辫状河储层地质知识库构建方法——以大庆长垣油田喇萨区块葡一组储层为例

邢宝荣

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712）

辫状河储层地质知识库构建方法
——以大庆长垣油田喇萨区块葡一组储层为例

邢宝荣

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712）

为解决储层研究中资料分散、联系不紧密、定量化标准和一致规律性缺乏等问题，应用储层地质知识库理论，以大庆长垣油田喇萨区块葡一组辫状河储层为例，利用密井网测井、沉积、物性分析和卫星照片等资料，分析储层砂体层次类型和规模，对比辫状河和心滩坝的充填样式和定量规模；根据辫状河道砂体储层构型要素和几何特征，构建辫状河储层地质知识库.结果表明：大庆长垣喇萨区块葡一组辫状河储层分为古河床范围砂体带（五级）、辫状河单砂体（四级）和落淤层（三级）3个构型单元级次；按照充填样式、定量规模和物性特征，划分辫状河单砂体的辫状河道和心滩坝2个构型要素.该研究结果获得辫状河沉积储层不同级次的构型要素与砂体的规模、方向、几何形态及厚度等定量地质知识，为提供类似区块辫状河储层地质建模和预测提供指导.

储层；地质知识库；辫状河；心滩坝；构型要素；定量规模

0 引言

目前，储层研究存在资料分散、相互关联性差、侧重于局部和微观研究、对整体及宏观认识不足等现象.为更精确地表征储层或预测未知类型储层，需要利用不同类型资料，建立储层地质知识库系统.地质知识库系统总结不同成因类型储层的地质特征参数，能够解决储层研究过程中宏观认识不足的问题[1].

地质知识库涉及范围广、包含内容多.按照不同沉积环境，可以将储层地质知识库分为不同类型，如扇三角洲地质知识库、高弯曲分流河道地质知识库和低弯曲分流河道地质知识库等[2-3].目前，对地质知识库的研究较少，主要侧重地质知识库的类型及应用研究，如陈程等利用滦平扇三角露头资料，基于扇三角洲不同微相、岩相及砂体规模尺度，建立扇三角洲地质知库；利用双河油田密井网数据，建立扇三角洲前缘原型骨架模型，研究水下分流河道砂体的几何形态及分叉规律[2].贾爱林等研究丘陵油田地质特征，将露头地质知识库用于地质建模，有助于提高井间储层预测精度[3].

这些研究集中在扇三角洲相地质知识库的建立及应用方面，对其他类型储层，尤其是辫状河储层地质知识库方面的研究较少.笔者以大庆长垣油田喇萨区块葡一组储层为例，利用岩心分析、沉积、测井和密井网等资料，结合卫星照片，研究辫状河砂体类型，分析辫状河的充填样式、心滩坝的识别方法、河道砂体的储层构型要素及几何特征，构建辫状河储层地质知识库，对预测储层和提供地质建模所需定量参数、指导类似辫状河储层研究具有指导意义.

1 研究区概况

大庆长垣油田位于松辽盆地中央坳陷区二级背斜构造带，自北向南发育喇嘛甸、萨尔图、杏树岗、高台子、太平屯、葡萄花、敖包塔等7个三级背斜构造.主要开发层系为松辽盆地中部含油组合的萨、葡、高油层，属于大型浅水湖盆河流—三角洲相沉积.喇萨区块葡一组储层形成于松辽盆地坳陷阶段中一个明显的回返时期，即泉头组—青山口组二级旋回末期至姚家组—嫩江组二级旋回初期.构造相对平缓，中部高、两翼低，发育多条北西向正断层.喇、萨、杏油田普遍沉积第四系和白垩系下统的嫩江组、姚家组和青山口组地层，在构造东翼，嫩江组地层上面还沉积白垩系上统的四方台组，青山口组与姚家组之间不整合接触.葡一组油层主要发育泛滥平原、分流平原和三角洲前缘亚相，以及辫状河砂体、曲流河砂体、高弯曲度分流河道砂体，水下分流河道砂体发育.经过50余年开发，长垣油田已钻各类井7万余口，平均井网密度为30～75口/km2，部分区块最小井距为30 m左右，钻、测井资料丰富，为精细分析沉积微相砂体几何特征、建立储层地质知识库提供较好的基础资料.

