引言

随着油田勘探开发工作的不断深入，油藏描述已成为常规研究内容，而三维地质建模则是对油藏描述成果的一种可视化表征，已成为油藏地质研究的焦点。近年来，许多学者针对储层建模的方法和技术进行了大量的探索性研究^[1-3]，并取得一系列成果，这些成果主要是基于自然伽马相对极大值或自然电位正异常的小层对比原则的储层地质模型^[4-7]，由于这一对比原则所划小层的中部多为砂岩而上部与下部多为泥岩，无法准确定位砂泥岩的分界点，所以，对储层构型建模来讲精度不够。

对储层构型建模的研究，取得重大研究成果的地质体主要为曲流河道砂体^[8-12]及辫状河道砂体^[13-16]。对河道砂体的构型研究主要是通过建立侧积层、侧积体或河道宽厚比等的数学模式^[8-11]、分级套合模拟^[17]、基于沉积过程的储集层随机建模^[18]来预测，这些方法虽然数学公式很严密，但实现起来比较困难，而且对于其真实性的验证也是一个巨大的挑战^[19]，毕竟沉积过程是随机的。而对于大量薄互层型的沉积体，如三角洲沉积^[20]、冲积扇沉积^[21]、湖相沉积等还缺乏深入的认识和科学完善的构型模式^[18]，对其建模也未见成熟的研究方法，因为薄互层型沉积体的单层厚度多小于5 m，甚至达到厘米级，其储层、隔层、夹层的成因和三维空间展布与河流相沉积体完全不同，在沉积特征方面也有很大差异，因此，以柴达木盆地昆北油田切六区辫状河三角洲薄互层型沉积体为例，以半幅点小层对比准则和夹层的测井识别为基础，探讨薄互层型沉积体的构型建模方法，建立切六区辫状河三角洲储层构型模型，对该区油藏开展精细挖潜、储层非均质性研究都具有重要意义，也为目前高精度的薄互层型的沉积体储层构型建模的探索提供可行的研究方法。

1 油藏地质概况

昆北油田位于柴达木盆地西部拗陷区昆北断阶带上，是由多个三级含油构造组成的油田群，切六区油田为其中一个(图 1)，该油区为一背斜构造，构造轴向北西。沉积基底为花岗岩和变质岩，钻井资料证实，基底之上为E₁₊₂的路乐河组和E₃¹下干柴沟组下段，分别见工业油流。路乐河组以棕红色、棕褐色泥岩，砂质泥岩为主，夹粉砂岩类和砾岩，厚度在0~190 m，平均孔隙度为9.13%，平圴渗透率为10.19 mD，属特低孔低渗储层。下干柴沟组下段以棕红、棕褐色、灰色泥岩、砂质泥岩、细砂岩为主，灰色粉砂岩类次之，厚度一般为160~430 m，平均孔隙度为14.37%，平圴渗透率为35.10 mD，属低孔低渗储层。前人研究认为，该层为一套辫状河三角洲沉积^[22-23]，沉积主要受控于西部的阿拉尔水系和南部的祁漫塔格水系，多物源导致油田储层特征极其复杂，非均质性强，单砂体分布规律不清，造成开发难度大、效果差。因此，储层构型研究有助于改善开发效果，提高生产效益。

2 建模的“顶层设计”

构型建模是对于储层而言的，因而，其主要任务是将储层与隔层分开，将夹层、相界量化，为此，对储层、隔层、夹层、相界的量化做出了“顶层设计”，其基本原则如下(图 2)。

(1) 应用高分辨率层序地层学原理进行6级层序划分与对比。

6级层序为超短期基准面旋回，该级别的旋回与岩层组对应，超短期基准面旋回的划分与对比是保证后续小层划分等时性的前提。一般情况下，是在三、四、五级层序逐级控制下完成。研究区E₃¹Ⅰ-12号层可识别出3个超短期基准面旋回，从旋回特征看，超短期基准面下降半旋回较发育，厚度大，岩性以细砂岩为主。

