王 玨, 高興軍, 周新茂

(中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083)

河流砂體儲(chǔ)層占中國(guó)東部中新生代陸相含油氣盆地中已開發(fā)油田儲(chǔ)量的40%以上[1],其中曲流河砂體儲(chǔ)層是河流儲(chǔ)層的主要類型之一。鑒于東部老油田已進(jìn)入高含水開發(fā)階段,挖潛難度日益增大,簡(jiǎn)單的沉積相刻畫已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需求,亟需對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)構(gòu)型解剖,分析剩余油分布規(guī)律,尋找挖潛方向。而點(diǎn)壩砂體作為曲流河沉積中的主要儲(chǔ)集體[2-4],其內(nèi)部構(gòu)型研究受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視[5-7],并取得豐碩的理論研究成果[8-11]。但對(duì)于相關(guān)油田的構(gòu)型精細(xì)解剖還不完善,因此筆者以大港油田港東一區(qū)明化鎮(zhèn)組曲流河沉積為研究對(duì)象,依據(jù)該油田巖心、測(cè)井等豐富的動(dòng)靜態(tài)資料,對(duì)曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型表征進(jìn)行研究。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)構(gòu)造上位于黃驊坳陷中區(qū)北大港二級(jí)斷裂構(gòu)造帶的東南部,是北大港油田的主要開發(fā)區(qū)之一(圖1)。研究區(qū)面積約為32.1 km2,構(gòu)造復(fù)雜,整體上是一個(gè)受斷東主斷層控制的穹窿狀逆牽引背斜構(gòu)造。以構(gòu)造軸部的馬棚口斷層和一號(hào)斷層所形成的橫穿整個(gè)構(gòu)造的地塹陷落為界,整個(gè)背斜分為南北兩翼,構(gòu)造差異較大。南翼構(gòu)造簡(jiǎn)單,幅度小,地層傾角為1° ～3°,為較完整的向南傾沒的單斜構(gòu)造;北翼由于逆牽引作用構(gòu)造復(fù)雜,地層傾角為5° ～7°,呈地塹地壘相間的構(gòu)造格架。研究層位明化鎮(zhèn)組明Ⅱ—Ⅳ砂層組為曲流河沉積,物源區(qū)為位于盆地北部的滄縣隆起、燕山褶皺帶以及南部的埕寧隆起帶。該沉積時(shí)期沉降范圍擴(kuò)大,滄縣、埕寧隆起的大部分被批覆,物源區(qū)后移,使得沖積平原擴(kuò)展,以發(fā)育曲流河沉積為主[2]。

圖1 港東油田構(gòu)造位置Fig.1 Structural location of Gangdong oilfield

自1965年鉆探,到目前經(jīng)歷了40余年的勘探開發(fā),累積各類鉆井總數(shù)為541口,采出程度為30%,綜合含水率為95%,已進(jìn)入到特高含水開發(fā)后期。要想繼續(xù)穩(wěn)產(chǎn),認(rèn)識(shí)剩余油的分布規(guī)律,則需要進(jìn)行儲(chǔ)層構(gòu)型的精細(xì)解剖,挖掘老油田的開發(fā)潛力。

2 沉積相標(biāo)志

2.1 巖性與巖礦特征

港東一區(qū)明化鎮(zhèn)組整體上由泥巖和砂巖互層構(gòu)成,泥巖顏色主要呈紫紅、棕紅、淺棕紅及雜色,且見有大量的鈣質(zhì)結(jié)核和鐵質(zhì)結(jié)核;砂巖巖性主要為細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、含泥細(xì)粒巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖,伴有泥質(zhì)團(tuán)塊和泥礫,這些均反映了水上淺水氧化—弱氧化的沉積環(huán)境。巖石礦物成分主要由長(zhǎng)石和石英組成。其中石英平均含量為42.12%,一般介于33%～50%;長(zhǎng)石平均含量為46.32%,一般介于36%～50%,主要為正長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石;巖屑平均含量為11.56%,一般介于10%～13%,巖屑以酸性火成巖為主,反映其母巖為酸性巖漿巖。膠結(jié)物多為泥質(zhì)和鈣質(zhì),泥質(zhì)含量略高于鈣質(zhì),有極少量的白云質(zhì)和黃鐵礦,膠結(jié)類型多為孔隙型及接觸-孔隙型。礦物成分成熟度中等,磨圓以次圓—次尖為主,表明物源相對(duì)較近,為河流相沉積。