2 定义与构建方法

2.1 定义

广义的地质知识库涵盖地质学研究的所有内容；狭义的地质知识库包括可定量表征各类砂体成因单元（建筑块或流动单元）的空间特征、边界条件和物理特征参数，以及定性表征的各种沉积模式[1-5].储层地质知识库是超越于单纯数字组合的综合性储层地质资料积累，可用于对未知储层进行分析、预测和地质建模.

2.2 构建方法

储层地质知识库的研究重点在于构建储层的构型（亦称为储层的建筑结构），储层构型反映不同层次储层构成单元的形态、规模、方向及叠置关系[4].与露头或现代沉积分析有很大差别，储层构型分析需要结合井间预测.针对油田开发中后期储层构型的井间预测特点，采用层次约束、模式拟合与多维互动的储层构型构建方法[5-10].

2.2.1 层次约束

储层构型研究的目的是恢复不同层次构型单元的分布.由于小级别构型单元的分布受控于大级别构型单元的，因此需要由大至小对不同储层构型单元进行层次划分和分级控制.提出辫状河储层地质知识库的构型分析过程，首先确定辫状带河道砂体的分布；然后在辫状河道砂体内部识别心滩坝；最后在心滩坝内部解剖落淤层.

2.2.2 模式拟合

储层构型分析与地质建模的核心是井间预测，而井间预测的前提是获得构型单元的分布规律和模式.储层构型单元的空间分布不能以线性或非线性方程表达，因此不能由井间插值方法获得.储层构型单元的分布规律表现为不同模式，模式拟合的构型分析方法，即通过将不同级次的定量构型模式与井资料（包括静态和动态监测资料）进行拟合，建立地下储层构型的三维模型.

2.2.3 多维互动

由井眼、剖面和平面构成储层构型单元的一维至三维模型，在储层构型分析过程中，需要结合各维数据相互验证，进行单井、剖面和平面分析，最终得到既符合单井资料和油田开发动态响应，又符合储层构型地质模式的、接近实际地质情况的三维构型模型.

以辫状河为例，利用岩心、测井、沉积等资料，分析多级次储层构型单元砂体时空分布、储层内部界面及构型单元的空间组合关系，以及各级次储层分布特征，确定辫状河储层地质知识库的结构与构建参数（见表1）.

表1 辫状河储层地质知识库的结构与构建参数____Table 1 Braided river reservoir geologic knowledge base structure and construction parameters___

3 构建过程

以大庆长垣油田喇萨区块葡一组储层为例，采用层次分析方法，建立辫状河储层地质知识库.以沉积类型划分不同级次限定方式，将该区块辫状河储层地质知识库构型单元由大至小分为五级、四级和三级3个级次，分别为古河床范围砂体带、辫状河单砂体和辫状河道泥岩夹层；确定各级次构型要素，分析参数特征（见表1）.主要分析研究区辫状河储层四级构型单元，即辫状河单砂体的构型特征，以建立符合构型特征的辫状河储层地质知识库.

3.1 古河床范围砂体带

古河床范围砂体带为研究区辫状河储层地质知识库的五级构型单元，根据构型要素及特征、几何特征、物性特征分析构型单元地质参数.

（1）构型要素及特征.古河床范围砂体带包括辫流带、溢岸和泛滥平原3个构型要素.其中，辫流带是指在古河床范围内沉积的辫状河砂体带，包括心滩坝和辫状河道2个四级构型单元.在辫状河沉积中溢岸砂体发育较差，主要为天然堤沉积.由于洪水期河水漫越河岸后流速突降，携带的大部分悬移物质在岸边快速沉积而形成天然堤.泛滥平原属于一类相对细粒的溢岸沉积，岩性以灰色和灰绿色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩为主，可见植物根茎.

