2017, Vol. 39
[PDF全文]
2. 中国石油大学 (北京) 地球科学学院, 北京 昌平 102249;
3. 中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院, 四川 成都 610051
2. College of Geosciences, China University of Petroleum, Changping, Beijing 102249, China;
3. Geological Exploration & Production Research Institute, Chuanqing Drilling Engineering Co. Ltd., CNPC, Chengdu, Sichuan 610051, China
河控三角洲以河流建设作用为主，河道建设大大超过波浪和潮汐作用的改造[1]。由于河流能量充足，携带的沉积物多，河口坝砂体最为发育，也具备良好的储集性能和可观的地质储量。前人对河口坝储层做了大量的研究工作，并且取得了丰富的成果，主要集中在河口坝砂体的几何形态、叠置样式、规模、剩余油分布等方面[2-4]。此外，胜坨油田二区沙二段8砂组作为河控三角洲河口坝构型研究的典型，国内学者亦针对其构型解剖开展了大量的研究工作[5-7]。然而，在众多研究中，对于河口坝内部隔夹层的研究相对较少且精度不够，特别是在隔夹层成因、表征级次、发育位置、延伸规模、分布样式等方面还存在较大的不足，亟需进一步的系统研究。
随着开发阶段的不断深入，河口坝储层开发矛盾也越来越多，剩余油的挖潜难度愈来愈大，而隔夹层往往控制着剩余油的形成与分布，加强河口坝储层内部隔夹层的研究势在必行。笔者以胜坨油田二区沙二段8砂组为例，利用开发区丰富的岩芯、动态监测资料以及密井网条件，采用层次约束和动态拟合的研究方法[8]，分析河口坝储层内部隔夹层的类型、成因、测井识别特征及表征级次，讨论不同级次隔夹层的发育位置、沉积产状、延伸规模及分布样式，以期为河口坝储层开发调整及剩余油挖潜提供地质依据，同时加深对河控三角洲河口坝储层内部隔夹层研究的认识。
1 地质概况胜坨油田位于渤海湾盆地济阳拗陷东营凹陷的北部，为一个被断层复杂化的逆牵引背斜构造。油田分为3个区，其中二区位于中部，北、东分别以七号断层、九号断层为界，西及西南以油水边界和一区为邻（图 1a）[9]。胜二区是胜坨油田的主力开发区块，区内断层少，构造简单，物源和油源丰富，为一个具有一定边水能量的单斜构造油藏，是典型的整装油藏。
 |
| 图1 胜坨油田构造位置及地层柱状图 Fig. 1 Tectonic location and stratigraphic column of Shengtuo Oilfield |
目的层为古近系沙河街组沙二段8砂组，厚约85 m。8砂组可进一步细分为3个小层（81，82，83），17个单层（812，812，813，814，815，816，821，822，823，824，825，831，832，833，834，835，836，图 1b），为一套河控三角洲前缘沉积，主要发育河口坝砂体[10]。8砂组岩性以中细砂岩和粉砂岩为主，矿物组分以石英为主，胶结物类型包括泥质胶结和钙质胶结，具有较高的成分成熟度和结构成熟度。原生粒间孔隙发育，次生孔隙不发育，孔隙度均值为30%，渗透率均值为3 023 mD，属于高孔高渗储层。
研究区井网密，目前平均井距在120 m左右，最小井距可达40 m。另外，取芯分析化验资料齐全，井间示踪剂、饱和度测井等动态监测资料丰富，为隔夹层分析提供了良好的资料基础。
2 河口坝沉积特征取芯井观察表明，复合河口坝表现为大段连续的棕褐色含油粉细砂岩，底部为渐变接触关系，渐变为砂泥薄互层，沉积于厚层的灰色或灰绿色前三角洲泥岩之上。垂向上，发育3套粒度向上变粗的复合河口坝砂体，代表 3次水体变浅、河口坝进积的过程，分别对应于83，82和813个小层（图 1b）。总体上，自下而上，复合河口坝砂体厚度增大，砂地比增大，反映了河口坝不断进积的沉积过程。从测井曲线上来看，河口坝砂体SP曲线多为复合箱形或漏斗形，微电极曲线存在明显的正幅度差，且存在较多回返和尖峰，反映河口坝内部隔夹层发育（图 1b）。
平面上，多条分流河道注入湖泊，形成侧向拼接连片的河口坝复合体（图 2），平面形态包括朵状和指状两种，指状河口坝向前推进约3 500 m，厚度在3~13 m，朵状河口坝向前延伸较短，小于2 000 m，厚度在3~8 m。剖面上，河口坝砂体为一个大型长轴透镜体，中间厚边缘薄，以一定角度向湖倾斜，前积在前三角洲泥岩之上（图 3）。河口坝垂向变化快，内部隔夹层发育，既发育大规模稳定隔层，亦发育大量小规模夹层。
