大庆萨北开发区下白垩统青山口组葡2油层曲流河边滩砂体内部建.docx

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大庆萨北开发区下白垩统青山口组葡2油层曲流河边滩砂体内部建

第35卷　第5期　　　

成都理工大学学报（自然科学版　　　

Vol.35No.5

　2008年10月

JOURNALOFCHENGDUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY（Science&TechnologyEdition

Oct.2008　

[文章编号]167129727（20080520489207

大庆萨北开发区下白垩统青山口组葡Ⅰ22油层

曲流河边滩砂体内部建筑结构

[收稿日期]2007209229

[作者简介]郑荣才（1950-,男,教授,博士生导师,从事沉积学和石油地质学的教学与科研工作,E2mail:

zhengrc@。

郑荣才1　付志国1,2　张永庆2　杨会东2　文华国1

（1.成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,成都610059;

2.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163453

[摘要]以油田密网井测井资料为基础,以储层沉积学理论为指导思想,在大量现代沉积资料

调研和露头考查的基础上,以大庆油田萨北开发区北三区葡Ⅰ22油层为例,通过详细的曲流河边滩储层的沉积特征描述和砂体储、隔层结构分析,形成揭示单一边滩砂体内部侧积夹层分布规律为主要研究内容的层内建筑结构研究思路。

该研究思路在理论上主要涉及相互叠置的河道砂体沉积单元的微相识别、单砂体劈分、描述,在应用上主要涉及砂体内部建筑结构的表征技术。

以葡Ⅰ222砂层为例的侧积夹层外部形态和内部建筑结构的精细描述结果,表明这一技术方法是描述河流相储集砂体均质体系特征最有效的技术方法之一,可为特高含水期剩余油的开采提供更为有效的技术支撑。

[关键词]河道砂体;建筑结构;夹层[分类号]TE122.23　　　　[文献标识码]A

　　大庆油田的主力油层以河流相砂体为主,目

前大部分已经进入特高含水期开采阶段,储层中剩余油在空间上的分布具有高度分散的特点,采用三次采油技术后虽然仍有20%~35%的可动剩余油,但挖潜难度愈来愈大。

影响剩余油分布的主要地质因素是储层自身不同层次和不同规模的非均质性,特别是储层内部的非均质性。

储层内部非均质性主要是指储层内部隔层或夹层的空间分布状态,包括几何形态、规模、相互排列方式、接触关系和物理属性（如孔隙度、渗透率、含油饱和度、孔隙结构等在储层中分布的不均一性,它是沉积2成岩演化过程中共同作用的结果[1]。

砂体内部建筑结构研究可通过层次界面及结构要素进行定性描述或定量表征,达到揭示储层非均质性特征的目的。

以大庆长垣油田萨北开发区北三区为例,该区块面积约30km2,区内有各类油、水井近2000口。

目的层为葡Ⅰ油层组,该

油层为曲流河沉积环境产物,可细分为葡Ⅰ21和

葡Ⅰ22二个油层及葡Ⅰ211、葡Ⅰ221、葡Ⅰ222、葡Ⅰ223四个以单一曲流河道砂体为特征的砂层。

对于河流相砂体而言,其纵向上的非均质性及内部夹层的分割作用,是导致剩余油主要分布在砂体顶部的主要因素。

因此,必须深入研究砂体内部建筑结构等深层次的储层非均质性问题,才能为改善油田特高含水期开发效果提供更加有效的技术保障[2]。

又由于曲流河储集砂体具有极强的非均质性,因此其内部流体渗流及驱油剂驱油过程具有很强的非均匀性,致使油气采收率很低而成为油田高含水期强化采油及三次采油的重要挖潜对象。