(2) 小层的划分必须明确储层、隔层厚度及界面位置。

传统的小层划分是基于自然伽马相对极大值和(或)自然电位正异常^[4-7]来确定小层界线的，这样的小层划分结果既不能确定储层厚度与深度，也不能确定隔层厚度与深度，因而无法做到储层、隔层的量化，所以，对储层构型不可能做到准确可视化。而采用在6级层序控制下的以半幅点小层对比原则进行小层划分与对比则可彻底解决这一问题。从图 2可知，按照自然伽马相对极大值和(或)自然电位正异常，在E₃¹Ⅰ-12号层可识别出3个小层(图 2上最左边的层号，图上蓝色虚线为这3个小层界线)，这3个小层的顶底界均位于泥质岩类中部，没有起到量化储层与隔层的作用，而采用6级层序控制下的半幅点原则对层，在E₃¹Ⅰ-12号层可识别出7个小层(图 2上第二列的层号)，小层的界线一般位于岩性突变处(泥岩相变例外，如图 2上的Q6-8-5井的Ⅰ-12-4小层)，这就很精确地刻划了储层与隔层的厚度与深度。

(3) 隔层横向不进行微相的划分，储层横向要对相变点定位。

隔层为全区分布的泥岩层或非渗透性地层，尽管可能存在从泛滥平原泥岩、分流间泥岩、滨浅湖相泥岩的相变，但在划相时可不予考虑，如图 2中第二列的Ⅰ-12-1、Ⅰ-12-2、Ⅰ-12-3、Ⅰ-13-1，统一为泥岩相。

对于储层，由于辫状河三角洲存在多个分流河道共存的同期不同位现象，在分流河道和河口坝部位为砂岩沉积，而在分流间为泥岩沉积，因而，在一个等时性的年代地层单位里，横向上常发生相变，因此，要把不同的相划分出来，如图 2中的Ⅰ-12-4小层，在Q6-8-4、Q6-8-6、Q606井中为河口坝砂岩，而在Q6-8-5井为分流河道间泥岩。

(4) 准确确定夹层的深度、厚度。

夹层是储层构型研究的关键内容之一，可根据致密层厚度与渗透率回返程度定量确定每口井夹层深度与厚度，图 2上各井储层的夹层主要是根据储层中(自然电位负异常)自然伽马值的回返变大来确定的。

3 建模思路

吴胜和等在对地下古河道储层构型研究中，提出了层次约束、模式拟合与多维互动的基本研究思路，很好地解决了地下古河道的构型建模问题^[9]。而薄互层型沉积体(如辫状河三角洲等)与河道有不同的沉积特征和不同的成因，因而，根据其河流、湖浪双水动力控制，低倾角砂泥岩薄互层的特点，提出了“硬数据”控制、分层建模、储层与夹层钳套的研究思路。

3.1 “硬数据”控制

“硬数据”是指根据测井、地质资料识别出来的关键点数据。在纵向上包括两个方面：一是隔层与储层分界点，即小层界线，按照测井资料半幅点分层原则确定其深度；二是夹层数据，依据夹层厚度原则与自然伽马回返程度原则取值，从反映岩性与物性夹层特征的渗透率曲线上确定其深度与厚度。在横向上为微相分界线，根据沉积相、测井相、地震相综合解释来确定，这些数据来源可靠，且有精确的三维空间位置，因而是保证储层构型建模的基础。

3.2 分层建模

薄互层型沉积在纵向上由储层、隔层、夹层组成，所以分层建模是实现构型建模的基础。

储层建模：由于储层是由不同的沉积微相组成，所以储层建模就是在小层级的层序地层格架的控制下，分小层建立沉积微相模型。这些微相控制构型单元在横向上的拼接与分隔。

隔层建模：按照前述的小层划分的“顶层设计”，隔层中不细分微相，因而，它就一个泥岩相，所以，只要层面数据控制就行了。

夹层建模：根据夹层识别的深度、厚度数据，建立夹层属性模型。

3.3 储层与夹层钳套

在储层模型与夹层模型建立起来以后，只要将夹层模型钳入储层模型即可。这时，一个包含有隔层、储层、夹层的沉积体构型模型就完成了。

4 建模 4.1 储层建模

储层模型是由若干个构型单元组合而成，由于受到地下资料的限制，在没有露头资料和少有沉积构造资料的条件下，将由少量取芯井标定的测井解释沉积微相作为理论上的构型单元是唯一选择，因此，对于地下沉积体而言，储层模型的建立实际上是通过构建沉积微相模型来实现。