（2）几何特征.构型单元几何形态特征包括砂体的平面形态展布，横向和纵向规模，砂体的剖面特征、厚度及定量关系等.在古河床范围砂体带中，辫流带的平面形态呈宽条带状，横向规模为3 000 m，纵向规模一般为几公里至几百公里，范围较大；剖面特征表现为多期平板状叠置，厚度为3～4 m；定量关系为河道4 m深度对应300～2 000 m古河床宽度，变化范围较大，关系较差.溢岸的平面形态呈窄条带状附着在辫流带边部，横向规模小于100 m；剖面特征为顶凸底平或薄层砂体，厚度为1～2 m.泛滥平原的平面形态呈辫流带间的窄条带；剖面特征为期次间局部较连续，厚度一般小于1 m、局部为1～3 m.

（3）物性特征.古河床范围砂体带中辫流带砂体为主要储集空间，其物性特征好于溢岸及泛滥平原砂体的.其中，辫流带砂地比为0.8～0.9，孔隙度为17.6%～30.0%，渗透率为（200～1 500）火10-3μm2，变异因数为0.32～0.96；溢岸砂地比为0.2～0.3，孔隙度为2.4%～12.6%，渗透率为（10～200）火10-3μm2，变异因数为0.79～1.12；泛滥平原主要岩性为泥岩，物性最差.

3.2 辫状河单砂体

辫状河单砂体为研究区辫状河储层地质知识库的四级构型单元，包括辫状河道和心滩坝2个构型要素.根据构型要素及特征、几何特征、物性特征分析构型单元地质参数.

3.2.1 构型要素特征

为确定辫状河道和心滩坝的分布，需要对比两者沉积机制差别，确定识别标志，进而识别心滩坝和辫状河道.

（1）辫状河道.观察和描述野外露头和取心井岩心结果表明，研究区辫状河道具有砂质充填、泥质半充填和泥质充填3种充填样式.

（a）砂质充填.由于水动力持续较强，辫状河道表现为较粗的垂向加积砂体，一般以中—细砂岩、细砂岩为主，垂向上二元结构不明显，具有一定正韵律特征.在测井曲线上表现为钟型（见图1（a））.这种辫状河道的沉积顶面与两侧坝体顶面基本处于同一水平位置，高程差不明显，当其正韵律特征不显著时，与心滩坝沉积难以区分.

（b）泥质半充填.当辫状河道水动力逐渐变弱时，河道底部仍沉积较粗的砂体，随着水体能量的减弱，细粒悬浮物质逐渐沉积，在垂向上表现为下粗上细的二元结构，上半部被泥质或粉砂质充填，下半部为中—细砂岩、细砂岩.在测井曲线上表现为单层上半部曲线接近基线或呈小幅度的锯齿状，下半部呈现钟型或箱型特征（见图1（b））.

（c）泥质充填.由于辫状河稳定性较差，水流侧向迁移频繁，河流经常改道，先期有水流通过的辫状河道在河水改道后快速废弃，充填泥质或粉砂质的细粒沉积物，形成废弃河道.在测井曲线上表现为低幅度齿化钟型，当充填泥质较纯时，曲线接近基线（见图1（c））.

后两种方式充填的辫状河道顶面与坝体顶面有一定的高程差，且曲线特征明显，在单井上易于识别.确定研究区辫状河道充填样式后，在单井上可识别出辫状河道，利用多条小井距构型剖面，可以初步确定辫状河道宽度.

图1 辫状河道充填样式Fig.1 Braided river channel filling style

（2）心滩坝.心滩坝是辫状河沉积的主要砂体，是在辫状河双向螺旋性水流作用下形成的.岩石类型主要为砾岩、含砾砂岩及砂岩，粉砂岩少见.主要沉积层理类型为槽状交错层理，偶见块状、水平层理.垂向层序底部为冲刷面或滞留沉积，上部少见堤岸沉积和泛滥盆地沉积.

3.2.2 几何特征

有关辫状河心滩坝形态模式的研究[11-19]较多，但有关定量规模的研究较少.如兰朝利等根据岩心和露头上砂岩交错层层组的厚度计算辫状河古水深[15]；于兴河等描述山西大同晋华宫侏罗统砂质辫状河露头的砂体形态，并测量河道砂体、心滩坝砂体、废弃河道的宽度、厚度等规模参数[16].目前，对心滩坝的平面规模、河道、辫流带宽度之间的关系还未见文献报道.通过Google Earth全球卫星照片，分析世界9个地区典型辫状河砂体辫状河道和心滩坝（见图2）的定量规模参数（见表2），对心滩坝宽度与长度、心滩坝宽度与辫状河道宽度进行回归分析，结果呈正相关关系，且相关性较好（见图3、图4）.由图3可以看出，辫状河道宽度与心滩坝宽度比约为1∶4.5；由图4可以看出，心滩坝宽度与长度比约为1∶2.分析现代沉积中典型心滩坝与辫状河道的定量规模关系，为研究区心滩坝与辫状河道的平面预测提供可靠的地质依据.

