大井距条件下扇三角洲前缘储层构型表征——以乍得R油田R4区块KIV3组为例

崔炳凯，李贤兵，李香玲，高兴军，雷 诚，肖 康，梁宇馨，沈 楠

( 1. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083；2. 中油国际(乍得)上游项目公司，北京 100034 )

0 引言

随油气田开发的深入，受储层内不同级次渗流屏障的影响，储层油水分布规律愈加复杂。在现有经济技术条件下，我国陆相沉积油藏将近70%的油气滞留在地下，其中近35%的油气受储层构型影响[1]。进行储层构型研究能够深化地下地质认识，对油田开发调整和剩余油挖潜具有重要意义[2]。

储层构型是指不同级次储集单元与隔夹层的形态、规模、方向及空间叠置关系[2]。储层构型研究起源于露头沉积学分析，MIALL A D提出河流相露头构型要素分析方法，并将河流相划分为0～8级构型界面[3]。有关研究由河流相[4-7]扩展到三角洲[8-13]、扇三角洲[14-15]及冲积扇[16]等。对于扇三角洲前缘储层密井网区，陈程等建立原型模型，研究砂体几何形态及分叉规律，建立扇三角洲前缘地质知识库[17]；根据岩心和测井资料，林煜等分析扇三角洲前缘储层构型单元的特征，建立构型分级体系，开展复合砂体和单一砂体级次的定量表征并建立三维构型模型[18]；基于储层构型理论，瞿雪娇等分析水下分流河道和河口坝的内部结构，建立地质模型并分析储层剩余油分布，建立3种砂体内部结构的控油模式[19]；根据岩心、测井及动态资料，张瑞香等利用电相梯形图法定量预测构型界面的分布，采用Bayes判别分析法建立构型要素的识别标准[20]。目前，在密井网条件下，储层构型研究主要基于岩心、录井、测井和地震[21-23]等资料，对于大井距条件下储层构型表征的研究较少，且受单井和地震资料分辨率限制，定量表征不确定性大；在构型表征过程中动静态资料结合不足，未充分利用动态资料反映丰富的地下信息。

受井距影响，大井距条件下储层构型定量表征不确定性大，砂体规模和连通性研究缺乏证据，表征结果可靠性不高。以乍得R油田R4区块KIV3组储层为例，根据岩心、录井、测井资料，挖掘生产动态资料蕴含的砂体连通性信息；以泥质沉积和河道底部滞留沉积为垂向边界识别标志，侧向上以砂体高程差异、厚度差异、韵律差异为侧向边界识别标志；以经验公式为辅助识别标志，通过动静态资料结合建立适用于大井距条件下储层构型表征方法，进行扇三角洲前缘储层构型识别，对研究区注水开发综合调整具有指导意义。

1 研究区概况

R油田位于乍得Bongor盆地中北部的北坡，东接Prosopis构造带，西临Naramay构造带，其中R4区块位于R油田东南部，主要为南、北两条北西—南东向断层控制的背斜构造(见图1)，发育常温常压的层状边水构造油藏(背斜油藏)。R4区块自下而上主要发育下白垩统P组、M组、K组、R组和B组[24]，其中K组划分为4个油层组和16个砂层组，主力层为KIV油层组的KIV3砂层组。目的层段KIV3砂层组沉积时期物源为北东—南西向，为湖相扇三角洲前缘沉积，发育水下分流河道、河口坝和席状砂微相[25]。储层埋深为1 500～1 580 m，为中孔中高渗储层，单层厚度以2～6 m为主。

研究区自2011年4月投产以来，处于衰竭式开采，2015年5月开始笼统注水，2019年6月局部转为分层注水开发。R4区块共钻井20口，平均井距约为573 m，井距大，为典型的反九点式注采井网(见图1)；综合含水率为60%～65%，经过笼统注水和分层注水补充能量后，压力保持水平为70%～80%。由于部分油水井对应关系与储层连通性不明确，导致不同方向油井见效不均、平面矛盾大。

图1 乍得R油田R4区块构造位置(据文献[24]修改)Fig.1 The structural location of R4 Block in R Oilfield, Chad(modified by reference[24])

2 构型单元分级与特征

2.1 构型界面分级体系

由于低级别储层构型单元的分布受控于高级别储层构型单元，在开展储层构型研究前进行构型界面分级[26]。基于MIALL A D提出的河流相储层构型界面分级体系[3]，结合扇三角洲前缘砂体的沉积环境和沉积规律，建立扇三角洲前缘储层构型1～7级分级体系(见表1)。

根据岩心资料，对1～3级构型单元进行表征，受取心井的数量、分布及井距影响，难以实现该级别构型单元的井间对比；4级构型单元相当于单砂体，利用测井相进行表征；5级构型单元相当于小层沉积微相规模，储层研究难以满足研究区开发调整的需要；6～7级构型单元砂体垂向跨度与空间规模大，可以利用地震属性进行刻画，但构型表征结果对开发效果改善不明显。

