三角洲前缘亚相储层构型研究——以SH油田一区沙二下亚段为例

◇中石化胜利油田分公司物探研究院 宋晓倩

三角洲前缘亚相储层非均质性强，储层内部建筑结构单元间矛盾突出，导致储层剩余油分布极为复杂。为此，综合运用岩心、测井和分析化验等资料，在地层精细划分与对比的基础上，针对三角洲前缘亚相开展储层构型特征研究，明确不同级次的储层构型单元及层次界面对剩余油分布控制作用。由此，针对不同类型的剩余油提出优化挖潜措施，对于提高油田开发效益具有重要的实际意义。

1 前言

储层构型是指储层及其内部构成单元的形态、规模、方向及其空间叠置关系[1]。储层结构具有层次性，各级次的储集单元与隔夹层发育的复杂性表征了储层的非均质程度。随着我国油气勘探开发的不断深入，早期开发的油气储层，目前已普遍进入到开发中后期，综合含水率高、剩余油分布零散使得油田产量偏低，油田增储上产难度大。研究表明，有大量的剩余油存在于砂体内部未被开采，这部分受储层控制的剩余油是油田进行下一步开发挖潜的重要目标。SH油田作为济阳凹陷内重要的油气田之一，在沙河街组发育多套含油层系。前人针对SH油田沉积微相类型及储层特征等方面开展了一定的宏观研究，明确了沙二下亚段沉积时期储层发育情况[2-3]，但各种非均质性隔挡使得油水分布相对复杂，剩余油多呈整体分散、局部富集的特征，剩余油分布的复杂性使得小层或砂组层次的研究已经无法满足对储层精细描述的需求，而不同级次的层次界面与构型单元对剩余油分布的控制作用非常显著，因此针对研究区深入开展储层构型的精细解剖尤为必要。笔者依据构型理论和层次分析方法，充分运用测井、地质等资料，在地层精细划分与对比的基础上，针对SH油田沙二下亚段开展储层构型研究，分析储层内部不同级次的渗流屏障对地下流体的控制作用，该研究推动了三角洲前缘储层构型理论的发展，为油田后期有效预测剩余油分布及剩余油挖潜提供可靠依据。

2 区域地质概况

SH油田地处HM凹陷中央隆起带临邑大断层东端，该油田自北向南可划分为四区，其中SH油田一区位于该油田北部。研究区沙二下亚段共分为四个砂层组，普遍发育三角洲前缘沉积，岩性以灰褐色及灰色粉-细砂岩为主，岩心可见平行层理、波状层理等多种沉积构造[4]。

3 储层结构层次划分

依据Miall对构型界面的定义，借鉴前人对三角洲前缘现代沉积及古露头等的研究成果，结合研究区储层发育特征，建立了研究区构型界面的分级方案。Miall将河流相露头的储层构型开展细致解剖，识别出1～6级界面。其中，6级界面代表大型河道或古峡谷的界面，地震上具有明显的反射面[5]。研究区沙二下亚段顶部发育的“15韵律泥岩段”与下部1砂组之间的岩性岩相突变面，是水体的突然加深、基准面的快速上升的反映，在地震剖面上表现为“T3”反射层，为6级界面的识别标志，该界面限制了三角洲前缘的空间展布范围。在6级界面识别基础上，将沙二下亚段储层内部进一步识别出5个级次的构型界面，其中5级界面代表多期河道或河口坝复合砂体界面，4级界面代表单期河道或河口坝的分界面，3级界面代表河道和河口坝增生体之间的界面，而1、2级界面分别代表交错纹层面及层系组面，只可在岩心或露头识别[6]，本文重点针对3～5级界面开展研究。

3.1 五级界面的识别与特征

五级界面限定了水下分流河道复合体或河口坝复合体的空间展布，复合砂体主要由单一河道、单一河口坝等垂向及侧向叠加而成，反映了垂向上多期河道的改道及坝体的迁移[7]。在对取芯井开展精细描述及测井相研究基础上，总结出5级界面的成因类型，该界面的识别标志主要为洪泛泥岩，为有效可容空间相对较大下的灰色细粒物质沉积，泥岩厚度一般大于2m，横向稳定性好，多发育水平层理，可见植物炭屑、螺化石。该界面的测井曲线特征表现为：自然电位曲线幅度低，多位于基线位置，微电极曲线一般无幅度差。在连井剖面中，五级界面分布十分稳定，可限定连片发育的砂质复合体（图1）。