（1）辫状河道.辫状河砂体一般呈宽条带状连片分布，仅在2条辫流带间能见少量零星分布的溢岸砂体.由喇南—北二西PuⅠ3a沉积相平面分布（见图5）可以看出，喇南—萨北区块共发育2条宽的辫状河道单砂体，宽度为2 000～3 000 m.

（2）心滩坝.利用大庆长垣油田密井网资料划分研究区心滩坝分布，喇南—萨北区块PuⅠ3a的心滩坝规模较大，长度为600～1 000 m，宽度为400～500 m；该区辫状河道呈窄条带状分布，平均宽度约为80 m（见图6）.

心滩坝和辫状河道呈“宽坝、窄河道”样式分布.泥质、半泥质充填的河道呈孤立透镜状在辫流带内分布，宽度略小于辫状河道宽度，由于它一般仅受到1～2口井控制，难以确定长轴距离.

图2 卫星照片中典型心滩坝的平面分布特征Fig.2 Satellite photos of typical diara plane distribution characteristics of the dam

表2 典型心滩坝与辫状河道规模参数统计结果Table 2 Typical diara dam and the scale of braided river channel parameters

图3 典型心滩坝宽度与辫状河道宽度关系Fig.3 Typical diara dam width and width of channel relationship

图4 典型心滩坝宽度与长度关系Fig.4 Typical diara dam width and length of relationship

图5 喇南—北二西PuⅠ3a沉积相平面分布Fig.5 South La-north west PuⅠ3a planar distribution of sedimentary facies

图6 喇南—萨北区块PuⅠ3a层心滩坝与辫状河道分布Fig.6 South La-north Sa PuⅠ3a layer diara dam blocks in braided channel of distribution

明确研究区四级构型单元的砂体平面展布，统计PuⅠ3a层心滩坝规模，结果见表3.对心滩坝长度与宽度、心滩坝平均厚度与面积进行回归分析，研究区心滩坝长度与宽度呈正相关关系，与现代沉积中心滩坝平面分布定量规模较为符合（见图7）.心滩坝厚度与面积的相关性较差，相关因数小于0.1，宽厚比为50～200（见图8）.这是由于在研究区心滩坝砂体厚度差异不大的情况下，面积较大的心滩坝由若干小坝拼合而成；受井距所限，无法准确识别小型心滩坝间较小规模的辫状河道，造成一个完整坝体沉积的假象.大庆长垣油田喇萨区块辫状河储层不同级次地质知识库的构型单元几何形态特征及定量关系见表4.

图7 喇南-萨北区块心滩坝宽度与长度关系Fig.7 South La-North Sa block diara dam width and length of relationship

图8 喇南—萨北区块心滩坝平均厚度与面积关系Fig.8 South La-North Sa beach dam block heart average thickness and area of relations

表3 研究区PuⅠ3a层心滩坝规模参数统计结果Table 3 PuⅠ3a layer diara dam in the study area size statistics

表4 大庆长垣油田喇萨区块辫状河储层四级构型单元几何特征及定量关系Table 4 Daqing Changyuan La-Sa oilfield braided river sedimentary reservoir configuration unit geometric features

3.2.3 物性特征

辫状河储层以辫流带砂体作为主要储集空间，其中心滩坝砂体的物性略好于辫状河道砂体的，变异因数小于0.5，表现相对均质，是辫状河沉积中良好的储集体（见表5）.

表5 大庆长垣油田喇萨区块辫状河沉积储层物性特征Table 5 Daqing Changyuan La-Sa oilfield sedimentary characteristics of reservoir property of braided river in the oilfield

3.3 落淤层

在辫状河低水位期，心滩坝露出水面，坝顶被冲出一些小型的坝上沟道；这些“冲沟”后期充填悬浮的细粒物质，形成的坝内夹层称为落淤层.夹层以粉砂岩和泥岩为主，呈窄条带状在心滩坝中随机分布，夹层宽度与冲沟宽度相当，为0.2～0.5 m，横向规模约为10 m，纵向规模为300～800 m，韵律旋回不明显.

