變細的正粒序，其內(nèi)發(fā)育槽狀交錯層理(圖2-B1)、楔狀交錯層理(圖2-C1)，河道內(nèi)部零星的發(fā)育泥礫。

長垣北部辮狀河道最下部發(fā)育沖刷面(圖2-A2)，沖刷面上部發(fā)育含礫細砂巖、泥礫(圖2-B2)，中下部發(fā)育槽狀交錯層理(圖2-C2)，楔狀交錯層理(圖2-D2)。其沉積特征與野外露頭相比，巖性、分選、磨圓等具有較好的相似性，因此，以此野外沉積剖面為指導(dǎo)，建立研究區(qū)辮狀河道之間在垂向和橫向上的接觸關(guān)系具有可行性。

圖2 野外剖面與取心井辮狀河流相沉積特征對比圖Fig.2 Comparison of the sedimentary characteristics of braided river facies in the field outcrop and coring wells

2 辮狀河道砂體接觸模式

野外辮狀河流沉積剖面呈多期河道切疊(圖3)。在橫向200 m、縱向20 m的范圍內(nèi)有7期河道相互切疊，已形成了沒有清晰界限的橫縱向疊合砂體，砂體內(nèi)部發(fā)育眾多的具有沖刷特征的層次界面。雖然河道之間沒有較穩(wěn)定的泥質(zhì)隔層，但是由于河道形成的水動力、沉積物粒度和泥質(zhì)含量等不同，依然存在一定的非滲流屏障，對油田后期開發(fā)調(diào)整影響依然較大。

由于河流多期改道、搬運沉積，從而形成了剖面截切、平面網(wǎng)狀疊置連片的多種接觸組合類型。

(1)側(cè)向接觸型

同一時間單元內(nèi)，發(fā)育不同期次的分流河道，河道砂體因形成時間不同，頂面距地層界面的距離不同，存在一定的高程差，這種高程差是識別單期河道的標志。例如：⑥號砂體和⑦號砂體之間高程上存在一定的高程差(圖3-C1)。

(2)厚薄不均型

河道發(fā)育過程中水動力不同、物源量不同，引起沉積厚度的差異，并且這種差異可以在較大范圍內(nèi)追溯，厚度差異可作為識別單期次河道邊界的標志。例如：④號砂體和⑤號砂體之間厚度上存在一定的差別(圖3-C2)。

(3)側(cè)向疊置型

同一時間單元內(nèi)，后沉積的河道對前期沉積的河道側(cè)向切割。野外剖面①號砂體和②號砂體是這種沉積模式，為兩期河道側(cè)向疊置(圖3-C3)。

(4)垂向疊置型

同一時間單元內(nèi)不同河道決口、改道，形成垂向疊加樣式，但屬于同一時間單元內(nèi)的沉積砂體，一般后一期決口規(guī)模比前一期河道規(guī)模小，可以做為判斷單期次河道邊界標志。例如：②號砂體和③號砂體就是這種沉積模式(圖3-C4)。

(5)完全獨立型

同一時間單元內(nèi)發(fā)育的同期次兩條河道，由于側(cè)向拼合可形成復(fù)合河道，兩河道之間可發(fā)育細粒的河間沉積。不連續(xù)分布的河間沉積是不同單一河道分界的標志(圖3-C5)。

(6)廢棄分割型

廢棄河道是單一河道砂體邊界重要標志。最后一期廢棄河道則代表最后一次性河流沉積作用的改道，可以依據(jù)廢棄河道區(qū)分出不同的河道砂體(圖3-C6)。

圖3 不同期河道接觸關(guān)系Fig.3 The channel contact relation in the same period

3 單一期次河道識別方法

河道邊界的準確識別是單期次河道識別的關(guān)鍵。以野外建立為指導(dǎo)總結(jié)了適合研究區(qū)的9種單一期次河道邊界的識別方法。

(1)同期不同河道側(cè)向疊置法

兩期河道側(cè)向疊置，在同一時間單元內(nèi)，后一期河道對前一期河道側(cè)向切疊，形成同一時間單元內(nèi)不同時期兩期河道疊加體。此種方法主要識別側(cè)向接觸型和側(cè)向疊置型河道砂體邊界。

(2)高程差識別法

河道砂體頂面距離沉積單元頂存在較大高程差，可以根據(jù)高程差，判斷是否是同一河道。此種方法主要識別側(cè)向接觸型河道之間的邊界。

(3)曲線特征法

不同河道之間由于沉積時水動力差異、沉積物量等存在差異，這些差異在測井曲線上形態(tài)發(fā)生變化。此方法主要識別完全獨立型河道之間的邊界。

(4)斷續(xù)河間沉積法

同一時間單元內(nèi)發(fā)育的兩條河道，由于側(cè)向接觸形成復(fù)合河道，但河道間多發(fā)育細粒河間沉積物，不連續(xù)分布的河間沉積是河道分界的標志。

(5)廢棄河道法

廢棄河道是單期河道砂體邊界的重要標志，最后一期辮狀廢棄河道則代表一次性河流沉積作用的改道，可以依據(jù)廢棄河道區(qū)分出不同的河道砂體，此種方法主要識別廢棄分割型河道邊界。