其中作为主力产层的葡Ⅰ22油层积累有大量揭露和描述曲流河道砂体内部建筑结构的钻井和资料,因此,该油层又是一个定量表征砂体内部建筑结构的典范。

1　葡Ⅰ22油层储层砂体内部建筑结

构分析

　　对于葡Ⅰ22油层来讲,储层内部包含有明显

的层次性、结构性和有序性。

以储层的层次分析为主线[3],可将描述和表征葡Ⅰ油层组储集砂体内部建筑结构的特征和研究思路归结为如下3个主要方面:

a.目的层沉积单元划分,应用测井资料对确定的研究层段进行对比,开展高分辨率层序地层分析和进行地层格架中的单一旋回河道砂体精细的等时追踪对比。

b.对确定的沉积单元进行平面沉积相、亚相和微相划分,详细解剖单砂体,建立沉积微相与砂体分布的关系和沉积模式。

c.采用A.D.Miall的层次界面和结构要素分析法,解剖和建立单砂体内部建筑结构地质模型[4],[5]。

1.1　砂体内部建筑结构的描述内容

河流相储层具有非常复杂的内部建筑结构及其非均质性。

加拿大地质学家A.D.Miall（1985基于现代沉积和露头研究成果,创立了河流沉积体系结构要素分析技术。

该技术方法是建立储层砂岩“原型模型”最有效手段,由岩相类型划分、层次界面划分和结构要素分析构成该技术方法的三大基础[4]~[6]。

Miall在提出界面分级概念的同时,将河流沉积体系划分为8个基本结构要素、6级界面、17种岩相类型[4],[5],由此达到精细描述河流砂体内部建筑结构的目标。

建筑结构要素是指构成某一层次建筑结构的基本单元,是

一个能表征其几何形态、沉积相（或岩性相组合、内部结构、相互排列方式、接触关系及其规模的沉

积体,也是沉积体系内部一个或一组特定沉积作用过程的产物。

层次界面是指沉积充填实体之间的、可将不同层次沉积充填实体分隔开的界面或隔层。

利用一套具有等级序列的地质界面,如相当于短期、超短期级别的高分辨率层序界面,可以把沉积体充填（或砂体的内部结构划分为有成因联系的各种建筑结构要素。

砂体建筑结构要素分析,主要是依次识别不同层次的界面和被不同层次界面分隔的沉积相（或岩性相组合,以此为基础建立砂体构形特征和恢复原型砂体模型。

在油田开发工程中,主要应用测井曲线的形态特征,结合露头研究对砂体建筑结构要素的分析,以描述层内夹层为重点。

对河流相储层而言,确定河流类型是描述河道砂体内部建筑结构的先决条件,因为不同的河道类型决定了河道砂体层内夹层的表现形式,如顺直河道及辫状河道砂体内部夹层以水平状为主,而曲流河道砂体内部泥质夹层为倾斜状[7],即所谓的侧积夹层。

1.1.1　河道砂体的沉积特征描述

研究区葡Ⅰ22油层是特高含水期剩余油挖潜的重点对象,它属于大-中型高弯度曲流河,不同曲流带的侧向摆动和砂体的平面连接,沉积了三个大面积分布和叠合发育的单一席状砂层。

岩性以细粒砂岩为主,平均粒径为2.23<,其沉积序列和主要特征如下:

a.葡Ⅰ22油层河道砂体的沉积序列相当于1个短期基准面旋回（图1,该旋回以底部的冲刷

图1　萨北开发区北三区葡Ⅰ22油层组各砂层河道砂体与河间隔层追踪对比剖面

Fig.1　Thetrailcontrastsectionaboutchannelreservoirandinterlayerofeverysandbodyof

PUⅠoilbedinNorthArea3ofSabeidevelopedarea

（连井剖面位置见图2

・094・成都理工大学学报（自然科学版　　　　　　　　　　　第35卷

面开始,与下伏泥岩呈冲刷接触,冲刷面之上依次为:

