胡尖山油田胡154密井网区单河道砂体定量表征

张翠萍，杨 博，卜广平，郑 奎，巩联浩，杨晋玉

(长庆油田公司第六采油厂，陕西西安 710016)

水下分流河道是三角洲前缘的主要微相类型，在三角洲沉积的过程中，水下分流河道不断地迁移改道、游荡汇聚，形成了大面积连片分布的复合河道砂体。前人对古代三角洲砂体露头和现代三角洲沉积的研究均表明[1-5]，复合河道砂体是由多期单河道砂体叠置拼接而成，内部结构复杂、叠置样式多样，增强了储层的非均质性。复合河道砂体非均质性主要体现在两个方面：一方面是由于单河道砂体间复杂的叠加样式而造成储层连通性的差异，另一方面是由于单期河道不同的结构特征(粒度大小、分选性、孔喉特征、泥质夹层发育特征)所引起的物性差异。油田开发实践证明，大面积连片分布的复合河道砂体看似连通，实际注采状况却很差，开发矛盾日益突出，究其原因主要是对复合河道内部结构的特征认识不清。为此，本文针对胡尖山油田154井区开发过程中出现的上述问题，以胡154其中的一个加密井区为例，对三角洲前缘水下分流河道复合砂体内部的单砂体进行精细刻画，明确了单河道边界的识别标志、平面展布特征、单河道砂体定量模式(宽度、厚度、宽厚比、宽—厚定量关系式)以及单河道砂体接触样式。通过上述研究获得了单河道砂体定性、定量地质知识，以此指导胡尖山油田稀井网区的单砂体精细表征工作，为油田下步井网部署以及注采调整提供地质依据。

1 区域地质概况

胡尖山油田位于陕西省定边县境内，面积约700 km2，构造位置处于鄂尔多斯盆地陕北斜坡带的中西部，总体上表现为平缓的东高西低的单斜构造。胡154井区位于胡尖山油田的中部。延长组长4+5储层为胡尖山油田的主力开发层位，其沉积体系为三角洲前缘，微相类型包括水下分流河道、溢岸砂、分流间湾，水下分流河道为有利沉积微相；沉积构造主要有交错层理、平行层理、沙纹层理、冲刷构造、水平层理。依据长4+5储层内部的岩性、电性及含油性等特征将其进一步划分为6个小层：长4+511、长4+521、长4+531、长4+521、长4+522、长4+523，其中含油性最好的长4+521小层为本文的研究层段。长4+521小层含油面积为29.7 km2，油层平均厚度为5.8 m，地质储量为1 495.6×104t。根据岩心分析化验资料，长4+521小层平均孔隙度为11.5%，平均渗透率为0.88 mD，为低孔特低渗岩性油藏。

加密井区位于胡154区块中部，面积为1.65 km2，井距为90～190 m，井网密度为19口/km2，为精细识别复合砂体内部单河道砂体边界，准确刻画单河道的平面展布特征、定量模式及其叠置样式提供了有利条件。

2 单河道砂体边界识别标志

研究区水下分流河道广泛发育，构成三角洲前缘储层的骨架砂体。单河道砂体的识别是复合河道砂体内部单砂体精细表征的前提和基础。本次单砂体的识别遵循前人提出的“垂向分期、侧向定界”的原则[6-8]，利用密井网区丰富的岩心、测井资料，对研究区单期河道的垂向边界和侧向边界进行识别，总结了单砂体的垂向及侧向识别标志。

2.1 垂向边界识别标志

2.1.1 冲刷面

水下分流河道内沉积物在搬运过程中会对下伏沉积物产生冲刷作用，形成凹凸不平的冲刷面，冲刷面的发育代表着新一期河道的开始[9]。据岩心观察统计，研究区由于冲刷作用造成的滞留沉积厚度在几厘米到几十厘米不等，通常厚度超过20 cm的滞留沉积物能在测井曲线上有所反应，其测井响应特征为自然伽马快速向负方向偏移，声波时差、电阻率曲线均有不同程度的回返，回返程度与滞留沉积厚度有关(图1)。

2.1.2 泥质类夹层

水下分流河道沉积的末期，由于水动力能量减弱，在河道顶部会沉积泥质类细粒沉积物，形成泥质类夹层，岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩。泥质类夹层为先、后两期河道沉积间歇期沉积的细粒沉积物，可以作为垂向上单河道砂体识别和划分的重要标志。测井响应特征为自然电位、自然伽马曲线向泥岩基线有回返特征，回返程度与泥质类夹层的厚度有关，声波时差曲线显示高值，电阻率曲线显示低值(图1)。

