河道构型单元及其对油藏的控制作用——以鄂尔多斯盆地华庆地区长8段储集层为例

肖正录，陈世加，廖建波，李 勇，王 攀，丁振刚

（1.西南石油大学 a.地球科学与技术学院；b.天然气地质四川省重点实验室，成都 610500；2.中国石油 勘探开发研究院 西北分院，兰州 730020）

自1977年第一届国际河流沉积会议上提出储集层构型的概念之后，地质学家对砂体构型的研究就未间断过[1-4]。尤其是通过河流相储集层构型研究，总结出河流相储集层构型要素分析法，提出了岩相类型的划分、层次界面的划分以及构型要素之间的叠置关系是研究沉积构型的关键性因素[3]。随后诸多中外学者在储集层构型研究方面取得了丰硕的成果，极大地丰富了河流相沉积构型理论[5-7]。但在将理论用于油气田勘探开发中时，却遇到了不少的问题：如沉积微相与砂体构型在表征地质现象时概念重复、区分模糊；单砂体内部构型对油气封堵作用的研究还处于空白；砂体构型对储集层非均质性的影响相比传统意义上的储集层非均质性研究优势不突出。就鄂尔多斯盆地华庆地区上三叠统延长组长8段储集层来说，其优质储集体多发育于水下分流河道之中，但却出现相同储集体油水差异性聚集的现象[8-10]。在原油能够到达储集体的基础上，为何同一套砂体中有的地方出油而有的地方却出水？是什么因素导致了砂体中相对盖层的发育和原油聚集的差异性？单砂体中油藏的控制因素有哪些？本文拟通过对河道砂体构型的解剖，来初探以上复杂地质问题。

图1 研究区构造位置及沉积物源方向

1 地质背景

华庆地区处于鄂尔多斯盆地的沉积中心，上三叠统延长组主要发育三角洲相和湖相[11-13]，其中三角洲相又包括研究区西南部的辫状河三角洲和东北部的曲流河三角洲。长8段储集层以三角洲前缘亚相为主[14-15]，其骨架为三角洲前缘水下分流河道微相，河道主要呈北东—南西向，河道之间被分流间湾分隔，砂体的物源及发育情况完全受控于沉积相的展布[16-18]（图1）。华庆地区位于烃源岩发育的中心地带，油源充足，具有良好的生储盖组合，有利于原油的聚集成藏[19-20]。长8段储集层中的原油来自于上覆的长7段烃源岩[21-22]，油气藏类型主要为岩性油气藏[23]。

2 河道不同构型单元的识别

根据文献［4］提出的河流储集层构型界面的分类方案，可将水下分流河道砂体划分为交错层系、层系组、水下分流河道侧积体及分流河口坝增生体、单一水下分流河道或分流河口坝、复合砂体共五级储集层构型单元。按照此划分方案，将单一水下分流河道储集层构型单元细分为河道主体和河道侧翼2个河道构型单元，作为本次研究的主要对象。河道构型单元可以根据岩石相态和测井曲线特征加以识别。

2.1 岩相识别

（1）华庆地区长8段储集层水下分流河道主体主要由细砂岩和含砾砂岩组成，中粗砂岩少见。碎屑成分以石英为主，其次为长石，分选性较好，磨圆度为次棱角状—次圆状，孔隙式胶结，主要发育块状层理和平行层理（图2a）。泥质含量小于17.5%，钙质含量小于9.8%.以正粒序为主，河道底部被冲刷剥蚀，可见冲刷面并沉积有泥砾，或与下伏泥岩呈突变式接触。

（2）华庆地区长8段储集层水下分流河道侧翼主要发育粉砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩的互层，中细砂岩少见。碎屑成分以石英为主，其次为长石和云母，在单偏光下见大量泥质条带和塑性变形构造，分选性差，磨圆度为棱角状—次棱角状，基底式胶结，主要发育板状交错层理和砂纹层理等沉积构造（图2b,图2c）。泥质含量高达26.7%，钙质含量达到19.5%.粒序通常不明显，只有在局限砂岩段内可以辨别出为正粒序。