2.2 粒度特征

粒度概率曲線主要以兩段式和三段式為主,總體上懸浮總體含量占20%～30%,跳躍總體含量約占70%,滾動(dòng)組分偶有發(fā)育。粒度中值一般為0.08～0.29 mm,分選系數(shù)一般為1.08～3.81,分選較好。反映了牽引流的搬運(yùn)機(jī)制。

2.3 巖石相類型

研究區(qū)發(fā)育塊狀構(gòu)造含礫中粗砂巖相、平行層理中粗砂巖相、槽狀交錯(cuò)層理砂巖相、斜層理砂泥巖相、波狀層理粉砂巖相及生物擾動(dòng)泥巖相6種巖相類型。

(1)塊狀構(gòu)造含礫中粗砂巖相。以灰色含礫中粗砂巖為主,內(nèi)部不顯示層理,主要發(fā)育于點(diǎn)壩底部(圖2(a)),與上部巖石相多呈突變接觸。在研究區(qū)常見礫石呈疊瓦狀定向排列,未見古生物化石和植物碎屑。這類巖相反映了牽引流的水動(dòng)力機(jī)制。當(dāng)水流以接近最大流速侵蝕凹岸和河床時(shí),隨著流速的降低,所攜帶的粗顆粒最先沉積于沖刷面上,構(gòu)成底部滯留沉積[4]。侵蝕作用越強(qiáng),這類巖相沉積的厚度越厚。由于該巖相形成于強(qiáng)水動(dòng)力環(huán)境下,古生物化石和植物碎屑均難以留存。

(2)平行層理中粗砂巖相。以灰色粗碎屑物質(zhì)為主,主要發(fā)育于點(diǎn)壩底部,與下部塊狀構(gòu)造含礫中粗砂巖多呈突變接觸。這類巖相反映了高流態(tài)的水動(dòng)力環(huán)境,水流開始偏向凸岸變淺,流速有所降低但仍很大,使得跳躍組分中的粗組分沉積,并產(chǎn)生平底底形[4],形成平行層理。

(3)槽狀交錯(cuò)層理砂巖相。這類巖相大量發(fā)育于點(diǎn)壩的下部和中部(圖2(b)),與下部巖石相多呈突變接觸,與上部巖石相多呈漸變接觸。砂巖粒度從中砂到細(xì)砂不等,交錯(cuò)層理的規(guī)模從大型到小型不等,未見古生物化石。這類巖石相形成于單向流水動(dòng)力環(huán)境下。由于水流進(jìn)一步偏向凸岸變淺,流速降低,致使跳躍組分中的中細(xì)組分依次沉積,并產(chǎn)生沙丘相的沙丘底形,隨著沙丘的移動(dòng)形成槽狀交錯(cuò)層理[4]。由下至上,流速逐漸降低,槽狀交錯(cuò)層理的規(guī)模也逐漸變小。

(4)斜層理砂泥巖相。這類巖相主要由灰色細(xì)砂巖、粉砂巖及深灰色粉砂質(zhì)泥巖交互發(fā)育構(gòu)成,多發(fā)育于點(diǎn)壩中部或普遍發(fā)育于點(diǎn)壩之中(圖2(c)),與下部巖石相多呈漸變接觸。由下向上粉砂質(zhì)的比例逐漸增加,內(nèi)部發(fā)育低—高角度的交錯(cuò)層理。這類巖相形成于點(diǎn)壩側(cè)積過程,水流變化較大的環(huán)境中。其中砂巖代表中—高能水動(dòng)力環(huán)境下的沉積,粉砂巖或泥巖代表低能水動(dòng)力環(huán)境下的沉積,形成側(cè)積泥巖夾層。

(5)波狀層理粉砂巖相。這類巖相多發(fā)育于點(diǎn)壩上部,與下部巖石相多呈漸變接觸。這類巖相形成于低水動(dòng)力環(huán)境下,水流已較淺,流速較低,跳躍負(fù)載中的細(xì)組分開始沉積,產(chǎn)生波紋或平底底形(圖2(d)),形成小型波狀層理或水平紋層[4]。

