高弯曲分流河道中废弃河道的精细识别及分布模式

蔡东梅， 杨会东， 孙立东， 刘朋坤， 杨丽瑛， 石 荣

(中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712)

随着油田开采时间的增加，剩余油分布呈现“局部富集、普遍存在”的特点，储层研究的精细、准确程度直接影响到开发效果，因此作为已发现砂岩油藏的主要沉积砂体三角洲相，其内部废弃河道空间展布形态的精准描述关系到剩余油潜力的高效开发。废弃河道是指河流在曲率较大的弯曲段，内部横向环流较为发育，河道曲率不断增大，当增大到一定程度时曲直改道形成的一种沉积微相，主要发育在曲流河及三角洲分流平原亚相中[1]。关于废弃河道的现代沉积理论及形成机制，国内外学者[2-5]的研究比较丰富，Maill[2]将废弃河道分为串沟曲直及颈项曲直2种类型，薛培华[4]、吴胜和等[5-6]应用现代沉积、露头及油田密井网等资料，建立废弃河道分布模式。重点集中在依靠现代沉积露头以及常规的经验公式所反映的预测模式[7]，利用井资料对废弃河道的预测，但是根据现代沉积观察发现，河道废弃具有一定的随机性，废弃河道最窄仅为32 m(据浩特陶海海拉尔河段现代沉积资料)，分布具有规模小、形态复杂和砂体厚度薄等特点，废弃河道的识别及组合的难度较大。因此笔者依据地震、地质、测井及生产动态资料，深入对废弃河道精细识别方法、分布模式及其成因进行系统的研究，为剩余油的精准描述及低效井比例的减少提供可靠的地质依据。

1 油藏地质特征

萨尔图油田位于松辽盆地北部的短轴背斜构造中部，地层倾角为1°～2°，构造平缓，含油面积约为478.3 km2，平均井距为127 m。全区主要发育萨尔图、葡萄花、高台子3套含油层系，为水退转为水进时期形成的大型坳陷湖盆条件下河流—三角洲沉积体系[8-9]，主要发育北部物源，沿物源方向延伸37 km，且纵向各沉积单元湖岸线摆动频繁，因此沉积类型较多，非均质性非常严重，其中浅水三角洲分流河道为主要储集砂体。全区三维高分辨率地震资料覆盖，测网密度为10 m×10 m，地震采样间隔为1 ms，地震采集时激发药量大、地震资料能量高、信噪比高且均一。经过2009—2017年精细目标处理后，地震资料目的层段主频为45～56 Hz，经过几十年的开发，剩余油分布十分复杂，大规模河道中的废弃河道对注水开发的影响日益严重，亟需利用高精度三维地震资料开展三角洲分流河道中废弃河道精细解剖研究。

2 废弃河道形成机制

废弃河道的形态及规模受控于河流的流速及流量，是地下末期河道及单个点坝砂体的边界，是点坝砂体之间的遮挡条带，能够有效阻止或部分阻止两侧点坝砂体间流体的运移。高弯曲河道是一系列曲率较大的弯曲段及微弯曲段组合而成，根据周新茂等[3]对内蒙古东部的海拉尔河牙克石段不同年代的曲流河卫星照片分析，不同沉积成因形成的废弃河道，内部岩性及沉积结构具有较大的差异性，根据废弃河道与同期点坝砂体顶部高度不同，将其划分为3种类型：①渐弃型废弃河道为早期废弃的河道高度低于高水位时期的水面，使废弃河道与主河道偶为连通状态，这样废弃河道内存在来自主河道砂中水动力较弱的细粒沉积物，这类废弃河道对点坝具有一定的遮挡作用，但是随着开发时间的增加，废弃河道两侧的点坝也能形成连通体，形成有效开发；②轻度废弃河道为早期废弃的河道高于高水位时期的水面，使废弃河道与主河道一直为不连通，即隔绝状态，仅在洪水期少量的细粒物质会在废弃河道内沉积，这样废弃河道为静水环境的泥岩沉积，夹少量的粉砂质，对点坝顶部的遮挡作用较强；③重度废弃河道与轻度废弃河道形成机制相同，但是废弃程度不同，当河道发生废弃时，河道的中段很快进入静水期，而河道的边部继续与主河道连通一段时期，主要为完全封闭的静水环境，被泥岩全部充填，这类废弃河道中的非渗透或低渗透泥质粉砂岩将大规模分流河道分割成以点坝为单元的多个单一成因砂体，在平面上形成环状封闭围墙式的岩性遮挡带。

