辮狀河儲層地質知識庫構建方法
——以大慶長垣油田喇薩區塊葡一組儲層為例

邢寶榮

（大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶 163712）

辮狀河儲層地質知識庫構建方法
——以大慶長垣油田喇薩區塊葡一組儲層為例

邢寶榮

（大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶 163712）

為解決儲層研究中資料分散、聯系不緊密、定量化標準和一致規律性缺乏等問題，應用儲層地質知識庫理論，以大慶長垣油田喇薩區塊葡一組辮狀河儲層為例，利用密井網測井、沉積、物性分析和衛星照片等資料，分析儲層砂體層次類型和規模，對比辮狀河和心灘壩的充填樣式和定量規模；根據辮狀河道砂體儲層構型要素和幾何特征，構建辮狀河儲層地質知識庫.結果表明：大慶長垣喇薩區塊葡一組辮狀河儲層分為古河床范圍砂體帶（五級）、辮狀河單砂體（四級）和落淤層（三級）3個構型單元級次；按照充填樣式、定量規模和物性特征，劃分辮狀河單砂體的辮狀河道和心灘壩2個構型要素.該研究結果獲得辮狀河沉積儲層不同級次的構型要素與砂體的規模、方向、幾何形態及厚度等定量地質知識，為提供類似區塊辮狀河儲層地質建模和預測提供指導.

儲層；地質知識庫；辮狀河；心灘壩；構型要素；定量規模

0 引言

目前，儲層研究存在資料分散、相互關聯性差、側重于局部和微觀研究、對整體及宏觀認識不足等現象.為更精確地表征儲層或預測未知類型儲層，需要利用不同類型資料，建立儲層地質知識庫系統.地質知識庫系統總結不同成因類型儲層的地質特征參數，能夠解決儲層研究過程中宏觀認識不足的問題[1].

地質知識庫涉及范圍廣、包含內容多.按照不同沉積環境，可以將儲層地質知識庫分為不同類型，如扇三角洲地質知識庫、高彎曲分流河道地質知識庫和低彎曲分流河道地質知識庫等[2-3].目前，對地質知識庫的研究較少，主要側重地質知識庫的類型及應用研究，如陳程等利用灤平扇三角露頭資料，基于扇三角洲不同微相、巖相及砂體規模尺度，建立扇三角洲地質知庫；利用雙河油田密井網數據，建立扇三角洲前緣原型骨架模型，研究水下分流河道砂體的幾何形態及分叉規律[2].賈愛林等研究丘陵油田地質特征，將露頭地質知識庫用于地質建模，有助于提高井間儲層預測精度[3].

這些研究集中在扇三角洲相地質知識庫的建立及應用方面，對其他類型儲層，尤其是辮狀河儲層地質知識庫方面的研究較少.筆者以大慶長垣油田喇薩區塊葡一組儲層為例，利用巖心分析、沉積、測井和密井網等資料，結合衛星照片，研究辮狀河砂體類型，分析辮狀河的充填樣式、心灘壩的識別方法、河道砂體的儲層構型要素及幾何特征，構建辮狀河儲層地質知識庫，對預測儲層和提供地質建模所需定量參數、指導類似辮狀河儲層研究具有指導意義.

1 研究區概況

大慶長垣油田位于松遼盆地中央坳陷區二級背斜構造帶，自北向南發育喇嘛甸、薩爾圖、杏樹崗、高臺子、太平屯、葡萄花、敖包塔等7個三級背斜構造.主要開發層系為松遼盆地中部含油組合的薩、葡、高油層，屬于大型淺水湖盆河流—三角洲相沉積.喇薩區塊葡一組儲層形成于松遼盆地坳陷階段中一個明顯的回返時期，即泉頭組—青山口組二級旋回末期至姚家組—嫩江組二級旋回初期.構造相對平緩，中部高、兩翼低，發育多條北西向正斷層.喇、薩、杏油田普遍沉積第四系和白堊系下統的嫩江組、姚家組和青山口組地層，在構造東翼，嫩江組地層上面還沉積白堊系上統的四方臺組，青山口組與姚家組之間不整合接觸.葡一組油層主要發育泛濫平原、分流平原和三角洲前緣亞相，以及辮狀河砂體、曲流河砂體、高彎曲度分流河道砂體，水下分流河道砂體發育.經過50余年開發，長垣油田已鉆各類井7萬余口，平均井網密度為30～75口/km2，部分區塊最小井距為30 m左右，鉆、測井資料豐富，為精細分析沉積微相砂體幾何特征、建立儲層地質知識庫提供較好的基礎資料.