(6)生物擾動(dòng)泥巖相。這類巖相多發(fā)育于河漫灘和廢棄河道上部,厚度變化較大,泥巖多呈紫紅、棕紅等氧化色。這類巖相形成于靜止的水環(huán)境下,懸浮的泥質(zhì)發(fā)生淤積,而內(nèi)部偶有發(fā)育的砂巖夾層是短期風(fēng)暴的產(chǎn)物。

圖2 曲流河沉積典型沉積構(gòu)造巖心照片F(xiàn)ig.2 Core photos of typical sedimentary structure of meandering river

3 曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型分析

3.1 野外露頭指導(dǎo)模式

對(duì)曲流河點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型沉積模式的研究一直備受業(yè)界的關(guān)注,前人基于古代露頭和現(xiàn)代沉積對(duì)其進(jìn)行了不同程度的探索,并取得諸多認(rèn)識(shí)。在此方面,薛培華[12]通過對(duì)河北省拒馬河現(xiàn)代沉積的研究,提出了曲流河點(diǎn)壩“側(cè)積體、側(cè)積層、側(cè)積面”三要素及“點(diǎn)壩側(cè)積體沉積迭式”的概念,由此認(rèn)識(shí)到點(diǎn)壩砂體是一種半連通式的儲(chǔ)集體;尹燕義等[6]通過對(duì)飲馬河大榆樹林點(diǎn)壩的解剖,將側(cè)積體劃分為漲沖落淤、漲淤落沖和漲淤落淤3種主要類型;馬世忠等[4]通過對(duì)曲流點(diǎn)壩形成過程、洪水事件的水動(dòng)力條件及沖淤機(jī)制分析,結(jié)合大慶長(zhǎng)垣曲流點(diǎn)壩垂向?qū)有?、巖石類型等,建立了單一側(cè)積體橫向與垂向沉積模式和點(diǎn)壩側(cè)積體沉積迭式,建立了點(diǎn)壩三維構(gòu)型;并且通過對(duì)鄂爾多斯盆地白芨溝地區(qū)曲流河古代露頭的研究發(fā)現(xiàn),曲流河內(nèi)部呈“側(cè)積”構(gòu)型模式,側(cè)積體在剖面呈上緩中陡下緩的凹面,平面呈新月形(圖3)。同時(shí)國(guó)外學(xué)者也對(duì)此開展過一系列的研究,其中有代表性的是對(duì)加拿大阿爾伯塔地區(qū)McMurray地層曲流河沉積的精細(xì)解剖[13],提出了順流加積的側(cè)積模式。

圖3 鄂爾多斯盆地白芨溝地區(qū)曲流河側(cè)積泥巖夾層產(chǎn)狀及規(guī)模Fig.3 Dip and scale of lateral accretion muddy intercalation in Ordos Basin

3.2 曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型解剖

3.2.1 曲流河砂體構(gòu)型級(jí)次劃分

Miall[14]提出了河流相儲(chǔ)層的6級(jí)劃分方案,筆者參考Miall的河流相構(gòu)型級(jí)次劃分原則,將研究區(qū)曲流河沉積的構(gòu)型界面劃分為以下6個(gè)級(jí)次:1級(jí)界面為交錯(cuò)層系界面,該面無明顯侵蝕作用;2級(jí)界面為交錯(cuò)層系組界面,反映了水流條件或方向的變化,但無明顯時(shí)間間斷;3級(jí)界面為成因體內(nèi)部的沖刷面或沉積間斷面,主要表現(xiàn)為河道內(nèi)部小型洪水期形成的填充體底部小型沖刷面[4]和大洪水事件中的次洪峰沉積或不同水動(dòng)力階段沉積形成的界面[4],如側(cè)積體內(nèi)部不同加積體的界面,若為泥質(zhì)沉積層,則與4級(jí)界面相似,只是規(guī)模較小;4級(jí)界面為成因體的頂?shù)捉缑?是大洪水期形成的明顯底部沖刷面,對(duì)于曲流河主要表現(xiàn)為規(guī)模為幾到幾十厘米的側(cè)積泥巖或點(diǎn)壩與河道的接觸界面;5級(jí)界面為單期河道充填復(fù)合體的大型砂席或砂體界面,以河道充填復(fù)合體底部滯留沉積及沖刷面為代表;6級(jí)界面為單層界面,是一套連續(xù)性較好,分布廣泛的非滲透界面,以泛濫平原泥巖為代表,內(nèi)部由若干同時(shí)期沉積的單期河道構(gòu)成。本次研究對(duì)曲流河各級(jí)次界面進(jìn)行了精細(xì)劃分,重點(diǎn)揭示點(diǎn)壩內(nèi)部4級(jí)構(gòu)型界面。