 |
| 图2 河口坝平面分布特征 Fig. 2 Plane distribution of mouth bars |
 |
| 图3 河口坝剖面分布特征（剖面A——B位置见图 2） Fig. 3 Profile distribution of mouth bars (Profile A-B as shown in figure 2) |
从岩芯资料入手，划分河口坝储层内部隔夹层类型，并分析其成因，继而用岩芯标定测井，建立不同类型隔夹层的测井识别标准（表 1）。根据隔夹层的岩性、物性、规模及沉积特征，将研究区隔夹层划分为泥质隔夹层、钙质夹层、物性隔夹层3种类型。
| 表1 隔夹层定量识别标准 Table 1 Quantitative division of barrier-interlayers |
 |
泥质隔夹层是研究区最主要的一种隔夹层。泥质隔夹层的成因有3种：（1) 前三角洲泥，长期湖泛时形成。（2) 泥质薄层，位于单一期次河口坝顶部，形成于短暂的湖泛时期，此时三角洲前缘水体加深，细粒沉积物直接覆盖在河口坝砂体之上，形成泥质隔夹层。（3) 泥质纹层或条带，发育于层理构造中，一种形成于单一河口坝砂体迁移、叠加过程中的短暂沉积间歇期；另一种形成于河口坝生长过程中的间歇期，该成因的泥质隔夹层延伸规模较小，往往形成泥质夹层。
泥质隔夹层岩性为泥岩，厚度在0.5~16.0 m，无渗透性。测井响应特征表现为，SP曲线偏离基线幅度在0~5 mV，厚度小于1.5 m的泥质隔夹层SP曲线略微偏离基线，声波时差在240~450 µs/m，微电极曲线幅度差值小于0.5 Ω·m（图 4）。
 |
| 图4 各类隔夹层岩性、测井响应及岩芯特征（2J1502井） Fig. 4 Lithology, log response and core characteristics of barrier-interlayers (Well 2J1502) |
钙质夹层成因与碳酸盐成岩作用有关[11-13]。随埋藏深度的增加，压力增大，温度升高，泥岩内的有机质热演化产生CO2，并形成HCO3− ，HCO3− 进入砂岩孔隙后浓度减小，丢掉H+，转化为CO32− ，CO32- 与地层水中Ca2+和Mg2+等阳离子结合形成碳酸盐沉淀，从而破坏原始储集性能。钙质夹层易形成于粒度粗、原始物性好的砂岩中。研究区少见稳定钙质隔层，多形成钙质夹层，分布范围小，随机性强。
钙质夹层岩性主要为钙质砂岩，厚度在1.0~2.5 m，无渗透性。测井曲线响应特征SP偏离基线幅度在5~50 mV，声波时差在50~240 µs/m，微电极幅度差小于10 Ω·m，表现为明显的尖峰状，俗称钙尖（图 4）。
3.1.3 物性隔夹层物性隔夹层成因较为复杂，受沉积和成岩两方面因素控制：（1）与沉积作用有关，与泥质隔夹层有成因联系，为细粒物质在沉积间歇期堆积形成。（2）与成岩作用有关，与钙质夹层具有成因联系，成岩过程中受钙质胶结，但胶结程度较弱，此类成因的物性隔夹层在研究区内并不常见。
物性隔夹层指物性较差的薄砂层，岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂岩，厚度在0.5~1.5 m。物性隔夹层的测井响应特征表现为，SP偏离基线幅度在5~50 mV，声波时差在250~300 µs/m，微电极幅度差在0.5~1.0 Ω·m。物性隔夹层有一定的孔渗性，但低于物性下限80 mD（图 4）。
3.2 隔夹层表征级次隔夹层与构型界面相对应，具有级次性[14]。笔者参考Miall河流相构型的分级标准[15-16]，对研究区各类隔夹层（5~3级）进行级次分析（表 2）。
| 表2 河口坝隔夹层表征级次 Table 2 Different orders of barrier-interlayers in the mouth bar |
|
5级隔夹层限定河口坝复合体，5级界面处的泥质、物性隔夹层，形成于短暂的湖泛过程，其中，物性隔夹层形成时的水体较泥质隔夹层浅，此类隔夹层顺单层、沿河口坝复合体顶部延伸，分布较广泛。4级夹层限定单一河口坝，4级泥质、物性夹层形成于单一河口坝砂体侧向迁移、垂向叠加过程中的短暂沉积间歇期，分布于复合河口坝内部单一河口坝相互叠置处，顺单一河口坝顶部延伸，侧向斜交，往往作为单一河口坝的识别标志。3级夹层限定河口坝内部的增生体，3级泥质、物性夹层，形成于单一河口坝生长过程中的间歇期，分布于增生体之间，向湖心方向低角度倾斜，一般规模较小，往往形成夹层，井间预测难度大。而5~3级界面处，复合河口坝、单一河口坝与增生体顶部，由于原始物性好，容易被钙质胶结形成钙质夹层，钙质胶结随机性强，所形成的钙质夹层规模小，离散分布。