为满足研究区开发调整需要，考虑扇三角洲前缘砂体内部结构的复杂性，以4级构型单元为表征的重点。

表1 扇三角洲前缘储层构型界面分级体系

2.2 4级构型单元特征

根据岩心、测井和录井等资料，结合研究区目的层沉积特征，可识别水下分流河道、河口坝和席状砂3种4级构型单元(见图2-3)。

图2 研究区典型井岩心沉积构造Fig.2 Sedimentary structure of cores from typical well in the study area

(1)水下分流河道。主要为浅灰色中—细粒长石砂岩，颗粒呈次磨圆状—次棱角状，结构成熟度及成分成熟度较低，砂体内部发育平行层理(见图2(a))、槽状交错层理(见图2(b))、楔状交错层理(见图2(c))等，河道底部常见冲刷面(见图2(d))。自然伽马测井曲线形态多为钟形、箱形和微齿化的箱形(见图3)，构型界面常呈顶平底凸状。

(2)河口坝。主要以浅灰色细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩为主，颗粒粒度较水下分流河道的细，垂向上表现为下细上粗的反韵律，砂体内部发育波状交错层理(见图2(e))。自然伽马测井曲线形态多为底部渐变、顶部突变的漏斗形和微齿化的漏斗形(见图3)，构型界面常呈底平顶凸状。

(3)席状砂。主要以泥质粉砂岩和粉砂质泥岩为主，颗粒粒度细，砂体薄，砂体内部发育小型交错层理，偶见变形层理(见图2(f))。自然伽马测井曲线形态多为低幅度指状(见图3)。

图3 研究区构型单元综合分析Fig.3 Comprehensive analysis of architecture element in the study area

3 4级构型单元定量表征

基于“垂向分期、侧向划界”的储层构型表征思路，利用测井和岩心资料进行构型单元的单井识别，在垂向分期的基础上，采用侧向边界识别标志和动静态资料结合方法拟合的经验公式，刻画构型单元的井间侧向边界。

3.1 垂向分期

结合测井、岩心等资料，研究区主要发育泥质沉积和河道底部滞留沉积两类4级构型界面。

(1)泥质沉积。在上一期砂体沉积结束到下一期砂体开始沉积之前，因水动力较弱而形成的泥质细粒沉积，岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩。其典型的测井响应特征为自然伽马高、电阻率低(见图4(a))。

(2)河道底部滞留沉积。当湖平面下降或基准面上升时，后期河道冲刷侵蚀前期沉积的砂体而使两期砂体直接接触，侵蚀冲刷面之上堆积厚度不大的底部滞留沉积，岩性主要为粗砂岩。其典型的测井响应特征为自然伽马高，多为钟形曲线的底部(见图4(b))。

图4 研究区4级构型界面识别特征Fig.4 Interface identification characteristics of 4-level architecture in the study area

3.2 侧向划界

识别构型单元的侧向边界是储层构型表征的关键。目前主流密井网区的侧向划界方法，主要根据单砂体侧向边界识别标志刻画单砂体的井间边界。在大井距条件下，侧向边界识别标志仅能识别部分单砂体的井间边界。为减小井距对构型表征精度的影响，采用动静态资料结合方法判断单砂体侧向边界。

3.2.1 静态资料识别标志

在同一单层内，以相邻井钻遇砂体顶面高程差异、砂体厚度变化及测井曲线韵律差异为单砂体侧向边界识别标志，进行单砂体侧向划界。

(2)厚度差异。从沉积主体向边缘单砂体厚度逐渐减薄，当一期单砂体与另一期单砂体的边部在侧向上接触时出现厚度差异(见图5(b))。

(3)韵律差异。不同期次砂体沉积时的水动力条件往往不同，导致测井曲线的韵律存在差异，如水下分流河道测井曲线多呈箱形和钟形，河口坝砂体多呈漏斗形(见图5(c))。

3.2.2 动态资料识别标志

目前利用生产动态资料分析井间砂体连通性的方法，主要有试井[27-28]、示踪剂[29]、吸水剖面测试、动态数据反演[30]及注采动态分析等，其中试井、示踪剂等方法存在成本高、耗时、实施困难、影响油田生产及污染地层等缺点。注采动态资料是体现油藏开发特征的最佳参数[31]，由注水量变化引起的采油井各项生产动态数据的波动可以反映注采井间的砂体连通性[32]。根据注水井的注水曲线和采油井不同生产阶段各项动态数据的变化，分析研究区注水过程中采油井的受效情况，结合注水井的吸水剖面，识别注采井间的不连通砂体层位，以确定单砂体边界。

