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主要构型要素细分下的曲流河单砂体识别

陈薪凯 刘景彦 陈程 马骁

陈薪凯, 刘景彦, 陈程, 马骁. 主要构型要素细分下的曲流河单砂体识别[J]. 沉积学报, 2020, 38(1): 205-217. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.011
引用本文: 陈薪凯, 刘景彦, 陈程, 马骁. 主要构型要素细分下的曲流河单砂体识别[J]. 沉积学报, 2020, 38(1): 205-217. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.011
XinKai CHEN, JingYan LIU, Cheng CHEN, Xiao MA. Identifying Single Sand Bodies in Meandering River Deposits Based on Subdivision of Main Architecture Elements[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2020, 38(1): 205-217. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.011
Citation: XinKai CHEN, JingYan LIU, Cheng CHEN, Xiao MA. Identifying Single Sand Bodies in Meandering River Deposits Based on Subdivision of Main Architecture Elements[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2020, 38(1): 205-217. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.011

主要构型要素细分下的曲流河单砂体识别

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.011
基金项目: 

国家自然科学基金项目 40972081

教育部留学回国人员科研启动基金 2-2-2015-03

详细信息
    作者简介:

    陈薪凯,男,1990年出生,博士,油气田开发地质,E-mail: cxkpeter@163.com

    通讯作者:

    刘景彦,女,副教授,E-mail: ljingyan@cugb.edu.cn

  • 中图分类号: P618.13

Identifying Single Sand Bodies in Meandering River Deposits Based on Subdivision of Main Architecture Elements

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 40972081

The Project Sponsored by the Scientific Research Foundation for the Returned Overseas Chinese Scholars, State Education Ministry 2-2-2015-03

图(7)
计量
  • 文章访问数:  711
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-18
  • 修回日期:  2019-02-07
  • 刊出日期:  2020-07-13

目录

    主要构型要素细分下的曲流河单砂体识别

    doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.011
      基金项目:

      国家自然科学基金项目 40972081

      教育部留学回国人员科研启动基金 2-2-2015-03

      作者简介:

      陈薪凯,男,1990年出生,博士,油气田开发地质,E-mail: cxkpeter@163.com

      通讯作者: 刘景彦,女,副教授,E-mail: ljingyan@cugb.edu.cn
    • 中图分类号: P618.13

    摘要: 单砂体的识别始终是曲流河储层描述中重点与难点。构型理论极大地丰富了单砂体描述的方法与内容,然而主要构型要素内部多样的测井相类型与组合特征严重干扰了油藏精细描述的结果。在前人研究的基础上,将Bridge的基础理论简化到油藏描述范畴,简述同一点坝(以及与之相伴生的河道)不同位置下的流体特征与沉积序列,并探讨如何利用测井相组合来识别砂体叠置的6种类型,并应用于油田实践。研究结果表明:1)小层范围内主力砂体内部测井相类型的复杂多变反应了沉积过程中复杂的水动力特征,由于环绕单一点坝砂体的最大流速靠近坝头一侧而远离坝尾一侧,使得坝头以箱型韵律为主,坝尾以钟形韵律为主,并以此作为油藏描述中刻画点坝展布的理论基础;2)在研究砂体叠置类型的过程中,可以根据剖面上测井曲线的变化情况来识别砂体的不同部位和不同拼接方式,从而建立更为精确的砂体叠置样式类型;3)该理论与露头调研的吻合度较高,在储层应用过程中,在曲流段保存相对完整的层段有着良好的应用效果。