3.3 隔夹层分布 3.3.1 隔夹层井间预测隔夹层分布的研究难度大，井间组合往往具有较大随意性，本文在层次界面分析的约束下，在单井隔夹层测井解释的基础上，借助研究区密井网条件及丰富的动态监测资料，包括SNP饱和度测井和示踪剂监测资料，采用动态拟合的方法，通过大量动态井组分析预测井间隔夹层分布，大大增加了隔夹层井间预测的可靠性。
本文选择两个动态井组作为实例展开分析。
第1个为SNP饱和度井组（图 5）。2 146为注水井，3 187为采油井，3 178为过路井。SNP饱和度测井解释显示，过路井3 178在832和833两个单层含油饱和度相差很大，隔层上部水淹，而下部基本未动用。
 |
| 图5 SNP饱和度测井井组隔夹层井间组合方式（3-178井组） Fig. 5 Barrier-interlayer combination of SNP saturation logging well group (Well group 3–178) |
分析认为，2 146井在832和833单层均注水，注入水受重力影响，应该更多的沿底部突进，但是833单层未见效，那么，832和833单层间必存在遮挡层，即832和833单层间泥质隔夹层与物性隔夹层侧向拼接形成隔层遮挡。3 178井与3 187井间833单层顶部侧向拼接的泥质隔夹层和物性隔夹层，阻断了注入水去路，从而改变了水驱方向，致使注入水波及不到3 178井833单层的砂体，形成剩余油。3 146与3 187井间隔夹层组合方式如图 5，5级界面处泥质隔夹层广泛发育，泥质隔夹层与物性隔夹层、钙质夹层侧向拼接，分布于复合河口坝顶部，顺单层延伸，横向发育较稳定。3级界面处物性夹层和钙质夹层，分布于单一河口坝内部增生体之间，延伸范围局限，厚度薄，数量多，分布离散，向湖心方向低角度倾斜。
第2个实例为示踪剂井组（图 6）。2 188为注入示踪剂井，1 182、2 195、2 227、3 199、3 187为示踪剂监测井，注入层位为832和833，注入示踪剂类型和用量如表 3。结果显示，仅2 227井832单层见示踪剂，51 d见示踪剂35S，55 d见示踪剂氚标异戊醇。
 |
| 图6 示踪剂不见效井组井间隔夹层组合方式（2-188井组） Fig. 6 Barrier-interlayer combination of ineffective tracer well group (Well group 2–188) |
| 表3 注入示踪剂类型和用量 Table 3 Type and dosage of injected tracer |
|
其中3-199井832和833单层未见示踪剂，原因在于2-188示踪剂注入井与3-199示踪剂监测井井间存在大量夹层侧向遮挡。隔夹层井间预测如图 6所示，5级界面处泥质隔夹层广泛发育，泥质隔夹层与物性隔夹层侧向拼接，位于复合河口坝顶部，沿单层横向分布较稳定。4级界面处夹层位于单一河口坝的叠置处，与5级界面斜交。3级界面处的钙质夹层，发育于增生体之间，厚度薄，数量多，不连续分布，向湖心方向低角度倾斜。
3.3.2 隔夹层平面分布在单井隔夹层测井解释和大量动态井组分析基础上，利用砂岩尖灭线作为边界控制，通过单井、剖面、平面三维互动，最终确定隔夹层的平面分布。由于3级夹层数量多、规模较小，分布离散，表征难度较大，本次只刻画了5级和4级隔夹层的平面分布。
81、82、83小层间发育全区稳定分布的泥质隔层。小层内，5级（单层间）泥质、物性隔夹层侧向拼接，呈连片状，较连续分布，钙质夹层延伸规模小，呈孤立状，离散分布（图 7）。垂向上，自下而上，在每个小层内，即每个水体变浅的反旋回内，随着河口坝砂体不断前积，隔夹层位置不断向湖盆中心推进，泥质、物性隔夹层的规模变大，钙质夹层也变的越发育（图 7）。4级夹层位于河口坝侧向叠置区域，泥质、物性和钙质夹层呈孤立状离散分布（图 8）。
 |
| 图7 5级隔夹层平面分布及垂向演化（单层间） Fig. 7 Plane distribution and vertical evolution of five-order barrier-interlayers |