(6)夾層變化法

辮狀河道內(nèi)部夾層呈現(xiàn)垂向加積，夾層厚薄、規(guī)模反映河流沉積時的水流能量及碎屑物質(zhì)供給量，夾層的規(guī)模、厚度等在一定程度上可以做為河道邊界的標志。

(7)韻律變化法

砂體韻律性反映了河流的沉積機理，而不同的河流可能具有不同的沉積機理。在一定范圍內(nèi)，同一河道韻律性具有相似性，韻律性差別可作為識別河道的標志。

(8)河道砂體厚度差異法

河道水動力不同，會引起沉積厚度差異，如果這種差異性可在較大范圍內(nèi)追溯，可能是同一沉積單元的不同期河道。此種方法主要識別厚薄不均型河道之間的邊界。

(9)動態(tài)差異法

不同河道動態(tài)、水淹狀況不同，相差較大，可以作為驗證證據(jù)，此種方法主要識別垂向疊置型和廢棄分割型河道砂體之間的界限。

4 應(yīng)用實例

研究區(qū)位于大慶長垣北部，是一個典型的短軸背斜構(gòu)造，具有統(tǒng)一的水動力系統(tǒng)，統(tǒng)一的油水界面和油氣界面；自下而上沉積了高臺子、葡萄花、薩爾圖三套層系，儲層以厚油層發(fā)育為主，2 m以上油層有效厚度占總厚度的62.5%。其中葡I3層發(fā)育大面積辮狀河道砂體，內(nèi)部零星發(fā)育多個坨狀溢岸砂。

4.1 沉積微相精細刻畫

二維空間單一方法精細刻畫大型復(fù)合河道內(nèi)部單期次河道非常困難。通過三維視窗，利用同期不同河道側(cè)向疊置法、高程差識別法、曲線特征法、斷續(xù)河間沉積法、廢棄河道法、夾層變化法、韻律變化法、河道砂體厚度差異法及動態(tài)差異法進行單一河道邊界的識別，采取三維多方法聯(lián)動技術(shù)對連井剖面進行多視覺觀察和分析，將相鄰的同種類型識別標志作為同一個邊界連接起來，識別單一河道邊界，并最后將河道邊界線投影到平面上，最終精細刻畫了研究區(qū)辮狀河道沉積相帶圖。

通過三維空間顯示W(wǎng)8-W13-W14井連線為H2和H3河道分界限，其中，W8、W13、W14為溢岸砂，W11、W12存在層位高差，從而判定井連線左右為不同期次河道。這些河道砂體橫向上相互切疊，縱向上為多段多韻律、夾層分布不穩(wěn)定。研究表明，研究區(qū)大面積連片的河道砂是由4條近南北方向相互切疊形成的辮狀河道砂體(圖4)。

通過復(fù)合砂體單一河道的識別，對認清大面積分布的河道砂體內(nèi)部連通狀況，確定油水井間連通關(guān)系，指導(dǎo)剩余油挖潛提供了較好的地質(zhì)依據(jù)。

圖4 沉積微相平面分布圖Fig.4 Planar distribution diagram of sedimentary microfacies

4.2 成果應(yīng)用及效果

研究成果表明，研究區(qū)分流河道平面非均質(zhì)性強，存在大量河道邊界和土豆狀侵蝕殘丘，多處連通級別由一類變?yōu)槿?。該成果共計指?dǎo)剩余油挖潛調(diào)整32井次，累計增注6.1×104m3，累計增油1.1×104t，見到了較好的開發(fā)調(diào)整效果。

(1)注采系統(tǒng)調(diào)整

利用最新研究成果針對井組注采不完善井，通過補孔、轉(zhuǎn)注等，完善注采關(guān)系。共實施水井挖潛調(diào)整18井次，累計增注5.6×104m3(表1)；油井補孔、油井鉆補充井11井次，累計增油0.8×104t(表2)。

表1 水井注采系統(tǒng)調(diào)整效果表

表2 油井注采系統(tǒng)調(diào)整效果表

(2)注采結(jié)果調(diào)整

重點通過壓裂提高油層動用厚度，改善開發(fā)效果。共實施水井挖潛調(diào)整1井次，初期日均增注22 m3，目前日均增注20 m3，累計增注0.5×104m3；實施油井挖潛調(diào)整2井次，初期日均增油4.6 t，目前日均增油4.1 t，累計增油0.3×104t。

經(jīng)過調(diào)整，水驅(qū)控制程度由83.4%提高到88.6%，提高了5.2個百分點，取得較好的開發(fā)效果。

通過利用該技術(shù)落實了井間砂體變化、明確了剩余油類型，為開發(fā)調(diào)整指明了方向，取得了較好的開發(fā)效果。

5 結(jié) 論

(1)利用同期不同河道側(cè)向疊置法、高程差識別法、曲線特征法、斷續(xù)河間沉積法、廢棄河道法、夾層變化法、韻律變化法、河道砂體厚度差異法及動態(tài)差異法，通過三維視窗，采取三維多方法聯(lián)動技術(shù)，實現(xiàn)了多期次河道砂體單一期次河道的精細識別。

(2)復(fù)合砂體內(nèi)部單一河道的識別，對精細刻畫大面積分布的河道砂體單一河道的邊界，確定河道的連通狀況，確定油水井間的連通關(guān)系，具有重要的指導(dǎo)意義。