孤島油田南區(qū)館上段辮狀河儲(chǔ)層構(gòu)型表征

國景星, 李鈞, 王澤, 龔鐸

(中國石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 青島 266580)

河流相儲(chǔ)層在中國陸相開發(fā)的各類儲(chǔ)層中占比較大,約有42.6%的油氣富集于河流相儲(chǔ)層中[1-4]。相較于曲流河儲(chǔ)層,辮狀河儲(chǔ)層臨近物源、坡度較大,受水流、洪泛間歇性的影響,沉積物粒度較粗,砂地比較高,砂體連續(xù)性較好,是良好的油氣儲(chǔ)集砂體。但由于河道在平面上頻繁遷移、變化多樣,致使儲(chǔ)層連通性差,非均質(zhì)性強(qiáng)。

孤島油田南區(qū)于1973年投入開發(fā),經(jīng)過多年勘探開發(fā),綜合含水率已高達(dá)約91.1%,油氣采出程度約為22.6%,水驅(qū)采收率為26.7%。受斷層和儲(chǔ)層內(nèi)部構(gòu)型的影響,造成了孤島油田南區(qū)油層水淹嚴(yán)重、注采矛盾突出等問題。儲(chǔ)層砂體刻畫不精細(xì)嚴(yán)重制約了油氣田的高效開發(fā),類似沉積相等偏于定性的研究已經(jīng)不能滿足油田生產(chǎn)實(shí)踐需要。儲(chǔ)層構(gòu)型分析方法與傳統(tǒng)沉積相分析法相比,分不同級(jí)次對(duì)構(gòu)型單元進(jìn)行識(shí)別和劃分。對(duì)單砂體精細(xì)刻畫,系統(tǒng)總結(jié)單砂體內(nèi)部夾層的發(fā)育特征,對(duì)指導(dǎo)辮狀河儲(chǔ)層的剩余油挖潛具有重要意義[5-9]。

中外諸多學(xué)者對(duì)不同沉積類型的儲(chǔ)層構(gòu)型進(jìn)行了大量卓有成效的研究,河流相儲(chǔ)層構(gòu)型的研究起步較早且日益成熟[10-17],但這些成果大多基于露頭和現(xiàn)代沉積,針對(duì)地下辮狀河內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究較少?，F(xiàn)以孤島油田南區(qū)西北部館上段辮狀河儲(chǔ)層為例,依據(jù)測(cè)井資料識(shí)別不同級(jí)次構(gòu)型單元,充分利用密井網(wǎng)條件,以構(gòu)型要素分析法為指導(dǎo),對(duì)復(fù)合砂體進(jìn)行解剖,明確不同級(jí)次砂體內(nèi)部構(gòu)型特征。通過對(duì)密井網(wǎng)井區(qū)單砂體的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,探索出適用于稀井網(wǎng)條件下辮狀河儲(chǔ)層構(gòu)型定量表征方法。通過對(duì)諸多密井網(wǎng)井區(qū)心灘砂體進(jìn)行實(shí)際解剖,利用柵狀圖展示不同類型心灘的形態(tài)及內(nèi)部夾層展布差異,以期為不同類型心灘的判別和具有針對(duì)性的剩余油挖潛提供直接的地質(zhì)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

新近系館陶組疏松砂巖是孤島油田主要目的層位,孤島油田共發(fā)育正斷層20余條,受孤北、孤南、孤西三條斷層影響最大,劃分為6個(gè)開發(fā)區(qū)塊,如圖1所示[18-19]。研究區(qū)位于孤島油田南區(qū)的西北部,位于孤島凸起西南側(cè),河道遷移頻繁,砂體成因多變,連通關(guān)系復(fù)雜,含油面積可達(dá)19.1 km2,地質(zhì)儲(chǔ)量約為6.150×107t。研究區(qū)主要開發(fā)層系為館上段3～6砂層組,細(xì)分為17個(gè)小層,主要發(fā)育河流相沉積,砂體厚度較大,物性好,整體表現(xiàn)為正韻律,非均質(zhì)性強(qiáng),油水界面不統(tǒng)一,主力油層零散分布,平均有效厚度小于5 m,油氣埋藏深度介于-1 180～-1 350 m。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖(據(jù)文獻(xiàn)[19]修改)Fig.1 Structural location map of research area(modified by ref.[19])