3.2.2 單井構(gòu)型界面識(shí)別

(1)夾層成因分類。曲流河儲(chǔ)層沉積中發(fā)育的夾層主要分為兩種:①大洪水期間能量的波動(dòng),使得懸浮物質(zhì)沉積,形成河道內(nèi)部或側(cè)積體內(nèi)部規(guī)模小、厚度薄、連續(xù)性差的夾層,但由于能量波動(dòng)變化幅度小,不會(huì)造成剝蝕充填的現(xiàn)象,所以保存較為完整;②在一期洪水事件中,曲流河的蝕凹增凸作用形成在凸岸堆積的側(cè)積體,在后落洪期,由于河水降至低處,細(xì)粒沉積物從懸浮狀態(tài)沉積于始、中落洪期的砂質(zhì)沉積之上,形成批覆于側(cè)積體上的側(cè)積泥巖夾層[4],由于后期的洪水的沖刷作用,先期沉積在點(diǎn)壩側(cè)積體下部的泥質(zhì)披覆往往受到不同程度的破壞,僅保留上部泥質(zhì)沉積,形成點(diǎn)壩特有的“半連通體”模式。其中第一種夾層在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為明顯的回返,本次研究重點(diǎn)討論第二種夾層,即側(cè)積泥巖夾層的單井識(shí)別方法。

(2)側(cè)積泥巖夾層單井識(shí)別。側(cè)積泥巖夾層發(fā)育在曲流河沉積點(diǎn)壩內(nèi)不同側(cè)積體的界面處,屬于Miall分級(jí)方案中的4級(jí)界面。側(cè)積泥巖夾層通常發(fā)育泥巖或粉砂質(zhì)泥巖等細(xì)粒沉積,厚度較薄,約為0.2～1 m。在研究過程中,筆者通過取心井進(jìn)行巖電標(biāo)定(圖4),側(cè)積泥巖夾層表現(xiàn)為自然電位曲線向泥巖基線偏移,自然伽馬曲線呈現(xiàn)高值,電阻率曲線有明顯回返,微電位、微梯度曲線有明顯回返,且幅度差變小,回返程度與夾層厚度呈正相關(guān),回返程度通常為1/3～2/3。據(jù)此電性曲線特征,可以對(duì)非取心井點(diǎn)壩內(nèi)部的側(cè)積泥巖夾層進(jìn)行識(shí)別。

3.2.3 曲流河儲(chǔ)層三維構(gòu)型表征

參照前人的研究方法[15-18],首先繪制單砂層砂體等厚圖,可以反映砂體空間分布的幾何形態(tài)、展布特征及物源方向等,由于點(diǎn)壩砂體是復(fù)合河道內(nèi)部厚度最大的,因此在砂體等厚圖中可以通過識(shí)別透鏡狀砂體,勾繪出點(diǎn)壩的輪廓;其次將各井的測(cè)井曲線標(biāo)注在平面圖上,根據(jù)測(cè)井相與巖相、沉積相的對(duì)應(yīng)關(guān)系,綜合物源、水系的分布、河道的走向等,確定相帶展布關(guān)系;最后用單井相及多方向連井剖面約束、校正平面相。在井控程度高的區(qū)域可以繪制砂體頂部至層界面之間的細(xì)粒沉積厚度圖,由于廢棄河道頂部細(xì)粒沉積厚度較大,可以通過識(shí)別新月形的厚度帶判定廢棄河道可能的分布位置,即點(diǎn)壩的邊界。

通過對(duì)研究區(qū)各單砂層的平面構(gòu)型刻畫,得出平面上曲流帶砂體呈現(xiàn)兩大類展布形態(tài),一類是窄條帶狀的砂體組合(圖5(a)),砂體發(fā)育較差,平面上連續(xù)性較差,砂體間發(fā)育大面積河漫灘泥質(zhì)沉積,如單砂層Nm3-6-1,研究區(qū)范圍內(nèi)發(fā)育5條近北-南流向的曲流河,第2條曲流砂體內(nèi)部發(fā)育16個(gè)點(diǎn)壩砂體,點(diǎn)壩形態(tài)呈長(zhǎng)條帶狀,點(diǎn)壩之間發(fā)育末期河道沉積,廢棄河道較少發(fā)育;第二類是寬條帶狀的砂體組合(圖5(b)),砂體非常發(fā)育,連片分布,如單砂層Nm3-8-3,研究區(qū)范圍內(nèi)發(fā)育4條近北-南流向的曲流河,左側(cè)寬條帶曲流河由14個(gè)點(diǎn)壩組合而成,點(diǎn)壩面積不一,最大面積為1.24 km2,最小面積為0.12 km2,河道截彎取直頻繁,發(fā)育4段廢棄河道,與末期河道呈C型組合,點(diǎn)壩之間發(fā)育末期河道及廢棄河道。