2.2 测井识别

（1）河道主体自然电位和自然伽马曲线呈现箱形、漏斗形或钟-漏斗复合形，在较大的尺度上没有明显的指状波动；微电极幅度差较大，孔隙度高，密度低，二者曲线平滑，均质性强。

图2 L134井河道构型划分及对应岩性单偏光照片

（2）河道侧翼自然电位和自然伽马曲线以指状为主（图2），微电极幅度差较河道主体小，且齿化严重；孔隙度偏低值，密度偏高值，跳跃特征明显，非均质性强。河道侧翼内部小的砂系单元中测井曲线形态依然呈现河道主体特征，即河道侧翼砂体在小尺度下依然符合河道主体砂体的沉积规律和测井响应特征。

3 河道主体砂体更易于原油充注

根据岩性和测井响应特征，将河道砂体进行分类，分别选取河道主体和河道侧翼典型的岩样进行物性、微毛细管压汞和含油性分析。各种证据表明，原油优先充注于河道主体砂体中，河道侧翼砂体即便是具有与河道主体砂体同样的物性条件也不一定有原油充注。

3.1 河道主体砂体的物性好于河道侧翼砂体

河道主体和河道侧翼砂体的孔隙度和渗透率统计资料表明，河道主体的孔隙度多为8%～11%，渗透率为0.3～0.6 mD；而河道侧翼的孔隙度则相对较低，小于8%部分占有较大的比例，其渗透率更是低于0.3 mD.压汞数据（表1）表明，河道主体的平均孔喉中值半径为0.326 μm，平均排驱压力为1.105 MPa，平均最大汞饱和度为92.40%；而河道侧翼对应上述3个指标值分别为0.033 μm，5.736 MPa和87.75%.流体在河道主体砂体中的流通能力远强于河道侧翼砂体。

表1 华庆地区长8段储集层河道主体与河道侧翼典型岩样压汞数据

3.2 河道主体砂体具有更小的含油物性下限

砂体是否含油受生储盖运圈保等因素控制，在上述条件相似的情况下，原油能够到达储集层，同一套砂体的含油性则取决于砂体内部的非均质性程度。通常我们认为，不论沉积相如何变化，在原油充注时，物性相对好的砂体会优先充注原油，这就是原油充注对储集层物性的选择性。分析河道主体和侧翼的孔渗统计数据后发现，原油充注于河道侧翼的孔渗临界条件高于河道主体（表2）。河道主体砂体在孔隙度达到8%，渗透率在0.3 mD以上即有原油充注，而河道侧翼砂体在孔隙度达到11%，渗透率在0.6 mD以上才会有原油的大量充注，河道主体砂体比河道侧翼具有更小的含油物性下限。

河道主体与河道侧翼在岩性和物性等方面存在的差异，本质上是由水动力条件所决定的。处于高能环境下的河道主体其岩性和物性要优于低能环境下的河道侧翼，而泥质含量要低于侧翼。河道的大小和位置会季节性的发生变化，河道边部经水流来回冲刷形成含大量冲刷充填构造的岩性和物性尖灭，造成了河道砂体横向上的非均质性。而河道的周期性摆动形成了主体与侧翼在纵向上的叠置，进而造成了河道砂体在纵向上的非均质性。河道构型单元间的这种复杂接触关系，导致河道砂体中油水的聚集也具有差异性。

4 河道构型单元对油藏的控制作用

根据文献［4］中将河流储集层构型划分为单一水下分流河道和复合砂体的划分方案，将河流沉积构型表述为河道单砂体和河道复合砂体。前人多从纵横两个方向的砂体空间配置关系研究河道储集层构型对剩余油的控制作用，不少学者将侧积泥岩的阻挡[24-25]、砂体连通性[26]、独立流体系统[27]、相变及夹层[28]等归结为引起砂体含油性差异的原因。笔者认为，当原油到达砂体时，河道侧翼对储集层非均质性的影响，是河道砂体中油水差异性分布的重要因素，而河道和河道间的空间配置关系决定了原油的运聚。