2 沉積微相特征

主要通過分析研究區(qū)內(nèi)沉積學(xué)標(biāo)志和測(cè)井相標(biāo)志來確定沉積相類型,結(jié)合前人研究的成果[20-22],對(duì)取心井的巖石成分、沉積構(gòu)造特征進(jìn)行分析,總結(jié)不同類型沉積微相特征(表1),并以此作為依據(jù)對(duì)工區(qū)內(nèi)非取心井進(jìn)行沉積微相劃分。研究區(qū)館陶組5～6砂層組沉積時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)較少,物源供給充分,水體分布廣且流量變化頻繁,整體呈“砂包泥”的沉積特征,為典型的辮狀河沉積,主要發(fā)育心灘、河道充填及溢岸砂三種沉積微相。

表1 孤島油田南區(qū)沉積微相及測(cè)井曲線特征

2.1 心灘微相

研究區(qū)心灘微相沉積厚度較大,介于3～8 m,巖性以粉砂巖為主,底部可見粗礫巖,局部可見砂質(zhì)團(tuán)塊、泥質(zhì)條帶和灰質(zhì)結(jié)核等,粒度中值介于0.02～0.065 mm,分選、磨圓中等,發(fā)育大型板狀交錯(cuò)層理、平行層理、斜層理等。心灘微相以垂向加積為主,縱向上略顯正粒序或整體呈均質(zhì),古生物化石較少,局部可見植物炭屑。在測(cè)井響應(yīng)上,自然電位以箱型、箱型疊加、微漏斗形為主;感應(yīng)電導(dǎo)率曲線以齒化箱型為主,頂?shù)撞客蛔兪浇佑|;微電極曲線幅度差明顯。

2.2 河道充填微相

辮狀河河道充填微相沉積厚度介于1～4.5 m,巖性主要以中-細(xì)砂巖為主,偶見灰質(zhì)結(jié)核、砂質(zhì)團(tuán)塊等,粒度中值介于0.01～0.04 mm,具有明顯的正韻律特征,分選、磨圓中等-差,可見小型交錯(cuò)層理、平行層理等沉積構(gòu)造。在測(cè)井響應(yīng)上,自然電位以小型齒化箱形、鐘形、寬指形為主,底部多呈突變式接觸;微電極曲線幅度差較大。

2.3 溢岸砂

溢岸砂微相常發(fā)育于河道兩側(cè),厚度相對(duì)較小,一般小于1 m,沉積物粒度相對(duì)較細(xì),以粉砂質(zhì)泥巖為主,粒度中值介于0.005～0.02 mm,常見波狀層理。在測(cè)井響應(yīng)上,自然電位曲線以低幅指形和齒形為主。

2.4 沉積微相展布特征

館陶組(Ng)沉積初期,發(fā)育辮狀河沉積,隨著基準(zhǔn)面不斷下降,河道規(guī)模逐漸增加,到了Ng6的晚期,河道規(guī)模達(dá)到最大,河道面積可達(dá)全區(qū)70%以上,心灘發(fā)育較多。Ng62沉積時(shí)期,相較于其余小層砂巖較為發(fā)育,砂巖鉆遇率為74.10%,砂巖厚度介于1.07～7.33 m,平均厚度2.84 m,厚砂體在全區(qū)均有分布,單個(gè)厚砂體多呈土豆?fàn)?、條帶狀或不規(guī)則狀,砂體寬度一般介于180～300 m。因此,本次研究中選擇Ng62小層作為具有代表性的小層進(jìn)行分析和描述,以砂層的砂巖厚度分布為重要依據(jù),結(jié)合測(cè)井響應(yīng)特征綜合分析,對(duì)全區(qū)沉積微相進(jìn)行識(shí)別。

Ng62砂體沉積時(shí)期,河道的分布面積較大,曲率較低,相類型以辮狀河為主,砂巖面積占工區(qū)總面積55%,分布較為均勻(圖2)。河道寬度一般介于130～180 m,最寬處可達(dá)450 m以上。河道面積占整個(gè)研究區(qū)的52%,總體上呈南北向展布;溢岸砂占全區(qū)面積的3%,分布于河道外側(cè);心灘發(fā)育較多,但規(guī)模不大,一般呈透鏡狀、新月狀及不規(guī)則狀,分布于河道內(nèi),總面積約占全區(qū)面積的12%;泛濫平原面積約占全區(qū)45%。