图5 研究区单砂体侧向界面识别标志Fig.5 Identification symbol of lateral interface of single sand body in the study area

研究区X15、X9井分别为同一注采井组的采油井和注水井(见图1)，X15井前期生产层段为KIV31、KIV32和KIV34；2019年10月换层生产KIV35-7(见图6(a))。其中X9井于2015年4月注水，X15井产量按衰竭开采阶段递减率递减且含水率未明显上升，说明X15井在笼统注水过程中未受效，X9井的主力吸水层为上部层系(KIV31和KIV32)(见图6(b))，因此X15、X9井之间上部层系不连通，存在单砂体侧向边界。

3.2.3 单砂体宽厚比

对研究区KIV31-7逐层研究，以侧向边界识别标志(见图7(a))，以及利用注采动态资料识别标志识别的井间不连通现象(见图7(b))作为单砂体侧向划界的依据，采用动静态资料结合方法确定纵向各层静态、动态证据充分的单砂体边界。根据单砂体侧向延伸宽度和井钻遇的单砂体厚度，拟合经验公式，为侧向边界识别标志和注采动态资料识别标志不明显区域单砂体规模的刻画提供参考。

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以X7—X8—X9和X9—X15两个连井剖面(见图7)的KIV31为例，利用单砂体厚度和井距计算已知边界单砂体的侧向延伸宽度。通过测井曲线确定单砂体厚度，根据两个单砂体厚度与总厚度之比，在井距的约束下计算单砂体的侧向延伸半宽度，若可以确定单砂体两侧的边界，则侧向延伸宽度为两侧向延伸半宽度之和(见图7(a))；若仅可以确定单砂体一侧边界，则以两倍侧向延伸半宽度表示侧向延伸宽度(见图7(b))。图7中wi为第i个单砂体的侧向延伸宽度；hi为第i个单砂体的厚度；s为井距；wib和wib′分别为第i个单砂体的两侧向延伸半宽度。

研究区KIV31-7识别24个井间单砂体侧向边界，其中采用侧向边界识别标志识别井间单砂体边界19个，注采动态资料识别井间单砂体边界3个，由侧向边界识别标志和注采动态资料确定的单砂体井间边界2个。统计井钻遇的单砂体厚度和侧向延伸宽度，拟合二者之间的经验公式(见图8，其中，w为单砂体侧向延伸宽度，h为单砂体厚度)。

为验证研究区单砂体侧向延伸宽度统计数据的合理性，将研究区统计数据与基于密井网区和露头区建立的扇三角洲前缘储层地质知识库[18,33-34]进行比较。研究区砂体宽厚比在95～217之间，储层地质知识库的砂体宽厚比在22～226之间，研究区统计数据与扇三角洲前缘储层地质知识库符合较好。根据单砂体厚度，采用拟合经验公式计算单砂体侧向延伸宽度，确定的单砂体厚度对应的宽度是一个范围，而非一个绝对值，实际应用时应结合沉积模式，合理地进行4级构型单元的精细刻画。

图6 研究区X15、X9井测井、射孔及吸水剖面综合信息Fig.6 Comprehensive information of well logging, perforation and water absorption profiles of well X15 and well X9 in the study area

图7 动静态资料结合方法单砂体宽度确定Fig.7 Determination the width of single sand body by the method of combination the static and dynamic data

图8 研究区单砂体侧向延伸宽度和厚度关系Fig.8 The relationship between the lateral extension width and the thickness of the single sand body in the study area

4 储层构型表征

在“垂向分期、侧向划界”储层构型表征思路的指导下，利用动静态资料结合方法对研究区储层构型进行表征。基于构型定量表征结果(见图9-10)，参考单砂体构型组合模式研究[35-36]，建立研究区单砂体的垂向叠置样式和侧向接触关系(见图11)。

4.1 4级构型单元规模

研究区KIV31发育8条水下分流河道单砂体，河道流动方向以北东—南西向和北西—南东向为主，侧向延伸宽度在300～700 m之间，河道前方发育4个河口坝单砂体，河口坝单砂体之间被水下分流河道和席状砂分隔而未连片发育(见图9)。总体上，顺物源方向砂体连通性好。

图9 研究区KIV31单砂体分布Fig.9 Distribution of single sand body of KIV31 layer in the study area

根据构型表征结果，统计不同类型单砂体的厚度、侧向延伸宽度，实现研究区4级构型单元定量表征。其中，研究区水下分流河道单砂体厚度在1～9 m之间，以1～5 m厚度单砂体为主(见图10(a))，侧向延伸宽度在300～900 m之间，以300～600 m宽度单砂体为主(见图10(b))；河口坝单砂体厚度 在1～7 m之间，以1～4 m厚度单砂体为主(见图10(c))，侧向延伸宽度在300～700 m之间，以300～500 m宽度单砂体为主(见图10(d))。

