基于水平井的浅水三角洲内部储层渗流屏障研究

于 斌 高玉飞 吴穹螈 李俊飞 王海峰

(1. 中海油国际贸易有限责任公司，北京 100028； 2. 中海油研究总院有限责任公司，北京 100028；3. 中海石油(中国)有限公司天津分公司， 天津 300452)

浅水三角洲沉积中蕴藏着丰富的油气资源。近几年来，渤中地区明下段浅水三角洲储层投产增多，部分老油田进入综合调整阶段，层间、层内及平面矛盾日益突出，储层内部渗流屏障识别及定量问题引起重视。针对浅水三角洲储层的构型解剖问题，学者们开展了大量研究，在浅水三角洲分类、沉积模式、砂体形态特征以及接触关系等方面取得了一系列成果[1-5]。而对于浅水三角洲内，特别是单一朵叶体内部渗流屏障的识别和定量分析研究较少，且这些有限的研究主要借鉴了陆上油田较为成熟的曲流河构型解剖方法，依据岩心和密井网资料开展构型研究。对于海上油田，受特殊地理条件、较高工程成本等条件的制约，井网密度难以达到研究要求，因此无法采用密井网解剖方法[6-10]。

本次研究是以渤中A油田为例，基于油田大量水平井信息，利用水平井横向段延续较长、平面信息丰富可靠的优势，通过岩性识别细分，拟确定浅水三角洲内部渗流屏障的分布规律、规模及物性等特征，为油田注采调整及三维地质建模提供参考。

1 研究区概况

研究区渤中A油田位于渤南低凸起西端、渤海湾盆地黄河口凹陷，其构造为发育于黄河口凹陷中央构造脊北端的复杂断块(见图1)。其主力含油层系位于新近系明化镇组下段，主要为浅水三角洲沉积体系。该区油藏储层物性较好，为高孔高渗储层，平均孔隙度为29.8%，平均渗透率为1.129 5 μm2，主要含油砂体呈叠合连片状分布，受到构造形态、岩性和断层的控制，为岩性-构造油气藏。

图1 研究区构造位置简图[11]

目前，区内总井数119口，其中水平井60口，水平段长度约200～450 m。经过多年注水开发，储层非均质性导致油田注采不均衡，新钻调整井显示砂体空间分布复杂多变、连通关系复杂，存在明显的渗流屏障遮挡作用。

2 渗流屏障类型与识别

2.1 沉积特征

有研究表明，渤中A油田区域明化镇组下段发育砂坝型浅水三角洲[12]。此类型浅水三角洲主要有分流砂坝、分流河道、分流间湾、溢岸砂、席状砂等。研究区分流砂坝的岩性以细砂岩为主，可见中砂岩，分选性和磨圆度较好，泥质较少，砂体厚度多在2.5～7.0 m，垂向韵律以均质韵律和反韵律为主，测井曲线形态以箱形、高幅漏斗形为主。分流河道以细砂岩粉砂岩互层为主，向上逐渐变细，出现泥质粉砂岩或粉砂质泥岩，垂向韵律为正韵律，测井曲线形态主要为齿化钟形、箱形或中幅指形。分流间湾以泥岩为主，自然电位在泥岩基线附近小幅波动，自然伽马值高。溢岸砂和席状砂虽成因不同，但二者岩性均多为泥质粉砂岩与粉砂质泥岩(见泥质条带)沉积，研究区较少钻遇。研究区单井沉积微相如图2所示。

图2 研究区单井沉积微相

2.2 渗流屏障类型

砂坝型浅水三角洲前缘中以分流砂坝和分流河道最为常见。分流河道作为主要的输砂通道，多被细粒的泥质沉积物充填，最终形成废弃河道[7-9]。垂向上，不同期次朵叶体之间由大规模的泛滥平原相隔，形成层间渗流屏障。平面上，单一朵叶体内部，除废弃河道之外，分流砂坝边部的坝缘部分沉积物粒度往往比坝的主体部位细，会对实际油水运动产生明显的遮挡作用，造成“砂坝相连，通而不畅”的生产效果。分流砂坝内部仍存在受季节性水流影响而形成的落淤层等屏障。传统的砂体解释难以满足水平井的横向研究，特别是不满足对坝缘部分识别的需求，因此提出应用精细岩性识别方法对浅水三角洲渗流屏障进行精细研究。

2.3 渗流屏障的识别

为保证利用测井进行岩石物理研究及储层参数解释模型的可靠性，在环境校正、测井曲线标准化的基础之上，对研究区取心井进行岩心归位。结合录井及岩石薄片鉴定分析资料，发现渤中A油田明下段储层主要为细粒和中 — 细粒岩屑长石砂岩，碎屑颗粒以石英、长石、岩屑为主，少量为云母和重矿物。岩石成分成熟度较低，颗粒分选性为中 — 好，呈次棱 — 次圆状。主要发育6类岩性，包括细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及灰质粉砂岩等。从表1可看出这6类岩性的分布规律、测井响应特征及测井参数值。

表1 研究区6类岩性及其测井曲线特征

在确定各类岩性测井响应特征及测井参数值后，采用测井曲线蛛网图拾取有利于分辨岩性的敏感曲线(见图3)。以研究区多口井的井壁取心资料为基础，采用交会图法建立岩性识别图版(见图4、图5)。

