徐丽强， 李胜利， 于兴河， 章　彤， 姜国平， 刘金龙

( 1. 中国地质大学(北京) 能源学院，北京　100083；　2. 中国石油新疆油田分公司 彩南作业区，新疆 阜康　831511 )



辫状河三角洲前缘储层隔夹层表征及剩余油预测
——以彩南油田彩9井区三工河组为例

徐丽强1， 李胜利1， 于兴河1， 章彤2， 姜国平1， 刘金龙1

( 1. 中国地质大学(北京) 能源学院，北京100083；2. 中国石油新疆油田分公司 彩南作业区，新疆 阜康831511 )

彩南油田9井区三工河组经过多年的注水开采，剩余油分布复杂，为了进一步提高油田剩余油的开发效果，研究储层隔夹层的分布是关键。以三工河组二段J1s22和J1s23层为例，分析现代沉积、野外露头资料及岩心观察结果，统计5口取心井不同层次类型的隔夹层，绘制不同测井曲线两两组合交会图；根据注水井与采油井之间的动态响应关系，通过井间精细对比建立隔夹层分布的静态模式。结果表明：三工河组二段隔夹层类型划分为单层间隔层、单砂体间夹层及单砂体内夹层3个层次，可根据交会图识别不同类型的隔夹层；研究区有4种剩余油分布模式：顺夹层倾向注采强对应、顺夹层倾向注采弱对应、逆夹层倾向注采强对应、逆夹层倾向注采弱对应；静态模式与实际生产情况吻合度较高，具有较高的可靠性。该研究结果对油藏后期剩余油挖潜具有指导作用。

辫状河三角洲前缘； 隔夹层； 动态响应； 静态模式； 剩余油； 彩南油田

0　引言

彩南油田三工河组发育辫状河三角洲前缘沉积，1992年以反九点面积井网开发，2016年进入高含水、高采出阶段[1]。由于辫状河三角洲前缘发育多种类型隔夹层，使油藏剩余油分布表现为平面高度分散、局部集中的特点。因此,为了分析辫状河三角洲前缘储层剩余油分布模式,有必要对辫状河三角洲前缘储层隔夹层分布特征进行研究[2-7]。对储层内部发育多种类型隔夹层的研究较多，其中一部分学者主要侧重于隔夹层分布模式的定性研究，如Best J L、Lynds R等[8-9]采用沉积模式、现代沉积理论等概念化模式,对储层隔夹层分布特征进行定性分析；杜全伟、印森林、张美玲等[10-12]结合储层隔夹层对应的电性特征进行隔夹层半定量研究，只是分析隔夹层厚度及横向展布，对隔夹层的倾向、倾角等分布形态特征并未分析。另一部分学者是在定性研究的基础上，侧重隔夹层分布的定量研究，如孙天建、王梓媛、王改云等[13-15]主要采用井间精细对比或井间插值方法，对储层内部隔夹层分布特征进行定量研究；卢海娇等[16]采用古代辫状河道的野外露头统计方法，进行储层内隔夹层分布规模的定量研究；姜平等[17]应用反演方法进行隔夹层分布特征研究。这些研究以辫状河隔夹层的现代沉积和野外露头为基础，结合岩心、录井和测井等资料，通过井间精细对比建立隔夹层分布模式，并没有从注采井之间的动态响应角度定量表征储层隔夹层分布，因此缺乏可靠性。笔者以彩9井区三工河组二段J1s22和J1s23层为例，根据现代沉积模式，结合注水井与采油井之间的动态响应关系，通过井间精细对比方法对隔夹层进行定量表征，其结果与实际生产情况基本吻合，可靠性较高。

1　地质概况

彩南油田位于准噶尔盆地中央隆起带白家海凸起东部斜坡带，向东以克拉美丽山相邻，向南以阜康凹陷为邻，东南部以准东油田为界[18](见图1)。该油田为一低幅度背斜构造，被断裂切割，致使地质条件复杂化；三工河组沉积厚度为290 m，根据岩电组合特征，自下而上将它分为J1s3、J1s2和J1s1三段，其中J1s2段为主要含油层，沉积厚度为75 m，发育辫状河三角洲前缘亚相，储层岩性以中粗砂岩、细砂岩和砂砾岩为主[19]。

图1　彩南油田彩9井区构造位置Fig.1 Location and structure settings of block Cai9 in Cainan oilfield