圖4 G225井NmIV-4-2單砂層點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積泥巖識(shí)別Fig.4 Identification of lateral accretion mudstone in point bar of well G225

選擇重點(diǎn)區(qū)域采用連井井間對(duì)比的方法對(duì)曲流河儲(chǔ)層尤其是點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型進(jìn)行了確定性解剖。首先通過測(cè)井相分析、砂體厚度差異等方法,識(shí)別出點(diǎn)壩和廢棄河道。并以河道及點(diǎn)壩頂部泥質(zhì)沉積為標(biāo)志層,采用層頂拉平的方法沿順?biāo)骱痛怪彼鞯姆较蚪⑦B井剖面;其次根據(jù)廢棄河道與點(diǎn)壩的配置關(guān)系以及地層傾角測(cè)井、對(duì)子井、水平井等資料對(duì)側(cè)積泥巖夾層傾角的統(tǒng)計(jì)[3],對(duì)側(cè)積泥巖夾層和側(cè)積體進(jìn)行組合對(duì)比,進(jìn)而得到井間配置關(guān)系。在無井控制的區(qū)域,參考鄰井的側(cè)積體規(guī)模及側(cè)積泥巖夾層產(chǎn)狀,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)曲流河儲(chǔ)層整體內(nèi)部構(gòu)型的刻畫。所選取區(qū)域的點(diǎn)壩側(cè)積方式為側(cè)向加積,側(cè)積體之間發(fā)育呈斜插的泥質(zhì)楔子狀的側(cè)積泥巖夾層,方向指向河道遷移的一側(cè),每個(gè)側(cè)積體的規(guī)模有所差異,受控于水動(dòng)力的強(qiáng)弱變化。沿順?biāo)鞣较?側(cè)積泥巖夾層在剖面上呈水平狀展布(圖6(a));而沿垂直水流方向,在井上和井間共識(shí)別出10期側(cè)積泥巖夾層,發(fā)育在點(diǎn)壩的中上部,形成“半連通體”(圖6(b))。

圖6 曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型及沉積相連井剖面Fig.6 Cross section of reservoir architecture and sedimentary facies of meandering river

3.2.4 曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型沉積模式

利用井網(wǎng)密度高、測(cè)錄井資料豐富的優(yōu)勢(shì),對(duì)研究區(qū)曲流河砂體構(gòu)型進(jìn)行了精細(xì)解剖,并結(jié)合前人從古代露頭及現(xiàn)代沉積研究中所得出的結(jié)論,總結(jié)出了適用于研究區(qū)的曲流河構(gòu)型沉積模式,進(jìn)而對(duì)現(xiàn)有曲流河沉積模式進(jìn)行補(bǔ)充和完善。整體上研究區(qū)曲流河點(diǎn)壩內(nèi)呈剖面楔狀、平面新月狀、由下至上物性變差的側(cè)積砂體,之間由疊瓦狀斜列的側(cè)積泥巖夾層阻擋,致使上點(diǎn)壩不連通,而整個(gè)復(fù)合河道內(nèi)部在平面上受廢棄河道的遮擋或半遮擋,呈現(xiàn)弱連通—不連通。

(1)研究區(qū)發(fā)育的點(diǎn)壩內(nèi)部多表現(xiàn)為漲沖落淤正韻律側(cè)積體垂向模式(圖7)。隨著水動(dòng)力的減緩,側(cè)積體內(nèi)部結(jié)構(gòu)由下至上漸變,表現(xiàn)為底部沖刷面—平行層理中粗砂巖—槽狀交錯(cuò)層理砂巖—斜雜巖性層理砂泥巖薄互層—波狀層理粉砂巖—水平紋層泥或塊狀泥—側(cè)積面。當(dāng)水動(dòng)力驟減時(shí),內(nèi)部結(jié)構(gòu)有不同程度的缺失,表現(xiàn)為砂泥突變。