圖2 孤島南區(qū)館陶組62小層沉積微相分布圖Fig.2 Sedimentary microfacies distribution map of Ng62 in southern district of Gudao Oilfield

3 儲(chǔ)層構(gòu)型分析

Miall[7]于1985年提出構(gòu)型要素分析法,奠定了儲(chǔ)層構(gòu)型級(jí)次劃分的基礎(chǔ),指導(dǎo)了河流相儲(chǔ)層的構(gòu)型級(jí)次表征。構(gòu)型要素分析法認(rèn)為沉積體是由不同級(jí)次的構(gòu)型要素所組成,通過分析沉積體內(nèi)部構(gòu)型要素及其組合方式可以重構(gòu)沉積體的形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu),而構(gòu)型解剖包括不同級(jí)次沉積界面刻畫和界面所夾的構(gòu)型要素分析兩個(gè)方面。

3.1 儲(chǔ)層構(gòu)型級(jí)次的劃分方案

本次研究基于Maill[7]與吳勝和等[23]在河流相構(gòu)型研究中的劃分方案,利用巖心資料、測(cè)井資料以及現(xiàn)代沉積的調(diào)研,綜合考慮研究區(qū)內(nèi)的實(shí)際地質(zhì)特征,確定本次辮狀河儲(chǔ)層的構(gòu)型分級(jí)方案。

將研究區(qū)分為6個(gè)級(jí)次(表2),在不同級(jí)次的構(gòu)型中,0級(jí)、1級(jí)和2級(jí)界面利用測(cè)井資料難以識(shí)別,6級(jí)界面對(duì)層間非均質(zhì)性具有重要的意義,但對(duì)于層內(nèi)非均質(zhì)性影響不大?？紤]研究區(qū)取心井?dāng)?shù)不多,依據(jù)“層次劃分、模式擬合、多維互動(dòng)、規(guī)模約束”的構(gòu)型分析思路,針對(duì)3級(jí)、4級(jí)和5級(jí)構(gòu)型單元進(jìn)行重點(diǎn)解剖。3級(jí)構(gòu)型界面為心灘內(nèi)部落淤層,反映了季節(jié)性的沉積事件引起的水位變化或內(nèi)部砂質(zhì)底形方向的變化,構(gòu)型單元為單一增生體;4級(jí)構(gòu)型界面為大型底形界面,是單砂體之間的界面,如心灘頂?shù)捉缑?、辮狀河道的沉積間斷面或沖刷面、心灘與辮狀河道之間的接觸面等,構(gòu)型單元為單砂體,相對(duì)于沉積相來說對(duì)應(yīng)于微相;5級(jí)構(gòu)型界面為單一辮流帶頂?shù)酌?表明單一河道從沉積開始到沉積結(jié)束的時(shí)間節(jié)點(diǎn),以單一辮流帶的底界面為代表,構(gòu)型單元為單一辮狀河道砂體,相對(duì)于沉積相來說對(duì)應(yīng)于亞相。

表2 構(gòu)型分級(jí)方案

3.2 單一辮流帶級(jí)次構(gòu)型分析

在辮狀河沉積過程中,水動(dòng)力季節(jié)性變化,河道頻繁遷移,縱向上多個(gè)單一辮流帶相互切疊,單一河道砂體疊置形成“泛連通體砂體”,橫向上多個(gè)單一辮流帶被溢岸砂體和泛濫平原所分隔?？紤]到研究區(qū)取心資料少,利用測(cè)井資料為主,在細(xì)分單層的前提下,從單井的構(gòu)型單元識(shí)別出發(fā),對(duì)目的層單層砂巖厚度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)合古水流方向綜合分析,大致確定同一沉積時(shí)期辮狀河道平面分布范圍。利用沉積條件相似的現(xiàn)代沉積所總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算,得到各單層單一辮流帶寬度范圍,利用計(jì)算結(jié)果對(duì)單一辮流帶的表征進(jìn)行一定的約束。在對(duì)比的過程中,根據(jù)河間沉積、河道頂部高程差異、測(cè)井曲線差異,對(duì)剖面內(nèi)單一辮狀河道之間進(jìn)行側(cè)向劃界;根據(jù)測(cè)井響應(yīng)特征的差異,對(duì)河道在垂向上的切疊模式分析,進(jìn)行辮狀河道的垂向分期;進(jìn)而測(cè)量辮流帶及單一辮狀河道相關(guān)參數(shù),對(duì)5級(jí)構(gòu)型單元進(jìn)行定量表征。

