春光油田沙灣組多期次辮狀河沉積單砂體識別與刻畫

邵志芳，李偉才，黃煜旸，秦 玲，張輝松，周繼龍

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 南陽 473132；2.中國地質(zhì)大學（武漢），湖北 武漢 430074）

春光油田位于新疆準噶爾盆地西北緣，區(qū)域構(gòu)造上位于盆地西部隆起車排子凸起東部，屬于準噶爾盆地西部斷隆帶[1-3]。研究區(qū)位于春光油田東北部，儲層發(fā)育，受河道水動力條件及古地貌等多種因素影響，河道頻繁改道遷移，導致不同時期河道相互疊加、切割，形成多期次復合連片河道砂體[4-6]。

研究區(qū)砂體疊置關(guān)系異常復雜，儲層呈“構(gòu)造高部位為水層、低部位為油層”的展布特征，油水關(guān)系矛盾。為了理順油水關(guān)系，落實砂體的空間展布特征，充分利用地震、鉆測錄、巖心等靜態(tài)資料及實鉆井動態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用“高度上利用層位差、垂向上結(jié)合厚度差、空間上遵循微相分布規(guī)律”的研究方法，對單河道砂體進行識別，并綜合物性及實鉆情況，進一步刻畫單砂體邊界，為研究區(qū)剩余油挖潛調(diào)整提供地質(zhì)依據(jù)。

1 隔夾層識別

此次研究并未嚴格區(qū)分隔層及夾層，將小層內(nèi)部橫向及垂向上連續(xù)分布，且能將上下砂體分割開的不滲透層或泥巖層統(tǒng)稱為隔夾層。隔夾層的識別是區(qū)分與刻畫上、下單砂體的關(guān)鍵[7-10]。研究區(qū)內(nèi)復合河道中，隔夾層一般以泥質(zhì)或鈣質(zhì)的形態(tài)發(fā)育[11-13]。綜合自然電位（SP）、自然伽馬（GR）、電阻率（RT）等測井曲線響應(yīng)特征，對研究區(qū)內(nèi)隔夾層成因進行分析，識別出泥質(zhì)隔夾層及鈣質(zhì)隔夾層。

1.1 泥質(zhì)隔夾層

河流相沉積砂體中，在單砂體形成末期，由于沉積的水動力能量在逐漸減弱，在砂體頂部往往形成落淤泥層，即泥質(zhì)夾層。這種泥質(zhì)夾層正是區(qū)分早、晚兩期河道之間沉積分界的標志。從識別結(jié)果可以看出，泥質(zhì)夾層特征明顯：自然電位曲線明顯回返，自然伽馬高值、電阻率低值，據(jù)此可將砂體分成上、下兩套單砂體（圖1）。

圖1 小層及單層巖電響應(yīng)特征

1.2 鈣質(zhì)隔夾層

在河流相沉積枯水期，水體處于淺水蒸發(fā)環(huán)境，容易形成薄的鈣質(zhì)層。當后期洪水到來時，枯水期沉積砂體復活，形成新的淺水河道，帶來的砂體覆蓋在鈣質(zhì)層上。因此，河流相沉積環(huán)境中，砂巖中部的鈣質(zhì)層也可用于鑒別兩期河道砂體。研究區(qū)鈣質(zhì)夾層非常發(fā)育，尤其是在單層分界線附近，“鈣尖”特征明顯：聲波時差（AC）值低于330 μm/s，電阻率（RT）值高于2.5 Ω·m（圖1）。

2 單砂體特征

在隔夾層識別的基礎(chǔ)上，綜合巖心、單井相、連井相、測井相等對單砂體特征進行分析。認為研究區(qū)沙一段Ⅱ砂組（S1Ⅱ砂組）為辮狀河沉積，主要發(fā)育條帶狀河道砂體及土豆狀心灘砂體（圖2）；受水動力條件及古地貌等因素影響，辮狀河道擺動頻繁，不同期次河道砂體相互切割，垂向上砂體疊置關(guān)系復雜，平面上砂體疊合連片發(fā)育。

3 單河道砂體識別

如何準確識別單河道砂體邊界是研究單河道砂體的難點。此次研究以測井響應(yīng)為基礎(chǔ)，結(jié)合地震反射特征，對河道砂體邊界進行刻畫，并通過動態(tài)、靜態(tài)資料加以驗證，確保河道砂體刻畫的準確性。