 |
| 图8 4级夹层平面分布（823单层内） Fig. 8 Plane distribution of four-order interlayers |
综上所述，河口坝储层内部隔夹层的分布样式可以总结为：5级界面处（单层间）的隔夹层，位于复合河口坝顶部，泥质、物性隔夹层侧向拼接，呈连片状，沿单层较连续分布，钙质夹层延伸规模小，呈孤立状，离散分布；4级界面处发育泥质夹层、物性夹层和钙质夹层，位于复合河口坝内部单一河口坝相互叠置处，顺单一河口坝顶部延伸，侧向与5级界面斜交，延伸规模小，离散分布；3级界面处发育钙质夹层、物性夹层和泥质夹层，分布于单一河口坝内部增生体之间，数量多，厚度薄，延伸规模小，分布离散，以低角度向湖心方向倾斜。
4 结论（1）根据隔夹层的岩性、物性、规模及沉积特征，将研究区隔夹层划分为3种类型，即泥质隔夹层、钙质夹层、物性隔夹层。泥质隔夹层是研究区最主要的一种隔夹层，存在前三角洲泥、泥质薄层、泥质纹层或条带3种成因类型。研究区少见稳定钙质隔层，发育钙质夹层，其成因与碳酸盐成岩作用有关。物性隔夹层成因较为复杂，受沉积和成岩两方面因素控制。
（2）采用层次约束和动态拟合的研究方法，阐明了河口坝储层内部不同级次隔夹层的分布样式。隔夹层与构型界面相对应，具有级次性，不同级次隔夹层的分布样式总结为：5级界面处隔夹层，限定河口坝复合体，泥质、物性隔夹层侧向拼接连片，钙质夹层延伸规模小；4级界面处的各类夹层，限定单一河口坝，侧向与5级界面斜交，延伸规模小；3级界面处的各类夹层，限定河口坝内部的增生体，数量多，厚度薄，离散分布，以低角度向湖心方向倾斜。
| [1] | 姜在兴. 沉积学[M]. 北京: 石油工业出版社, 2010: 176-182. |
| [2] |
印森林, 陈恭洋, 戴春明, 等. 河口坝内部储层构型及剩余油分布特征:以大港油田枣南断块长轴缓坡辫状河三角洲为例[J].
石油与天然气地质, 2015, 36(4): 630–639.
YIN Senlin, CHEN Gongyang, DAI Chunming, et al. Reservoir architecture and remaining oil distribution in mouth bar:A case study on the braided delta of long-axis gentle slope in Zaonan fault block of Dagang Oilfield[J]. Oil & Gas Geology, 2015, 36(4): 630–639. doi: 10.11743/ogg20150413 |
| [3] |
段冬平, 侯加根, 刘钰铭, 等. 河控三角洲前缘沉积体系定量研究:以鄱阳湖三角洲为例[J].
沉积学报, 2014, 32(2): 270–277.
DUAN Dongping, HOU Jiagen, LIU Yuming, et al. Quantitative research of fluvial-dominated delta front sedimentary system:A case study of Poyang Lake delta[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014, 32(2): 270–277. |
| [4] |
袁静, 梁绘媛, 宋璠, 等. 韦5断块三角洲前缘储层构型及剩余油分布[J].
西南石油大学学报 (自然科学版), 2015, 37(6): 1–11.
YUAN Jing, LIANG Huiyuan, SONG Fan, et al. Delta front reservoir architectural characteristics and its relations with remained oil distribution in Wei-5 Fault Block, Gaoyou Sag, Subei Basin[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition), 2015, 37(6): 1–11. doi: 10.11885/j.issn.1674-5086.2014.04.04.03 |
| [5] |
何文祥, 吴胜和, 唐义疆, 等. 河口坝砂体构型精细解剖[J].