河床滞留微相的含砾中-粗粒砂岩,砾石为火

成岩或变质岩,粒径数厘米,磨圆好,偶见扁平泥砾;边滩微相的中-厚层交错层理中粒砂岩、细粒砂岩;天然堤微相的薄层沙纹层理粉砂岩和泥质粉砂岩;以及具块状层理和含有钙结核与少量炭化植物碎屑和根系的泛滥平原薄层紫红色或灰绿色泥岩,各超短基准面旋回的岩性组合具有完整而特征的下粗上细二元结构。

b.边滩微相沉积序列和沉积相构造非常典型,特点为下部边滩以发育规模较大的板状或槽状交错层理为主（岩心上常为一组斜层理,中间偶见少量平行纹层细粒砂岩。

上部边滩交错层理规模变小,顶部以波状交错纹层理和沙纹层理为主,或为砂、泥分异不均的过渡性沉积,一般以具波状交错纹层的粉-细粒砂岩作为顶层沉积,厚度约占整个边滩序列的1/3。

c.单一曲流带边滩砂体的几何形态大多呈弯曲的带状,厚约3~7m,宽度多为1000~2500m,宽/厚比为150~350。

研究区东部,由多个单一曲流带砂体叠合组成了一个宽度达5~10km以上复合曲流带,形如不规则的席状砂,内部散布有河间沉积。

叠合席状砂体的边界圆滑曲折,有许多向外弯曲的废弃河道（牛轭湖沉积,还保留有一些形态、大小和方位复杂多变的牛轭湖,显示出典型的曲流河沉积特征（图2,其中充填废弃河道和牛轭湖的泥质沉积占叠合席状砂体面积的17.6%。

1.1.2　河道砂体几何形态的描述

葡Ⅰ22油层的河道砂体几何形态描述按如

下几个步骤进行:

a.采用两种小层砂体的精细对比方

法[8]~[11],首先依据密集井网测井资料进行高分

辨率层序地层分析,在地层格架中对砂层进行高分辨率层序地层分析,在地层格架中对砂层进行等时追踪对比（图1,确定单一河流沉积单元界线和砂体与河间及废弃河道（牛轭湖发育范围和分布规律。

b.在井间追溯相当于超短期层序界面（或Miall的四级界面级别的单一河道砂体界面,精细描述单一河道沉积单元内的砂体在平面上的分布范围与几何形态。

c.依据宏观上的非河道沉积物范围和废弃河道沉积、河道边缘砂体变薄变差的分布状况,初步确定叠合席状砂体内河道砂体与河间和废弃河道（牛轭湖等时沉积微相展布的轮廓（图2。

d.最后综合考虑河道砂体的沉积模式、微相

组合关系,确定具体的单一河道砂体的几何外形、接触关系、演变趋势及其剖面结构,确定单一河道砂体在剖面上和平面上的细微形态（图1、图2。

1.2　砂体内部夹层的分布模式1.2.1　侧积夹层分布模式的描述依据

确定井间夹层的连续性和分布模式,必须参考相似露头或现代沉积研究建立的地质模型[7]。

大庆油田由于无地表露头,因此选择马世忠提出的曲流河边滩的内部三维构形[2]作为建立葡Ⅰ22油层河流砂体内部夹层分布特征的原型模型（图3。

密井网的砂体追踪对比和储层精细描述资料也是建立河流砂体内部夹层分布模型的依据,如图2所示,牛轭湖的宽度可代表单一河道宽度,

弧

图2　萨北开发区北三区葡Ⅰ22油层复合曲流带中单一河道砂体形态

Fig.2　SinglechannelsandbodyofcomplexmeanderingriverinPUⅠ22oilbedinNorthArea3ofSabeidevelopedarea

（图中A至F井位与图1中的钻井号对应

・

194・第5期郑荣才等:

大庆萨北开发区下白垩统青山口组葡Ⅰ22油层曲流河边滩砂体内部建筑结构

图3　曲流点坝沉积模式及内部三维构形模式图

Fig.3　Thedepositionalmodelofapointbarinmeanderchannelsandits32Darchitecture

（引自马世忠,2000

（A曲流河道边滩侧向迁移及增生轨迹平面图;（B边滩侧向迁移纵剖面图;（C边滩侧向迁移横剖面图;（D边滩砂体内四级和五级界面及侧积泥岩空间构形（Ⅰ~Ⅰ′;（E边滩砂体内四级和五级界面及侧积泥岩空间构形（Ⅱ~Ⅱ′;（F曲流河道垂向层序及一级至五级界面

