大井距條件下扇三角洲前緣儲層構型表征
——以乍得R油田R4區塊KIV3組為例

崔炳凱，李賢兵，李香玲，高興軍，雷 誠，肖 康，梁宇馨，沈 楠

( 1. 中國石油勘探開發研究院，北京 100083；2. 中油國際(乍得)上游項目公司，北京 100034 )

0 引言

隨油氣田開發的深入，受儲層內不同級次滲流屏障的影響，儲層油水分布規律愈加復雜。在現有經濟技術條件下，我國陸相沉積油藏將近70%的油氣滯留在地下，其中近35%的油氣受儲層構型影響[1]。進行儲層構型研究能夠深化地下地質認識，對油田開發調整和剩余油挖潛具有重要意義[2]。

儲層構型是指不同級次儲集單元與隔夾層的形態、規模、方向及空間疊置關系[2]。儲層構型研究起源于露頭沉積學分析，MIALL A D提出河流相露頭構型要素分析方法，并將河流相劃分為0～8級構型界面[3]。有關研究由河流相[4-7]擴展到三角洲[8-13]、扇三角洲[14-15]及沖積扇[16]等。對于扇三角洲前緣儲層密井網區，陳程等建立原型模型，研究砂體幾何形態及分叉規律，建立扇三角洲前緣地質知識庫[17]；根據巖心和測井資料，林煜等分析扇三角洲前緣儲層構型單元的特征，建立構型分級體系，開展復合砂體和單一砂體級次的定量表征并建立三維構型模型[18]；基于儲層構型理論，瞿雪嬌等分析水下分流河道和河口壩的內部結構，建立地質模型并分析儲層剩余油分布，建立3種砂體內部結構的控油模式[19]；根據巖心、測井及動態資料，張瑞香等利用電相梯形圖法定量預測構型界面的分布，采用Bayes判別分析法建立構型要素的識別標準[20]。目前，在密井網條件下，儲層構型研究主要基于巖心、錄井、測井和地震[21-23]等資料，對于大井距條件下儲層構型表征的研究較少，且受單井和地震資料分辨率限制，定量表征不確定性大；在構型表征過程中動靜態資料結合不足，未充分利用動態資料反映豐富的地下信息。

受井距影響，大井距條件下儲層構型定量表征不確定性大，砂體規模和連通性研究缺乏證據，表征結果可靠性不高。以乍得R油田R4區塊KIV3組儲層為例，根據巖心、錄井、測井資料，挖掘生產動態資料蘊含的砂體連通性信息；以泥質沉積和河道底部滯留沉積為垂向邊界識別標志，側向上以砂體高程差異、厚度差異、韻律差異為側向邊界識別標志；以經驗公式為輔助識別標志，通過動靜態資料結合建立適用于大井距條件下儲層構型表征方法，進行扇三角洲前緣儲層構型識別，對研究區注水開發綜合調整具有指導意義。

1 研究區概況

R油田位于乍得Bongor盆地中北部的北坡，東接Prosopis構造帶，西臨Naramay構造帶，其中R4區塊位于R油田東南部，主要為南、北兩條北西—南東向斷層控制的背斜構造(見圖1)，發育常溫常壓的層狀邊水構造油藏(背斜油藏)。R4區塊自下而上主要發育下白堊統P組、M組、K組、R組和B組[24]，其中K組劃分為4個油層組和16個砂層組，主力層為KIV油層組的KIV3砂層組。目的層段KIV3砂層組沉積時期物源為北東—南西向，為湖相扇三角洲前緣沉積，發育水下分流河道、河口壩和席狀砂微相[25]。儲層埋深為1 500～1 580 m，為中孔中高滲儲層，單層厚度以2～6 m為主。

研究區自2011年4月投產以來，處于衰竭式開采，2015年5月開始籠統注水，2019年6月局部轉為分層注水開發。R4區塊共鉆井20口，平均井距約為573 m，井距大，為典型的反九點式注采井網(見圖1)；綜合含水率為60%～65%，經過籠統注水和分層注水補充能量后，壓力保持水平為70%～80%。由于部分油水井對應關系與儲層連通性不明確，導致不同方向油井見效不均、平面矛盾大。