表2 研究区河道主体与河道侧翼不同物性储集层占比统计

4.1 河道侧翼影响油水差异性富集

上述论证表明，河道主体与河道侧翼间的物性差异是十分明显的。这种现象在华庆地区大量发现，如L357井长8段储集层2 226.4—2 230.5 m同一套砂体中的油水富集具有差异性（图3）。这种由斜层理和块状层理组合起来的厚层砂体中包含了多套河道主体与侧翼，而原油往往只富集于均质性更强的河道主体砂体中，非均质性较强的河道侧翼砂体充当了相对盖层的作用，原油不容易充注，经过地层水长时间的浸泡而钙质化。对河道主体和河道侧翼的岩样做薄片镜下荧光鉴定，可以很直观地看出，河道主体的含油性好于河道侧翼：原油储集在河道主体砂岩的粒间孔中，发亮绿色荧光；而在河道侧翼砂岩中的原油只浸染于颗粒表面，连通性差，呈现淡黄色荧光。

图3 L357井河道主体与河道侧翼岩心与荧光照片

此现象在鄂尔多斯盆地普遍存在，这种成藏的差异性在单河道砂体中表现为一套厚砂体中只有局部位置含油；而在平面上铺展开来，则表现为没有统一油水界面的连续性油藏[29]。

4.2 河道主体的规模决定了油藏的大小

河道复合砂体即指河道主体与河道主体之间的复合、河道侧翼与河道侧翼之间的复合、河道主体与河道侧翼之间的复合，总体可将其分为4种类型：Ⅰ型代表多套河道主体砂体纵向叠置；Ⅱ型代表两套河道主体砂体纵向叠置；Ⅲ型代表河道主体砂体与河道侧翼砂体纵向叠置；Ⅳ型代表多套河道侧翼砂体间的叠置。在华庆地区长8段储集层的砂体剖面中（图4），C91井为Ⅰ型，C85井和W75井为Ⅱ型，C121井和S178井为Ⅲ型，各井上下端侧翼叠置砂体则为Ⅳ型。

从图4中可看出，油层的厚度完全取决于河道主体砂体的叠加厚度，河道侧翼砂体中几乎没有原油富集，其往往充当了相对盖层的作用，在纵横两个方向上对河道主体砂体中的原油形成遮挡。

值得一提的是，油气的成藏不只是有好的储集层就可以，就单河道而言，砂体的发育规模往往决定了河道的延伸距离。砂体规模越大，表明河道延伸越远，若没有侧向的遮挡体，原油则会长距离运移而在河道尖灭处或是构造的高部位聚集成藏（图5），这也是华庆地区优质砂体中不含油、厚层砂体却出水的主要原因之一[30]。

4.3 河道间与河道侧翼在封堵原油作用上的辩证关系

现行的河流构型划分体系将河道和河道间同时归类于河流储集层构型单元之中，前期有关河流储集层的研究其实往往只在河道主体和河道间之间展开，而忽略了河道侧翼。本文将河道间与河道分开论述，并将河道构型单元划分为河道主体和河道侧翼，旨在区分盖层和相对盖层的概念。河道间在岩性上多为泥岩，其对原油只有遮挡作用而没有渗虑作用，这是其与河道侧翼的最本质区别。若河道周围皆被叠置出现的河道间泥岩所包围，再好的砂体也不会含油，也就没有河道侧翼对河道主体原油的封堵作用一说。

图4 华庆地区长8段储集层河道复合砂体的控藏作用

图5 华庆地区长8段储集层河道规模的控藏作用

5 结论

（1）河道储集层构型可细分为河道主体和河道侧翼两个构型单元，河道主体砂体多发育块状层理和平行层理，河道侧翼砂体以发育斜层理和砂纹交错层理为特征，河道主体砂体的物性远好于河道侧翼砂体。

（2）河道侧翼增强了河道储集层的非均质性。相比河道侧翼，河道主体砂体具有更小的含油物性下限，在原油能够到达储集层的基础上，原油优先充注于河道主体砂体中成藏。

（3）按照河道主体和河道侧翼的纵向叠置关系，河道复合砂体可划分为四种类型，原油的聚集程度完全取决于河道主体砂在空间上的展布。河道规模影响原油的成藏，有限的原油会沿着河道长距离运移，在河道上倾尖灭处或构造的高部位成藏。