    English Abstract

    陈薪凯, 刘景彦, 陈程, 马骁. 主要构型要素细分下的曲流河单砂体识别[J]. 沉积学报, 2020, 38(1): 205-217. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.011
    引用本文: 陈薪凯, 刘景彦, 陈程, 马骁. 主要构型要素细分下的曲流河单砂体识别[J]. 沉积学报, 2020, 38(1): 205-217. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.011
    XinKai CHEN, JingYan LIU, Cheng CHEN, Xiao MA. Identifying Single Sand Bodies in Meandering River Deposits Based on Subdivision of Main Architecture Elements[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2020, 38(1): 205-217. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.011
    Citation: XinKai CHEN, JingYan LIU, Cheng CHEN, Xiao MA. Identifying Single Sand Bodies in Meandering River Deposits Based on Subdivision of Main Architecture Elements[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2020, 38(1): 205-217. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.011
      • 单砂体的识别是曲流河储层描述中的重点与难点。随着我国大部分油田已进入开采的中后期,河流相储层采油井的高含水问题仍然是困扰老油田进一步挖潜增储的主要难题,精确的砂体划分有利于深化地质认识,为下一步封堵高渗层、完善注采井网提供理论依据[1]。数十年来,为了识别单砂体的轮廓与内部夹层,国内的地质工作者通过小层对比[2-7]、废弃河道识别[8-9]、砂体叠置研究[10-11],储层构型的精细表征[12-17]来识别单砂体的轮廓和内部构型;国外的地质工作者通过露头调研[18-20]、经验公式[18, 21]、高分辨率三维地震[22]、数值模拟[23]等对砂体进行刻画。

        在油藏精细描述过程中,由于地震分辨率大多无法精确到单砂体级别,学者们通常根据单层平面上砂厚差异、薄层河间砂、钻遇水道、顶面层位差异、动态特征来绘制单砂体轮廓[9, 24-25],简而言之,即根据单层砂厚与测井曲线形态作为静态识别标准。然而,在单砂体轮廓的绘制过程中,尽管前人意识到主河道内的厚层砂体存在着“钟形”、“箱形”、“圆头状”、甚至“反渐变”等多种曲线形态[24-26],且不同的曲线形态代表了不同的沉积环境[9],但是受油田资料的精度所限,未能对不同曲线形态的控制因素与分布特征进行讨论,也并未讨论能否通过密集井网下不同曲线的形态组合来识别单砂体的展布样式与类型。与此同时,Bridge et al. [18-19, 27-31]基于现代露头的研究成果为小层范围内密集井网下出现的这些问题提供了丰富的理论基础,但是由于基础理论过于繁杂,该理论未能在国内外曲流河储层单砂体沉积微相的绘制过程中得到充分的应用,有必要对其理论进行整合、简化、并在工程实践中做尝试性应用。

        本文以细分主要构型要素为目的,并结合秦皇岛32-6油田的实际资料,主要研究以下几个问题:1)对Bridge et al. [18-19, 27-31]与相关学者[22, 32-34]的河流相理论进行整理,舍弃其水工学部分,并将其沉积学部分简化到主要构型要素的控制因素及特征方面,从而方便工程实践;2)结合砂体叠置模式与垂向展布特征[10-11, 25],建立曲流河单砂体构型要素的不同组合方式下的测井相识别方法;3)在识别单砂体范围内多种测井相成因与组合方式的基础上,将简化的理论与改进的模式应用于秦皇岛32-6油田的工程实践,并进行示踪剂验证;4)对细分主要构型要素的适用性做初步讨论。本文的“主要构型要素”是指与曲流河优势储层密切相关的河道充填(CH)与点坝砂体(LA)。本文中的单砂体是指单一点坝砂体以及与之相伴的河道砂体。

      • 传统观点认为[20, 35-36],曲流河的点坝与水道在岩性上遵循“向上变细”的垂向序列,并以此作为区分曲流河与辫状河的典型标志。然而在油田实践过程中,曲流河储层的河道带内往往存在着多种沉积序列[9, 24-26],但由于油田资料无法达到露头资料的精细程度,前人[9, 24-26]并未对不同曲线类型的成因进行进一步讨论。尽管Bridge et al. [18-19, 27-31]基于现代露头的研究成果为小层范围内密集井网下出现的这些问题提供了丰富的理论基础,但是由于基础理论过于繁杂,有必要对其理论进行整合、简化、并在曲流河储层精细表征中做尝试性应用。