3.1 測井資料

研究區(qū)復合河道砂體垂向上疊合形態(tài)隨切疊程度而異，測井曲線具有一定的回返現(xiàn)象，為單一河道邊界的識別刻畫奠定了基礎(chǔ)。本次采用“高度上利用層位差、垂向上結(jié)合厚度差、空間上遵循微相分布規(guī)律”的研究方法，利用測井曲線進行單砂體識別，并對區(qū)內(nèi)單河道砂體邊界進行精細刻畫。

3.1.1 高度上利用層位差

不同的河道受沉積古地貌、河道分流能力等因素影響，在頂面構(gòu)造高度上會存在層位高差，這一特征可作為判斷不同期次河道砂體的標志之一。春10-593與春10-5井連井剖面為垂直物源方向，兩口井沉積砂體厚度相差4.6 m，構(gòu)造上高度相差10.0 m（圖3a）。結(jié)合地震屬性也可看出兩口井之間存在明顯的弱屬性帶（圖4，弱屬性帶②）。綜合分析認為，春10-593與春10-5井分屬于不同期次的河道砂體。

3.1.2 垂向上結(jié)合厚度差

不同沉積時期，因沉積水動力強弱變化，往往導致沉積砂體在厚度及規(guī)模上會有所差異。研究區(qū)內(nèi)砂體變化多表現(xiàn)為“厚-薄-厚”的分布特征，這種變化特征多為不同期次辮狀河道頻繁擺動形成的，也為單一河道砂體邊界的刻畫提供了依據(jù)。春10-592井至K437-30H井連井剖面上呈現(xiàn)砂體厚度為明顯的“厚-薄-厚”變化特征，垂向上沉積砂體厚度差異明顯。綜合分析認為，春10-592井與春10-593井為同期辮狀河道沉積砂體，K437-30H井為另一期辮狀河沉積砂體（圖3b）。

3.1.3 空間上遵循微相分布規(guī)律

河道間一般沉積泥巖或泥質(zhì)粉砂巖等細粒沉積物，砂體不發(fā)育或砂泥呈薄互層特征，取心資料上可見水平層理或波狀層理等，測井曲線常為鋸齒狀或指形，為洪水期河水溢出河岸留下的沉積物。因此，河道間沉積物的出現(xiàn)可用來精細刻畫單河道邊界。春10-392井至K437-24H井連井剖面上，在中部春10-3101井處出現(xiàn)明顯河道間薄層細粒沉積，地震屬性上也表現(xiàn)為弱反射特征（圖4，弱屬性帶③）。綜合分析認為，在春10-392井與K437-24H井之間存在單河道砂體邊界（圖3c）。

圖3 沙灣組S1Ⅱ砂組單河道砂體識別標層

圖4 沙灣組S1Ⅱ砂組振均方根幅屬性

3.2 地震資料

研究區(qū)內(nèi)河道砂體擺動、遷移頻繁，在地震反射同相軸上通常會表現(xiàn)為一定程度的錯開、斷續(xù)、振幅強度變化等特征，根據(jù)這些地震反射特征，可區(qū)別不同的河道砂體。目的層沙一段Ⅱ砂組內(nèi)橫向上同相軸錯開、連續(xù)性差，振幅強度變化明顯，表現(xiàn) 出不同期次河道砂體相互疊置的反射特征（圖5）。

圖5 沙灣組S1Ⅱ砂組多期河道砂體疊置地震反射特征

通過對均方根平面屬性分析，綜合鉆井及動態(tài)資料，在研究區(qū)內(nèi)共識別出七條地震振幅弱反射帶，以此作為單河道砂體邊界，共識別出六期河道沉積（見圖4）。

4 砂體疊置關(guān)系

砂體疊置關(guān)系反映了砂體形成時的水動力特征、物源及沉積相變等。通過對測井及地震資料分析，認為研究區(qū)砂體以垂向加積為主，單砂體空間接觸關(guān)系可劃分為分離式和疊加式兩種類型。其中，疊加式可進一步劃分為側(cè)向疊加式、垂向疊加式和垂向切疊式。圖6為區(qū)內(nèi)沙灣組S1Ⅱ砂組東西向砂體疊置剖面，由圖可知，靠近研究區(qū)西部，砂體以分離式為主，縱向上連通性差；向東砂體疊加方式逐漸過渡為疊加式，縱向上連通性好（圖6）。

4.1 分離式

靠近研究區(qū)西部，在垂向上主要呈現(xiàn)分離式砂體疊置關(guān)系。垂向上分離的各砂體是不同時期發(fā)育的疊置河道，砂體疊合范圍內(nèi)隔層連續(xù)且穩(wěn)定發(fā)育，此時上、下層砂體之間無明顯切疊現(xiàn)象，砂體厚度較薄，自然電位曲線為分離的箱形或鐘形特征，砂體之間為平直曲線段，縱向上砂體不連通（圖6）。

