復合河道內部單期河道邊界識別方法研究

苗厚純，楊為華，于宏宇，李 冰，袁和平，張善義，蘭金玉

MIAO Hou-chun，YANG Wei-hua，YU Hong-yu，LI Bing，YUAN He-ping，ZHANG Shan-yi，LAN Jin-yu

大慶油田有限責任公司第五采油廠，黑龍江 大慶 163513

Oil Recovery Plant No.5,Daqing Oilfield Corp. Ltd.,Daqing 163513,China

隨著油田挖潛剩余油的深入，一些原本認為大面積連通分布的辮狀河道砂體，動態顯示并不連通，在注水開發時，該類儲層呈多段、成片狀水淹[1]，水驅剩余油較多，水驅油效率僅達到34%[2]。由于辮狀河道砂體橫縱向切疊嚴重，在垂向上和平面上難以區分[3]。因此，精細刻畫單一期次河道邊界，對尋找和挖潛剩余油具有重要的意義。

傳統方法識別單一期次河道局限于平面和剖面二維空間上，很難從三維、多角度、多方法、全方位宏觀上把握河道空間的變化規律和河道邊界位置。雖然趙翰卿[4]、李椿[5]、張燕[6]、陳鳳喜[7]、侯加根[8]、伍濤[9]、唐海發[10]、張春生[11]、司學強[12]、張昌民[13]、張善義[14]、廖保方[15]、林承焰[16]等進行了相關深入研究，從二維空間進行深入解剖，但沒有從三維建立起適合各種沉積環境的大型復合辮狀河道砂體內部單一期次河道的識別的方法體系[17-21]。論文以野外露頭為指導，總結了9種復合辮狀河道砂體內部單一期次河道邊界的識別方法，通過三維視窗，采取三維多方法聯動技術，實現了三維空間識別單一期次河道邊界的方法，該方法適應多種沉積環境的復合河道內部單一期次河道的識別，對單一期次河道的認識和剩余油的挖潛具有重要的指導意義。

1 辮狀河道沉積特征

辮狀河道砂體沉積特征多樣，位于吉林省四平市泉頭組剖面，其沉積特征與大慶長垣北部葡I組砂質辮狀河具有較好的一致性，以此剖面為指導，研究地下單其次河道邊界的識別技術。

1.1 辮狀河流相的識別標志

辮狀河流相沉積剖面中多發育鈣質僵塊(圖1A)，反應干熱陸上沉積環境。心灘砂體沉積速率較快，河道邊緣砂體堆積坡度較陡，砂體易于發生蠕動變形，多發育同生蠕動變形層理(圖1B)。辮狀河道砂體多見正旋回沉積(圖1C)，沉積剖面多以砂包泥，砂體橫向連續性好。辮狀河道砂體橫向拓寬能力強，天然堤發育少。辮狀河道砂體多為凹凸不平的沖刷面，沖刷面之上為褐黑色滯留沉積砂礫巖，分選磨圓較差(圖1D)。河道底部多見紫紅色巨型泥礫(圖1E)，泥礫呈明顯不連續順層排列(圖1F)。河道砂體內發育大、中型槽狀和板狀交錯層理(圖1F)。

圖1 野外露頭剖面(吉林省四平市泉頭組)Fig.1 The field outcrop profile (Siping,Jilin Province,the head Group)

1.2 野外露頭與巖心沉積特征對比

四平市泉頭組辮狀河流相與大慶長垣北部辮狀河流相對比分析。以②號辮狀河流沉積特征為例(圖2)，在河道下部為沖刷面(圖2-A1)、褐黑色滯留沉積砂礫巖和紅色巨型泥礫(圖2-B1)，在沉積的中下部，發育心灘沉積的含礫中-細砂巖。心灘壩沉積物呈向上變細的正粒序，其內發育槽狀交錯層理(圖2-B1)、楔狀交錯層理(圖2-C1)，河道內部零星的發育泥礫。

長垣北部辮狀河道最下部發育沖刷面(圖2-A2)，沖刷面上部發育含礫細砂巖、泥礫(圖2-B2)，中下部發育槽狀交錯層理(圖2-C2)，楔狀交錯層理(圖2-D2)。其沉積特征與野外露頭相比，巖性、分選、磨圓等具有較好的相似性，因此，以此野外沉積剖面為指導，建立研究區辮狀河道之間在垂向和橫向上的接觸關系具有可行性。