彩9井区位于彩南背斜西部，油藏构造为被东道海子断裂、彩005井东断裂和彩007井东断裂切割而成的断鼻构造(见图1)。研究区发育的三工河组J1s2段为油田主要含油层，根据岩心和测井曲线等特征,将J1s2段细分为J1s21、J1s22和J1s23三个小层，其中J1s22和J1s23为主要含油气层段，油层平均渗透率为165×10-3μm2，平均孔隙度为20%，属于中孔中渗油藏。

2　隔夹层层次类型及识别标志

2.1层次划分

根据储层构型单元界面划分储层构型单元，而储层构型单元界面与隔夹层是对应的，因此隔夹层类型具有层次性[20]。根据现代沉积、野外露头资料及岩心观察结果，按照隔夹层发育位置、分布规模及其对生产动态的影响，可以将三工河组二段隔夹层类型划分为单层间隔层、单砂体间夹层及单砂体内夹层3个层次(见图2)。单层间隔层由不同地层间的间隙期发育构成，位于不同小层之间的界面。单砂体间夹层主要由同一期次河道与河道之间、河道与河口坝之间，以及河口坝与河口坝之间负界面构成，或由不同期次河道与河道、河道与河口坝，以及河口坝与河口坝之间界面构成。单砂体是指单一沉积微相级别(如辫状河三角洲前缘水下分流河道和河口坝等)的砂体[21]。单砂体内夹层是由水下分流河道底部冲刷泥砾、中上部发育落淤泥岩和成岩作用形成的钙质夹层，以及河口坝内部的落淤泥岩和钙质夹层构成。

2.1.1单层间隔层

单层间隔层主要是指发育在小层之间及单一砂体的顶底，可以在全区广泛追踪，厚度通常较夹层的大，多在几十厘米至几米，因此可以作为小层划分与对比的主要标志。隔层在储层之间通常发育比较稳定，其影响和阻隔流体渗流的能力较强，岩性以灰色泥岩和粉砂质泥岩为主,构造不是很发育，可见炭屑及植物根茎。泛滥泥岩自然伽马曲线位于泥岩基线附近的线型或微齿线型，电阻率曲线位于泥岩基线附近，也呈线型或微齿线型(见图3)。根据岩电特征，可以大致判断单层间隔层处于洪泛沉积时期水动力较弱、物源供给不足的沉积环境。

图2　彩南油田彩9井区J1s22和J1s23辫状河三角洲前缘储层隔夹层类型的层次划分Fig.2 Hierarchical division of barrier-intercalations in the braided river delta front reservoir of the J1s22和J1s23 in block Cai9 in Cainan oilfield

2.1.2单砂体间夹层

单砂体间夹层位于单砂体之间，它形成的特殊背景有助于在垂向和横向上识别单砂体界面。废弃河道泥岩以灰色粉砂质泥岩和泥岩为主，沉积构造以小型流水沙纹层理为主，见炭屑和植物根茎。其成因是水下分流河道改道后，该河道逐渐被废弃，物源供给不足，主要由细粒悬浮物沉积组成。电阻率曲线和自然伽马曲线表现为微锯齿线型或线型，但是其幅度相对隔层段较小(见图3)。因为不受后期水下分流河道的影响，所以其形态主要受水下分流河道控制。残余废弃河道泥岩是由于水下分流河道改道后，该河道并未完全废弃，同时受到后期水下分流河道影响沉积而成。由于受到后期水下分流河道的影响，残余废弃河道泥岩形态受到废弃河道和后期水下分流河道的控制，因此发育厚度较薄。沟道泥岩是洪水期水体加深漫过河口坝，且其水动力比较稳定时期，由河口坝顶部小型沟道接受细粒沉积物充填而成。岩性主要为灰色泥岩和灰色粉砂质泥岩，发育小型流水沙纹层理和平行层理。由于水动力较稳定，其形态主要受沟道形态的控制，发育厚度较薄。

2.1.3单砂体内夹层

观察三工河组二段取心井岩心，发现辫状河三角洲前缘储层单砂体内夹层发育泥质夹层、物性夹层及钙质夹层，位于水下分流河道侧积体之间或河口坝增生体之间，其中泥质夹层、物性夹层是沉积作用形成的，钙质夹层是成岩作用形成的。单砂体内部夹层的成因不同，导致其岩电响应特征有差异。