石油勘探与开发, 2005, 32(5): 42–46.
HE Wenxiang, WU Shenghe, TANG Yijiang, et al. Detailed architecture analyses of debouch bar in Shengtuo Oilfield, Jiyang Depression[J]. Petroleum Exploration and Development, 2005, 32(5): 42–46. doi: 10.3321/j.issn:-1000-0747.2005.05.009 |
| [6] |
辛治国. 河控三角洲河口坝构型分析[J].
地质论评, 2008, 54(4): 527–531.
XIN Zhiguo. Architecture analyses of debouch bar of fluvial dominated delta[J]. Geological Review, 2008, 54(4): 527–531. doi: 10.3321/j.issn:0371-5736.2008.04.012 |
| [7] |
温立峰, 吴胜和, 王延忠, 等. 河控三角洲河口坝地下储层构型精细解剖方法[J].
中南大学学报 (自然科学版), 2011, 42(4): 1072–1078.
WEN Lifeng, WU Shenghe, WANG Yanzhong, et al. An accurate method for anatomizing architecture of subsurface reservoir in mouth bar of fluvial dominated delta[J]. Journal of Central South University (Science and Technology Edition), 2011, 42(4): 1072–1078. |
| [8] |
吴胜和, 岳大力, 刘建民, 等. 地下古河道储层构型的层次建模研究[J].
中国科学D辑:地球科学, 2008, 51(2): 1–26.
WU Shenghe, YUE Dali, LIU Jianmin, et al. Hierarchy modeling of subsurface palaeochannel reservoir architecture[J]. Science in China Series D:Earth Sciences, 2008, 51(2): 1–26. |
| [9] | 孙梦茹, 周建林, 崔文富, 等. 胜坨油田精细地质研究[M]. 北京: 中国石化出版社, 2004: 1-2. |
| [10] |
孙孟茹, 高树新. 胜坨油田二区沉积微相特征与剩余油分布[J].
石油大学学报 (自然科学版), 2003, 27(3): 26–29.
SUN Mengru, GAO Shuxin. Sedimentary micro-facies and remaining oil distribution in the second district of Shahejie Formation in the Shengtuo Oilfield[J]. Journal of the University of Petroleum, China, 2003, 27(3): 26–29. doi: 10.3321/j.issn:1000-5870.2003.03.008 |
| [11] |
朱国华. 碎屑岩储集层孔隙的形成、演化和预测[J].
沉积学报, 1992, 10(3): 114–123.
ZHU Guohua. Origin and evolution and prediction of porosity in clastic reservoir rocks[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1992, 10(3): 114–123. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.-1992.03.014 |
| [12] |
林承焰, 侯连华, 董春梅, 等. 辽河西部凹陷沙三段浊积岩储层中钙质夹层研究[J].
沉积学报, 1996, 14(3): 72–80.
LIN Chengyan, HOU Lianhua, DONG Chunmei, et al. Study on calcareous interbeds in turbidite reservoir of Sha-3 Member of the Liaohe Western Depression[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1996, 14(3): 72–80. doi: 10.14027/j.-cnki.cjxb.1996.03.009 |
| [13] |
严科, 赵红兵. 三角洲前缘储层中钙质夹层分布及成因探讨[J].
西南石油大学学报 (自然科学版), 2014, 36(1): 33–38.
YAN Ke, ZHAO Hongbing. A discussion on distribution pattern and genesis of the calcareous intercalation in delta front reservoir[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition), 2014, 36(1): 33–38. doi: 10.11885/j.issn.1674-5086.2012.05.16.02 |
| [14] |
李云海, 吴胜和, 李艳平, 等. 三角洲前缘河口坝储层构型界面层次表征[J].
石油天然气学报 (江汉石油学院学报), 2007, 29(6): 49–52.
LI Yunhai, WU Shenghe, LI Yanping, et al. Hierarchical boundary characterization of delta front mouth bar reservoir architecture[J]. Journal of Oil and Gas Technology (Journal of Jianghan Petroleum Institute), 2007, 29(6): 49–52. doi: 10.3969/j.issn.1000-9752.2007.06.011 |
| [15] | Miall A D. Architectural-element analysis:A new method of facies analysis applied to fluvial deposits[J]. Earth-Science Reviews, 1985, 22(4): 261–308. doi: 10.1016/0012-8252(85)90001-7 |
| [16] | MIALL A D. The geology of fluvial deposits[M]. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1996: 75-178. |