河口坝构型解剖及剩余油分布——以彩南油田彩10—彩参2井区西山窑组一段为例

印森林，章彤，万文胜，吴承美，李琛，冯文杰

（1.长江大学 录井技术与工程研究院，湖北 荆州 434023；2.中国石油 新疆油田分公司 准东采油厂，新疆 阜康 831511；3.长江大学 地球科学学院，武汉 430100）

河口坝是三角洲相的骨架沉积单元，其砂体为重要的油气储集层，一直受到广泛关注[1-6]。不同三角洲成因单元的构型形态、规模、方向及其分布的研究取得了系列进展[7-13]。扇三角洲入湖发育的河口坝自下而上具反韵律[14]、顺源延伸远[15]、分布范围广[16]的特征，为风暴型流量快速向碎屑流、牵引流变化的沉积

产物；辫状河三角洲发育的河口分流砂坝自下而上具不明显的正韵律或反韵律特征[17]，岩性以质纯的中—细砂岩和粉砂岩为主[18]，底部发育含砾砂岩，为湍急洪水控制的季节性沉积产物[19]；曲流河三角洲发育的河口坝自下而上呈明显的反韵律，但保存程度较低，河口坝形成于三角洲前缘分流河道侧缘，单一河口坝多呈指状[20]，岩性以细砂岩和粉砂岩为主，为正常牵引流控制的沉积产物[21]。以上三类典型的三角洲形成的河口坝存在较大差异，扇三角洲的流体多变性导致了其复杂的构型模式，辫状河三角洲季节性的沉积过程导致构型预测困难，而曲流河三角洲因入海（湖）的坡度、水动力、水深及水携沉积物粒度等不同，导致了其构型的多样性[22-23]。前人从野外露头考察[5]、密井网[9-13]、数值模拟[21]、水槽沉积模拟[22-23]和现代沉积[24]等方面，对曲流河三角洲河口坝的沉积机制、分布样式进行了研究，然而对曲流河三角洲河口坝，特别是当水体较浅（水深小于10 m）时，其内部构型模式方面研究较少。另一方面，对河口坝构型控制下内部剩余油的分布特征、基于河口坝构型的油气田开发中后期调整方面的研究还存在不足。因此，开展曲流河浅水三角洲河口坝构型模式的研究，深入探讨构型控制下的剩余油分布，对油气田中后期开发调整具有重要的理论及实践意义。本文以彩南油田彩10—彩参2井区西山窑组一段为例，研究曲流河浅水三角洲前缘河口坝构型形态、规模、方向及其叠置关系，同时研究河口坝构型对剩余油分布的控制作用。

1 研究区概况

彩南油田彩10—彩参2井区西山窑组一段油气藏位于准噶尔盆地白家海凸起北部，为被断层遮挡的单斜构造（图1a）。油藏埋深1 500～1 750 m，研究区完钻井共213口，其中取心井12口，平均井距约150 m，最小井距50 m.目的层为中侏罗统西山窑组一段（J2x1），自下而上分为4层8小层（图1c）。西山窑组一段厚度为23.0～45.0 m，平均为30.2 m，属于曲流河三角洲前缘亚相沉积，骨架砂体主要为河口坝砂体和分流河道砂体，岩性主要为细砂岩和粉砂岩。研究区主力油层为层，为中孔低渗储集层，孔隙度为13.9%～22.2%，平均为17.4%，渗透率为0.33～6.32 mD，平均为1.60 mD.油藏原油性质变化不大，具有“五低二高”的特点，即密度低（0.814 g/cm3）、黏度低（50℃下为2.56 mPa·s）、胶质含量低（1.60%）、酸质含量低（0.05%）、初馏点低（77℃）、蜡含量高（10.30%）以及凝固点高（12℃）。

图1 研究区构造位置（a）、构造分布（b）和彩001井西山窑组一段柱状剖面（c）

2 河口坝构型精细解剖

研究区发育了典型的曲流河浅水三角洲沉积，砂体整体呈朵状分布，多期分流河道—河口坝叠置形成了复杂的砂体空间叠置结构，分流河道迅速转变为河口坝，使分流河道—河口坝叠置成为研究区最主要的复合砂体类型。随着油田开发的不断深入，亟待深入研究单一河口坝构型模式及其控制下剩余油分布特征，为下一步开发调整提供依据。