圖2 野外剖面與取心井辮狀河流相沉積特征對比圖Fig.2 Comparison of the sedimentary characteristics of braided river facies in the field outcrop and coring wells

2 辮狀河道砂體接觸模式

野外辮狀河流沉積剖面呈多期河道切疊(圖3)。在橫向200 m、縱向20 m的范圍內有7期河道相互切疊，已形成了沒有清晰界限的橫縱向疊合砂體，砂體內部發育眾多的具有沖刷特征的層次界面。雖然河道之間沒有較穩定的泥質隔層，但是由于河道形成的水動力、沉積物粒度和泥質含量等不同，依然存在一定的非滲流屏障，對油田后期開發調整影響依然較大。

由于河流多期改道、搬運沉積，從而形成了剖面截切、平面網狀疊置連片的多種接觸組合類型。

(1)側向接觸型

同一時間單元內，發育不同期次的分流河道，河道砂體因形成時間不同，頂面距地層界面的距離不同，存在一定的高程差，這種高程差是識別單期河道的標志。例如：⑥號砂體和⑦號砂體之間高程上存在一定的高程差(圖3-C1)。

(2)厚薄不均型

河道發育過程中水動力不同、物源量不同，引起沉積厚度的差異，并且這種差異可以在較大范圍內追溯，厚度差異可作為識別單期次河道邊界的標志。例如：④號砂體和⑤號砂體之間厚度上存在一定的差別(圖3-C2)。

(3)側向疊置型

同一時間單元內，后沉積的河道對前期沉積的河道側向切割。野外剖面①號砂體和②號砂體是這種沉積模式，為兩期河道側向疊置(圖3-C3)。

(4)垂向疊置型

同一時間單元內不同河道決口、改道，形成垂向疊加樣式，但屬于同一時間單元內的沉積砂體，一般后一期決口規模比前一期河道規模小，可以做為判斷單期次河道邊界標志。例如：②號砂體和③號砂體就是這種沉積模式(圖3-C4)。

(5)完全獨立型

同一時間單元內發育的同期次兩條河道，由于側向拼合可形成復合河道，兩河道之間可發育細粒的河間沉積。不連續分布的河間沉積是不同單一河道分界的標志(圖3-C5)。

(6)廢棄分割型

廢棄河道是單一河道砂體邊界重要標志。最后一期廢棄河道則代表最后一次性河流沉積作用的改道，可以依據廢棄河道區分出不同的河道砂體(圖3-C6)。

圖3 不同期河道接觸關系Fig.3 The channel contact relation in the same period

3 單一期次河道識別方法

河道邊界的準確識別是單期次河道識別的關鍵。以野外建立為指導總結了適合研究區的9種單一期次河道邊界的識別方法。

(1)同期不同河道側向疊置法

兩期河道側向疊置，在同一時間單元內，后一期河道對前一期河道側向切疊，形成同一時間單元內不同時期兩期河道疊加體。此種方法主要識別側向接觸型和側向疊置型河道砂體邊界。

(2)高程差識別法

河道砂體頂面距離沉積單元頂存在較大高程差，可以根據高程差，判斷是否是同一河道。此種方法主要識別側向接觸型河道之間的邊界。

(3)曲線特征法

不同河道之間由于沉積時水動力差異、沉積物量等存在差異，這些差異在測井曲線上形態發生變化。此方法主要識別完全獨立型河道之間的邊界。

(4)斷續河間沉積法

同一時間單元內發育的兩條河道，由于側向接觸形成復合河道，但河道間多發育細粒河間沉積物，不連續分布的河間沉積是河道分界的標志。

(5)廢棄河道法

廢棄河道是單期河道砂體邊界的重要標志，最后一期辮狀廢棄河道則代表一次性河流沉積作用的改道，可以依據廢棄河道區分出不同的河道砂體，此種方法主要識別廢棄分割型河道邊界。