圖1 乍得R油田R4區塊構造位置(據文獻[24]修改)Fig.1 The structural location of R4 Block in R Oilfield, Chad(modified by reference[24])

2 構型單元分級與特征

2.1 構型界面分級體系

由于低級別儲層構型單元的分布受控于高級別儲層構型單元，在開展儲層構型研究前進行構型界面分級[26]?；贛IALL A D提出的河流相儲層構型界面分級體系[3]，結合扇三角洲前緣砂體的沉積環境和沉積規律，建立扇三角洲前緣儲層構型1～7級分級體系(見表1)。

根據巖心資料，對1～3級構型單元進行表征，受取心井的數量、分布及井距影響，難以實現該級別構型單元的井間對比；4級構型單元相當于單砂體，利用測井相進行表征；5級構型單元相當于小層沉積微相規模，儲層研究難以滿足研究區開發調整的需要；6～7級構型單元砂體垂向跨度與空間規模大，可以利用地震屬性進行刻畫，但構型表征結果對開發效果改善不明顯。

為滿足研究區開發調整需要，考慮扇三角洲前緣砂體內部結構的復雜性，以4級構型單元為表征的重點。

表1 扇三角洲前緣儲層構型界面分級體系

2.2 4級構型單元特征

根據巖心、測井和錄井等資料，結合研究區目的層沉積特征，可識別水下分流河道、河口壩和席狀砂3種4級構型單元(見圖2-3)。

圖2 研究區典型井巖心沉積構造Fig.2 Sedimentary structure of cores from typical well in the study area

(1)水下分流河道。主要為淺灰色中—細粒長石砂巖，顆粒呈次磨圓狀—次棱角狀，結構成熟度及成分成熟度較低，砂體內部發育平行層理(見圖2(a))、槽狀交錯層理(見圖2(b))、楔狀交錯層理(見圖2(c))等，河道底部常見沖刷面(見圖2(d))。自然伽馬測井曲線形態多為鐘形、箱形和微齒化的箱形(見圖3)，構型界面常呈頂平底凸狀。

(2)河口壩。主要以淺灰色細砂巖、粉砂巖和泥質粉砂巖為主，顆粒粒度較水下分流河道的細，垂向上表現為下細上粗的反韻律，砂體內部發育波狀交錯層理(見圖2(e))。自然伽馬測井曲線形態多為底部漸變、頂部突變的漏斗形和微齒化的漏斗形(見圖3)，構型界面常呈底平頂凸狀。

(3)席狀砂。主要以泥質粉砂巖和粉砂質泥巖為主，顆粒粒度細，砂體薄，砂體內部發育小型交錯層理，偶見變形層理(見圖2(f))。自然伽馬測井曲線形態多為低幅度指狀(見圖3)。

圖3 研究區構型單元綜合分析Fig.3 Comprehensive analysis of architecture element in the study area

3 4級構型單元定量表征

基于“垂向分期、側向劃界”的儲層構型表征思路，利用測井和巖心資料進行構型單元的單井識別，在垂向分期的基礎上，采用側向邊界識別標志和動靜態資料結合方法擬合的經驗公式，刻畫構型單元的井間側向邊界。

3.1 垂向分期

結合測井、巖心等資料，研究區主要發育泥質沉積和河道底部滯留沉積兩類4級構型界面。

(1)泥質沉積。在上一期砂體沉積結束到下一期砂體開始沉積之前，因水動力較弱而形成的泥質細粒沉積，巖性主要為泥巖、粉砂質泥巖和泥質粉砂巖。其典型的測井響應特征為自然伽馬高、電阻率低(見圖4(a))。

(2)河道底部滯留沉積。當湖平面下降或基準面上升時，后期河道沖刷侵蝕前期沉積的砂體而使兩期砂體直接接觸，侵蝕沖刷面之上堆積厚度不大的底部滯留沉積，巖性主要為粗砂巖。其典型的測井響應特征為自然伽馬高，多為鐘形曲線的底部(見圖4(b))。

