引言

深水沉积和深水油田是当前油田开发研究的重点和热点之一。进入21世纪，大批的深水油田开始不断投入开发，在带来新的数据信息的同时，也不断推动了深水浊流沉积研究的发展。非洲地区的尼日尔盆地是世界三大典型深水盆地之一，其内的AKPO油田水深超过1 200 m，是一个典型的深水浊积油田，国内外学者针对该盆地和油田开展了大量精细研究^[1-7]，取得了丰硕的成果。但是，随着油田开发逐步迈入中后期，也暴露出一些问题，如Z油藏，垂向上相邻且沉积类型相似的Z-upper和Z-lower砂组的开发层系开发效果差距较大，且连通性也相差较大，表明当前研究有进一步细化的需求。

考虑到当前地质建模、储量评价、产能预测等工作均涉及数学关系，且数字化、精细化也是储层精细表征的方向之一，因此，本文拟在前人研究的基础上，结合近几年新增的生产动态资料，尝试开展浊积水道砂体的定量表征工作，并探究定量参数与储层连通性之间的关系。在关系建立的过程中，考虑到构型具有地质成因的概念，可以与地质因素建立对应关系；同时，构型具有数量概念，如宽厚比等，可开展定量计算。因此，拟选取构型作为桥梁，结合国内学者总结的浊积水道构型单元划分及叠置样式^[8-21]等方面的认识，建立叠置样式、地质参数与储层连通性间的定量关系。

1 油田概况

AKPO油田位于尼日尔三角洲前缘(图 1)，是一个超大型在产深水油田，目的层为中新统阿格巴达组，主要的储层为浊积成因的水道及朵叶砂体。Z油藏是油田的主力油藏之一，以浊积水道沉积为主，垂向上相互叠置，侧向上不断迁移(图 2)。Z油藏上部的Z-upper砂组包含Z5—Z7小层，展布方向为北东—南西向，下部的Z-lower砂组包含Z2—Z4小层，近南北向展布(Z1小层不以水道沉积为主，暂不考虑)。从开发实际来看，Z油藏单井钻遇的砂体厚度变化范围在15$\sim$163 m，可见浊积水道砂体横向变化较快，砂体展布规律较为复杂。因此，要合理刻画Z油藏浊积水道砂体的空间展布及相互间的连通性，需要尽可能将研究细化和定量化。

2 水道砂体叠置比例计算方法 2.1 必要性分析

构型研究的观点认为，复合水道砂体内部发育多期单一水道砂体。在注水开发过程中，注入水在复合砂体内部流动时，本质是从注水井穿越多个单一水道砂体抵达开发井，因此，单一水道砂体叠置样式往往决定了注采井间的连通关系。

但是，在叠置样式相同的情况下，砂体内部的连通性也存在多种可能。3种砂体的接触关系如图 3所示，从叠置样式的分类上看，砂体均相互切叠在一起，是同一种叠置样式，但是砂体的接触面积、切叠程度并不相同，连通情况和开发效果必然存在差距。此时，单靠叠置样式已经无法全面描述砂体间的接触关系，需要有一个更精细的参数来对砂体进行表征。

观察图 3可以发现，3种模式下最大的差异，就是两条单一水道砂体叠置在一起比例的不一致，反映到外在表象上，就是复合水道砂体的宽度和厚度不一致；同时，单一水道砂体的规模是可以恢复和测量的。此时，就有了两套数据：复合水道砂体的规模和单一水道砂体的规模。

通过分析发现，在单一水道砂体规模保持不变的情况下，水道相互切叠的程度越高，连通性越好，此时复合水道砂体外在表现的宽度和厚度越低，可据此对叠置比例进行定义。

2.2 叠置比例的定义

在砂体的叠置关系中，主要存在两种叠置：一个是侧向叠置，另一个是垂向叠置。经过前文分析及多次拟合后，发现可将侧向叠置比例定义为(单一水道砂体累计宽度-复合水道砂体宽度)/复合水道砂体宽度，垂向叠置比例定义为单一水道砂体累计厚度/复合水道砂体厚度，此时这两个参数与其他地质参数之间的相关性较好。

在此种定义中，侧向叠置比例表征了同一期复合水道砂体内单一水道砂体侧向上多次覆盖的程度，其数值高低与侧向上注水沿砂体运移的可能性大小正相关。而垂向叠置比例则反映了垂向上砂体的紧凑程度，在紧凑程度高的区域，垂向上可能存在切叠，注水的运移过程可能穿层，与其他层位的砂体建立通道。因此，侧向叠置比例和垂向叠置比例越高，水道的注采连通潜力越大。

图 4为计算方法的示意图。图中，左上为原始复合水道砂体的形态，其宽度为$A$，厚度为$B$。提取出其内部的单砂体后，单向排列。此时其单一水道砂体总宽度为$a$，单一水道砂体总厚度为$b$。此时，侧向叠置比例即为$(a-A)/A$，垂向叠置比例为$b/B$。

从叠置比例的定义来看，叠置比例刻画了复合水道内部砂体的紧凑程度，该数值可以作为判断限制性水道及非限制性水道重要的截断值之一，同时，也是该参数具备地质意义和实用价值的重要佐证。