度代表曲流弯度和边滩侧向迁移范围和侧积夹层的分布范围,而弯曲方向则指示了侧积夹层的倾斜方向。

1.2.2　河道砂体内部粒度结构和物性的控制因素

曲流河砂体内部粒度结构和物性的韵律性变化主要受控于各级沉积界面（表1。

了解界面的层次性和界面上泥质夹层发育状况与分布模式,那么其间的层次实体-砂质单元的内部粒度结构分布、连通状况和物性特征也就清楚了[3]。

在地下密井网条件下,测井曲线上可识别的葡Ⅰ22油层河流砂体的界面主要为分别相当于超短期和短期基准面旋回的四级和五级界面,此二个级别的界面规模较大,界面上泥质夹层较发育,并具有一定的连续性。

它们对砂体内部粒度结构和物性影响较大,因此在油田开发工程中被作为剩余油挖潜的重点研究对象。

由于单一边滩砂体面积相对较小,埋深经历的成岩作用差异很小,因此,影响其非均质性的关键影响因素是边滩复杂的沉积过程中于界面上形成的泥质夹层（图3。

所以,弄清边滩沉积过程、

表1　曲流河边滩砂体不同层次和成因类型的界面及其非均质性Theinterfaceandinhomogeneityofapointbarsandbodywithdifferentsizesandoriginsinmeanderingrivers界面级别界面成因类型界面地质意义非均质性

一级界面为交错层系组的细层界面一系列相同沉积动力学条件下

的床沙微底形沉积界面

弱非均质性,平行细层方向渗流稍

快,垂直方向渗流较慢

二级界面为交错层系界面反映了水流条件或水流方向变

化的床沙连续沉积界面

较弱非均质性,平行水流方向渗流

稍快

三级界面属于小型冲刷面大洪水事件中不同水动力阶段

形成的界面和薄的泥质夹层

较强非均质性,控制边滩砂体内渗

流的最重要非均质因素

四级界面大洪水期形成的明显底部冲刷

面和侵蚀面

大洪水期形成的边滩侧积体之

间的界面和泥质侧积夹层

强非均质性,控制渗透率空间分布

和渗流格架

五级界面大型砂席或砂体界面,为曲流

河旋回底部大型侵蚀冲刷面

岩性、岩相突变面的大型砂席河

道充填复合体或砂体底界面

单一边滩砂体的最强非均质性界

面,也为独立的油水运动单元界面

・

2

9

4

・成都理工大学学报（自然科学版　　　　　　　　　　　第35卷

内部结构和界面层次,特别是相当四级界面上泥

质夹层的几何形态、规模大小、分布方式、出现的频率和密度、倾向、倾角及其成因机制等;已成为解剖边滩非均质性的关键;而反映边滩形成过程及内部结构样式的三维构形及其界面特征,可非常有效地揭示边滩砂体各级次渗流单元三维非均质性[2]。

如表1描述的5个级别的界面,其中的三、四、五级界面可以在测井曲线中识别,而一级和二级界面属于细层与韵律段间的界面,由于无明显岩性变化而与夹层难以区别,对油层开发影响小,非均质性弱,可忽略不计。

1.2.3　测井曲线识别夹层

B222283井葡Ⅰ122油层依据测井解释,可以在砂体内部划分出如下三类夹层（图4:

Ⅰ类夹层,相当于Miall的五级界面上的侧积夹层,即砂层组之间厚度≥0.4m的砂泥质夹层,渗透率小于20×10-3μm2,孔隙度小于21%,测井曲线上回返幅度大而明显,把砂体分为上下两个自然层;Ⅱ类夹层,相当于Miall的四级界面上的侧积夹层,砂层内部有效厚度段之间≤0.4m