目前，沉积微相模型主要分为确定性建模与随机建模^[24]。二者的区别在于前者忠实于观测点的原始值，对估计点的未知值做出最优和无偏估计，然而，这种估计未必符合沃尔索相律^[25]；后者是对于每一个局部点，模拟值并不完全真实，但模拟曲线却能更好地表现真实曲线的波动情况。而对于随机建模来讲，其结果是产生一系列沉积微相实现，将多个沉积微相实现与人工绘制的沉积相图比较，从中挑选一个最合理的沉积微相作为最终沉积微相模型^[5]。既然这样，直接采用人工解释的沉积相图可能更好，因为，人工解释的沉积相是在充分考虑各种相标志、地质规律、沃尔索相律等情况下做出的，更符合岩性岩相纵横向变化大的陆相盆地的实际情况。

研究区就是采用上述原则，根据区域地质资料和重矿物分析，确定了昆北地区在E₁₊₂和E₃¹期的沉积主要受近东向西的阿拉尔物源和近南北向祁漫塔格物源控制，发育了一套辫状河三角洲沉积体系，并采用沉积相、测井相、地震相相结合的方法，运用沉积学原理，对研究区目的层沉积相进行了解释。然后，将解释结果数字化后导入研究区数据库，用Petrel实现了沉积相模型的建立。由于综合了多种资料、多种方法，因而，这一模型是符合研究区实际情况的。

图 3a为E₁₊₂Ⅱ-7-4小层的沉积相模型，沉积微相类型多，在研究区西部以辫状河三角洲平原亚相的水上分流河道、泛滥平原微相最为发育，其中，水上分流河道有4支，其间以泛滥平原微相相隔；研究区中东部则发育辫状河三角洲前缘亚相的水下分流河道、河口坝、席状砂、远砂坝、分流间湾微相。图 3b为E₃¹Ⅰ-12-6小层的沉积相模型，沉积微相类型较少，主要发育辫状河三角洲前缘亚相的河口坝、席状砂、分流间湾微相。

4.2 隔层建模

研究区为砂泥岩地层(图 2，图 4)，因而，隔层岩性主要为泥质岩，具有自然伽马高值，自然电位正异常，渗透率几乎为零的特征。

E₃¹各砂岩层间隔层厚度平均2.07 m。E₁₊₂各砂岩层间隔层平均2.75 m。从研究区各砂层间隔层厚度的平面变化来看，几乎所有间隔层厚度在平面、剖面上变化较大(图 2)，这主要与同期多个水下分流河道、河口坝等砂体共存及其侧向迁移造成的砂体间及砂体沉积间歇期泥岩差异充填厚度不同有关。隔层模型是由层面模型控制，相不细分，统一设定为分流间湾泥岩微相。

4.3 夹层建模

夹层分隔了不同的子砂体，正是由于夹层的存在，才出现了不同的构型模式，特别是纵向构型模式。研究区目的层的夹层包括岩性夹层和物性夹层(图 4)，以前者为主，无论是哪一种夹层，最终都导致储层中流体的流动遇阻。由于储层构型的研究并不是越精细越好，而是能达到实际需要和研究目标即可^[19]，所以，从低渗层厚度和渗透率回返程度两个参数来确定是否是夹层：定义低渗层厚度大于0.15 m，渗透率回返程度大于14%为夹层。按此原则，对各井目的层夹层深度与厚度进行识别；并将此夹层“硬数据”导入研究区数据库，采用层面约束、微相控制的序贯指示模拟法进行建模，获得了夹层模型。图 5为昆北地区部分井夹层模拟结果，由图可知，模拟的夹层通过井上的夹层控制点，说明模拟结果可靠。

4.4 构型建模

构型建模实际上是将夹层模型钳入相模型即可，前者反映了层内构型单元的叠置，后者反映了层内构型单元侧向拼接与分隔(图 5，图 6)，二者共同反映了层内构型单元的特征。