3.2.1 垂向劃分

辮狀河在沉積時(shí)期受到各種環(huán)境因素的控制,使得其內(nèi)部構(gòu)型單元在縱向上就表現(xiàn)出了多種接觸關(guān)系[24]。結(jié)合巖心、測(cè)井響應(yīng)等特征,將研究區(qū)辮狀河道垂向切疊模式分為三大類,即孤立式、中等切疊式和強(qiáng)烈切疊式(圖3)[25-26]。不同河道或同一河道不同位置的水動(dòng)力條件不同,對(duì)下伏地層的切疊程度不同,河道表現(xiàn)的切疊模式也就不同。

(1)孤立式。發(fā)育于河道支流,水動(dòng)力相對(duì)較弱,多期河道砂體被較厚的泥巖隔層所分隔,縱向上相對(duì)孤立發(fā)育,無明顯向下切疊現(xiàn)象,泥巖隔層厚度介于1～5 m,導(dǎo)致河道砂體垂向上不連通,河道砂體厚度相對(duì)較薄,正韻律特征明顯,自然電位曲線呈單一的箱形或單一的鐘形。

(2)中等切疊式。河道水動(dòng)力較強(qiáng),對(duì)下伏地層的侵蝕作用相對(duì)較強(qiáng),不同期次河道砂體相互接觸,砂體間切疊現(xiàn)象不明顯。如圖3所示,GDN10-02井中河道砂體表現(xiàn)為中等切疊式的特征,多期河道砂體整體厚度大,河道砂體間呈相切接觸,河道切疊處發(fā)育較薄的夾層,自然電位曲線具有明顯回返,兩期河道自然電位幅度不同,呈現(xiàn)階梯狀,表現(xiàn)為復(fù)合箱形、復(fù)合鐘形或鐘形箱形疊加,厚層砂體內(nèi)部微電極曲線也存在著明顯回返。

(3)強(qiáng)烈切疊式。常見于主河道中,水動(dòng)力條件強(qiáng),后期河道對(duì)早期河道砂體具有較強(qiáng)的侵蝕作用,河道砂體之間相互切疊,后期河道砂體對(duì)早期河道砂體具有一定的改造作用,在切疊處不發(fā)育隔層或夾層。如圖3所示,GDN10-3井中兩期河道表現(xiàn)為強(qiáng)烈切疊式的特征,垂向上多期河道砂體疊置,整體厚度較大,自然電位呈中-高幅箱形或鐘形。河道切疊處自然電位曲線回返不明顯,識(shí)別難度相對(duì)較大,微電極曲線具有明顯的回返,整體呈單一箱形或鐘形箱形疊加。

3.2.2 側(cè)向劃界

依據(jù)密井網(wǎng)資料總結(jié)出河間沉積、河道砂體頂面層位高程差異可作為辮流帶側(cè)向劃分標(biāo)志,如圖4所示。

(1)河間沉積。洪泛期水流攜帶沉積物從堤岸漫溢而出,在河道兩側(cè)或者分叉位置形成溢岸砂沉積和泛濫平原,粒度相對(duì)較細(xì),厚度較薄,測(cè)井曲線常為齒狀或指形,河道間細(xì)粒沉積可視為河道的邊界。

(2)河道砂體頂面層位高程差異。由于沉積時(shí)間、古地貌、水動(dòng)力等因素的影響,不同的河道頂面構(gòu)造高度會(huì)有層位高差,可作為判斷不同河道砂體的判別標(biāo)志之一。

(3)測(cè)井曲線形態(tài)差異。不同的河道水流速度不同,往往導(dǎo)致沉積砂體在厚度及測(cè)井曲線特征上會(huì)有所差異。河道砂體橫剖面呈頂平底凸特征,在密井網(wǎng)井間對(duì)比中,可以根據(jù)厚度變化判斷河道砂體的分布范圍,確定單一辮狀河道邊界。