圖4 研究區4級構型界面識別特征Fig.4 Interface identification characteristics of 4-level architecture in the study area

3.2 側向劃界

識別構型單元的側向邊界是儲層構型表征的關鍵。目前主流密井網區的側向劃界方法，主要根據單砂體側向邊界識別標志刻畫單砂體的井間邊界。在大井距條件下，側向邊界識別標志僅能識別部分單砂體的井間邊界。為減小井距對構型表征精度的影響，采用動靜態資料結合方法判斷單砂體側向邊界。

3.2.1 靜態資料識別標志

在同一單層內，以相鄰井鉆遇砂體頂面高程差異、砂體厚度變化及測井曲線韻律差異為單砂體側向邊界識別標志，進行單砂體側向劃界。

(2)厚度差異。從沉積主體向邊緣單砂體厚度逐漸減薄，當一期單砂體與另一期單砂體的邊部在側向上接觸時出現厚度差異(見圖5(b))。

(3)韻律差異。不同期次砂體沉積時的水動力條件往往不同，導致測井曲線的韻律存在差異，如水下分流河道測井曲線多呈箱形和鐘形，河口壩砂體多呈漏斗形(見圖5(c))。

3.2.2 動態資料識別標志

目前利用生產動態資料分析井間砂體連通性的方法，主要有試井[27-28]、示蹤劑[29]、吸水剖面測試、動態數據反演[30]及注采動態分析等，其中試井、示蹤劑等方法存在成本高、耗時、實施困難、影響油田生產及污染地層等缺點。注采動態資料是體現油藏開發特征的最佳參數[31]，由注水量變化引起的采油井各項生產動態數據的波動可以反映注采井間的砂體連通性[32]。根據注水井的注水曲線和采油井不同生產階段各項動態數據的變化，分析研究區注水過程中采油井的受效情況，結合注水井的吸水剖面，識別注采井間的不連通砂體層位，以確定單砂體邊界。

圖5 研究區單砂體側向界面識別標志Fig.5 Identification symbol of lateral interface of single sand body in the study area

研究區X15、X9井分別為同一注采井組的采油井和注水井(見圖1)，X15井前期生產層段為KIV31、KIV32和KIV34；2019年10月換層生產KIV35-7(見圖6(a))。其中X9井于2015年4月注水，X15井產量按衰竭開采階段遞減率遞減且含水率未明顯上升，說明X15井在籠統注水過程中未受效，X9井的主力吸水層為上部層系(KIV31和KIV32)(見圖6(b))，因此X15、X9井之間上部層系不連通，存在單砂體側向邊界。

3.2.3 單砂體寬厚比

對研究區KIV31-7逐層研究，以側向邊界識別標志(見圖7(a))，以及利用注采動態資料識別標志識別的井間不連通現象(見圖7(b))作為單砂體側向劃界的依據，采用動靜態資料結合方法確定縱向各層靜態、動態證據充分的單砂體邊界。根據單砂體側向延伸寬度和井鉆遇的單砂體厚度，擬合經驗公式，為側向邊界識別標志和注采動態資料識別標志不明顯區域單砂體規模的刻畫提供參考。

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以X7—X8—X9和X9—X15兩個連井剖面(見圖7)的KIV31為例，利用單砂體厚度和井距計算已知邊界單砂體的側向延伸寬度。通過測井曲線確定單砂體厚度，根據兩個單砂體厚度與總厚度之比，在井距的約束下計算單砂體的側向延伸半寬度，若可以確定單砂體兩側的邊界，則側向延伸寬度為兩側向延伸半寬度之和(見圖7(a))；若僅可以確定單砂體一側邊界，則以兩倍側向延伸半寬度表示側向延伸寬度(見圖7(b))。圖7中wi為第i個單砂體的側向延伸寬度；hi為第i個單砂體的厚度；s為井距；wib和wib′分別為第i個單砂體的兩側向延伸半寬度。