图3 渤中A油田各岩相测井相蛛网图

图4 自然电位与自然伽马交会图版

图5 补偿中子与自然伽马交会图版

从图版上看，自然伽马曲线反映了放射性，代表地层的黏土含量；自然电位曲线反映了离子的交换能力，代表地层的渗透性。因此，自然伽马和自然电位相对值交会时岩性识别效果较好，且除细砂岩和粉砂岩混杂的情况之外，基本上可用于识别各类岩性。对于粉砂岩和细砂岩，从补偿中子、伽马交会图来看，二者较好区分。

基于以上测井响应分析及识别图版的构建，确定了基于自然电位、自然伽马、补偿中子、密度曲线的岩性识别标准：

(1) 细砂岩，ΔVSP-0.017 6×qAPI>-0.905 &φCNL+0.285×qAPI<52.45。

(2) 粉砂岩，ΔVSP-0.017 6×qAPI>-0.905 &φCNL+0.285×qAPI>52.45。

(3) 泥质粉砂岩，-1.089<ΔVSP-0.017 6×qAPI<-0.905。

(4) 粉砂质泥岩，-1.253<ΔVSP-0.017 6×qAPI<-1.089。

(5) 泥岩，ΔVSP-0.017 6×qAPI<-1.253。

(6) 灰质粉砂岩，Δt<82&ρDEN>2.41。

应用上述标准识别渤中A油田非取心井的岩性，其识别结果与录井剖面识别结果的吻合率约达83%，识别精度达到要求。

3 渗流屏障定量分析

3.1 基于水平井的分流砂坝岩性分布模式

研究人员结合地震、测井以及试井等资料，已初步完成了该油田部分砂体构型分析工作[12-13]。在此基础上，我们对该油田所有水平井的岩性进行了细分识别，以典型水平井BZA-5H井为例进行分析。该井水平段岩性由初始的泥岩、粉砂岩逐渐过渡到细砂岩后，再次钻遇部分粉砂岩与泥质粉砂岩互层，进而与大段细砂岩相接，共钻遇2处较大渗流屏障，细砂岩段内偶见薄层粉砂岩。结合砂坝型浅水三角洲沉积规律，认为该井水平段轨迹由废弃河道进入单一分流砂坝，并通过与相邻砂坝叠合部，最终进入另一分流砂坝，且分流砂坝内部存在落淤层。其中，渗流屏障A段为废弃河道与坝缘的组合，渗流屏障B段为相邻砂坝坝缘叠合部(见图6)。结合现有沉积构型研究成果，确定渤中A油田砂坝型浅水三角洲岩性分布模式，如图7所示。

图6 BZA-5H井水平段岩性分布分析

图7 渤中A油田砂坝型浅水三角洲岩性分布模式

3.2 水平井钻遇渗流屏障类型

在模式认知的基础上，确定研究区内水平井水平段钻遇渗流屏障大致有分流间湾型、废弃河道型、坝缘型、落淤层型等类型(见图8)。 钻遇大规模细粒沉积后进入分流砂坝，渗流屏障类型多为分流间湾、泛滥平原等大规模泥质沉积体。水平段经过多个分流砂坝，砂坝间由废弃河道相隔，渗流屏障由“坝缘 — 废弃河道 — 坝缘”组合形成，其中废弃河道起到遮挡渗流的作用。水平段经多个分流砂坝，砂坝相互搭接，渗流屏障主要为坝缘，对流体运动起阻碍作用。井段内见多个薄层状细粒沉积，为枯水期形成的落淤层，会对流体产生一定的阻碍作用。由于水平井轨迹往往经过严格设计，水平段极少钻遇、贯穿大段泥岩，难以对浅水三角洲泛滥平原、分流间湾等大规模细粒沉积相进行规模统计。

图8 渗流屏障分类示意图

在砂坝型浅水三角洲中：废弃河道在平面上呈树杈状分布于分流砂坝之间，其岩性主要为泥岩和粉砂质泥岩；分流砂坝坝缘沿砂坝四周均有发育，多为泥质粉砂岩和粉砂质泥岩互层；落淤层通常披覆与分流砂坝内，发育密度收季节性水流影响，发育数量多但厚度相对较小，阻碍流体运动的能力有限。结合储层精细解剖研究成果，认为废弃河道型和坝缘型为浅水三角洲单一朵叶体内部的主要渗流屏障类型。

3.3 渗流屏障特征及规模分析

结合储层精细解剖的成果，确定渤中A油田所有水平井钻遇渗流屏障类型。利用过路井段在垂向上的信息，结合测井解释及实验分析等资料，对各类型渗流屏障三维规模和物性参数进行了统计。由于坝缘岩性成分相对复杂，因此采用厚度加权的方式统计其物性参数。在渤中A油田浅水三角洲储层，废弃河道型渗流屏障平面宽度约5～25 m，延伸长度一般小于1 km，孔隙度约5%～15%，渗透率小于4×10-3μm2；坝缘型分流屏障平面宽度约10～20 m，沿砂坝边部延伸，孔隙度约10%～20%，渗透率约0.10 ～0.30 μm2；落淤层型渗流屏障钻遇宽度一般小于5 m，垂向厚度一般小于1 m。

4 结 语

研究区浅水三角洲储层可识别出6种岩相类型。应用交会图法，根据不同岩性在测井曲线响应特征建立了各岩性的识别图版，为渗流屏障的识别提供了可行性依据。基于大量水平井资料，明确了研究区浅水三角洲储层4种渗流屏障类型：分流间湾型、废弃河道型、坝缘型、落淤层型。其中，废弃河道型和坝缘型渗流屏障是影响生产中油水运动的主要类型。通过多维互动对比与动静态综合分析的手段，充分利用水平井横向延续长、平面信息丰富可靠的优势，明确了浅水三角洲内部渗流屏障的分布规律、规模及物性等特征。