國內(nèi)外學(xué)者等通過對(duì)辮狀河現(xiàn)代沉積的測(cè)量,認(rèn)為單一辮流帶寬度、單河道滿岸深度、單一辮狀河道寬度等參數(shù)間具有線性關(guān)系,總結(jié)出相關(guān)參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)公式(表3)。研究區(qū)單河道滿岸深度介于3～7.3 m,由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,得到單一辮流帶寬度應(yīng)介于150～390 m。在經(jīng)驗(yàn)公式和砂巖厚度的聯(lián)合約束下,對(duì)研究區(qū)辮流帶進(jìn)行測(cè)量,寬度介于136～374 m,平均寬度為212.5 m,研究區(qū)邊部和中部均有泛濫泥巖分布,導(dǎo)致辮流帶寬度變化范圍較大,河道砂體呈“串珠狀”有規(guī)律交錯(cuò)分布。

表3 辮狀河河道儲(chǔ)層構(gòu)型參數(shù)地質(zhì)知識(shí)庫

3.3 心灘級(jí)次構(gòu)型分析

心灘由多次沉積事件形成,在逐漸向下游推移的過程中,發(fā)生多種沉積作用,根據(jù)水流方向可將心灘劃分為4個(gè)部分:灘頭、灘尾、灘翼和灘主體。

在同一小層內(nèi),心灘相較于其他單砂體厚度較大,利用砂巖厚度進(jìn)行心灘分布范圍的預(yù)測(cè),在剖面上心灘呈“頂凸底平”和“頂凸底凸”兩種特征,只利用砂巖厚度不能將心灘和河道充填砂體準(zhǔn)確的區(qū)分,識(shí)別精度低,誤差大。辮狀河道砂巖厚度與同期心灘砂巖厚度相同或略小。在沉降穩(wěn)定、構(gòu)造較少的地區(qū),心灘沉積砂巖頂部高程高于辮狀河道砂巖,利用單層頂部構(gòu)造深度(H1)與砂體頂面構(gòu)造深度(H2)計(jì)算砂體頂面相對(duì)深度(H),進(jìn)行心灘和河道的區(qū)分(圖5)。

圖5 砂頂相對(duì)深度法識(shí)別心灘Fig.5 Identifying channel bar by relative depth of sand body

采用砂體頂面相對(duì)深度法,得到心灘和河道的分布范圍,結(jié)合測(cè)井資料進(jìn)行單井分析,對(duì)小層內(nèi)的單砂體進(jìn)行識(shí)別。判斷相鄰井是否屬于同一心灘是劃分單個(gè)心灘的關(guān)鍵,利用測(cè)井響應(yīng)特征、相對(duì)高程差、剖面形態(tài)、落淤層的產(chǎn)狀、經(jīng)驗(yàn)公式約束的方法來確定兩個(gè)心灘是否屬于同一心灘。

(1)測(cè)井響應(yīng)特征。心灘形成的主要沉積作用有垂向加積、順流加積和側(cè)向加積,灘頭所受到的水動(dòng)力強(qiáng),灘尾受到的水動(dòng)力弱,導(dǎo)致灘頭粒度比灘尾粒度粗。沉積物順?biāo)鞣较虿粩嘞蚯巴埔?灘頭韻律性不明顯,曲線以箱型為主,灘尾粒度自下而上逐漸變粗,測(cè)井曲線呈漏斗形,根據(jù)粒度特征可以判斷單井所處于心灘的大致位置。例如對(duì)相鄰的兩口井,若判斷在古水流上游的井位于灘頭,下游的井位于灘尾,則認(rèn)為兩口井為同一心灘,反之則認(rèn)為兩口井為兩個(gè)不同的心灘;若兩口井都位于灘頭,井距較小時(shí),則認(rèn)為是兩口井屬于同一心灘,反之則認(rèn)為兩口井為兩個(gè)不同的心灘。

(2)相對(duì)高程差。研究區(qū)沉降穩(wěn)定,構(gòu)造較少,以“頂凸底平”的心灘為主,心灘底部到標(biāo)準(zhǔn)層的相對(duì)高程差具有穩(wěn)定性,可以作為識(shí)別單一心灘的依據(jù)。