      • 对单一钟形序列的初步质疑,源自于Bluck[32]对Endrick河的调查。他发现,同一点坝靠近上游的部分由粗砂与细砂岩组成,而靠近下游的部分粒度更细,由砂岩与粉砂岩互层组成;同一点坝不同位置处的垂向序列是复杂而又多变的。Bridge et al. [27-29]通过对英国格兰扁区东南部艾斯克河露头单一曲流段内流体与沉积过程的研究中发现,大部分的砾岩分布在靠近坝头一侧,而在靠近坝尾一侧,以粒度相对较细的砂质颗粒为主。在此过程中,Bridge对Allen[35-36]“同一曲流环内拥有者相同的河床地貌与粒度”的假设提出质疑,并指出“向上变细”的序列可能更集中在曲流段的下游,即靠近坝尾一侧[27-29]。此后,Bridge[30]根据前人对现代露头的观查结果,绘制了单一曲流段内最大流速与河床最大粒径空间分布的初始模式图,并提出床沙的最大粒径分布往往与最大流速与床面剪切力相近。Bridge[19, 31]对曲流段内河道的几何形态,流体特征,沉积物运移与沉积特征做进一步论述完善,并建立了一系列完整的理论体系[18-19, 27-31]

        在主要构型要素粒度分布的控制因素及分布样式方面,Bridge[19, 30-31]认为,在河道洪水泛滥期,流体越过点沙坝,推移质输沙率(Bed-load transport rate)与平均粒径(Mean grain size)通常随着床面剪切力(Bed sheer stress)与平均水深流速(Depth averaged flow velocity)的增加而增加(图 1a)。床面剪切力与平均水深流速在河道靠近坝头一侧、点坝中部的河道中部地区,远离坝尾的河道外侧最大(图 1a),因此,从坝头到坝尾,床沙逐渐变细。此外,在单一点坝范围内,沉积物粒径在空间上的分布反映了洪水泛滥期推移质粒径与床面剪切力的分布样式(图 1a)。

        图  1  曲流河主要构型要素的控制因素及粒度分布特征(据Bridge[19, 30], Willis et al.[33], Bridge et al.[27], 薛培华[34],有修改)

        Figure 1.  Control factors and grain size distribution of main architecture elements in meandering rivers (modified from Bridge[19, 30], Willis et al. [33], Bridge et al. [27], Xue[34])

        Bridge[19, 30-31]认为,随着流量的变化,河床地貌、流速,以及床面剪切力也发生变化。在低水位时期,减少的床面剪切力导致床沙载荷的移动速率与粒径减小。通常,当床面剪切力与紊动强度(Turbulence intensity)相对较大,且床沙粒径较小时,悬移质的浓度通常较大。在河道中,输沙率与床沙粒径的变化体现在点坝上覆的河床形态上。在洪水泛滥期,有着弯曲脊线的沙丘是砂质河道中最常发育的底形。前一期所形成的平坦床沙局部分散于浅层流速较快的地方,波纹层理通常发育在靠近河岸且流速较缓的地带(图 1a)。

        由于Bridge[19, 30-31]的观点源自于对现代曲流河露头的观测,因此在现代沉积中有着较高的吻合度(图 1cd图 2a)。这一观点也为其后期建立曲流段内多种垂向序列[18-19]提供了理论基础。

        图  2  同一点坝(以及与之相伴生的河道)不同位置下的沉积特征与沉积序列(据Bluck[32], Bridge[19, 30],有修改)

        Figure 2.  Hydrodynamic characteristics and sedimentary sequences of each point bar and its associated river(modified from Bluck[32], Bridge[19, 30])

      • 河道的规模大至数公里的河谷,小到数米的串沟[37]。而构型要素中的水道是指10~100 m的水道。复合河道充填的厚度从2~15 m不等,单一河道厚度多为0.5~6 m。点坝的顶部多发育诸如串沟的小型水道,一般认为,串沟的最大深度为主河道满岸深度的1/3~1/4[18]

        在垂向序列上,河道充填的底部多为底部滞留沉积,有的为不含泥质的块状砂砾岩,有的泥质砾石漂浮于中—粗砂岩之间,直径多为1~5 cm,偶尔可见大型槽状交错层理与平行层理,但层理界线模糊,自然伽马曲线为箱形,或略显正韵律的箱形;滞留沉积上部的水道充填以中—细砂为主,在概率累积曲线上呈典型的三段式,且以跳跃总体为主,约占70%~90%,滚动与悬浮总体不发育。从下至上依次发育块状层理夹大型槽状交错层理,波纹层理,充填含有泥质夹层,自然伽马曲线在夹层处回返;水道充填的顶部以悬移载荷的水道充填为主,岩性主要是粉砂岩或者泥岩,主要发育水平层理,偶见波状交错层理与低角度交错层理。有时可见植物碎片,钙质结核与泥裂。悬移载荷的水道充填沉积与废弃河道与泛滥平原的沉积物极其相似,在岩芯和露头上很难区分。