2.1.3 钙质层

钙质层在研究区也广泛发育，通常形成于局限、浅水、蒸发的沉积环境中，代表了先期河道沉积后，河床地势相对较高且水体不流畅，处于浅水蒸发环境，形成钙质层，当后期河道来临时带来的砂质沉积物直接覆盖在原钙质层上，造成多期叠置的复合砂体中部含钙。因此，钙质层可作为单河道砂体垂向识别和划分的重要标志。测井响应特征为三低一高(低自然电位、低伽马、低声波时差、高电阻率)，电阻率曲线常呈尖峰状(图1)。

图1 长4+521小层单河道砂体垂向识别标志(AJ164-356)Fig.1 Vertical identification marks of single channel sandbody of Chang-4+521 layer (AJ164-356)

2.2 侧向边界识别标志

2.2.1 砂体顶面高程差异

当拉平水下分流河道砂体上部稳定的泥岩标志层后，不同期次河道砂体的顶面距离标志层的高程必然存在差异。当差异较大时，应为不同期次的河道沉积(图2a)。

2.2.2 分流间湾(溢岸砂)沉积

当不同分流河道或同一分流河道不同分支河道之间出现分流间湾或溢岸砂沉积时，是单河道砂体边界最可靠的识别标志(图2b)。

2.2.3 “厚—薄—厚”沉积特征

在横剖面上，从分流河道中心到边部，砂体厚度逐渐减薄，因此在垂直河道走向的剖面上砂体呈现“厚—薄—厚”的沉积特征，很可能在薄砂体附近存在河道边界(图2c)。

2.2.4 厚度规模差异

不同水下分流河道具有不同的分流能力，造成砂体的厚度在规模上有差异，这种差异可以作为不同河道的指示标志(图2d)。

在利用上述4个侧向识别标志确定单河道的边界时，还需要确定单河道边界的具体延伸距离，本文在解决此问题时遵循以下3个原则：①若相邻两井砂体同属于水下分流河道微相，且单河道砂体厚度差异不大时，则将单河道边界定在两井中间部位；若厚度差异明显，则按照两砂体厚度比例将边界向薄砂体井点移动。②若相邻两井属不同微相，则按照沉积微相展布特征，将边界点定在沉积微相边界。③水下分流河道发育规模在一定区域范围内应总体保持一致，宽厚比应稳定在一定范围内。

3 单河道砂体精细表征结果分析

3.1 精细解剖方法及成果

在沉积微相研究的基础上，利用标志层顶面拉平的小层对比技术，在垂直物源方向上拉一系列对比剖面，利用单河道砂体的3种垂向识别标志，将复合河道砂体划分为不同期次的单河道砂体；然后利用单河道砂体的4种侧向识别标志以及单河道边界延伸距离的3个原则，识别单河道边界位置并将边界点在平面图上标记；最后在三角洲前缘沉积模式的指导下，对平面上的边界点进行合理的组合，绘制各单一期次的河道平面展布，完成复合砂体内部单砂体的精细解剖工作。

图2 长4+521小层单河道砂体侧向识别标志Fig.2 Lateral identification marks of single channel sandbody of Chang-4+521 layer

图3a为长4+521小层复合河道砂体平面展布，从图中可以看出复合河道砂体大面积连片分布，走向呈北东—南西向，砂体宽度为820～1 160 m，砂体厚度介于4.7～27.9 m之间，平均厚度为9.3 m。应用单河道砂体精细解剖方法，在长4+521小层内共识别出8期13条不同的单期河道砂体。图3b为8期单河道砂体叠合图，图3c为复合河道砂体其中的一条横剖面，从图3b、图3c可以看出，大面积连片分布的复合河道砂体实际上是由多期单河道垂向叠置、侧向拼接而成，叠置拼接样式复杂，使储层表现很强的非均质性。为了获得研究区单河道砂体的定量地质知识，笔者对识别出的单河道砂体的平面展布形态、厚度、宽度及宽深关系进行了统计分析。

3.2 单河道砂体几何形态

图4为长4+521小层复合河道砂体精细解剖后的8期单河道砂体的平面展布，从下至上依次发育第1期、第2期……第8期单河道。从图中可以看出，研究区单河道砂体的几何形态分为3种类型，分别为细条带状、宽条带状和交织条带状。

细条带状为研究区最主要的几何形态，单河道宽度介于150～300 m之间，平均为228 m；单砂体厚度介于1.5～5.4 m之间，平均厚度为2.4 m。呈窄条带状分布于分流间湾泥岩中，河道之间常见溢岸砂体发育，砂体横向连通性较弱，通常在湖平面较高、沉积物供给量少、水下分流河道侧向迁移能力较弱的环境中形成(图4b、4c、4d、4f、4h)。