3 废弃河道的精细识别

3.1 地球物理综合响应特征

高弯曲分流河道岩性以粉砂岩、细砂岩为主，整体物性较好，而其中发育的废弃河道顶部为泥岩或粉砂质泥岩。由于砂、泥岩波阻抗的差异性，使河道与废弃河道的地震及测井响应特征有较大的差异性。

(1)渐弃型废弃河道顶部为砂泥交互，砂岩薄，且储层物性较差，下部砂岩储层物性与主河道相近，主要为粉砂岩、含泥粉砂岩，韵律性较强，板状、槽状交错层理发育。测井曲线表现特征为自然电位和电阻率曲线底部突变，自然电位整体为齿状正旋回，电阻率曲线为松塔状，中上部部分砂岩具有渗透性；地震波形显示为波形最大振幅变小，能量微变弱的特征，部分渐弃型废弃河道在地震属性切片和地震剖面上较难识别(图1)。

(2)轻度废弃河道顶部为纯泥岩，泥岩主要为灰色、深灰色及黑色，下部砂岩储层物性较主河道变差，主要泥质粉砂岩，层理规模小，主要为平行层理。测井曲线表现特征为自然电位顶底突变，河道底部砂岩厚度约为1.5 m，电阻率曲线幅度差较主河道小，顶部自然电位和电阻率曲线平直；地震波形同相轴微有下切的现象，连续性变差，振幅能量变弱特征较渐弃型废弃河道明显(图1)。

(3)重度废弃河道与轻度废弃河道相似，由于废弃程度不同，顶部主要发育黑色泥岩，下部砂岩极薄，一般小于0.5 m，且储层物性极差，砂岩较为致密、主要为水平层理，不含油。从测井曲线特征上来看，自然电位顶底突变，底部废弃河道电阻率幅差较小，地震波形同相轴下切程度较大，甚至发生错断，振幅能量变弱的特征更加明显，通常在地震剖面上容易识别(图1)。

综合以上分析认为，地震属性中强振幅区域发育点坝砂体，大规模强振幅区中分布的弱振幅区发育废弃河道。

图1 不同类型废弃河道剖面响应特征Fig.1 Geophysical characteristics analysis in section of different abandoned channels

3.2 井震结合废弃河道精细识别

在明确废弃河道地震及测井响应特征基础上，以大庆长垣萨中油田为例，客观认识地震辨识能力和技术现状[10-11]，充分利用测井资料纵向分辨率高及地震资料的横向密度大的优势性，采用“砂中找泥”的思路，建立“井点微相控制与地震沉积学平面预测协同分析”的井震结合废弃河道精细描述方法，实现由传统的“沉积模式指导”的定性描述到“地震趋势引导”的半定量描述，更加精准地刻画废弃河道的展布特征。

第一步研究区地层沉积厚度横向上比较稳定，采用井控地层切片的优选方法能够有效地反映沉积单元界面的相对等效性。在全区2 166口井中选取996口井的声波曲线，应用校正测井曲线、变子波的方法，制作所有井的地震合成记录。通过逐井逐标志层的精细追踪，结合沉积单元测井解释厚度，进行标志层控制的等比例剖分，根据砂体分布特征，对层位进行局部微调，构建逼近沉积单元级的精细等时地层格架，确保目的层位地层切片的提取精度。

第二步利用丰富的密井网资料、测井解释资料，对比井点砂岩厚度与地层切片上振幅能量的强弱，分析认为75%砂岩厚度小于2 m的井分布在中—弱振幅区域，说明井震匹配关系较好，地震属性切片可用来开展高弯曲分流河道内部废弃河道的井震结合精细刻画。为了控制地下砂体在平面上的展布趋势，选择的地震工区面积是井工区的1.5倍以上，宏观分析废弃河道的分布面貌。