4 结论

（1）按照构型要素特征、几何特征和物性特征，将大庆长垣油田喇萨区块葡一组辫状河储层地质知识库分为五级、四级和三级3个构型单元级次.五级为古河床范围砂体带，包括辫流带、溢岸和泛滥平原3个构型要素；四级为辫状河单砂体，包括心滩坝和辫状河道2个构型要素；三级为落淤层，构型要素为沟道.

（2）利用辫状河砂体构型层次表征技术，明确辫状河道3种充填样式，分别为砂质充填、泥质半充填和泥质充填；在平面上划分出辨流带、心滩坝、落淤层3个层次，提高对砂体层内非均质特征认识程度，为层内细分挖潜奠定基础.

（3）辫状河沉积单期砂体厚度为3～4 m，平面上由多个辫流带拼接而成，单一辫流带宽度约为3 000 m.心滩坝与辫状河道呈“宽坝、窄河道”的分布样式，心滩坝长度为600～1 000 m，宽度为300～500 m，单一辫状河道宽度约为100 m.辫状河道宽度与心滩坝宽度比约为1∶4.5，心滩坝宽度与心滩坝长度比约为1∶2.

[1] 陈程，孙义梅.油田开发后期扇三角洲前缘微相分析及应用[J].现代地质，2001，15（1）：88-92.

Chen Cheng，Sun Yimei.Microfacies analysis of fan delta front and its application in Shuanghe oilfield[J].Geoscience，2001，15（1）：88-92.

[2] 陈程，孙义梅，贾爱林.扇三角洲前缘地质知识库的建立及应用[J].石油学报，2006，27（2）：53-57.

Chen Cheng，Sun Yimei，Jia Ailin.Development and application of geological knowledge database for fan-delta front in the dense spacing area[J].Acta Petrolei Sinica，2006，27（2）：53-57.

[3] 贾爱林，何东博，何文祥，等.应用露头知识库进行油田井间储层预测[J].石油学报，2003，24（6）：51-58.

Jia Ailin，He Dongbo，He Wenxiang，et al.Application of outcrop geological knowledge database to prediction of inter-well reservoir in oilfield[J].Acta Petrolei Sinica，2003，24（6）：51-58.

[4] 刘钰铭，侯加根，王连敏，等.辫状河储层构型分析[J].中国石油大学学报，2009，33（1）：7-11.

Liu Yuming，Hou Jiagen，Wang Lianmin，et al.Architecture analysis of braided river reservoir[J].Journal of China University of Petroleum，2009，33（1）：7-11.

[5] 赵翰卿.松辽盆地北部大型河流—三角洲体系体沉积模式和非均质特征研究[R].大庆：大庆石油管理局勘探开发研究院，1992.

Zhao Hanqing.Large rivers in northern Songliao basin，depositional model and heterogeneous characteristics of the delta system research[R].Daqing：Exploration and Development Research Institute of Daqing Petroleum Administration Bureau，1992.

[6] 赵翰卿.储层非均质体系砂体内部建筑结构和流动单元研究思路探讨[J].大庆石油地质与开发，2002，21（6）：16-18.

Zhao Hanqing.Approach to the study thinking about reservoir heterogeneous system，sand-body internal construction structure and flow Unit[J].Petroleum Geology&Oilfield Development in Daqing，2002，21（6）：16-18.

[7] 王寿.扇三角洲模式[M].北京：石油工业出版社，1993：3-10.

Wang Shou.Fan delta mode[M].Beiiing：Petroleum Industry Press，1993：3-10.

[8] 赵翰卿，付志国，吕晓光.储层层次分析和模式预测描述法[J].大庆石油地质与开发，2004，23（5）：74-77.

Zhao Hanqing，Fu Zhiguo，Lv Xiaoguang.Reservoir type analysis and model prediction description method[J].Petroleum Geology& Oilfield Development in Daqing，2004，23（5）：74-77.