        同一点坝上游的河道充填与下游的河道充填有着不同的垂向序列[18-19]。由于曲流段内的最大流速靠近坝头一侧而远离坝尾一侧(图 1ab),因此沉积物较靠近头部的河道粒度大(图 2b)。且当河道截弯取直时,粗粒的沉积物优先在废弃河道的上游堆积[18-19]。这些因素都导致点坝头部(上游)河道沉积物的粒度与厚度都要大于点坝尾部(下游)(图 2bd)。与此同时,当堤岸发生垮塌时,垮塌处的河道往往会沉积相对较厚的底部滞留沉积(图 2c)。

      • 点坝砂体是曲流河储层最关键的组成部分,Bridge et al. [18-19]通过对先前资料的整理,并结合流体动力学,建立了单一点坝砂体不同部位之间的垂向序列。值得注意的是,Bridge建立点坝序列的过程中,并不是为了在油藏精细描述中识别单砂体的展布或轮廓,而是通过重新认识河流相序列,从而重新估算河道厚度,并通过宽厚比公式获得更可靠的河道带宽度数据,从而降低勘探开发过程中钻遇河道边界之外的风险[18, 21]。通过将Bridge et al. [18-19]所建立的垂向序列标注到Bluck[32]的点坝平面展布模式中(图 2),试图展现点坝在平面与剖面上不同部位的差别,并为点坝的识别提供更多的方法与依据。

        总的来说,Bridge模式中(图 2)点坝的垂向序列从下至上依次发育底部滞留沉积→大型槽状/板状交错层理→小型槽状交错层理→波纹层理/透镜状层理→水平层理。点坝不同的位置具有不同的垂向特征:1)点坝头部(点坝靠近上游一侧):点坝头部流体的最大流速靠近坝头一侧,流速较大,因此沉积物粒度较粗。点坝头部在垂向序列上往往呈箱型正韵律(图 2e),向上变细的趋势不明显,有时甚至会呈现出向上变粗的韵律[18-19]。2)点坝尾部(点坝靠近下游一侧):点坝尾部流体的最大流速远离坝尾一侧,流速较低,因此沉积物粒度较细,垂向上明显变细,在测井曲线上呈钟形正韵律(图 2g)。3)点坝内侧:点坝内侧与外侧的垂向序列根据Tye对Bridge垂向序列模式的应用版[21],点坝内侧在测井曲线上呈箱形正韵律。4)点坝外侧:河道发育中晚期,弯度增大,在测井曲线上呈钟形正韵律(图 2g);5)点坝与串沟序列:当洪水事件来临时,往往在点坝的上方发育串沟与串沟坝。一般情况下,串沟坝发育在靠近上游一侧,沉积物的优先堆积使得坝头部位的串沟堵塞,导致坝尾部位的串沟以泥质充填为主,因此坝头部位的串沟厚度一般大于坝尾。当点坝上方发育串沟时,串沟在垂向上呈小型钟形韵律。串沟与点坝之间有明显的冲刷面,在冲刷面上可见串沟底部的滞留沉积(图 2f)。当点坝上方发育串沟坝时,串沟坝一般为小型钟形正韵律(侧积)甚至箱形反韵律(在点坝尾部低洼处前积)(图 2h)。

        值得注意的是,点坝的迁移方式也会影响坝头(粗粒部分)与坝尾(细粒部分)的配比。当点坝朝着河道下游发生侧积时,点坝下游部分(坝尾)的比例明显增多,此时所保存的钟形韵律较多;当点坝横向侧积时,能够保留较多的坝头部分,此时所保存的箱型韵律较多[18-19, 21, 30]。此外,Bridge et al. [18]认为区分点坝的头部与尾部主要从3方面展开:1)粒度与沉积构造的变化;2)点坝头部埋藏的植被要多于点坝尾部;3)点坝头部的厚度要大于点坝尾部的厚度。