(2)研究區(qū)內(nèi)廢棄河道泥巖充填類型包括泥巖完全充填和泥巖不完全充填2種類型[19-20]。前者常發(fā)育于突棄型廢棄河道。一旦廢棄,廢棄河道與主流河道呈隔絕狀態(tài),只接受洪漫水流攜帶的懸浮泥質(zhì)及粉砂質(zhì)沉積,使廢棄河道在平面上形成環(huán)狀巖性非滲透遮擋條帶,點(diǎn)壩在平面上形成獨(dú)立不連通的坨狀儲(chǔ)集體(圖8(a))。后者常發(fā)育于漸棄型廢棄河道。廢棄河道內(nèi)部水體與主流河道水體一直呈連通狀態(tài),主流河道的小部分水體流經(jīng)廢棄河道,形成河道沉積物;由于主流河道水體底部的中粗粒物質(zhì)難以運(yùn)移到廢棄河道中,廢棄河道沉積粒度比周圍點(diǎn)壩沉積粒度細(xì),在平面上形成物性弱滲透性—非滲透性遮擋條帶,點(diǎn)壩在平面上形成條帶狀弱連通—不連通儲(chǔ)集體(圖8(b))。

圖7 點(diǎn)壩砂體模式(據(jù)文獻(xiàn)[19]，有修改)Fig.7 Vertical secession of point bar(After citation[19]， modified)

圖8 不同廢棄河道泥巖充填類型下的曲流河砂體厚度等值線Fig.8 Isopach maps of two scenarios for spatial distribution of meandering river sandstone bodies

(3)研究區(qū)內(nèi)點(diǎn)壩側(cè)積模式分為側(cè)向加積和順流加積2種類型[17]。側(cè)向加積主要為點(diǎn)壩隨著河流彎曲度的增加而形成的,側(cè)積體平行于古水流方向,砂體厚度在河道最大弧度處最厚,向兩側(cè)逐漸減薄,主體砂體的組成部分為點(diǎn)壩及廢棄河道(圖9(a));順流加積形成于河道加積的過程受到遮蔽物阻礙的沉積環(huán)境中。河道由于受到遮蔽物的遮擋(如相鄰點(diǎn)壩、廢棄河道、牛軛湖等),順下游方向平行遷移。形成的側(cè)積體平行于末期河道兩翼,并垂直于古水流方向,砂體厚度向遠(yuǎn)離河道軸部的方向逐漸增厚,并向河道翼部?jī)蓚?cè)逐漸減薄。主體砂體的組成部分為點(diǎn)壩、廢棄河道及凹岸沉積。(圖9(b))。

圖9 不同側(cè)積模式下的點(diǎn)壩砂體厚度等值線圖及點(diǎn)壩軸方向的剖面示意圖Fig.9 Isopach maps of two accretion models for spatial distribution of meandering river sandbodies

3.3 曲流河地質(zhì)知識(shí)庫(kù)建立

3.3.1 側(cè)積泥巖夾層傾角和規(guī)模的確定

側(cè)積泥巖夾層與砂體頂面呈一定角度相交,一般上部較緩,多尖滅于上覆河漫灘處;下部較陡,為點(diǎn)壩內(nèi)部控制剩余油分布的主要滲流屏障。其傾角多受控于活動(dòng)河道的河床底形,而河流的寬深比是反映河床底形的重要參數(shù)。首先借助地層傾角測(cè)井的解釋結(jié)果初步判斷側(cè)積泥巖傾角介于3°～8°,平均約為5.2°;其次選取點(diǎn)壩內(nèi)部距離較近的對(duì)子井,在單井識(shí)別出側(cè)積泥巖的前提下,根據(jù)井上側(cè)積泥巖砂巖頂面拉平后的高程差h,兩井之間的直線距離得出視傾角α,以及平面上兩井連線方向與側(cè)積泥巖真傾向之間的夾角β,經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算出側(cè)積泥巖夾層傾角約為3.2°,再根據(jù)側(cè)積泥巖傾角θ及2個(gè)側(cè)積泥巖之間的厚度H反推出側(cè)積體的寬度約為82 m(圖10);此外對(duì)研究區(qū)內(nèi)一水平井井區(qū)點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積泥巖夾層產(chǎn)狀及側(cè)積體規(guī)模進(jìn)行了定量計(jì)算,結(jié)果顯示側(cè)積泥巖夾層傾角介于4.13°～8.2°,側(cè)積體寬度平均值約為70 m(算法見文獻(xiàn)[3])。