的砂泥质图4　葡Ⅰ22油层边滩层序和泥质侧积

夹层示意图（B222283井

Fig.4　Thesketchmapshowingthepointbar

sequenceandmuddysideaccumulationinterbedofPUⅠ22oilbedbythe

welllogofWellB222283

夹层,渗透率为20×10-3~120×10-3μm2,孔隙度为21%~23%,测井曲线上回返较明显;Ⅲ类夹层,相当于Miall的三级界面或河流自旋回过程中的沉积界面上薄而短的砂泥质夹层,在上述有效厚度解释段内夹层厚度<0.1m,孔、渗性略

低于Ⅱ类。

砂体内部相当于Miall二级和一级界面上的泥质侧积夹层,由于受厚度小及围岩屏蔽

影响,很难被解释出来的,对油田开发影响小,同样被忽略不计。

2　边滩砂体侧积夹层的表征

如何在特定的曲流河边滩砂体内部建立夹层的空间分布模式是砂体内部建筑结构描述的关键,相对于砂体分布形态的描述难度要大得多,主要是因为夹层发育频繁,规模有限,往往是河流自旋回过程中的间歇洪水期沉积的产物。

葡Ⅰ22油层按照目前最密的井网密度,井距在100m左右。

由于夹层在倾向上的分布范围大多数小于100m,因此,对夹层的控制基本上都限制在一口井的范围内。

在此范围内从三维空间上描述葡Ⅰ22油层的侧积夹层分布特征,必须要依据砂体形态的准确描述及其合理的侧积夹层分布模式。

2.1　边滩砂体侧积夹层外部形态的表征

曲流河沉积环境的边滩砂体空间分布具有特征的分布格局,但由于洪水期水流变化的多样性和随机性,每一个侧积砂体及其侧积泥质夹层的分布规模和叠加样式也具有多样性和随机性。

在目前的密井网条件下,根据井点资料很难用切剖面的传统方式对葡Ⅰ22油层中的侧积夹层进行追踪,而传统的二维地质解释技术更难表征侧积砂体与侧积夹层在空间上的分布关系,主要原因在于如下3点:

a.侧积夹层是倾斜的,规模小,其侧向延伸的水平距离,如按最小倾角5°和砂体最大厚度10m计算,最大也只有70~80m,小于100m的井间距离。

在生产实践中,多数层内侧积夹层的水平距离和延伸范围被判断小于50m,因此,在目前100m井距井网条件下,沿侧积倾向的夹层描述难度非常大。

b.由于砂体内部所能解释的各类侧积夹层厚度绝大多数都小于0.4m,厚度变化大,部分夹层因太薄的原因在测井曲线上无法解释。

c.虽然典型的边滩沉积模式建立了标准的理论构型模式,但由于边滩侧向增生迁移轨迹受起始古地形、岸质、水动力条件等众多条件影响,具体的侧积夹层形态及其空间分布规律要比理论构型复杂得多。

对同一曲流带而言,一个边滩往往由多个侧积砂体组成,在流槽截直或曲流截直情

・

394・第5期郑荣才等:

大庆萨北开发区下白垩统青山口组葡Ⅰ22油层曲流河边滩砂体内部建筑结构

・494・成都理工大学学报（自然科学版　　　　　　　　　　　35卷第体之间的侧积夹层个数相等,数量的多少与侧积面倾角成反比。

2.2.2　侧积夹层三维曲面的建立侧积夹层在曲流带内平面上呈近等间距的弧形弯曲条带状或新月状分布,垂向上以一定角度向河道侧向迁移方向斜列分布,可深达相当最大2/3河深的下边滩位置,宽度小于2/3满槽河道况下,其发育的侧积砂体个数显然不同。