2.3 水道叠置比例的计算方法

浊积水道发育非常不稳定，随着水道向盆地中心推进，不论是复合水道砂体的规模还是内部单一水道砂体发育的期次都有较大变化(表 1)。因此，在实际计算叠置比例时，显然不能直接确定整条复合水道砂体的定量关系，需要对复合水道砂体进行细分。

在沉积过程中，随着向盆地的推进，沉积物会发生相应变化。因此，考虑沿着物源方向对水道进行分段。而分段要选择能够准确识别且具有地质意义的参数作为依据。进行多次尝试之后发现，可以采用水道的弯度来对复合水道砂体进行分段，而且弯度与叠置比例恰也有着一定的相关性。

2.3.1 水道分段与弯度计算

河道弯度是指河道长度(即河道中泓线长度)与河谷长度(一般指直线长度)的比值。其数值高低反映了相同长度内河道砂体的发育情况。在浊积水道分段和弯度计算中，借用河道中的定义和方法。

在分段过程中，通过二次求导寻找复合水道砂体弯曲度突变的点，并以此作为水道分段的分界点，对浊积水道完成分段(图 5)。据此，将复合水道砂体的弯曲段与顺直段基本分开，可计算和统计各层内每段水道的平均弯曲度，结果如表 2所示。

2.3.2 水道各段叠置比例的求取

叠置比例的定义非常易于理解，也容易在各个剖面中进行计算。但是在实际应用过程中，弯度在每一个段内只有一个值，而叠置比例在每个位置处均有一个值，双方并不一一对应。为使两个参数具备可对比性，需要粗化叠置比例，即在计算过程中，依据分段结果，选取能代表弯度段的典型剖面，求取该剖面位置处的叠置比例数值或者多个剖面的平均值，用以代表该段叠置比例的平均水平。

统计所有段的弯度和叠置比例后，发现弯度和叠置比例存在一定的相关性：在弯度较大的位置，通常砂体发育较好，叠置比例较高(表 3)。

将弯度和叠置比例的对应关系投到散点图中，可以得到Z-upper和Z-lower砂组弯度-侧向叠置比例以及弯度-垂向叠置比例的拟合公式(图 6，图 7，图 8，图 9)。对Z-upper砂组的数据点，侧向叠置比例与弯度关系为$y=1.4885x-1.2578$，$R^2$=0.826 7，垂向叠置比例与弯度关系为$y=0.6745x-0.1524$，$R^2$=0.958 2；对Z-lower砂组的数据点，侧向叠置比例与弯度关系为$y$=0.0365e$^{1.9276x}$，$R^2$=0.947 6，垂向叠置比例与弯度关系为$y$=0.1847e$^{0.7903x}$，$R^2$=0.774 9。

从拟合公式可以看出，Z油藏整体叠置比例与弯曲度的相关性都较好，故在AKPO油田Z油藏，可以通过弯度分段来计算每一段的叠置比例，并通过水道的弯度来推测不同位置的叠置比例。

3 叠置比例与连通性的相关性研究

定义和研究叠置比例，核心目的是为了实现对连通性的定量刻画和表征。因此，笔者进行了多种组合尝试，以寻找叠置比例与连通性之间的关系。经过多次尝试和验证后，发现可以采用经验公式(连通系数=垂向叠置比例$\times$侧向叠置比例/井距$^2$)统计每个注采井组间对应的连通性(式中：井距采用注采井对间射孔段的平均距离，km；垂向叠置比例、侧向叠置比例均采用射孔段对应砂体的平均值)，并用实心点(强连通)和空心点(弱连通)表示，得到连通系数和弯度的散点图(图 10，图 11)。

对于Z-upper砂组，发现散点的分布比较有规律，可以选择连通系数0.125作为初步判断该层注采井间是否强连通的标准；取连通系数0.050作为井间是否连通的截断值；连通系数小于0.050的时候井间一般将不再连通。

对于Z-lower砂组，其注采对应关系与连通参数的规律不太明显，这可能是由于该层砂体发育比较复杂，部分砂体连片且被后期改造所致。同时也说明，连通系数还有优选的空间，有待未来进一步深入研究。

对比Z-upper和Z-lower的连通系数，发现Z-lower砂组的均值要远低于Z-upper砂组，同时方差也较大。这与当前开发的认识保持一致，即Z-upper当前确实生产效果更好，连通情况更好。这表明连通系数有一定地质意义和开发指导意义，其均值大小反映了储层的连通程度，方差则反映了储层的非均质性。

4 构型样式、叠置比例与储层连通性关系研究

前人已总结了尼日尔盆地AKPO油田浊积水道砂体的构型叠置样式，且对不同叠置样式的连通性进行了研究。既然叠置样式和拟合的连通系数均与连通性有关，故可尝试在二者之间建立联系。