第三步在提取分析对岩性变化较为敏感的地震沿层振幅切片[12-13]后，结合高弯曲分流河道中点坝砂体沉积模式的认识，认为连续性较好的地震属性高值区为点坝砂体的中心区(图2)，从萨中油田葡Ⅰ2的沿层切片可以看出，自北向南主要发育3条曲流带①～③，以及一条自西向东的曲流带④，东西向曲流带对早期的南北向曲流带进行切割，发育地震属性高值较为明显的4个点坝中心区。

第四步根据长垣密井网测井资料特征验证地震沿层属性切片识别废弃河道的可靠性，对井震不符的废弃河道信息进行剔除(图2)。

图2 基于地震沿层属性切片分析废弃河道趋势Fig.2 Analysis on trend of abandoned river channel based on seismic layer attribute section

最后将高值区两侧的地震属性低值区识别为点坝砂体边界，沿点坝边界连续提取地震波形剖面，分析地震同相轴下切、错断以及波形能量变弱的位置，即废弃河道。在曲流带④中点坝边界提取4条剖面，AA′剖面B1-D6-P40井西部30 m至东部10 m区域振幅能量减弱，同相轴连续性变差，确定为废弃河道发育区，并靠近主河道，为轻度废弃河道；BB′剖面的同相轴错断、分叉区，以及CC′、DD′剖面的同相轴下切区为废弃河道发育区，而根据同相轴下切及振幅能量变弱程度，确定CC′为轻度废弃河道，BB′及DD′为重度废弃河道，因此识别废弃河道呈“S”型分布，且为2期废弃(图3)。

图3 基于地震属性及波形的废弃河道精细描述Fig.3 Fine description of abandoned channel based on seismic properties and waveforms

3.3 后验井验证

研究区通过抽稀井网，预留60口基础井网后验井，对废弃河道井震结合刻画成果进行分析，与基于井刻画的识别精度相比，废弃河道的符合率明显提高,为81.3%，提高了11%，说明该方法基本解决高弯曲分流河道中复杂废弃河道井间组合多解性的难题，刻画的废弃河道边界及平面组合形态更加接近地下实际。

4 废弃河道的平面分布模式及成因

高弯曲分流河道砂体中，复合砂体分布面积非常大，据统计宽度为1～2 km，但是其内部存在河间砂以及废弃河道，使复合河道内部形成一个变差带，影响河道之间的连通，这种岩性或物性的变差带将大面积分布的复合河道砂体分割成面积不等的渗流单元，其内部存在高渗带，这种高渗带宽度较窄，这就在一定程度上极大地增强高弯曲分流河道砂体的非均质性，因此废弃河道的平面分布模式对油田高含水、特高含水期的开发调整非常重要。前人根据现代沉积，总结废弃河道分布模式主要为串沟型(“C”型)、颈切型(“O”型)和决口改道型[3]，而通过现代沉积卫星照片分析认为，地下实际的废弃河道分布特征非常复杂[14-15]，根据井震结合精准描述的废弃河道展布特征，按照废弃河道的复杂程度，建立4种废弃河道平面分布模式(图4)。

截弯取直单河道模式，在高弯曲河流沉积过程中河水通常发生侧蚀，河道越来越弯曲，处于凸岸区的曲颈，由于横向环流及弯曲带的侧切作用，而遭受侧向侵蚀，宽度逐渐变窄，最后在较强的水动力条件下截弯取直，原来弯曲的河道被废弃，多形成“O”型、“C”型废弃河道，形成截弯曲直的分布模式(图4)。这种废弃河道平面上形成以“缺口环形”为主的形态，曲率相对较大。

近平行的可分连续多河道模式，即由2条以上近平行的曲流带构成，其总体上是可分，局部出现交叉。高弯曲分流河道在洪水时期，水动力较强，在曲率较大的高弯曲段容易发生决口，水体突破天然堤沿着低洼的区域向前推快速突进，形成新的分支河道，原先的河道被废弃(图4)，这类废弃河道延伸距离较长。