泥质夹层是沉积物在洪水期洪峰波动过程中的平静期，在水下分流河道顺水流方向侧积而成，或在河口坝顶部、边部等垂向加积而成，它是单砂体内部构型单元划分的主要标志。岩性以灰色泥岩或粉砂质泥岩为主(见图4(a))。电性表现为高自然伽马、低电阻率、高密度等曲线特征(见图3)。

物性夹层主要以冲刷泥砾和粉砂岩形式存在，其中冲刷泥砾主要岩性为磨圆或次磨圆灰色泥砾岩，是由于河道底部水动力太强而造成砂质沉积物对河道底部泥岩的冲刷，经搬运后沉积而成(见图4(c))。电性表现为自然伽马、电阻率和声波测井曲线明显回返。该夹层易使储层物性和含油性变差(见图3)。

钙质夹层在晚成岩早期，发育原生孔隙，容易使孔隙水通过原生孔隙发生渗透，从而使储层内部少量不稳定组分发生溶解与交代作用而形成自生黏土矿物，黏土矿物在酸性水条件下转化成钙质夹层。岩性主要为灰白色含钙粉细砂岩与灰色粉砂质泥岩互层(见图4(b))。电性表现为自然伽马低，电阻率呈尖峰状，高密度、声波时差低尖峰等测井曲线形态(见图3)。

图3　彩005井不同层次隔夹层的划分与识别Fig.3 Division and identification of different levels barrier-intercalations of C005 well

图4　彩南油田彩9井区J1s22和J1s23单砂体不同类型夹层岩心照片

2.2不同层次隔夹层井上识别

根据隔夹层层次类型划分，单层间隔层对应小层之间的界面位置物性较差，影响和阻隔流体渗流的泛滥泥岩，因此只需要根据单一测井曲线识别隔夹层类型(见图3)。单砂体内夹层由于受到沉积和成岩作用的影响，极易形成泥质、物性及钙质3种夹层。3种夹层对应的岩性和测井特征各异，根据单一测井曲线特征识别难度较大，因此需要将不同测井曲线相互结合识别夹层。

对研究区5口取心井进行逐井岩心描述，识别若干不同类型夹层，即泥质夹层、物性夹层(砂岩)、物性夹层(砾岩)及钙质夹层；然后统计它们对应各种测井曲线的数值，将它们两两组合绘出不同测井曲线组合的交会图，根据每个夹层在图中的分布划分识别区间，作为不同夹层的识别标准(见图5)。由图5可知，每种夹层与测井曲线有较好的响应关系，不同夹层对应的测井曲线数值落在不同区间内，尽管有些曲线无法较好地将夹层区分开，但根据与其他测井曲线交会图的辅助，在全区范围内可以准确地识别夹层类型。

(1)泥质夹层。研究区泥质夹层自然伽马为80～110 API，其中自然伽马在全区最高；电阻率为5～16 Ω·m，为低电阻率；声波时差为72～85 μs/ft，为较大声波时差；密度为2.44～2.60 g/cm3，为高密度。因此，泥岩夹层电性特征为高自然伽马，低电阻率，较大声波时差，高密度(见图5)。

(2)物性夹层。研究区物性夹层岩性为砂岩和砾岩。由于2种类型的物性夹层对应的测井曲线特征有区别，因此可以通过不同测井曲线组合特征区分它们。物性夹层(砾岩)自然伽马为54～72 API，为低自然伽马；电阻率为22～50 Ω·m，为高电阻率；声波时差为70～78 μs/ft，为较小声波时差；密度为2.36～2.40 g/cm3，为低密度。物性夹层(砾岩)电性特征为低自然伽马，高电阻率，较小声波时差，低密度。物性夹层(砂岩)自然伽马为50～80 API，为低自然伽马；电阻率为14～23 Ω·m，为较低电阻率；声波时差为73～82 μs/ft，为大声波时差；密度为2.32～2.43 g/cm3，为低密度。物性夹层(砂岩)电性特征为低自然伽马，较低电阻率，大声波时差，低密度(见图5)。