5 储层构型特征及模式 5.1 辫状河三角洲储层构型特征

辫状河三角洲储层构型特征取决于相的平面变化及夹层的分布特征，夹层将储集砂体分隔为不同的子砂体，这些子砂体的形态、分布、其间的关系以及相变等，就决定了构形特征，通过对构型模型分析认为，昆北油田切六区辫状河三角洲储层构型主要有以下特征。

(1) 辫状河三角洲夹层倾角较小，多小于5°(图 5，图 6)，分析其原因是由于三角洲由河流与湖浪两大水动力共同控制，河流进入湖泊后水动力明显减弱，所以造成沉积层倾角比较平缓。

(2) 辫状河三角洲夹层分布范围变化大(图 5，图 6)，在三角洲发育的间歇期可形成区域性夹层，但大部分夹层为局部夹层，分布范围不大于5个开发井距即1.75 km(研究区一个开发井距350 m左右)，这是由同期不同位(图 7a)或同位不同期的各个分流河道或河口坝各自独立控制而导致。

(3) 辫状河三角洲的夹层存在穿相(图 7b)和不穿相(图 7c)两种现象。前者多由地层年代控制，属于时控夹层，因为相邻的相在同一时间段形成，较大区域的沉积间歇期对其影响较大。后者属于相控夹层，这也是不同相带有不同的储集性能的原因之一。

(4) 辫状河三角洲在纵向上因不同范围夹层的分隔而表现为叠置特征，当夹层范围小时，子砂体则局部纵向连通。

(5) 辫状河三角洲在横向上多见各种相或构型单元间的拼接与分隔，这是由于研究区属多物源、近物源、相变快的缘故。

5.2 辫状河三角洲储层构型模式

在储层构型特征研究的基础上，对辫状河三角洲储层构型模式进行了总结，研究认为，研究区主要存在以下构型模式：

(1) 侧向拼接模式

侧向拼接模式属于同期不同位构型单元之间的拼接关系，其类型多种多样，最常见的有：① 分流河道与水下分流河道的侧向拼接；② 水下分流河道与河口坝的拼接；③ 河口坝与河口坝的侧向拼接，见图 7d；④ 河口坝、水下分流河道与席状砂的侧向拼接，见图 7a，图 7b，图 7c；⑤ 远砂坝与席状砂的侧向拼接。上述模式主要见于E₃¹Ⅰ-12-2-E₃¹Ⅰ-12-6、E₁₊₂Ⅱ-6-2- E₁₊₂Ⅱ-7-8、E₁₊₂Ⅱ-10-2小层，这种侧向拼接模式往往反映砂体的连续性很好，虽然跨越不同的构型单元，但大范围分布，属同期沉积。构型间连通性好坏则取决于夹层的多少、分布范围、等时性与连续性。

(2) 侧向分隔模式

侧向分隔模式属于同期不同位构型单元之间的接触关系，其间常以泥岩相相分隔，最为常见的侧向分隔模式有3种：① 分流河道-泛滥平原-分流河道的侧向分隔；② 席状砂-分流间湾-席状砂的侧向分隔，见图 7e；③ 水下分流河道-分流间湾-水下分流河道的侧向分隔。上述模式主要见于E₁₊₂Ⅱ-6-2、Ⅱ-7-2、Ⅱ-8-4、Ⅱ-9-2 -Ⅱ-11-2小层，此种模式往往反映了连续性不好的砂体，分隔体为泥质岩类的分流间湾与泛滥平原构型单元，砂体不连通。

(3) 进积型模式

进积型模式为同层不同期构型单元之间的叠置迁移关系。图 7c为典型的河口坝砂体的进积型特征，在物源方向上，子砂体依次向前推进构成前积。这种模式主要见于E₃¹Ⅰ-12-2-Ⅰ-12-6小层，反映了沉积物间歇性的向湖中心推进，从而形成多个河口坝增生体，其间多为岩性或物性夹层分隔，砂体间连通性差。图 7f实际上为下退上进复合型模式，考虑到E₃¹Ⅰ-12号层宏观的进积特征，所以，它可以作为这种模式的特例，比较少见，在早期为退积模式，在后期转变成进积模式，这与个别水下分流河道的早期携砂量减少有关。