圖10 對(duì)子井求取側(cè)積泥巖夾層傾角及規(guī)模Fig.10 Dip and scale calculation of lateral accretion muddy intercalation by pair wells

同時(shí)對(duì)研究區(qū)50余個(gè)點(diǎn)壩進(jìn)行統(tǒng)計(jì),將點(diǎn)壩的砂體平均厚度作為河流滿岸深度,統(tǒng)計(jì)結(jié)果介于2.8～12.8 m,平均值為7.86 m,隨后運(yùn)用Leeder[21]經(jīng)驗(yàn)公式中河流滿岸深度、河流滿岸寬度、單一側(cè)積體寬度及側(cè)積泥巖夾層傾角之間的關(guān)系為

lgW=1.54lgh+0.83,

(1)

W2=2W/3,

(2)

tanθ=h/W2.

(3)

式中,W為滿岸河道寬度,m;h為滿岸河道深度,m;W2為側(cè)積體平面最大寬度,m;θ為側(cè)積泥巖夾角,(°)。

推算其平均河流滿岸寬度為162 m,單一側(cè)積體水平寬度為108 m,側(cè)積夾角介于3.2°～7.2°,與地層傾角測(cè)井、對(duì)子井、水平井等資料所得的結(jié)果近似。

3.3.2 曲流河砂體規(guī)模尺度庫(kù)的建立

砂體規(guī)模尺度庫(kù)是定量描述砂體規(guī)模的參數(shù)庫(kù),是進(jìn)行砂體預(yù)測(cè)的重要依據(jù)。利用井網(wǎng)密集的優(yōu)勢(shì),對(duì)50余個(gè)點(diǎn)壩25余條廢棄河道范圍進(jìn)行了精細(xì)刻畫,統(tǒng)計(jì)了包括砂體長(zhǎng)度、寬度、厚度、長(zhǎng)寬比、寬厚比等在內(nèi)的數(shù)據(jù)信息,建立了研究區(qū)曲流河砂體規(guī)模尺度庫(kù)。

曲流河點(diǎn)壩規(guī)模尺度庫(kù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,點(diǎn)壩長(zhǎng)度分布在200～800 m,平均為400 m(圖11(a));寬度分布在200～900 m,平均為450 m(圖11(b));厚度分布在2.8～12.8 m,平均為7.86 m(圖11(c));長(zhǎng)度與寬度之間相關(guān)性較差,長(zhǎng)寬比分布在0.44～1.38,平均為0.88;寬度與厚度之間相關(guān)性不好,寬厚比分布在31.97～140.32,平均為61.31;長(zhǎng)度與厚度之間相關(guān)性不好,長(zhǎng)厚比分布在22.5～115.3,平均為52.6。廢棄河道規(guī)模尺度庫(kù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,廢棄河道寬度分布在40～100 m,平均為60 m(圖11(d));厚度分布在0.5～4 m,平均為2.5 m(圖11(e));寬度與厚度之間存在一定的相關(guān)性(圖11(f)),寬厚比分布在17.3～76.8,平均為27。

4 曲流河砂體構(gòu)型對(duì)剩余油的影響

為了研究點(diǎn)壩內(nèi)部剩余油分布,在斷塊內(nèi)鉆取了一口密閉取芯井G2-56-2井。電測(cè)曲線特征顯示該井Nm3-2-2具有典型點(diǎn)壩特征,從巖心觀察得出,18.5 m厚砂體層內(nèi)發(fā)育5個(gè)泥巖、粉砂巖或細(xì)砂巖混雜的側(cè)積層,厚度為7～26 cm。對(duì)厚砂體油層頂部鉆取的39塊巖樣進(jìn)行剩余油飽和度測(cè)試,結(jié)果平均剩余油飽和度為37.2%。層內(nèi)自下而上仍呈現(xiàn)水驅(qū)油效率變低,剩余油飽和度變高的趨勢(shì),油層上部剩余油富集。39塊巖樣中未水洗共8塊,占比20.5%,弱水洗7塊,占比17.9%,中水洗12塊,占比30.8%,強(qiáng)水洗12塊,占比30.8%;未水洗層主要位于油層頂部及側(cè)積層上部(圖12)。