      • 上文阐述了点坝头部与尾部、内侧与外侧的垂向特征与测井相类型(图 3)。为简便起见,将点坝头部与内侧的垂向序列简称为箱形正韵律,将点坝外侧与尾部的垂向序列简称为钟形正韵律。将靠近点坝头部的水道简称为“粗粒水道”,而将靠近尾部的水道简称为“细粒水道”。文中“粗细”的概念只是针对同一点坝砂体的相对粒度而言,没有绝对的特指。在模式建立的过程中河道展布参考了主要参考了曲流河的平面展布特征[38]、剖面特征[11, 18-19, 25, 38]、砂体叠置模式[11, 25]、以及图 2中单一点坝不同部位的垂向分布序列[18-19]

        图  3  曲流河三维模型及剖面组合形态(据吕晓光等[25],王凤兰等[11],Smith[38],Bridge et al.[18],Bridge[19, 30],有修改)

        Figure 3.  Three-dimensional model and profile patterns of meandering river (modified from Lü et al. [25], Wang et al. [11], Smith[38], Bridge et al. [18], Bridge[19, 30])

      • 垂直于侧积层倾向的点坝砂体(图 3b)呈现底平顶凸的剖面形态,但并不完全对称,其中坝头(上游)砂体较厚,倾角较陡,而坝尾(下游)砂体较薄,倾角较缓。由于剖面上坝头与坝尾沉积时的水动力条件不同(图 1a),所以从坝头到坝尾依次为粗粒水道→粗粒点坝→细粒点坝→细粒水道,在测井曲线上显示为箱形正韵律→箱形正韵律→钟形正韵律→薄层钟形正韵律组合。

      • 平行于侧积层倾向的点坝砂体(图 3c)呈现叠瓦状单向倾斜或楔形单向倾斜,从内坝到外坝依次为粗粒点坝→细粒点坝→细粒水道,在测井曲线上显示为箱形正韵律→钟形正韵律→薄层钟形正韵律组合。

      • 对向坝(图 3d)是指点坝分别位于两侧,而河道位于中间的砂体组合。简单的对向坝模型依次为上游点坝内侧(粗粒)→上游点坝尾部(细粒)→上游点坝尾部水道(细粒)→下游点坝头部水道(粗粒)→下游点坝头部(粗粒)→下游点坝内侧(粗粒)。在测井曲线上显示为箱形正韵律→钟形正韵律→薄层钟形正韵律组合→钟形正韵律→箱形正韵律→箱形正韵律组合。

      • 同向坝(图 3f)是指河道位于点坝同一侧的组合。由于同向坝的河道类型多变,本文只讨论同向坝坝体的组合形式。简单的同向坝模型依次为点坝内侧(粗粒)→点坝外侧(细粒)→河道→点坝内侧(粗粒)→点坝外侧(细粒)→河道。在测井曲线上显示为箱形正韵律→钟形正韵律→河道韵律(多变)→箱形正韵律→钟形正韵律组合→河道韵律(多变)。

      • 背向坝(图 3g)是指河道分别位于两侧,而点坝位于中间的砂体组合。简单的背向坝模型依次为点坝中部河道→点坝中部外侧(细粒)→点坝中部内侧(粗粒)→点坝中部内侧(粗粒)→点坝中部外侧(细粒)→点坝中部河道。在测井曲线上显示为河道韵律(多变)→钟形正韵律→箱形正韵律→箱形正韵律→钟形正韵律→河道韵律(多变)。

      • 点坝—溢岸沉积模式(图 3e)在剖面上依次发育:点坝内侧(粗粒)→点坝外侧(细粒)→河道→天然堤→决口扇→泛滥平原。在测井曲线上显示为箱形正韵律→钟形正韵律→复合韵律(天然堤)→薄层反韵律(决口扇)有时上覆薄层正韵律(决口水道)→高伽马线形韵。

      • 秦皇岛32-6油田位于渤海海域,石臼坨凸起中部,是一个大型河流相稠油油田。自上而下钻遇的地层分别为:新生界的第四系平原组,新近系明化镇组、馆陶组,古近系东营组,下伏中生界、古生界及前寒武系地层。主力油层集中发育与明化镇组下段地层中,明化镇组下段以曲流河沉积为主,馆陶组以辫状河沉积为主,物源方向由西北到东南[39-40]。本文以秦皇岛32-6油田北区明下段Ⅳ油组1小层1单层为例,阐述主要构型要素细分下的曲流河单砂体识别(图 4)。