(3)剖面形態(tài)。依照前人對(duì)現(xiàn)代辮狀河沉積的研究,地下儲(chǔ)層的單個(gè)心灘表現(xiàn)為中心較厚四周變薄,由于沉積底面地層的起伏不同,心灘的剖面形態(tài)具有“頂凸底平”和“頂凸底凸”兩種特征。劃定兩個(gè)砂體是否同一心灘的時(shí)候,可作為判斷依據(jù),如果鄰井的心灘砂體在劃分研究過程中,厚度出現(xiàn)“厚-薄-厚”的情況,可以推測(cè)其不屬于同一心灘。

(4)落淤層的產(chǎn)狀。心灘內(nèi)部由多期增生體構(gòu)成,兩期洪泛之間的較低水位時(shí),沉積細(xì)粒的懸浮物質(zhì)在心灘頂部形成落淤層,自然電位曲線回返程度相對(duì)不明顯,自然伽馬曲線存在回返,微電極曲線有明顯的回返。根據(jù)兩口井中的心灘落淤層發(fā)育情況,則可以說明兩口井是否屬于不同的心灘沉積。灘頭落淤層被沖刷剝蝕;灘主體所受水流沖刷作用較弱,落淤層完整的保存,落淤層產(chǎn)狀近似水平;灘尾受水流沖刷作用弱,落淤層保存較好;兩側(cè)灘翼受不同程度水流沖刷,灘翼坡度較小,水流易越過邊界沖刷灘翼,落淤層受水流沖刷剝蝕,灘翼坡度較大,底部落淤層受到水流沖刷剝蝕,中上部落淤層保存較完整。

(5)經(jīng)驗(yàn)公式約束。定量研究心灘長寬厚之間的數(shù)量關(guān)系,更準(zhǔn)確地確定心灘的展布范圍,進(jìn)而劃定心灘邊界。不同學(xué)者在現(xiàn)代沉積和野外露頭的模式指導(dǎo)下,總結(jié)出心灘、河道及相關(guān)參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)公式(表4),可作為輔助手段,劃定心灘側(cè)向邊界。

表4 辮狀河心灘儲(chǔ)層構(gòu)型參數(shù)地質(zhì)知識(shí)庫

根據(jù)上述識(shí)別方法,對(duì)心灘進(jìn)行識(shí)別和劃分,結(jié)合現(xiàn)代沉積中心灘的發(fā)育模式和平面形態(tài),考慮辮狀河水動(dòng)力規(guī)律,對(duì)平面上心灘發(fā)育位置進(jìn)行合理的調(diào)整,準(zhǔn)確劃分出單一心灘(圖6)。從單井出發(fā),平剖互動(dòng),提高心灘構(gòu)型表征的準(zhǔn)確度,為心灘及其內(nèi)部構(gòu)型的定量表征奠定了基礎(chǔ)。

圖6 孤島南區(qū)西北部館62小層砂頂相對(duì)深度圖Fig.6 Relative equal depth map of Ng62 sand head in southern district of Gudao Oilfield

對(duì)研究區(qū)心灘的長度、寬度、厚度及長寬比等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),研究區(qū)心灘長度介于184.4～564 m,平均長度為344.3 m;寬度介于54.4～196.5 m,平均寬度為98.1 m;厚度介于2～7.9 m,平均厚度為4.2 m;長寬比介于3～3.5,平均長寬比為3.2,研究區(qū)距離物源近,具有較大的長寬比,下游心灘的長寬比略小;寬厚比介于10.3～54.6,平均寬厚比為24.4。通過分析各參數(shù)間的相關(guān)性,提出了適用于研究區(qū)單砂體定量表征的經(jīng)驗(yàn)公式,提高了稀井區(qū)心灘識(shí)別準(zhǔn)確性。其中心灘長度(Lp)與心灘寬度(Wp)之間具有較高的相關(guān)性,心灘長度(Lp)、寬度(Wp)與單一辮流帶寬度(Wb)之間的相關(guān)性較高,表達(dá)式為

(1)

Lp=1.820 8Wb-32.109,R2=0.954 7

(2)

Wp=0.521 9Wb-9.770 9,R2=0.877

(3)