图3 长4+521小层复合河道砂体内部单砂体精细解剖成果展示Fig.3 Fine anatomical results exhibition of single sandbody in composite channel sandbody in Chang-4+521layer

宽条带状单河道宽度大于300 m，砂体平均厚度为3.6 m，单河道砂体呈宽条带状连片发育，砂体横向连通性好，通常发育于湖平面较低、沉积物供应较充足的沉积环境中(图4a)。

交织条带状单河道是由多条细条带状单河道汇聚形成的，此类单河道在汇聚区宽度为580～830 m，平均砂体厚度为3.2 m，汇聚区砂体横向连通性好，非汇聚区砂体宽度和厚度与细条带状单河道特征类似，此类单河道形态形成环境介于上述两种单河道形态之间(图4e、4g)。

3.3 单河道砂体定量模式

根据密井网区单砂体精细表征的结果，测量和统计了单河道砂体厚度(h)和单期河道的宽度(W)，发现单河道砂体厚度介于1.5～5.4 m之间，平均为2.8 m，厚度集中在1～3 m，占比超过70%(图5a)；单河道宽度介于150～560 m之间，平均为248 m，主要分布在100～300 m区间，占比超过80%(图5b)；单河道砂体宽厚比介于22～121之间，平均为74，分布范围较广，主要集中于50～110(图5c)。

图4 研究区长4+521小层8期单河道平面展布Fig.4 Plane distribution maps of 8 stages of single channel in Chang-4+521 layer in the study area

图5 研究区长4+521小层单河道砂体定量模式研究Fig.5 Study on quantitative model of single channel sandbody in Chang-4+521 layer in the study area

古代三角洲砂体露头观察、现代三角洲研究成果以及近年来国内外众多学者对地下储层的精细解剖均表明水下分流河道宽度和深度之间存在定量关系[10-16]，因此，对统计的单砂体厚度与河道宽度数据进行拟合，得到研究区水下分流河道单砂体厚度与河道宽度的定量关系式(图5d)。

W=293.18lnh-73.678

(1)

式中W——单河道宽度，m；

h——单河道砂体厚度，m。

从图5d中可以看出，研究区单河道砂体厚度与河道宽度之间呈对数关系，相关系数R=0.854 1，相关性较好。根据该公式，在单井上读出单砂体厚度，可以计算出该单砂体的延伸距离(单河道宽度)，精确预测单砂体的规模，对于稀疏井区识别单河道砂体的边界位置以及加密井网部署具有指导作用。

4 单河道砂体接触样式研究

在密井网区复合砂体内部单砂体精细解剖的基础上，结合前人关于三角洲沉积体系下单河道砂体接触样式的研究成果[6,17-21]，对单河道砂体接触样式进行研究，结果表明研究区主要发育6种单砂体接触样式(图6)，分别为孤立式、叠加式、叠切式、分离式、对接式、侧切式。根据单河道发育的期次不同，将上述6种单砂体接触样式总结为垂向接触样式和平面接触样式两大类。

图6 研究区长4+521小层单河道砂体接触样式Fig.6 Contact styles of single channel sandbody in Chang-4+521 layer in the study area

4.1 垂向接触样式

垂向接触样式是指不同期次的单河道砂体在垂向上的接触关系，具体分为孤立式、叠加式、叠切式3种类型，不同类型的接触样式对应湖平面升降的不同阶段，单砂体间的连通性也有所差异。

4.1.1 孤立式

两期单河道砂体之间存在细粒沉积物，单砂体孤立存在，纵向上彼此不连通。此类型接触样式通常形成于湖平面上升的晚期和下降的早期，此时盆地的可容纳空间远大于沉积物补给量(A/S>>1)。如图7a所示，A163-36井、A165-35井发育的第5期单河道和第6期单河道之间形成异期分离式接触样式。

4.1.2 叠加式

两期单河道砂体垂向直接接触，先期单河道未受到后期单河道的侵蚀冲刷作用，砂体之间不连通或弱连通。此类型接触样式通常形成于湖平面上升的中、晚期和下降的早、中期，此时盆地的可容纳空间稍大于沉积物补给量(A/S>1)。如图7b所示，AJ164-353井发育的第3期单河道和第4期单河道之间形成异期叠加式接触样式。