(3)钙质夹层。研究区钙质夹层自然伽马为47～73 API，为低自然伽马；电阻率为25～60 Ω·m，为高电阻率；声波时差为60～70 μs/ft，为小声波时差；密度为2.43～2.62 g/cm3，为高密度。因此，泥岩夹层电性特征为低自然伽马，高电阻率，较小声波时差，高密度(见图5)。

3　隔夹层分布表征

根据建立的单井隔夹层类型识别标准，确定隔夹层宽度、厚度及倾角的分布区间。为了更接近地下隔夹层分布的真实形态，以现代沉积、野外露头和岩心观察结果为基础，在隔夹层与动态响应关系的指导下，采用井间精细对比方法，对水下分流河道及分流河口坝内部夹层规模进行表征，确定隔夹层的分布规模。

3.1分布模式

隔夹层使注水井与采油井之间的注采对应关系发生变化，因此通过注水井与采油井之间的动态响应关系可以预测隔夹层的分布规模。以C2013井(注水井)和C1383井(采油井)动态资料响应关系为例进行分析。

3.1.1注水量与产液量的动态响应关系

C2013井自2005年转注以来，注水量平稳增加，直至2010年开始下降，对应的C1383井产液量处于下降态势。这与注采响应关系相悖，说明存在隔夹层的阻挡，使C2013井与C1383井的连通性降低或是不连通，从而降低该区域的开发效果(见图6(a))。

图6　C2013井与C1383井的动态响应关系Fig.6 Dynamic response relationship between well C2013 and well C1383

3.1.2吸水层与产液层的动态响应关系

根据C2013井(注水井)主要吸水段与C1383井(采油井)主要产液层段的响应关系，明确隔夹层的分布形态与规模。C2013井在三工河组二段J1s22层开设三个钻孔进行注水，2011年9月至2012年11月注水量逐步加大；但C1383井在三工河组二段J1s22层开设的钻孔，2011年10月至2012年4月产液量和产油量降低(见图6(b))。这说明两口井的隔夹层位于C1383井开设的钻孔上面，造成注水井注入水驱替储层内含油气液体，沿着隔夹层流动，直至绕过对应层段的钻孔，所以其采油井对应层段产液量随注水量的增加而降低。该采油井主要的驱替流体方式是地层水驱替。

3.1.3隔夹层分布模式

根据隔夹层分布模式，通过井间精细对比方法对水下分流河道或河口坝内部夹层分布进行表征(见图7)。研究区目的层隔层主要位于层间界面，以泛滥泥岩为主，稳定分布于小层界面附近。研究区单砂体间夹层不发育，主要发育单砂体内夹层。单砂体内夹层分布主要分为3类9型：(1)水下分流河道夹层。顺物源和垂直物源方向发育的侧积体差别不大，主要发育泥质夹层、物性夹层及钙质夹层。(2)顺物源方向河口坝夹层。河口坝在顺物源方向夹层呈前积式沉积，其形态表现为侧向叠置状，发育泥质夹层、物性夹层及钙质夹层。(3)垂直物源方向河口坝夹层。河口坝在垂直物源方向主要是以加积方式进行沉积，其夹层形态呈上拱状，发育泥质夹层、物性夹层及钙质夹层(见图7)。

图7　C2013井和C1383井隔夹层分布模式Fig.7 Distribution pattern of barrier-intercalations at well C2013 and well C1383

根据隔夹层的现代露头研究及岩心观察结果，在单井隔夹层识别标准的基础上，通过注水井与采油井的动态响应关系和精细井间对比方法，对辫状河三角洲前缘储层隔夹层分布进行表征，确定隔夹层分布规模。根据建立的分布模式预测隔夹层分布规模，与实际生产情况吻合度较高，可以作为全区辫状河三角洲前缘储层隔夹层的表征方法。

3.2分布规模

以三工河组二段J1s22、J1s23层为例，预测单层间隔层、单砂体内夹层的分布规模。

3.2.1单层间隔层

研究区目的层(J1s22、J1s23层)隔层具有分布范围大、稳定性好等特点。统计研究区目的层单层间隔层的分布，表明目的层J1s22与J1s23层之间发育的隔层平均宽度为629.0 m，平均厚度为3.0 m，呈平行小层界面分布(见图7)。

3.2.2单砂体内夹层

单砂体包括水下分流河道和河口坝。在水下分流河道内部夹层，顺物源方向和垂直物源方向夹层分布；在河口坝内部夹层，顺物源方向夹层呈前积式沉积，形态表现为侧向叠置状，垂直物源方向以加积方式沉积，形态呈上拱状(见图7)。