图1 水下分流河道储层4-5级界面划分图

3.2 四级界面的识别与特征

四级界面是单一水下分流河道或单一河口坝的沉积界面，反映了一期洪水事件的开始与结束，界面上下岩相一般存在明显差异[12]。研究区四级界面岩性多为薄层泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、钙质粉砂岩等，按照界面的成因类型，可将四级界面划分为砂体披覆泥岩、成岩钙质砂岩、河道底部滞留沉积三种类型（图1）。其中，砂体披覆泥岩为单期河道或河口坝沉积后，由于水体能量减弱，在洪水间歇期砂体顶部形成的细粒沉积，其沉积厚度相对较薄，一般不足2m，横向连续性不及洪泛泥岩。在湖盆的边缘位置，由于有效可容空间较小，使得后期河道砂体对前期河道砂体产生侵蚀冲刷，导致早期河道顶部细粒物质遭受冲刷，此时可在连井剖面中识别砂体叠置面区分两期河道砂体；其次，由于河道底部和河口坝顶部物性相对较好，流体渗流能力强，孔隙水中富含的矿物离子易于沉淀胶结，形成成岩钙质砂岩，可作为四级界面的识别标志；另外，在单期河道底部多存在河道底部滞留沉积，是垂向上识别单一河道的重要标志。

3.3 三级界面的识别与特征

三级界面是单一水下分流河道或单一河口坝内部增生体的分界面，主要由水体能量变化或湖水季节性涨缩等原因形成，界面上下岩相相似[8]。通过对岩心井的细致解剖，认为三级界面的成因类型主要为物性差异沉积、成岩钙质砂岩（图2），界面岩性为粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、钙质粉砂岩等，在三级界面发育位置储层含油性变差。由测井曲线可以看出，自然电位、微电极曲线有微小回返或无明显回返，当储层后期发生成岩作用时，微电极曲线上呈现钙质尖峰状。由于三级界面识别难度较大，在测井曲线上仅可部分识别，由三级界面可将单期河道或河口坝进一步细分为多个增生体。

图2 水下分流河道储层内部3级界面划分图

4 构型单元组合特征

构型单元界面的研究是开展构型研究的基本要素，在对不同级次构型界面识别的基础上，结合岩心、测井及多种室内分析化验资料，在SH油田一区沙二下亚段三角洲前缘沉积体系中识别出水下分流河道、水下天然堤、河口坝、席状砂、分流间湾、前三角洲泥等6类结构单元，建立了三角洲前缘储层构型单元识别特征。

由于研究区水下分流河道频繁摆动，使得河道砂体间多发生相互切割或叠加，在平面上表现为连片发育的复合河道砂体，多个河口坝侧缘在平面上相互拼接，也形成了河口坝“坝群”[7]。本文通过重点针对水下分流河道和河口坝砂体开展研究，以期在复合水下分流河道及复合河口坝砂体中识别出单成因砂体，通过分析单成因砂体间接触关系，最终确定其空间展布方式。

4.1 单砂体识别标志

（1）单一河道识别标志。垂向上，单一水下分流河道的识别主要依据识别四级构型界面来完成。然而，对于同一沉积时期形成的河道而言，从侧向上识别河道的边界难度较大。基于河道沉积规律，砂体在不同方向上发育特征存在差异，一般而言，在顺物源方向上砂体连续性好，在垂直物源方向上砂体连续性差。由此，在对研究区砂体开展剖面分析研究的基础上，识别出垂直物源方向上识别单一水下分流河道的3种标志：河道砂体顶面高程差异、河道间细粒沉积、河道砂体及储层物性的变化趋势。其中河道砂体顶面高程差异是由于河道沉积时古地形不同，河道改道废弃时间存在差异，导致不同单一河道砂体沉积时顶面存在高程差异。其邻井表现为相邻砂体顶面距离小层顶面的深度、砂体厚度及测井曲线形态方面存在不同来识别出多个河道；河道间细粒沉积指平面上两期河道之间可被天然堤或者分流间湾等细粒沉积分隔，两河道呈孤立式展布，该类模式较易识别；此外，在垂直水流方向上，单一河道砂体的变化规律为由河道中心向河道边缘砂体厚度减薄，储层物性由好变差，由此可在相邻井之间识别出单一水下分流河道的边界。