4.1.3 叠切式

两期单河道砂体垂向直接接触，先期单河道受到后期单河道的侵蚀冲刷作用，砂体之间纵向连通性好。此类型接触样式通常形成于湖平面上升的早、中期和下降的中、晚期，此时盆地的可容纳空间小于沉积物补给量(A/S<1)。如图7c所示，A163-38井发育的第7期单河道和第8期单河道之间形成异期叠切式接触样式。

4.2 平面接触样式

平面接触样式是指同一时期形成的不同单河道或同一单河道不同分支河道之间在平面上的接触关系，具体分为分离式、对接式、侧切式3种类型，不同类型的接触样式对应湖平面升降的不同阶段。

图7 研究区长4+521小层单河道砂体垂向接触样式Fig.7 Vertical contact styles of single channel sandbody in Chang-4+521 layer in the study area

4.2.1 分离式

同期形成的单河道砂体之间有分流间湾泥岩或溢岸细粒沉积物，单砂体孤立存在，横向彼此不连通。此类型接触样式通常形成于湖平面上升的晚期和下降的早期，此时盆地的可容纳空间大于沉积物补给量(A/S>1)。如图8a所示，第4期单河道之间由于沉积了分流间湾泥岩而形成同期分离式接触样式。

4.2.2 对接式

同期形成的单河道砂体之间在平面上彼此对接，砂体之间无明显的侵蚀切割迹象，砂体之间横向不连通或弱连通。此类型接触样式通常形成于湖平面上升的中、晚期和下降的早、中期，此时盆地的可容纳空间稍大于沉积物补给量(A/S>1)。如图8b所示，第3期单河道砂体之间彼此对接形成同期对接式接触样式。

4.2.3 侧切式

同期形成的单河道砂体之间在平面上侧向侵蚀切割，通常由水下分流河道侧向迁移、改道形成，砂体之间横向连通性好。此类型接触样式通常形成于湖平面上升的早、中期和下降的中、晚期，此时盆地的可容纳空间小于沉积物补给量(A/S<1)。如图8c所示，第2期两条单河道侧向侵蚀切割形成同期侧切式接触样式。

图8 研究区长4+521小层单河道砂体平面接触样式Fig.8 Plane contact styles of single channel sandbody in Chang-4+521 layer in the study area

5 单河道砂体定量表征应用

应用上述单砂体定量表征获得的定量地质知识对胡尖山油田稀井网区单河道砂体进行精细刻画，定量预测单河道砂体的横向分布范围，以此指导研究区的井位部署。如图9所示，A156-79井钻遇的第2期河道砂体，测井解释结论为油层，单砂体厚度为5 m，根据研究区单河道砂体厚度与河道宽度的定量关系式，计算出河道宽度为383.57 m，宽厚比为76.71。以此作为指导，2015年8月到9月先后在A156-79井附近垂直河道走向上部署两口新井A155-79井和A157-79井，经验证两口新井均钻遇第2期河道砂体，单砂体厚度分别为4 m和2.8 m。投产后A155-79井和A157-79井生产状况良好，A155-79井日产油2.2 t，日产夜3.8 m3，含水35.8%；A157-79井日产油1.6 t，日产液3.1 m3，含水39.8%，实际应用效果较好。

图9 单河道砂体定量表征应用实例Fig.9 Application example of quantitative characterization of single channel sandbody

6 结论

(1)综合分析密井网区岩心、测井资料，确立了研究区水下分流河道单砂体的3种垂向边界识别标志和4种侧向边界识别标志：垂向边界识别标志包括冲刷面、泥质类夹层、钙质层，侧向边界识别标志包括砂体顶面高程差异、分流间湾(溢岸砂)沉积、厚—薄—厚沉积特征、厚度规模差异。

(2)通过对水下分流河道复合砂体内部结构的精细刻画，在长4+521小层共识别出8期13条单河道，单河道砂体的几何形态分为细条带状、宽条带状和交织条带状3种类型；单河道砂体宽度介于150～560 m之间，平均为248 m；厚度介于1.5～5.4 m之间，平均为2.8 m；宽厚比介于22～121之间，分布范围较广，平均为74。单河道砂体宽度与厚度呈对数关系，相关系数达0.854 1，相关性较好。

(3)系统研究了研究区单河道砂体的接触样式。根据单河道发育的期次不同，单砂体接触样式分为垂向接触样式和平面接触样式两大类，其中垂向接触样式包括孤立式、叠加式、叠切式3种类型，平面接触样式包括分离式、对接式、侧切式3种类型。

(4)通过对密井网区单河道砂体的定量表征获得的关于单河道砂体的定量地质知识，在稀井网区能够定量预测单河道砂体的分布范围，对油田下步部署加密井网以及注采调整具有一定的指导作用。