图4 复杂废弃河道平面分布模式Fig.4 Plane distribution model of complex abandoned channel

交叉连续多河道模式，当河道发生多次改道，或多河道交互切割后同时废弃，可形成交叉连续复合型废弃河道模式。其中三角洲高弯曲分流单河道发生多次改道、废弃后，可形成多环串沟、多环颈切等类型的废弃河道平面组合面貌；发育有2条以上河道时，河道发生侧向汇合交织，不同河流之间的水体是相通的，若多河道发生同期或不同期废弃时，即形成多支交汇相连的废弃河道，平面形态多样，多以单个“X”型或者多个“X”型组合的形式出现，由于交切关系错综复杂(图4)，因此这类废弃河道在平面上较难恢复。

鳞片状点坝模式，大量颈向截弯取直河道形成不连续的鳞片状曲流环为主，其由复杂的高弯曲分流河道相互切割、多次迁移形成极其复杂的鳞片状点坝砂体模式(图4)，这种河道单砂体难于恢复与识别。

5 开发意义

大庆长垣属于浅水三角洲沉积体系，分布较为广泛的三角洲分流河道。早期针对大规模河道开发主要采用均匀井网进行有效开发，然而经过60 a的大规模开发，油田已经进入特高含水期，注采调整逐渐向单个井组个性化调整、单砂层精细化分析方向发展，老油田二次开发需要更加精细化的油藏管理及更加精准的地质解剖。复杂废弃河道将点坝中高渗透砂体分割成不同的渗流单元，通过对废弃河道空间展布形态的精准刻画，能够有效分析由于早期注采系统不完善而产生的剩余油有利区域，促进老油田的二次高效开发。

例如6-1井区的措施调整，6-1井为一类油层聚合物驱采油井，周围6-2等4口井为注入井。基于井刻画的废弃河道主要为“C”型、“S”型不连续状分布(图5(a))，因此认为6-1井与6-2等3口采出井之间无废弃河道遮挡，砂体连通状况较好，该井区注采系统完善。但是井震结合精细描述三角洲高弯曲分流河道中废弃河道的展布形态，主要为截弯取直单河道模式，废弃河道连续，将点坝分割成不同的渗流单元，受废弃河道顶部细粒沉积的影响，6-1井与6-2等采出井连通质量均较差，造成注采系统不完善，认为存在废弃河道导致“局部遮挡型”剩余油潜力区，因此选择点坝区域内的二类油层上返井6-6井，对目的层顶部进行补孔措施。补开1.7 m厚度的砂岩，有效厚度为1.2 m，补孔措施后6-1井产液为119.8 t/d，产油为17.8 t/d，综合6-1井区沉积微相刻画成果，指导补孔等开发调整措施共计25口，平均增油为15.7 t/d，含水率下降12.7%(图5)，见到非常明显的开发应用效果。因此通过复杂废弃河道的精准解剖，能够为老油田开发中后期剩余油潜力区的有效识别及开发精细调整方案编制提供较好的指导意义。

图5 井震结合沉积微相对比分析指导开发调整Fig.5 Analysis of sedimentary microfacies characterization to guide development and adjustment

6 结 论

(1)由于沉积环境、古构造以及沉积位置的不同，废弃河道表现为不同测井及地震响应特征，利用地震资料横向密度大及测井资料纵向分辨率的优势性，建立“井点微相控制与地震沉积学平面预测协同分析”的井震结合废弃河道精细描述方法，可以实现由传统的“沉积模式指导”的定性描述到“地震趋势引导”的半定量描述，更加精准地刻画废弃河道的展布特征，使废弃河道的平面识别精度提高11%。

(2)高弯曲分流河道中废弃河道分布模式非常复杂，将点坝分割成不同的渗流单元，按照其复杂程度可划分为截弯取直单河道模式、近平行的可分连续多河道模式、交叉连续多河道模式、鳞片状点坝模式4种类型。

(3)废弃河道将高弯曲分流河道切割成不同的渗流单元，较大地影响注采井间的连通性，复杂废弃河道展布特征的精准刻画，能够更加高效地挖潜特高含水后期废弃河道导致的“局部遮挡型”零散剩余油，为水聚两驱综合措施调整提供可靠的依据。