（2）单一河口坝识别标志。垂向上，单一河口坝的识别同样依据四级构型界面来识别。侧向上，主要通过研究河口坝剖面配置组合关系识别河口坝边界，由此，在研究区确定单一河口坝的4种识别标志：储层顶面高程差异、坝间沉积、坝缘侧向交错叠置、曲线形态及砂体沉积厚度差异。其中储层顶面高程差异、曲线形态及砂体沉积厚度差异同单一河道的识别标志原理类似。坝间沉积指在河口坝边缘及前方往往发育受波浪改造形成的大面积席状砂，剖面上表现为相邻井河口坝砂体之间被薄层细粒砂体分隔或者不同单一河口坝间被前三角洲泥岩隔开，以此可识别出单一河口坝侧向边界；坝缘侧向交错叠置指平面上两个河口坝边缘相互交错叠置，叠置区域即为单一河口坝的边界，通过测井曲线回返可在垂向上识别出两期河口坝的边缘。

4.2 垂向叠置样式

结合测井解释结论，沿垂直物源和顺物源方向绘制构型单元剖面连通图，总结研究区4-5级界面控制下的构型单元之间的接触样式。研究认为，各构型单元的垂向叠置样式可划分为下切型、接触型和相隔型3类（图3）。下切型指在有效可容空间小的盆地边缘，后期河道对前期河道砂体严重切割，使前期河道顶部细粒沉积物被完全侵蚀，被切割的前期河道砂体仅保留底部部分沉积物，岩心上可见后期河道的底部滞留沉积，自然电位曲线上表现为明显回返的两期，且上部曲线幅度大于底部，垂向连通性好；接触型指在有效可容空间中等的盆地中部，后期河道砂体与前期河道砂体直接接触或浅切前期砂体，一般切割深度不大，两期河道间基本不存在细粒沉积物。在河口坝复合体中也可见前后两期坝体的垂向接触叠加，但两期河口坝之间无明显侵蚀现象，由连井剖面可见，自然电位曲线在垂向上可划分为两期，微电极曲线中泥质夹层厚度薄或不明显，垂向连通性弱；相隔型主要是在有效可容空间大的盆地内部，前后两期河道或河口坝垂向上相隔分布，两期砂体之间存在一定厚度的泥质等细粒沉积物，垂向上砂体呈不连通状态，此时流体主要沿储层内部发生侧向流动。

图3 SH油田一区沙二下亚段构型单元垂向叠置样式

5 构型单元接触样式与剩余油分布的关系

不同沉积时期，受物源、古地形、湖平面升降变化的影响，砂体空间展布及发育规模存在差异。同一沉积时期，不同河道的分叉改道及河口坝侧向叠置也使砂体之间的连通关系错综复杂。构型单元间接触关系的复杂性决定了剩余油的差异富集。4级构型单元限定了相对优势的流体运移通道，其内部不稳定的3级界面则对流体渗流起局部遮挡作用，二者共同控制了剩余油的分布[9]。经过研究总结出剩余油空间分布的3种富集区：叠置连通砂体相对低渗段、侧向连通砂体侧翼、低渗透层内部及非渗透泥岩边缘（图4）。在注水开发过程中，河道底部和河口坝顶部渗透率整体偏高，油气采出程度高，故在低渗段的河道顶部和河口坝底部易形成油气聚集，不同叠置样式的砂体垂向连通性的差异导致剩余油的差异分布；侧向连通砂体易在注入水无法波及的河道和河口坝侧翼形成剩余油富集[10]；另外，砂体内部不稳定的三级界面构成了局部渗流屏障，低渗透层与围岩间存在渗流差异，不易被注入水波及，造成剩余油在其内部的富集。若三级界面为非渗透泥岩，剩余油则多集中于该界面边缘。

图4 构型单元空间展布与剩余油分布模式图

6 结论

（1）SH油田一区沙二下亚段三角洲前缘储层发育1～6级构型界面和水下分流河道、水下天然堤、河口坝、席状砂、分流间湾、前三角洲泥等6类结构单元。

（2）构型单元的垂向叠置样式包括下切型、接触型和相隔型3种类型。

（3）4级构型单元限定了相对优势的流体运移通道，其内部不稳定的3级界面则对流体渗流起局部遮挡作用，二者共同控制了剩余油的分布，剩余油空间分布的3种富集区包括叠置连通砂体相对低渗段、侧向连通砂体侧翼、低渗透层内部及非渗透泥岩边缘。