以AKPO油田Z-upper为例，选定的几组开发井组间平均井距约1.59 km。根据前文强连通与弱连通间截断值为0.125进行反推，代入拟合的经验公式，即可得到该油田平均井距下的垂向叠置比例$\times$侧向叠置比例=连通系数$\times$井距$^2$=0.125$\times$1.59$^2$=0.316，为了方便，将垂向叠置比和侧向叠置比的乘积定义为复合叠置比例，可根据复合叠置比例是否高于0.316判断储层是否属于强连通；同理，前文计算所得判断储层是否连通的连通系数为0.050，据此可得复合叠置比例的下限值为0.120。此时，可以得到该油田在理想状态下注采井组间连通性与构型叠置样式、构型复合叠置比例之间的对应关系。

由Z-upper砂组叠置比例、构型样式与连通性关系图(图 12)可以看出，复合叠置比例是储层垂向叠置和侧向叠置的综合反映，故可通过复合叠置比例判断相应位置处的主要储层构型模式，进而预估井间是否连通。需要注意的是，复合叠置比例和前文所述的连通系数均为本油田通过经验和尝试拟合的数值，在其他油田或者油田的其他层位中，需要寻找对应的经验公式和参数来对储层开发效果进行预期。

综合来看，研究区水道弯度、复合叠置比例可以作为一对相关性较高的参数对研究区的注采井连通情况进行预判。在弯度较高的地方，通常砂体发育较多，相互之间交切严重，复合叠置比例高，此时发育的构型叠置样式以完全切叠式、平面切叠式、垂向切叠式为主，水道相互之间呈大面积接触；在弯度逐渐减小的位置，砂体的规模略微减小，相互切叠程度变弱，导致叠置的比例下降，使得占主导的构型样式变为平面和垂向叠加式，主要接触方式变为砂体的搭接；在水道顺直的位置，浊积水道砂体基本成条带状单一水道砂体，相互之间切叠较少。其相互间的关系如图 13所示。

5 地质成因分析

河流等牵引流体系中产生高弯度河道的原因，是流体中存在横向的环流，造成河道弯曲的部位对外岸侵蚀，内岸沉积，使河道弯度不断增加。但是，近年来，部分学者^[22-26]的研究表明，浊流体系也同样存在横向环流，可以形成高弯度水道，在浊积水道中同样存在外岸冲刷、内岸沉积的特征，使得浊积水道的弯度不断增大，并反过来影响砂体的沉积。

从地质成因上看，影响浊积水道弯度的因素为古地形的坡度。在浊积水道向盆地中心运动的过程中，如果坡度变缓，携带的颗粒会率先沉降，流体则会继续向前运动，形成类似牵引流的特征，产生横向环流，并进一步导致水道弯度加大。故在坡度较低的地方更易于形成高弯度水道。

综合来看，对浊积水道而言，高弯度区往往坡度较缓，流速较慢，易于卸载砂体，导致同长度内复合水道砂体发育比例较高。较高的砂地比使得油藏在注水开发过程中，水流有更大的概率侧向运移或者垂向穿层，反映在注采关系上即为注采井间易于受效。

6 应用探讨

深水浊积水道砂体相变迅速，特征复杂，因此，在储层表征中，需要探索能更精细的对砂体进行刻画的手段。在本次研究中，选取了水道弯度、叠置比例等地质参数，与注采井距离、连通情况、开发效果间建立定量关系，可对砂体进行较为精细的描述。

对于不同的以浊积水道为主或者以条带状砂体为主的油田，该规律和方法具有一定普适性，只是最终选取的地质参数及拟合的经验公式会有不同。这对于油田开发过程中井间连通程度预判以及加密井井位的优选有一定的指导意义。

同时，该研究还有进一步深化的空间。目前，经验公式中仅拟合了弯度这一最直观、最单一的地质因素，但是在开发过程中，岩性、物性等参数也对储层连通情况有一定影响，下步可进一步细化，将其他参数一并拟合到经验公式中，使其与生产实际进一步挂钩。另外，定量表征的思路和方法对于其他相变较快、定性表征不能满足储层精细研究需求的油田，有一定的超前指导意义。

7 结论

（1）深水浊积水道砂体的复合水道砂体规模、弯度与内部单一水道砂体的叠置比例之间存在一定的联系，且影响和控制了复合水道砂体储层开发过程中内部注采井组间的连通关系。

（2）AKPO油田Z油藏中，复合水道砂体内部单一水道砂体间构型叠置比例与复合水道砂体弯度存在定量对应关系。就AKPO油田Z油藏来看，不论是侧向叠置比例还是垂向叠置比例，弯度和叠置比例的相关性较好，部分相关系数甚至可达0.9以上。

（3）可以将拟合经验关系式(连通系数=垂向叠置比$\times$侧向叠置比/井距$^2$)作为判断井间连通情况的参考。该参数在Z-upper砂组应用效果较好，可选择连通系数0.125作为截断值，初步判断该层注采井间是否强受效的标准；取连通系数0.050为判断井间是否连通的截断值，在连通系数小于0.050的时候井间将不再连通。

（4）连通系数也可协助判断储层品质，其平均大小反映了层内整体的连通性好坏，方差则反映了层内的非均质性。

（5）构型叠置样式、构型叠置比例、弯度和连通性之间存在相关性。对AKPO油田Z油藏而言，可以拟合得到一个相对定量的图版，可以用于初步判断注采井间的连通情况。