2.1 河口坝识别

研究区发育的复合河口坝主要为不同期单元垂向叠置和同期单元侧向拼接，构成了砂体复杂的空间叠置结构。从单一河口坝的识别标志出发，来逐层识别河口坝结构。

（1）不同期单元垂向叠置 受盆地沉降速度和水流条件的影响，小层内部不同微相沉积时间不同，平面上表现为连片的复合砂体，垂向上则表现为单一河口坝的叠置，其识别标志主要包括成因单元厚度及测井响应特征。如彩119井与C2811井J2x2-21小层测井曲线差异明显（图2a），在顶界面拉平情况下，C2811井、C1042井和C2814井3口井上的河口坝砂体厚度存在差异，为两期河口坝垂向叠置而成（图2b）。

图2 彩南油田彩10—彩参2井区单一河口坝识别标志

（2）同期单元侧向拼接 在同一个地质时期，可能有多个分流河道同时向盆地输送沉积物，形成河口坝。同时分流河道也可能改道，在原来形成的河口坝侧翼形成新的河口坝。这些河口坝在侧向上叠置拼接，使得单一河口坝之间主要有3种拼接关系：坝主体—坝主体、坝主体—坝缘—坝主体和坝主体—坝间泥—坝主体。①坝主体—坝主体，两个坝主体的岩性和物性相似，自然电位曲线都表现为负异常幅度较大的反韵律特征，因此，以此种方式拼接的单一河口坝之间的界线较难识别，识别标志主要有2种：其一，在相同沉积微相条件下，当一口井的测井曲线形态与邻井的差异较大，可作为判断不同河口坝沉积的标志；其二，在剖面上同一地层单元内砂体具薄—厚—薄特征，如C2811井、C1042井与C2814井砂体存在厚度差异，则其间可能存在单一河口坝边界（图2b）。②坝主体—坝缘—坝主体，河口坝坝缘为砂泥岩薄互层，自然电位曲线齿化严重，而坝主体砂体较厚，内部夹层少，自然电位曲线较光滑，呈漏斗形或箱形，负异常幅度大，因此，当坝缘微相出现时，也意味着河口坝分界的出现，C1007井与C1009井中间的C1024井为坝缘微相，坝缘微相可以作为单一河口坝边界的识别标志（图2c）。③坝主体—坝间泥—坝主体，2个与泥岩接触的河口坝本质上就是独立的坝主体，C2845井与C1033井之间的C2848井泥岩，即为单一河口坝的边界（图2d）。

2.2 河口坝构型解剖

在复合砂体中进行期次识别与划分，即按照不同期单元垂向叠置的组合特征及河口坝识别标志，在复合河口坝砂体内部识别出不同期的单一河口坝。因地下构型的空间分布不能用线性或非线性方程来表达，所以难以通过井间插值来预测构型单元的分布。为此，在期次划分的基础上，将不同级次的定性、定量构型模式与测井资料进行拟合[25]。

首先，通过定量构型模式，可以得到各沉积微相单元的规模范围，从而有效指导研究区单一微相的识别与划分。研究区河口坝砂体厚度主要分布在1.5～4.0 m，根据Lowry提出的河口坝经验公式及水下分流河道经验公式，可估算得到河口坝长度为600.0～800.0 m，宽度为500.0～700.0 m；水下分流河道砂体厚度为2.0～5.0 m，由此可推算出水下分流河道宽度为20.0～70.0 m.单井、剖面、平面和三维模型分析都不是一步到位，需要相互验证，得到一个既符合测井资料和油田开发动态，又逼近地质情况的三维构型模型[26-27]。在三角洲沉积学理论的基础上，应用期次划分和构型模式拟合，对研究区河口坝发育的这7个小层进行了详细的构型分析，识别了每个小层的单一河口坝，绘制各小层的沉积微相平面分布图（图3）。应用单一河口坝边界的4种识别标志，对7个小层的河口坝进行识别，如在J2x3-21小层3个垂直物源连井剖面上识别出单一河口坝Ⅰ和Ⅱ（图4）。河口坝识别和分析计算结果显示，不同小层发育的单一河口坝数量和规模存在一定的差异（表1），其中，小层单一河口坝数量最少，为12个（图3a），小层单一河口坝数量最多，为24个（图3e）。研究区西山窑组一段7个小层共发育单一河口坝129个，单一河口坝长约500.0 m，宽约450.0 m.