4.2 4级构型单元垂向叠置样式

以泥质沉积和河道底部滞留沉积为垂向边界识别标志，研究区发育孤立式、叠加式和削截式3类单砂体垂向叠置样式(见图11)。

(1)孤立式。两期单砂体在垂向上被泥岩等细粒沉积物分隔而没有互相接触。孤立式单砂体叠置关系的测井曲线表现为明显分离的箱形、钟形或漏斗形，单砂体分界处曲线回返明显。孤立式单砂体主要在高水位体系域出现，沉积物可容纳空间远大于沉积物补给通量(A/S≫1，A为可容纳空间增长速率，S为沉积物供应速率)，沉积物补给相对不足，单砂体被泥质沉积分隔(见图11中X8井KIV31水下分流河道单砂体和KIV32河口坝单砂体)。

图10 研究区单砂体定量表征结果Fig.10 Quantitative characterization results of single sand body in the study area

(2)叠加式。两期单砂体在垂向上相互接触，后期形成的单砂体对早期形成的单砂体没有明显的冲刷、侵蚀作用。叠加式单砂体叠置关系的测井曲线表现为阶梯状的箱形、钟形或漏斗形，单砂体分界处曲线有小幅回返。叠加式单砂体主要在湖侵体系域出现，沉积物可容纳空间不小于沉积物补给通量(A/S≥1)，单砂体间沉积薄层细粒物质(见图11中X11井KIV31水下分流河道单砂体和席状砂单砂体)。

(3)削截式。后期形成的单砂体对早期形成的单砂体有明显的冲刷、侵蚀作用，垂向上存在明显的下切。削截式单砂体叠置关系的自然伽马测井曲线旋回特征不明显。削截式单砂体主要在低水位体系域出现，沉积物可容纳空间小于沉积物补给通量(A/S<1)，早期沉积的单砂体被后期沉积的单砂体侵蚀冲刷而直接接触(见图11中X7井KIV32水下分流河道单砂体和河口坝单砂体)。

4.3 4级构型单元侧向接触关系

以高程差异、厚度差异、韵律差异和经验公式为侧向边界约束条件，研究区发育孤立型、对接型和切叠型3类单砂体侧向接触关系(见图11)。

图11 研究区KIV31、KIV32构型表征剖面 Fig.11 The profile of architecture characterization results of KIV31 and KIV32 layers in the study area

(1)孤立型。两个单砂体在侧向上被泥岩等细粒沉积物分隔而没有相互接触。孤立型侧向接触关系主要在高水位体系域出现，反映高可容纳空间下，沉积物供给和水动力不足，河道摆动迁移能力弱的特征，单砂体间不连通(见图11中X9、X10井KIV32水下分流河道单砂体)。

(2)对接型。两个单砂体在侧向上相互接触，且接触处厚度明显变薄。对接型侧向接触关系主要在湖侵体系域出现，反映沉积物可容纳空间与沉积物补给通量相对平衡(A/S=1)的特征。若两个水下分流河道单砂体在侧向上相互对接，由于河道边部物性条件差，单砂体间连通性较差；若水下分流河道单砂体与河口坝单砂体在侧向上相互对接，河道下部和河口坝上部物性好，单砂体连通性较好(见图11中X11、X12井KIV31水下分流河道单砂体)。

(3)切叠型。两个单砂体在侧向上相互切叠，被切叠单砂体自然伽马测井曲线出现回返。切叠型侧向接触关系主要在低水位体系域出现，反映低可容纳空间下，沉积物供给充足，河道侧向频繁迁移摆动的特征。若切叠面上沉积泥岩等细粒沉积，则单砂体间连通性差；若切叠面处的细粒物质被冲刷，则单砂体间连通性好(见图11中X6、X7井KIV31水下分流河道单砂体)。

5 结论

(1)乍得R油田R4区块KIV3组扇三角洲前缘储层识别水下分流河道、河口坝和席状砂3种基本单砂体构型单元。

(2)研究区垂向发育泥质沉积和河道底部滞留沉积两类单砂体垂向边界识别标志，侧向发育高程差异、厚度差异和韵律差异3类单砂体侧向边界识别标志。

(3)大井距条件下动静态资料结合的储层构型精细表征方法，基于侧向边界识别标志和注采见效状况识别单砂体边界，拟合构型单元宽厚比经验公式，在缺乏静态和动态资料识别标志时辅助确定井间单砂体的展布范围，能够提高储层构型表征精度。

(4)研究区水下分流河道单砂体厚度在1～9 m之间、侧向延伸宽度在300～900 m之间；河口坝单砂体厚度在1～7 m之间、侧向延伸宽度在300～700 m之间；垂向发育孤立式、叠加式、削截式3类单砂体叠置样式，侧向发育孤立型、对接型、切叠型3类单砂体接触关系。