(6)夾層變化法

辮狀河道內部夾層呈現垂向加積，夾層厚薄、規模反映河流沉積時的水流能量及碎屑物質供給量，夾層的規模、厚度等在一定程度上可以做為河道邊界的標志。

(7)韻律變化法

砂體韻律性反映了河流的沉積機理，而不同的河流可能具有不同的沉積機理。在一定范圍內，同一河道韻律性具有相似性，韻律性差別可作為識別河道的標志。

(8)河道砂體厚度差異法

河道水動力不同，會引起沉積厚度差異，如果這種差異性可在較大范圍內追溯，可能是同一沉積單元的不同期河道。此種方法主要識別厚薄不均型河道之間的邊界。

(9)動態差異法

不同河道動態、水淹狀況不同，相差較大，可以作為驗證證據，此種方法主要識別垂向疊置型和廢棄分割型河道砂體之間的界限。

4 應用實例

研究區位于大慶長垣北部，是一個典型的短軸背斜構造，具有統一的水動力系統，統一的油水界面和油氣界面；自下而上沉積了高臺子、葡萄花、薩爾圖三套層系，儲層以厚油層發育為主，2 m以上油層有效厚度占總厚度的62.5%。其中葡I3層發育大面積辮狀河道砂體，內部零星發育多個坨狀溢岸砂。

4.1 沉積微相精細刻畫

二維空間單一方法精細刻畫大型復合河道內部單期次河道非常困難。通過三維視窗，利用同期不同河道側向疊置法、高程差識別法、曲線特征法、斷續河間沉積法、廢棄河道法、夾層變化法、韻律變化法、河道砂體厚度差異法及動態差異法進行單一河道邊界的識別，采取三維多方法聯動技術對連井剖面進行多視覺觀察和分析，將相鄰的同種類型識別標志作為同一個邊界連接起來，識別單一河道邊界，并最后將河道邊界線投影到平面上，最終精細刻畫了研究區辮狀河道沉積相帶圖。

通過三維空間顯示W8-W13-W14井連線為H2和H3河道分界限，其中，W8、W13、W14為溢岸砂，W11、W12存在層位高差，從而判定井連線左右為不同期次河道。這些河道砂體橫向上相互切疊，縱向上為多段多韻律、夾層分布不穩定。研究表明，研究區大面積連片的河道砂是由4條近南北方向相互切疊形成的辮狀河道砂體(圖4)。

通過復合砂體單一河道的識別，對認清大面積分布的河道砂體內部連通狀況，確定油水井間連通關系，指導剩余油挖潛提供了較好的地質依據。

圖4 沉積微相平面分布圖Fig.4 Planar distribution diagram of sedimentary microfacies

4.2 成果應用及效果

研究成果表明，研究區分流河道平面非均質性強，存在大量河道邊界和土豆狀侵蝕殘丘，多處連通級別由一類變為三類。該成果共計指導剩余油挖潛調整32井次，累計增注6.1×104m3，累計增油1.1×104t，見到了較好的開發調整效果。

(1)注采系統調整

利用最新研究成果針對井組注采不完善井，通過補孔、轉注等，完善注采關系。共實施水井挖潛調整18井次，累計增注5.6×104m3(表1)；油井補孔、油井鉆補充井11井次，累計增油0.8×104t(表2)。

表1 水井注采系統調整效果表

表2 油井注采系統調整效果表

(2)注采結果調整

重點通過壓裂提高油層動用厚度，改善開發效果。共實施水井挖潛調整1井次，初期日均增注22 m3，目前日均增注20 m3，累計增注0.5×104m3；實施油井挖潛調整2井次，初期日均增油4.6 t，目前日均增油4.1 t，累計增油0.3×104t。

經過調整，水驅控制程度由83.4%提高到88.6%，提高了5.2個百分點，取得較好的開發效果。

通過利用該技術落實了井間砂體變化、明確了剩余油類型，為開發調整指明了方向，取得了較好的開發效果。

5 結 論

(1)利用同期不同河道側向疊置法、高程差識別法、曲線特征法、斷續河間沉積法、廢棄河道法、夾層變化法、韻律變化法、河道砂體厚度差異法及動態差異法，通過三維視窗，采取三維多方法聯動技術，實現了多期次河道砂體單一期次河道的精細識別。

(2)復合砂體內部單一河道的識別，對精細刻畫大面積分布的河道砂體單一河道的邊界，確定河道的連通狀況，確定油水井間的連通關系，具有重要的指導意義。