(1)水下分流河道内夹层分布。统计研究区目的层(J1s22、J1s23层)水下分流河道侧积体之间的夹层表明，宽度主要分布在143.0～695.0 m之间，平均宽度为419.0 m；厚度主要分布在0.2～2.0 m之间，平均厚度为1.1 m；倾角主要分布为0.2°～1.6°之间，平均倾角为0.9°。

(2)河口坝内夹层分布。由于辫状河三角洲前缘河口坝内夹层分布与物源方向有关，因此分别按顺物源和垂直物源方向对河口坝内夹层分布进行统计，结果表明：①顺物源方向,夹层宽度主要分布在301.0～543.0 m之间，平均宽度为422.0 m；厚度主要分布在0.3～1.7 m之间,平均厚度为1.0 m；倾角主要分布在0.1°～1.5°之间，平均倾角为0.8°；②垂直物源方向，夹层宽度分布在310.0～442.0 m之间,平均宽度为376.0 m；厚度分布在0.1～1.5 m之间，平均厚度为0.8 m；倾角分布在0.3°～1.9°之间，平均倾角为1.1°。

4　隔夹层对剩余油分布的影响

以动态资料响应关系与井间精细对比建立的隔夹层分布模式为基础，结合实际生产开发资料，总结研究区主要有4种剩余油分布模式(见图8)。

(1)顺夹层倾向注采强对应。注水井顺夹层倾向驱油时，注水井射孔段与采油井射孔段沿驱油方向强对应(见图8(a))。大部分剩余油被开采，仅有注水井水驱不到的靠近采油井一侧中上部剩余油富集。

(2)顺夹层倾向注采弱对应。注水井顺夹层倾向驱油时，注水井射孔段与采油井射孔段未顺夹层倾向一一对应，即驱油方向上未见采油井射孔段或仅见部分射孔段，导致注采弱对应(见图8(b))。这种注采弱对应关系造成大部分剩余油无法开采，仅采油井附近部分剩余油被开采。

(3)逆夹层倾向注采强对应。注水井逆夹层倾向驱油时，且注水井射孔段与采油井射孔段形成强对应关系(见图8(c))，即驱油方向上存在采油井射孔段，因此大部分剩余油被开采，仅有部分未开采。主要是由于夹层的遮挡导致油不能被驱替到采油井方向，因此造成部分剩余油残存于注水井附近。

(4)逆夹层倾向注采弱对应。注水井逆夹层倾向驱油时，注水井射孔段未与采油井射孔段一一对应，形成注采弱对应关系(见图8(d))。这导致驱油方向大部分剩余油无法被开采，仅部分驱油方向上采油井射孔段可被开采。

5　结论

(1)根据彩南油田彩9井区现代沉积、野外露头资料及岩心观察结果，表明隔夹层发育类型与不同级次储层构型单元界面对应，按照隔夹层发育位置、分布规模及其对生产动态的影响，可将研究区目的层储层隔夹层划分为单层间隔层、单砂体间夹层及单砂体内夹层。

(2)根据彩9井区5口取心井识别不同类型夹层，即泥质夹层、物性夹层(砂岩)、物性夹层(砾岩)及钙质夹层，将它们对应的各种测井曲线数值进行两两组合，绘出不同测井曲线组合交会图。每一种夹层与测井曲线有较好的响应关系，可根据交会图划分区间、识别不同类型夹层。

(3)根据注水井与采油井之间的动态响应关系，建立隔夹层静态分布模式，通过与生产情况结合，表明静态分布模式预测的隔夹层分布规模与实际生产情况吻合度较高，可适用于全区储层隔夹层的表征。

(4)研究区主要有4种剩余油分布模式，即顺夹层倾向注采强对应、顺夹层倾向注采弱对应、逆夹层倾向注采强对应、逆夹层倾向注采弱对应。

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2016-03-15；编辑：陆雅玲

国家自然科学基金项目(41272132,41572080)

徐丽强(1990-)，男，硕士研究生，主要从事储层表征、建模及沉积等方面的研究。

李胜利，E-mail: slli@cugb.edu.cn

10.3969/j.issn.2095-4107.2016.04.002

TE121.2

A

2095-4107(2016)04-0010-9