2.2　边滩砂体侧积夹层内部建筑结构的表征边滩砂体侧积夹层内部建筑结构的表征,实际上就是在砂体内部进行精细的三维描述[12]。

由于曲流河侧向加积夹层复杂的沉积过程和表现形式,只有在三维条件下,才有可能将其概念体现出来。

对葡Ⅰ2油层而言,通过测井曲线详细识别2和追踪对比,以废弃河道的分布状况为依据,以曲流河沉积模式为指导,在井位图上详细描述单一曲流河道砂体的沉积序列和分布形态。

在一般情况下,单一边滩与废弃河道是相伴生的,只要确定了废弃河道形态,就可以基本确定单一边滩的位置、分布规律（图2和图3。

在此基础上描述侧积夹层的结构特征时,应包括如下二个内容。

2.2.1　夹层特征参数的估算23三个砂层的边滩砂体一般厚5～7m,由3～5宽度。

其三维空间形态实质上就是一个弯曲的曲面,以一定的间距与废弃河道弯曲方向作相同的方式分布与排列。

对于特定的曲流河而言,其规模和形态具有一定的相似性,据此,可以在三维空间内应用静态数据库中的夹层解释结果,在综合考虑侧积夹层的走向、、倾向侧向延伸距离及空间展布特征的基础上,应用相关软件,采用人机交互联作方式在三维空间将其逐一描绘出来。

按照上述研究思路,对北三区东部葡Ⅰ2油2个厚1.0～3.0m厚的小正韵律层组成,自下而上小韵律层厚度逐个减薄,粒级变细,下部小韵律段之间一般无泥质夹层,上部出现较多泥粉砂岩、粉砂质泥岩薄夹层,反映侧积体在剖面上逐个叠加（图4。

依据剖面反映的侧积夹层特征,用大量现代沉积和古代沉积露头调查取得的经验数字,大体估计葡Ⅰ2油层的古河流规模,以边滩厚度推测2的满槽河道水深约为7m,按现代一般曲流河侧积面倾角在4°20°～之间,取5°10°～计算,单个侧积砂体宽度为40～80m,满槽河道宽约为80～120m。

在满槽河道水深条件下,侧积砂体与砂葡Ⅰ2油层中相当于葡Ⅰ21、Ⅰ22、Ⅰ22葡2葡2图5　Ⅰ22砂层内部侧积夹层空间分布形态的三维可视化葡2Fig.5　ThespacedistributionofthelateralaccumulationinterbedintheinteriorofPⅠ22sandbody2层葡Ⅰ22砂层的内部建筑结构进行描述,结果表2明侧积夹层的倾角在5°10°～之间,单个侧积夹层的侧向延伸水平距离小于80m,二个单一边滩砂体侧积夹层之间的水平间距为25～30m（图5。

3　语结河流相储层砂体的内部建筑结构和点坝中侧积夹层控制的非均质体系描述,是老油田剩余油挖潜研究中深层次的精细地质研究内容,也是当今河流相储层研究的热点和主攻方向,有很多技术难点需要不断去攻关。

将现代沉积和古代露头剖面中所揭示的现象应用于测井资料中,在高分辨率层序分析和地层格架中的砂体等时追踪对比及编制短时间尺度的等时沉积微相图的基础上,

第5期可更加真实地恢复地下储集砂体的内部建筑结构和三维构形特征,是描述河流相储集砂体均质体系特征最有效的技术方法之一。

上述葡Ⅰ2油2层的曲流河边滩砂体的内部建筑结构描述资料和葡Ⅰ22油层内部侧积夹层的空间分布模式,为表2征类似的储集砂体内部建筑结构提供了一个典型的研究实例。

[[1]马世忠,杨清彦.曲流点坝沉积模式、三维构形及其非均质模型[J].沉积学报,2000,18（2:

241-247.[2]赵翰卿.储层非均质体系、砂体内部建筑结构和流动21（6:

16-18.单元研究思路探讨[J].大庆石油地质与开发,2002,[3]张昌民.储层研究中的层次分析法[J].石油与天然气地质,1992,12（3:

344-350.[4]MIALLAD.ArchitecturalelementsandboundingsurfaceinfluvialdepositsofKayentaFormationtaryGeology,1998,55:

233-262.1.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,DaqingOilfieldCompany,Ltd.,Daqing163453,ChinaareaofDaqingoilfieldforexample,basedonalargeamountofmoderndepositiondataandoutcropthroughcharacterizingindetailthereservoirsdepositionofpointbarsinmeanderingriversandanalyzingthestructurebetweensandreservoirandinterlayer,this