图3 研究区西山窑组一段7个小层河口坝构型解剖结果

图4 研究区小层河口坝构型解剖（图4a位置见图3f）

表1 研究区西山窑组7个小层单一河口坝参数

2.3 动静结合河口坝构型结果验证

动态约束即结合动态资料分析各单一河口坝边界，判断各边界的连通性。根据河口坝的空间组合模式以及物性差异，将研究区单一河口坝砂体之间分为不连通和连通。

不连通是指砂体之间被泥岩分隔，在空间上砂体之间未接触，属于独立的流动单元。连通是指由于湖平面不稳定，对沉积下来的砂体进行反复冲刷和改造，使得砂体表面泥岩不发育，砂体直接接触，没有隔夹层遮挡，连通性非常好，可视为同一流动单元。以小层为例，根据测井曲线形态的不同，分为不同构型单元组合，利用生产动态数据对构型研究成果的动态响应进行分析。C2831井为注水井，C2873井与C2831井属于同一河口坝主体，受效比较明显，产液与注水曲线相似度较高，C2874井属于分流河道，受效不明显，C2834井和彩006井位于坝缘，受效均较差，彩120井与C2831井不属于同一河口坝，受效差。由此可见，原本看上去完善的注采关系（图5），由于河口坝砂体之间存在泥岩，河口坝砂体不连通，从而导致注采不对应，形成剩余油富集区。

2.4 典型河口坝构型分布特征

单一河口坝的分布样式主要有两种，一种为后期河口坝呈顺源前积型叠置于前一期之上的前积型；另一种为分流河道分汊为多条水道形成的侧积型，其形成机制存在较大差异，主要受分流河道水流能量变化而继续向前沉积或分汊后沉积。

（1）前积型河口坝构型样式 前积型河口坝构型样式主要为后期河口坝呈斜列状叠置于前期河口坝砂体之上，前积特征明显；切物源方向，后期河口坝垂向叠置于早期河口坝之上，整体呈垂向加积特征（图5）。其形成主要是分流河道携载沉积物向湖盆进积的过程，受上游水道的影响，水动力存在强弱变化。当上游分流水道分汊时，导致下游水动力减弱，或在水动力较为稳定的情况下，河口坝稳定向前生长，形成第一期长朵状河口坝。一段时间后，当水流强度持续增强时，分流水道继续向前延伸形成新一期河口坝，后期沉积物顺流加积叠置于前期河口坝之上，形成了多期顺源叠置的前积型复合河口坝。以J2x3-11小层为例，剖面II'上的C1020井和C2832井河口坝内部夹层整体呈斜列状分布，平面上为Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ这3个单一河口坝顺流叠置，剖面JJ'与KK'具有类似的特点，整体呈多期顺源叠置分布。前积型河口坝具有向湖盆自然倾斜的特点，不同小层河口坝砂体的倾角具有一些差异（图6）。按照小井距倾角计算方法[12]，对研究区河口坝发育的小层进行了计算，J2x1-21小层倾角为0.31°，J2x2-11小层为0.90°，J2x2-21小层为1.50°，J2x2-31小层为2.00°，J2x3-11小层为1.90°，J2x3-21小层为2.20°，J2x3-31小层为2.40°，自下而上，河口坝前积倾角渐渐减小。

图5 研究区J2x3-11小层河口坝构型解剖及前积型河口坝构型样式（图5a位置见图3e）

（2）侧积型河口坝构型样式 侧积型河口坝为不同时期发育的河口坝呈侧向拼接分布特征，垂向加积与前积特征不明显。其形成主要是上游分流水道汇合引起水动力增强，导致分流河道决口，形成次级分流水道，在次级分流水道的持续供给下，在分流河道侧缘发育新的河口坝，伴随着分流河道的多次决口，水道分散后形成多个单一河口坝侧向叠置，最终形成了砂体平面上连片、侧向叠置的复合河口坝（图7）。图8中2个剖面确定的Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ这3期单一河口坝侧向叠置，形成了复合砂体。