研究區KIV31-7識別24個井間單砂體側向邊界，其中采用側向邊界識別標志識別井間單砂體邊界19個，注采動態資料識別井間單砂體邊界3個，由側向邊界識別標志和注采動態資料確定的單砂體井間邊界2個。統計井鉆遇的單砂體厚度和側向延伸寬度，擬合二者之間的經驗公式(見圖8，其中，w為單砂體側向延伸寬度，h為單砂體厚度)。

為驗證研究區單砂體側向延伸寬度統計數據的合理性，將研究區統計數據與基于密井網區和露頭區建立的扇三角洲前緣儲層地質知識庫[18,33-34]進行比較。研究區砂體寬厚比在95～217之間，儲層地質知識庫的砂體寬厚比在22～226之間，研究區統計數據與扇三角洲前緣儲層地質知識庫符合較好。根據單砂體厚度，采用擬合經驗公式計算單砂體側向延伸寬度，確定的單砂體厚度對應的寬度是一個范圍，而非一個絕對值，實際應用時應結合沉積模式，合理地進行4級構型單元的精細刻畫。

圖6 研究區X15、X9井測井、射孔及吸水剖面綜合信息Fig.6 Comprehensive information of well logging, perforation and water absorption profiles of well X15 and well X9 in the study area

圖7 動靜態資料結合方法單砂體寬度確定Fig.7 Determination the width of single sand body by the method of combination the static and dynamic data

圖8 研究區單砂體側向延伸寬度和厚度關系Fig.8 The relationship between the lateral extension width and the thickness of the single sand body in the study area

4 儲層構型表征

在“垂向分期、側向劃界”儲層構型表征思路的指導下，利用動靜態資料結合方法對研究區儲層構型進行表征?；跇嬓投勘碚鹘Y果(見圖9-10)，參考單砂體構型組合模式研究[35-36]，建立研究區單砂體的垂向疊置樣式和側向接觸關系(見圖11)。

4.1 4級構型單元規模

研究區KIV31發育8條水下分流河道單砂體，河道流動方向以北東—南西向和北西—南東向為主，側向延伸寬度在300～700 m之間，河道前方發育4個河口壩單砂體，河口壩單砂體之間被水下分流河道和席狀砂分隔而未連片發育(見圖9)。總體上，順物源方向砂體連通性好。

圖9 研究區KIV31單砂體分布Fig.9 Distribution of single sand body of KIV31 layer in the study area

根據構型表征結果，統計不同類型單砂體的厚度、側向延伸寬度，實現研究區4級構型單元定量表征。其中，研究區水下分流河道單砂體厚度在1～9 m之間，以1～5 m厚度單砂體為主(見圖10(a))，側向延伸寬度在300～900 m之間，以300～600 m寬度單砂體為主(見圖10(b))；河口壩單砂體厚度 在1～7 m之間，以1～4 m厚度單砂體為主(見圖10(c))，側向延伸寬度在300～700 m之間，以300～500 m寬度單砂體為主(見圖10(d))。

4.2 4級構型單元垂向疊置樣式

以泥質沉積和河道底部滯留沉積為垂向邊界識別標志，研究區發育孤立式、疊加式和削截式3類單砂體垂向疊置樣式(見圖11)。

(1)孤立式。兩期單砂體在垂向上被泥巖等細粒沉積物分隔而沒有互相接觸。孤立式單砂體疊置關系的測井曲線表現為明顯分離的箱形、鐘形或漏斗形，單砂體分界處曲線回返明顯。孤立式單砂體主要在高水位體系域出現，沉積物可容納空間遠大于沉積物補給通量(A/S?1，A為可容納空間增長速率，S為沉積物供應速率)，沉積物補給相對不足，單砂體被泥質沉積分隔(見圖11中X8井KIV31水下分流河道單砂體和KIV32河口壩單砂體)。

圖10 研究區單砂體定量表征結果Fig.10 Quantitative characterization results of single sand body in the study area