[9] 裘怿楠，贾爱林.储层地质模型10年[J].石油学报，2000，21（4）：101-104.

Qiu Yinan，Jia Ailin.Development of geological reservoir modeling in past decade[J].Acta Petrolei Sinica，2000，21（4）：101-104.

[10] 赵翰卿，付志国，吕晓光，等.大型河流—三角洲沉积储层精细描述方法[J].石油学报，2000，21（4）：109-113.

Zhao Hanqing，Fu Zhiguo，Lv Xiaoguang，et al.Methods for detailed description of large fluvial-delta depositional reservoir[J].Acta Petrolei Sinica，2000，21（4）：109-113.

[11] 刘波，赵翰卿.储层砂质辫状河的识别——以大庆喇嘛甸—萨尔图油田西部葡Ⅰ32为例[J].石油学报，2002，23（2）：43-47.

Liu Bo，Zhao Hanqing.Sand body identification of braided river reservoir：An example from the PⅠ32west of Lamadian-Saertu oilfield，Daqing，China[J].Acta Petrolei Sinica，2002，23（2）：43-47.

[12] 黄伏生，方亮，肖芳.大庆喇嘛甸油田地下储气库开发技术研究[J].石油规划设计，2006，17（2）：16-19.

Huang Fusheng，Fang Liang，Xiao Fang.Technique for development of underground gas storage park in Daqing Lamadian oilfield [J].Petroleum Planning&Engineering，2006，17（2）：16-19.

[13] 隋新光，渠永宏，龙涛，等.曲流河点坝砂体建模[J].大庆石油学院学报，2006，30（1）：109-111.

Sui Xinguang，Qu Yonghong，Long Tao，et al.Approach to modeling method of meandering river point bar sandbodies[J].Journal of Daqing Petroleum Institute，2006，30（1）：109-111.

[14] 李椿，于生云，黄伏生，等.河流相储层建筑结构的解剖与应用[J].大庆石油学院学报，2004，28（2）：92-94.

Li Chun，Yu Shengyun，Huang Fusheng，et al.Classification and application of the fluvial reservoir structure[J].Journal of Daqing Petroleum Institute，2004，28（2）：92-94.

[15] 兰朝利，何顺利，门成全.利用岩心或露头的交错层组厚度预测辫状河河道带宽度——以鄂尔多斯盆地苏里格气田为例[J].油气地质与采收率，2005，12（2）：16-18.

Lan Chaoli，He Shunli，Men Chengquan.Prediction of braided channel belt width based on cross-stratum sets thickness measurements of cores or outcrops-taking Sulige gas field：Ordos Basin as an example[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2005，12（2）：16-18.

[16] 于兴河，杨丽莎.基于成因类型的砂质辫状河泥岩分布模式——以山西大同侏罗系砂质辫状河露头为例[J].天然气地球科学，2013，24（1）：93-98.

Yu Xinghe，Yang Lisha.Pattern of genesis-based mudstone distribution for sandy braided river：A case study of sandy braided-river outcrop[J].Natural Gas Geoscience，2013，24（1）：93-98.

[17] 廖保方，张为民，李列，等.辫状河现代沉积研究与相模式——中国永定河剖析[J].沉积学报， 1998，16（1）：34-39. Liao Baofang，Zhang Weimin，Li Lie，et al.Study on modern deposit of a braided stream and facies model：Taking the Yongding river as an example[J].Acta Sedimentologica Sinica，1998，16（1）：34-39.

[18] 王一博.单砂体内部建筑结构研究[D].大庆：大庆石油学院，2005.

Wang yibo.Study on the single sand body interior building structure[D].Daqing：Daqing Petroleum Institute，2005.

[19] Miall A D.Reconstructing the architecture and sequence stratigraphy of the preserved fluvial record as a tool for reservoir development：A reality check[J].AAPG Bulletin，2006，90（7）：989-1002.

TE122.2

A

2095-4107（2014）06-0046-08

DOI 10.3969/i.issn.2095-4107.2014.06.006

2014-09-02；编辑：张兆虹

国家科技重大专项（2011ZX05010-001-006）

邢宝荣（1982-），男，工程师，主要从事油藏精细描述方面的研究.

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