由于辮狀河道頻繁遷移擺動(dòng),心灘在河道中發(fā)育的位置有所不同導(dǎo)致心灘長度、寬度與單一辮流河道寬度之間的相關(guān)性不明顯。

3.4 心灘內(nèi)部級(jí)次構(gòu)型分析

心灘兩側(cè)辮狀水道控制著心灘的形成和演化,不同的水流條件下的沉積作用不同,導(dǎo)致形成心灘形態(tài)樣式不同,不同類型心灘內(nèi)部的構(gòu)型特征也截然不同,按照心灘的形態(tài)、大小及其與水流方向、河岸之間的關(guān)系,將心灘分為3種類型:縱向砂壩、橫向砂壩、斜列砂壩[35-38]。不同心灘內(nèi)部落淤層的展布范圍、形態(tài)有所不同,從心灘受控的沉積作用入手,以識(shí)別的單一心灘為約束,對(duì)心灘內(nèi)部落淤層單井識(shí)別,選取研究區(qū)內(nèi)密井網(wǎng)井區(qū)典型的心灘進(jìn)行實(shí)例解剖,對(duì)不同類型心灘內(nèi)部落淤層特征及展布規(guī)律進(jìn)行分析。

(1)縱向砂壩。以GDN10-2井區(qū)為例(圖7),對(duì)縱向砂壩內(nèi)落淤層展布特征進(jìn)行驗(yàn)證。心灘所處辮流帶相對(duì)較窄,兩側(cè)水流為高能對(duì)稱水流,易形成縱向砂壩。形成縱向砂壩的沉積作用以順流加積與垂向加積為主,在地形開闊或構(gòu)造起伏的部位,水流速度相對(duì)減緩,沉積物開始卸載、堆積并向前推移,形成縱向砂壩,形態(tài)呈透鏡狀,心灘的長軸方向與河道延伸方向近似平行。灘頭兩側(cè)均受到?jīng)_刷作用,遭受持續(xù)的侵蝕,背水面則不斷接受沉積,增生體順流逐漸向下推移,宏觀上表現(xiàn)為心灘向下游方向遷移。灘頭落淤層部分遭受侵蝕,灘主體和灘尾的落淤層得到完整的保存,逐漸形成了灘頭陡和灘尾緩的形態(tài)特征;兩側(cè)高能對(duì)稱水流對(duì)兩側(cè)灘翼沖刷侵蝕程度相當(dāng),兩側(cè)落淤層傾角基本一致。在垂直于古水流方向剖面上,心灘以垂向加積作用為主,心灘發(fā)育逐漸穩(wěn)定,自下而上,落淤層的分布范圍逐漸增大,后期形成的落淤層對(duì)前期形成的落淤層起一定的保護(hù)作用。

圖7 GDN10-2井區(qū)縱向砂壩柵狀圖Fig.7 GDN10-2 well area longitudinal sand bar fence diagram

(2)橫向砂壩。以GDX3-1井區(qū)為例(圖8),對(duì)橫向砂壩內(nèi)落淤層展布特征進(jìn)行驗(yàn)證。橫向砂壩發(fā)育在河道變寬或加深的弱水流區(qū)域,兩側(cè)水流為低能對(duì)稱水流,形態(tài)呈透鏡狀居多,心灘的長軸方向與河道延伸方向不一致,以順流加積和垂向加積作用為主。灘頭和灘尾落淤層的產(chǎn)狀與縱向砂壩相似,落淤層近水平對(duì)稱分布,多期落淤層之間近似平行,落淤層分布范圍從灘頭至灘尾逐漸增大;橫向砂壩中央高度與壩緣高度差較小,灘主體落淤層和兩側(cè)灘翼落淤層的傾角較平緩。

圖8 GDX3-1井區(qū)橫向砂壩柵狀圖Fig.8 GDN3-1 well area transverse sand bar fence diagram

(3)斜列砂壩。以GDN7-5井區(qū)為例(圖9),對(duì)斜列砂壩內(nèi)落淤層展布特征進(jìn)行驗(yàn)證。斜列砂壩兩側(cè)水流為不對(duì)稱水流,受側(cè)向加積作用的影響,主水道一側(cè)與次水道一側(cè)沖刷作用不同,增生體在向前推移堆積的同時(shí),逐漸側(cè)向遷移形成斜列砂壩。心灘向次河道一側(cè)推移,形態(tài)呈月牙狀,長軸方向與主水流方向不平行,靠近主河道一側(cè)厚度較大,靠近次河道一側(cè)心灘的延伸遠(yuǎn)、厚度薄。與其他類型心灘相同,都發(fā)生順流加積作用,灘頭剝蝕,灘尾接受沉積,灘頭落淤層傾角大于灘尾;兩翼受到不對(duì)稱水流沖刷,主河道被侵蝕,落淤層傾角大,次河道一側(cè)落淤層得到較好的保存,落淤層傾角較小,表現(xiàn)為落淤層傾斜分布,多期落淤層傾斜方向一致。