圖6 沙灣組SI砂組東西向砂體疊置剖面

4.2 疊加式

4.2.1 側(cè)向疊加式

兩期或多期河道砂體側(cè)向上遷移擺動形成復雜的側(cè)向疊加式砂體，且后期河道對前期河道砂體改造作用較弱，兩期或多期河道呈相切接觸。該疊置模式下，砂體橫切面呈弱對稱透鏡狀，厚度減小，在河道相切處，自然電位曲線回返明顯，為分支間灣泥巖或天然堤薄層細粒沉積，自然電位曲線為兩個階梯狀的中-高幅箱形或鐘形。該疊置類型砂體主要發(fā)育于研究區(qū)中部（圖6a）。

4.2.2 垂向疊加式

兩期或多期河道砂體垂向接觸，后期河道對前期河道砂體沒有明顯的改造，兩期河道砂體均能完整保留下來的疊置模式。該疊置模式下，兩期河道呈相切接觸，砂體厚度大，該疊置類型在兩期河道疊加處，自然電位曲線回返明顯，為分支間灣或天然堤等細粒沉積，自然電位曲線顯示為兩個階梯狀的中-高幅箱形或鐘形特征。該疊置類型砂體主要發(fā)育于研究區(qū)中偏東部（圖6b）。

4.2.3 垂向切疊式

兩期或多期河道砂體垂向切割，后期河道對前期河道砂體具有明顯的改造作用。該疊置模式下，砂體剖面上呈不對稱透鏡狀，厚度較大，可達40.0 m，自然電位以中-高幅箱形或鐘形為主，砂體疊合范圍內(nèi)隔層不發(fā)育或成離散狀分布，上下層砂體之間切疊現(xiàn)象明顯，反映沉積時期具有較強的水動力條件。該疊置類型砂體主要發(fā)育于研究區(qū)東部（圖6c）。

5 單砂體平面展布

在單河道邊界識別、砂體組合模式分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合河道發(fā)育寬度，認為研究區(qū)發(fā)育多支單河道砂體，河道呈南北向發(fā)育，北部單砂體獨立發(fā)育，向南逐漸交匯疊置。依據(jù)地震屬性及測井資料，可將研究區(qū)沉積砂體劃分為土豆狀心灘和條帶狀河道砂體，兩者在沉積厚度及砂體形態(tài)方面有較大差異：河道單砂體厚度為3.0～8.0 m，心灘砂體厚度為6.0～12.0 m；河道寬度為200.0～700.0 m，主要寬度范圍為300.0～500.0 m，單河道砂體多呈交織帶狀分布（圖4、圖7）。

圖7 沙灣組S1Ⅱ砂組沉積微相

6 現(xiàn)場應(yīng)用效果

基于上述研究方法，2020年在研究區(qū)共計部署開發(fā)井12口，部分實鉆井資料同樣表現(xiàn)出“構(gòu)造高部位為水層、低部位為油層”的特征，對其河道單砂體識別與刻畫后，均顯示為多期次河道砂體的疊加，可以很好解釋油水關(guān)系矛盾的問題。在研究區(qū)河道及心灘部位部署的水平井，水平段全部鉆入油層，投入生產(chǎn)后，平均日產(chǎn)油在7.0 t以上，取得了較好的生產(chǎn)效果。現(xiàn)場應(yīng)用效果進一步驗證了多期次河道單砂體識別與刻畫的準確性。

7 結(jié)論

（1）研究區(qū)隔夾層特征明顯，泥質(zhì)隔夾層自然電位曲線明顯回返，自然伽馬高值、電阻率低值；鈣質(zhì)夾層聲波時差值低，電阻率值高，“鈣尖”特征明顯。

（2）利用地震屬性及測井資料在研究區(qū)共識別出六期單河道砂體，其砂體疊置關(guān)系可劃分為分離式和疊加式兩種類型，其中疊加式進一步劃分為側(cè)向疊加式、垂向疊加式和垂向切疊式。

（3）研究區(qū)主要發(fā)育土豆狀心灘和條帶狀河道砂體，河道單砂體厚度為3.0～8.0 m，心灘砂體厚度為6.0～12.0 m；河道寬度為200.0～700.0 m，主要寬度范圍為300.0～500.0 m，單河道砂體多呈交織帶狀分布。