(4) 加积型模式

加积型模式为同层不同期构型单元之间的垂向叠置关系，这种模式反映纵向上若干个子砂体的相互叠置，见于不同的构型单元中，如图 7a中的河口坝的加积型叠置及图 7b中的水下分流河道局部加积型叠置。其间多为岩性或物性夹层分隔，砂体间纵向连通性差，横向连通性较好，这种模式多与盆地间歇性整体升降有关。

总之，工区虽存在多种构型模式，但研究区以各种砂体的横向拼接与纵向加积模式最为发育。

6 新方法的优势与传统方法的缺点

为了证明本文方法的优点，对图 2所示的资料采用两种方法分别进行建模，结果如图 8所示(图 2、图 8均以Ⅰ-12-1层为基准做了层拉平)。

图 8a~图 8e是按照新的建模方法做的模型，由图可知，采用确定性建模并嵌入夹层的构型模型(图 8a)基本上保持了原地质剖面的所有特征(图 2)；孔隙度模型(图 8b)与渗透率模型(图 8c)很好地保证了在有储集砂体的地方物性的变化，而在作为隔层的泥岩段和分流河道间泥岩段为非渗透层(图上灰色层段)；以小层为最小单元进行粗化后的孔隙度模型(图 8d)和渗透率模型(图 8e)，充分反映了3个小层各自的物性变化特征，其间则为非渗透性(图上灰色层段)的隔层所封隔。

图 8f~图 8j是按照传统的小层划分方法制作的模型，由于小层界线从泥岩中间穿过(图 2)，所以，小层数比半幅点对层法少了一半，并且由于小层界线无法控制储层与非储层，因此，无论采用确定性建模还是随机建模，其相的展布与图 8f类似，横向上存在相变，但纵向上出现储层穿越隔层使3个小层砂体连为一体的现象(图 8f)，部分井区隔层丢失，显然这与实际地质剖面(图 2)严重不符；由于目前多采用相控属性建模，因而所建的孔隙度模型(图 8g)与渗透率模型(图 8h)因受限于相模型而出现类似的不符合实际情况的问题，与隔层对应的非渗透层没有完全反映在模型上，从整个工区的模型来看，储层、隔层越薄，这种“串层”现象越明显；以小层为单元的粗化模型(图 8i，图 8j)，这一现象更严重，粗化结果好像是3个小层变成了一个层，它们好像除了物性的变化外，几乎看不到隔夹层的存在，如果以这样的模型去做数模，其数模结果有多少可信度，值得思考。

从上述对比分析来看，这种方法精度远远高于传统方法，传统方法所得结果与实际情况有较大出入，特别是当小层很薄的情况下，其建模结果可能是错误的。

7 结论

(1) 隔层、储层、夹层量化的4个基本原则是保证薄互层型沉积体构型建模的基础，在这一原则下，首次采用基于半幅点小层划分原则进行小层划分，并提出用低渗层厚度和渗透率回返程度两个参数识别夹层，从而大大提高了建模精度。

(2) 依据薄互层型沉积体的特点，提出了“硬数据”控制、分层建模、储层与夹层嵌套的薄互层型沉积体构型建模研究思路，建立了昆北油田辫状河三角洲构型模型。

(3) 由于受到地下资料的限制，在没有或少有沉积构造资料的情况下，将沉积微相作为构型单元来构建储层模型，实现了构型单元横向拼接与分隔的研究。

(4) 研究区目的层以泥岩夹层、局部夹层为主，并根据夹层数据对夹层进行了独立建模。

(5) 把夹层模型嵌入相模型，最终完成了薄互层型沉积体的构型模型，实现了层内构型单元的叠置与拼接研究。

(6) 目的层存在侧向拼接、侧向分隔、进积型、加积型4种构型模式，但以各种砂体的横向拼接与纵向加积模式最为发育。

(7) 通过新的建模方法与传统建模方法的比较，认为在薄互层型沉积的情况下，新方法具有明显优势，并且更合理。