(2)疊加式。兩期單砂體在垂向上相互接觸，后期形成的單砂體對早期形成的單砂體沒有明顯的沖刷、侵蝕作用。疊加式單砂體疊置關系的測井曲線表現為階梯狀的箱形、鐘形或漏斗形，單砂體分界處曲線有小幅回返。疊加式單砂體主要在湖侵體系域出現，沉積物可容納空間不小于沉積物補給通量(A/S≥1)，單砂體間沉積薄層細粒物質(見圖11中X11井KIV31水下分流河道單砂體和席狀砂單砂體)。

(3)削截式。后期形成的單砂體對早期形成的單砂體有明顯的沖刷、侵蝕作用，垂向上存在明顯的下切。削截式單砂體疊置關系的自然伽馬測井曲線旋回特征不明顯。削截式單砂體主要在低水位體系域出現，沉積物可容納空間小于沉積物補給通量(A/S<1)，早期沉積的單砂體被后期沉積的單砂體侵蝕沖刷而直接接觸(見圖11中X7井KIV32水下分流河道單砂體和河口壩單砂體)。

4.3 4級構型單元側向接觸關系

以高程差異、厚度差異、韻律差異和經驗公式為側向邊界約束條件，研究區發育孤立型、對接型和切疊型3類單砂體側向接觸關系(見圖11)。

圖11 研究區KIV31、KIV32構型表征剖面 Fig.11 The profile of architecture characterization results of KIV31 and KIV32 layers in the study area

(1)孤立型。兩個單砂體在側向上被泥巖等細粒沉積物分隔而沒有相互接觸。孤立型側向接觸關系主要在高水位體系域出現，反映高可容納空間下，沉積物供給和水動力不足，河道擺動遷移能力弱的特征，單砂體間不連通(見圖11中X9、X10井KIV32水下分流河道單砂體)。

(2)對接型。兩個單砂體在側向上相互接觸，且接觸處厚度明顯變薄。對接型側向接觸關系主要在湖侵體系域出現，反映沉積物可容納空間與沉積物補給通量相對平衡(A/S=1)的特征。若兩個水下分流河道單砂體在側向上相互對接，由于河道邊部物性條件差，單砂體間連通性較差；若水下分流河道單砂體與河口壩單砂體在側向上相互對接，河道下部和河口壩上部物性好，單砂體連通性較好(見圖11中X11、X12井KIV31水下分流河道單砂體)。

(3)切疊型。兩個單砂體在側向上相互切疊，被切疊單砂體自然伽馬測井曲線出現回返。切疊型側向接觸關系主要在低水位體系域出現，反映低可容納空間下，沉積物供給充足，河道側向頻繁遷移擺動的特征。若切疊面上沉積泥巖等細粒沉積，則單砂體間連通性差；若切疊面處的細粒物質被沖刷，則單砂體間連通性好(見圖11中X6、X7井KIV31水下分流河道單砂體)。

5 結論

(1)乍得R油田R4區塊KIV3組扇三角洲前緣儲層識別水下分流河道、河口壩和席狀砂3種基本單砂體構型單元。

(2)研究區垂向發育泥質沉積和河道底部滯留沉積兩類單砂體垂向邊界識別標志，側向發育高程差異、厚度差異和韻律差異3類單砂體側向邊界識別標志。

(3)大井距條件下動靜態資料結合的儲層構型精細表征方法，基于側向邊界識別標志和注采見效狀況識別單砂體邊界，擬合構型單元寬厚比經驗公式，在缺乏靜態和動態資料識別標志時輔助確定井間單砂體的展布范圍，能夠提高儲層構型表征精度。

(4)研究區水下分流河道單砂體厚度在1～9 m之間、側向延伸寬度在300～900 m之間；河口壩單砂體厚度在1～7 m之間、側向延伸寬度在300～700 m之間；垂向發育孤立式、疊加式、削截式3類單砂體疊置樣式，側向發育孤立型、對接型、切疊型3類單砂體接觸關系。