2.5 河口坝构型模式分析

研究区发育的曲流河三角洲河口坝具有特殊性，其坡度小于1°，水体较浅，水动力较弱，沉积作用主要发生在浪基面之上。沉积物以细砂岩、粉砂岩、泥岩等细粒为主，砂体厚度小、面积大，呈宽薄状展布，以分流河道向前延伸形成串珠状前积型河口坝及侧向迁移形成侧积型河口坝为主（图8）。夹层发育程度较高，主要是覆盖于坝体表面的薄层泥岩及坝间泥岩。研究区西山窑组一段河口坝砂体在平面上呈连片朵状分布，在垂向上互相叠置，水下分流河道呈窄条带状分布，延伸较远。随着基准面不断上升，河口坝砂体形态由连片状向孤立状过渡，其间的泥岩屏障不断增加。基准面旋回的顶部一般发育滩坝沉积，砂体呈透镜状并平行于湖岸线分布。本文重点对主力油层连片的复合河口坝砂体进行内部构型解剖，在单层连片复合河口坝内部识别出了单一河口坝与分流河道，单一河口坝宽度为500.0～700.0 m，长度为600.0～800.0 m，而单一水下分流河道砂体宽度为50 m左右。

3 河口坝内部剩余油分布

3.1 河口坝内部剩余油分布类型

河口坝不同的构型特点导致了研究区剩余油分布具有差异性，总体上可将研究区河口坝剩余油分布类型划分为以下4种。

图8 研究区西山窑组一段河口坝储集层构型模式

（1）滞留型 在井网相对完善的单一河口坝区域内，剩余油呈条带状滞留于注采井间的非主流线区域。如C2871井组C2832井—C2871井—C2866井区J2x3-31小层，其主流线方向为C2835井、C2871井以及C2866井以北区域，C2866井及西部小范围区域处于非主流线区域，水洗强度相对较弱，形成面积较大、呈条带状分布的剩余油。

（2）单向受效型 井网完善程度较差的河口坝，油井只与一口水井连通，使得在油井的另一侧存在大量剩余油。如C2831井—C2832井部位J2x3-31小层，彩006井单向受效于C2831注水井，在彩006井以南存在连片的剩余油。

（3）注水受效差型 大多分布于河口坝坝缘处，由于注水井油层物性差，注水井吸水差甚至不吸水而形成剩余油。如C2871井组J2x2-21小层，C2866井以西的区域以及C2874井—C2875井之间的区域，由于处于河口坝主体与坝缘砂体交叉区域，储集层吸水情况较临近区域差，形成范围不大、呈连片状的剩余油。

（4）平面干扰型 受河口坝砂体的平面非均质性影响，注入水沿高渗透方向推进，使砂体边部的薄油层和渗透性较差层受主体部位平面干扰形成剩余油。如C2930井、C2924井和C2925井之间J2x2-31小层的砂体区域，河口坝平面非均质性使得注入水主要驱向C2929井，C2930井与C2925井之间水驱动用程度低，从而形成平面干扰型剩余油。

3.2 开发中后期河口坝内部剩余油挖潜方案

从油藏工程的角度来看，不同类型的剩余油需要采用不同的开发挖潜方案。对于滞留型，需要进一步完善井网，多采用射孔、补孔及增加井间加密井的方式来开采剩余油。对单向受效型，除了进一步完善井网外，还需要增加注水量来扩大水驱波及范围，进一步增大水驱效率。对注水受效差型，应增加注水井数量和注水量，加大储集层吸水量，形成面积注水，扩大水驱影响力，提高剩余油采收率。对平面干扰型，需要对同一流动单元的井进行关井，增加注水井及注水量，扩大水驱波及范围，提高河口坝砂体边缘的剩余油采收率。

4 结论

（1）河口坝构型识别标志有两类：不同期单元垂向叠置与同期单元侧向拼接。其中，同期单元侧向拼接有3种方式：坝主体—坝主体、坝主体—坝缘—坝主体和坝主体—坝间泥—坝主体。利用多维互动与动静结合对研究区的河口坝构型进行了解剖，分析了前积型与侧积型河口坝构型模式，探讨了其成因。

（2）研究区西山窑组一段小层中单一河口坝数量最多为24个，最少为12个，7个小层共发育了129个单一河口坝。前积型河口坝的倾角为0.31°～2.40°，自下而上河口坝前积倾角渐渐减小，单一河口坝长约500 m，宽约450 m，单一水下分流河道砂体宽约50 m.

（3）研究区剩余油分布类型主要有4种：滞留型、单向受效型、注水受效差型及平面干扰型。针对不同的剩余油分布类型，需采用不同的开发措施提高采收率。