        图  4  秦皇岛32-6油田北区Ⅳ油组1小层1单层的单一点坝识别实例

        Figure 4.  Example of point bar identification in Ⅳ-1-1 oil set, northern QHD32-6 oilfield

      • 在单砂体轮廓识别方面,学者们通常根据单层平面上砂厚差异、薄层河间砂、钻遇水道、顶面层位差异、动态特征来绘制单砂体轮廓[9, 24-25],或利用砂体展布的轮廓,结合曲流河模式的连续性与相互配置关系,对沉积微相进行预测[41-42]。正如上文所述,鉴于小层范围内主力砂体内部测井相类型的复杂多变性,在识别单砂体轮廓的过程中,参照了钻遇的砂体厚度,测井曲线形态,以及测井相之间的叠置关系。其基本思路在于,典型的钟形正韵律一般分布在点坝的尾部或外部,而粒度较粗的箱型正韵律一般分布在点坝的头部或内部。当点坝的上部发育反韵律时,可能是决口扇或越过点坝头部向低洼处迁移的串沟坝(图 2)。在连井剖面上,遵循图 3中的组合模式,对点坝砂体的头尾、内外,以及组合方式进行识别。

        以秦皇岛32-6油田北区Ⅳ油组1小层1单层为例(图 4)。在剖面识别上,B25-A18井剖面(图 4a),砂体整体上呈底平顶突,由中间向两侧减薄,且向上游方向砂体倾角陡,而向下游方向砂岩倾角缓,在垂向序列上依次发育箱型韵律→箱型韵律→钟形韵律→河道韵律,对应坝头(上游)—坝尾(下游)模式(图 3b)。而从B6-A31井剖面(图 4b),砂体的展布形态与B25-A18井剖面不同,砂体的顶部较平,而底部向点坝内部(B6处)收敛,砂体整体呈楔形分布,在垂向序列上依次发育箱型韵律→箱型韵律→钟形韵律→河道韵律,对应坝内—坝外模式(图 3c)。

        而在平面识别上(图 4c),靠近点坝上游—内侧的B25、A10、B5、B6井均呈现箱型韵律的特征,且砂体厚度较大,对应较强的水动力条件(图 1, 2),而在点坝的外侧与下游的A31、A14、A18井,砂体厚度较薄,且呈现钟型正韵律的特征,对应较弱的水动力条件(图 1, 2)。与此同时,其他次要的构型要素如决口扇(AW井附近),泛滥平原(A13井)等,也可以通过不同构型要素下不同的测井相组合来依依识别。

      • 在侧积层产状的计算方面,目前比较常用的是利用利用废弃河道走向预测侧积层倾向、对子井法计算侧积层倾角,以及水平井泥质回返计算侧积层间距[9, 12-15]

      • 点坝侧积层的走向的不断变化体现了河道的迁移过程。Hooke[43]将点坝的迁移过程总结为延伸、平移、旋转、扩大、反向移动、以及复杂变化等。一般认为,点坝砂体侧积层的倾向与走向与废弃河道基本一致,因此在确定废弃河道的基础上,根据废弃河道的趋势来绘制侧积层的趋势。

      • 在侧积层倾角计算方面,一般使用岩芯观测法与对子井法。但岩芯观测容易将交错层系的界线误认为是侧积层,从而使得侧积层倾角计算值偏大。而对子井法如果井距过大,则会误将两个不同的侧积层当作一个,从而导致计算值偏小。一般选取井距小于50 m的井作为对子井计算侧积层倾角。如图 5所示,将砂体进行顶拉平,并计算相同夹层泥质回返处的垂向距离,将垂向距离除以井距得到arctanθ,再利用反三角函数计算出θ值。图 5中的侧积层倾角为7.9°与9.1°,工区内的侧积层倾角在3.2°~12.6°之间。