圖9 GDN7-5井區(qū)斜列砂壩柵狀圖Fig.9 GDN7-5 well area inclined sand bar fence diagram

對(duì)心灘厚度變化、發(fā)育位置和內(nèi)部落淤層展布特征進(jìn)行分析,對(duì)研究區(qū)Ng62小層37個(gè)心灘類型進(jìn)行判別(圖10),其中縱向砂壩15個(gè),橫向砂壩7個(gè),斜列砂壩15個(gè)?？v向砂壩在研究區(qū)中部和東北部分布較多,發(fā)育于河道中部或相對(duì)較窄的河道內(nèi);橫向砂壩發(fā)育數(shù)量較少,分布較為分散,多發(fā)育于河道加寬處;斜列砂壩多發(fā)育于河道兩側(cè),在研究區(qū)內(nèi)廣泛分布。

4 結(jié)論

(1)孤島油田南區(qū)館上段5～6砂層組屬于辮狀河沉積,主要發(fā)育心灘、河道充填及溢岸砂3種沉積微相。采用構(gòu)型要素分析法建立了本次辮狀河儲(chǔ)層的構(gòu)型分級(jí)方案,將研究區(qū)劃分為6個(gè)構(gòu)型級(jí)次,針對(duì)單一辮流帶級(jí)次、心灘及其內(nèi)部級(jí)次進(jìn)行構(gòu)型解剖。

(2)利用河間沉積、河道頂部高程差異、測(cè)井曲線差異,對(duì)剖面內(nèi)單一辮狀河道之間進(jìn)行側(cè)向劃界;根據(jù)河道砂體在垂向上的切疊模式差異,對(duì)辮狀河道進(jìn)行垂向分期;在經(jīng)驗(yàn)公式的約束下,統(tǒng)計(jì)辮流帶及單一辮狀河道的相關(guān)參數(shù),對(duì)5級(jí)構(gòu)型單元進(jìn)行定量表征。研究區(qū)平均單河道滿岸深度介于3～7.3 m,單一辮流帶寬度應(yīng)介于136～374 m,平均寬度為212.5 m。

(3)利用砂頂相對(duì)深度法識(shí)別心灘發(fā)育位置,通過單井解釋對(duì)小層內(nèi)的單砂體進(jìn)行識(shí)別。在心灘對(duì)比過程中,利用測(cè)井響應(yīng)特征、相對(duì)高程差、剖面形態(tài)、落淤層的產(chǎn)狀、經(jīng)驗(yàn)公式約束的方法來確定兩個(gè)心灘是否屬于同一心灘。通過測(cè)量心灘長度介于184.4～564 m,平均長度為344.3 m;寬度介于54.4～196.5 m,平均寬度為98.1 m;厚度介于2～7.9 m,平均厚度為4.2 m;長寬比介于3～3.5,平均長寬比為3.2;寬厚比介于10.3～54.6,平均寬厚比為24.4。通過對(duì)單一辮流帶和心灘等相關(guān)數(shù)據(jù)的分析,提出了適用于稀井網(wǎng)條件下的單砂體預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)公式。

(4)按照心灘的形態(tài)、大小及其與水流方向、河岸之間的關(guān)系,將心灘分為三種類型:縱向砂壩、橫向砂壩、斜列砂壩。分析不同類型心灘特點(diǎn),根據(jù)心灘厚度變化、發(fā)育位置和內(nèi)部落淤層展布特征識(shí)別不同心灘類型。對(duì)全區(qū)37個(gè)心灘的類型進(jìn)行判別,其中縱向砂壩15個(gè),橫向砂壩7個(gè),斜列砂壩15個(gè)。