圖11 曲流河砂體規(guī)模尺度庫(kù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Fig.11 Statistics of meandering river sandbodies scale

圖12 密閉取芯井剩余油分布Fig.12 Distribution of remaining oil in coring well

同時(shí)以港東油田曲流河構(gòu)型研究成果為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了15個(gè)機(jī)制模型,利用油藏?cái)?shù)值模擬手段研究點(diǎn)壩內(nèi)部剩余油分布規(guī)律。模型基本參數(shù)為長(zhǎng)600 m、寬500 m、高6 m,采用行列式注水方式,3口注水井、3口采油井,排距為510 m,井距為250 m,側(cè)積體砂體的滲透率為1 000×10-3μm2,側(cè)積體孔隙度為30%。從模擬結(jié)果看出,無論側(cè)積層傾角、側(cè)積層間距、側(cè)積層遮擋程度、側(cè)積層滲透性、注入速度還是水驅(qū)油方向,都會(huì)因側(cè)積層的存在對(duì)油水運(yùn)移產(chǎn)生影響。點(diǎn)壩內(nèi)部死油區(qū)占比范圍在13.2%～35.05%,平均為24%(表1)。

表1 不同點(diǎn)壩模型水驅(qū)波及體積系數(shù)及死油區(qū)規(guī)模統(tǒng)計(jì)

點(diǎn)壩內(nèi)部剩余油分布還與點(diǎn)壩形成的側(cè)積模式相關(guān)。其中平面上呈現(xiàn)寬條帶狀的砂體組合主要受到順流加積的控制,主體砂體由點(diǎn)壩、廢棄河道及凹岸沉積組成。凹岸沉積以細(xì)粒物質(zhì)為主,多形成于順流加積過程中,水流在河道彎曲處受到阻礙,水流方向急速改變,使得1/3水流分流形成反向渦流,對(duì)遮擋物進(jìn)行沖蝕。并在河道向下游移動(dòng)的過程中,在點(diǎn)壩背面形成凹岸沉積。Brian[22]做過一個(gè)數(shù)值模擬試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果顯示凹岸沉積會(huì)有效提升點(diǎn)壩內(nèi)部連通性。而在研究區(qū)內(nèi),寬條帶狀砂體組合下的點(diǎn)壩,整體采出程度較高,采出程度一般為35%～50%。平面上呈窄條帶狀的砂體組合主要受側(cè)向加積的控制,主體砂體由點(diǎn)壩及廢棄河道組成,連通性受廢棄河道的影響較大,容易形成廢棄河道邊部剩余油富集區(qū)。

5 結(jié) 論

(1)大港油田港東一區(qū)明化鎮(zhèn)組為曲流河沉積,主要發(fā)育點(diǎn)壩、末期河道、廢棄河道、河漫灘、決口扇、溢岸砂6種微相類型;從巖心分析來看,主要發(fā)育塊狀構(gòu)造含礫中粗砂巖相、平行層理中粗砂巖相、槽狀交錯(cuò)層理砂巖相、斜層理砂泥巖相、波狀層理粉砂巖相及生物擾動(dòng)泥巖相6種巖石相類型。

(2)從剖面和平面上對(duì)曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型進(jìn)行了精細(xì)解剖,發(fā)現(xiàn)研究區(qū)主要發(fā)育窄條帶狀砂體組合及寬條帶狀砂體組合。

(3)曲流河點(diǎn)壩內(nèi)部多表現(xiàn)為漲沖落淤正韻律側(cè)積體垂向模式,與廢棄河道的配置關(guān)系包括泥質(zhì)完全充填和泥質(zhì)不完全充填2種,點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積體的側(cè)積模式包括側(cè)向加積和順流加積2種類型;運(yùn)用地層傾角測(cè)井、對(duì)子井、水平井及經(jīng)驗(yàn)公式等多種方法對(duì)研究區(qū)側(cè)積泥巖夾層的傾角進(jìn)行了計(jì)算,傾角介于3°～8°。

(4)點(diǎn)壩內(nèi)部的剩余油集中在油層頂部及側(cè)積層上部,受側(cè)積層影響很大;同時(shí)還受到點(diǎn)壩側(cè)積模式的影響。