        图  5  对子井法计算侧积层倾角

        Figure 5.  Inclination of interlayers calculated for coupled wells

      • 当水平井钻遇点坝砂体时,自然伽马曲线整体上显示为低值。但是当水平井钻遇泥质夹层使,泥质含量的突然增大,导致自然伽马在泥质夹层处出现突然增大的“上跳”样式,此时可以根据自然伽马高值之间的间距来计算侧积层的间距。B26h与B27h水平井自然伽马曲线显示(图 6),钻遇泥质回返的间距分别为97 m、65 m,80 m、71 m、48 m。工区内侧积层间距在35~136 m之间。

        图  6  水平井泥质回返计算侧积层间距

        Figure 6.  Calculation of interlayer spaces for a horizontal well

      • 为了进一步确认单砂体的可靠性,采用NmⅣ油组B14井的注示踪剂测试资料来验证所刻画单砂体(图 7)。NmⅣ油组的主要射孔层位为1小层的1单层与2单层,从A17-B16井的地震剖面来看,该剖面由两套厚层的砂体组成,砂体间的分隔在B14井与B15井之间(图 7a)。但地震剖面的分辨率往往过低,图 7a中的砂体显示涵盖了10~20 m厚的砂层,且厚砂层中间有着厚度为1~4 m的泥质间隔。因此在地震识别砂体轮廓的基础上仍需要结合井资料进行验证(图 7b)。对于1单层的单砂体识别(图 7c)已经在3.1节(图 4)中进行了详细的论述,这里就不再赘述。而对于2单层(图 7d)而言,从A18井-B16井(图 7b)在测井曲线上依次为箱型韵律→钟形韵律→箱型韵律→钟形韵律,这一点与模式4中的同向坝模式一致(图 3),而在地震剖面上(图 7a),也可以看到砂体整体上从左至右逐渐减薄,这一点进一步证实了图 7b中河道向右侧迁移的绘制方案。在2单层单砂体平面轮廓的绘制方面(图 7d),可以看到中部单砂体的内侧A18井与坝头的B9井呈现箱型正韵律,而位于外侧的B14井与坝尾的G2h井为钟形正韵律,这一点与点坝砂体内部的垂向分布序列相似(图 2)。

        图  7  秦皇岛32-6油田北区Ⅳ油组1小层1-2单层的单砂体构型刻画与示踪剂验证

        Figure 7.  Architecture analysis of point bar in Ⅳ-1, 1-2 oil set, northern QHD32-6 oilfield

        在绘制Ⅳ油组主要射孔层段的剖面与平面展布图的基础上(图 7a~d),选取9°的侧积层倾角中值,80 m的侧积层间距中值,与废弃河道趋势一致的侧积层走向对点坝砂体的构型进行精细刻画(图 7b~d),并用示踪剂资料对砂体的绘制进行验证(图 7c~f)。示踪剂检测的时间为2012年8月7日到2012年11月7日,累积取样检测BHSZ-02型示踪剂174样次。其中A14井见剂时间为23天,峰值宽度为7天;A18井见剂时间为36天,峰值宽度为12天;B9井见剂时间为54天,峰值宽度为17天;而B15井与B10井不受效。总的来看,B14井注入示踪剂的效果分为三类:1)有废弃河道间隔的井:其中B15井与B10井与注入井B14之间有废弃河道间隔,因此不见效;2)斜交侧积层走向的井:其中A18井与A14井与注入井之间的连线与侧积层斜交,处于较好的连通状态,因此见效较快,见效时间分别为36天与23天;3)垂直侧积层走向的井:B9井与注入井之间的连线与侧积层垂直,因此见效较慢,见效时间为54天。

      • 由于Bridge的相关理论源自于露头调查[18-19, 27-30],因此该理论与Bluck[32]、薛培华[34]的曲流河露头观察结果有着较高的相似度。Willis et al. [33]以数值模拟的形式对点坝砂体的三维连通性进行探讨,在点坝外侧水道的粒度分布中得到了相似的结果(图 1B)。

        Bridge建立点坝序列的目的是为了重新估算点坝厚度,因为前人[44]将点坝砂体划分过细,导致在利用宽厚比估算河道带宽度的时候过于保守。Tye[21]也延续了这一方案,并以此作为定量表征的基础,建立了曲流河储层河道带展布的三维模型。与Bridge et al. [18]的应用相比,国内大部分河流相储层已经进入开发的中后期[1],Bridge et al. [18]所解决的储层河道带边界问题已经被密集井网所控制。点坝砂体划分过细的问题主要集中在小层对比方面。裘亦楠等[2]、渠芳等[7]等强调了曲流河储层小层(或单层)划分过程中可能划分过细的问题,于兴河[45]强调了小层对比应该充分反映沉积作用和微相的变迁。在小层对比过程中,如果将点坝局部伴生的串沟,甚至天然堤或决口扇中的每一次溢岸作为单砂体,并以此对主力砂体进行强行劈分,那么主力砂体内部强行劈分出的渗流屏障,会严重阻碍后期对油水运动规律的研究。因此,对主要构型要素的细分有助于提高小层对比的准确性。

        此外,由于现代沉积仅仅是地质历史时期的一个微小的片段,利用现代沉积的结果到底能否应用于地下储层逐渐引起学者们新的讨论[46]。与此同时,河流相储层中的主力砂体大多形成于基准面下降与上升的转换面,在此过程中,河道冲刷切割,相互叠置[4-6],原先的单一点坝砂体可能早已面目全非。尽管该理论在秦皇岛32-6油田北区Ⅳ油组1小层的应用中有着良好的效果,测井曲线类型的分布样式基本与该理论相对应,但细分主要构型要素在某些砂体切割频繁的层段,只能为部分点坝碎片找到其初始的归属。令人备受鼓舞的是Labrecque et al. [22]对加拿大艾尔伯特省麦克默里组曲流河储层的精细表征结果。由于该储层埋深较浅(约350 m),精细的三维地震可以识别到点坝内部的侧积层级别,其地震切片精度之高、井网之密集,足以为古代储层与现代露头的对比提供充足证据。Labrecque et al. [22]的研究表明,点坝范围内钻遇向上变细序列的井大多分布于点坝的下游,且在整个点坝中,粒度向下游变细,主要体现在向下游方向粉砂岩组分的厚度与比例上升。尽管Labrecque的研究并未对Bridge的相关理论[18-19]进行探讨与对比,只是得出了相近的研究结果,但这一结果也可以作为Bridge基于现代沉积所建立的沉积理论[18-19]适用于古代储层的另一案例。

        总而言之,此次简化的理论源自Bridge的现代露头调研成果[18-19, 27-30]与前人的油藏精细描述实践[1-17, 24-26, 39-42, 45],有助于为小层对比提供更多参考,为砂体叠置关系研究提供更多证据,为单砂体在小层范围内的平面识别提供更多的测井相组合方式。在目前有限的工程应用中,对于保存相对完好的河段有着良好的应用效果,但对于频繁冲刷切割且有断层发育的河段只能找到部分点坝碎片。鉴于该理论尚未在油藏精细描述中推广,其应用效果仍需要更多的应用成果进行补充,特别需要在小井距、密集井网的区块做进一步补充完善。

      • (1)曲流河储层主力砂体内部的测井相类型要比传统的“钟形”曲线更加复杂,点坝内部多变的测井曲线类型反应了沉积过程中复杂的水动力特征。由于环绕单一点坝砂体的最大流速靠近坝头一侧而远离坝尾一侧,使得坝头以箱型韵律为主,坝尾以钟形韵律为主,并可以以此作为油藏描述中刻画点坝展布的理论基础,为小层对比提供更多参考,为砂体叠置关系研究提供更多证据,为单砂体在小层范围内的平面识别提供更多的测井相组合方式。

        (2)鉴于点坝的坝头、坝尾、坝内、坝外,以及靠近点坝头部、尾部的水道有着不同的垂向序列,在研究砂体叠置类型的过程中,可以根据剖面上测井曲线的变化情况来识别砂体的不同部位和不同拼接方式,从而建立更为精确的砂体叠置样式类型。

        (3)此次简化的理论源自Bridge的现代露头调研成果与前人的油藏精细描述实践,在目前有限的工程应用中,对于保存相对完好的河段有着良好的应用效果,但对于频繁冲刷切割且有断层发育的河段只能找到部分点坝碎片。鉴于该理论尚未在油藏精细描述中推广,其应用效果仍需要更多的应用成果进行补充,特别需要在小井距、密集井网的区块做进一步补充完善。

    参考文献 (46)

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