2 定義與構建方法

2.1 定義

廣義的地質知識庫涵蓋地質學研究的所有內容；狹義的地質知識庫包括可定量表征各類砂體成因單元（建筑塊或流動單元）的空間特征、邊界條件和物理特征參數，以及定性表征的各種沉積模式[1-5].儲層地質知識庫是超越于單純數字組合的綜合性儲層地質資料積累，可用于對未知儲層進行分析、預測和地質建模.

2.2 構建方法

儲層地質知識庫的研究重點在于構建儲層的構型（亦稱為儲層的建筑結構），儲層構型反映不同層次儲層構成單元的形態、規模、方向及疊置關系[4].與露頭或現代沉積分析有很大差別，儲層構型分析需要結合井間預測.針對油田開發中后期儲層構型的井間預測特點，采用層次約束、模式擬合與多維互動的儲層構型構建方法[5-10].

2.2.1 層次約束

儲層構型研究的目的是恢復不同層次構型單元的分布.由于小級別構型單元的分布受控于大級別構型單元的，因此需要由大至小對不同儲層構型單元進行層次劃分和分級控制.提出辮狀河儲層地質知識庫的構型分析過程，首先確定辮狀帶河道砂體的分布；然后在辮狀河道砂體內部識別心灘壩；最后在心灘壩內部解剖落淤層.

2.2.2 模式擬合

儲層構型分析與地質建模的核心是井間預測，而井間預測的前提是獲得構型單元的分布規律和模式.儲層構型單元的空間分布不能以線性或非線性方程表達，因此不能由井間插值方法獲得.儲層構型單元的分布規律表現為不同模式，模式擬合的構型分析方法，即通過將不同級次的定量構型模式與井資料（包括靜態和動態監測資料）進行擬合，建立地下儲層構型的三維模型.

2.2.3 多維互動

由井眼、剖面和平面構成儲層構型單元的一維至三維模型，在儲層構型分析過程中，需要結合各維數據相互驗證，進行單井、剖面和平面分析，最終得到既符合單井資料和油田開發動態響應，又符合儲層構型地質模式的、接近實際地質情況的三維構型模型.

以辮狀河為例，利用巖心、測井、沉積等資料，分析多級次儲層構型單元砂體時空分布、儲層內部界面及構型單元的空間組合關系，以及各級次儲層分布特征，確定辮狀河儲層地質知識庫的結構與構建參數（見表1）.

表1 辮狀河儲層地質知識庫的結構與構建參數____Table 1 Braided river reservoir geologic knowledge base structure and construction parameters___

3 構建過程

以大慶長垣油田喇薩區塊葡一組儲層為例，采用層次分析方法，建立辮狀河儲層地質知識庫.以沉積類型劃分不同級次限定方式，將該區塊辮狀河儲層地質知識庫構型單元由大至小分為五級、四級和三級3個級次，分別為古河床范圍砂體帶、辮狀河單砂體和辮狀河道泥巖夾層；確定各級次構型要素，分析參數特征（見表1）.主要分析研究區辮狀河儲層四級構型單元，即辮狀河單砂體的構型特征，以建立符合構型特征的辮狀河儲層地質知識庫.

3.1 古河床范圍砂體帶

古河床范圍砂體帶為研究區辮狀河儲層地質知識庫的五級構型單元，根據構型要素及特征、幾何特征、物性特征分析構型單元地質參數.

（1）構型要素及特征.古河床范圍砂體帶包括辮流帶、溢岸和泛濫平原3個構型要素.其中，辮流帶是指在古河床范圍內沉積的辮狀河砂體帶，包括心灘壩和辮狀河道2個四級構型單元.在辮狀河沉積中溢岸砂體發育較差，主要為天然堤沉積.由于洪水期河水漫越河岸后流速突降，攜帶的大部分懸移物質在岸邊快速沉積而形成天然堤.泛濫平原屬于一類相對細粒的溢岸沉積，巖性以灰色和灰綠色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖為主，可見植物根莖.

（2）幾何特征.構型單元幾何形態特征包括砂體的平面形態展布，橫向和縱向規模，砂體的剖面特征、厚度及定量關系等.在古河床范圍砂體帶中，辮流帶的平面形態呈寬條帶狀，橫向規模為3 000 m，縱向規模一般為幾公里至幾百公里，范圍較大；剖面特征表現為多期平板狀疊置，厚度為3～4 m；定量關系為河道4 m深度對應300～2 000 m古河床寬度，變化范圍較大，關系較差.溢岸的平面形態呈窄條帶狀附著在辮流帶邊部，橫向規模小于100 m；剖面特征為頂凸底平或薄層砂體，厚度為1～2 m.泛濫平原的平面形態呈辮流帶間的窄條帶；剖面特征為期次間局部較連續，厚度一般小于1 m、局部為1～3 m.

（3）物性特征.古河床范圍砂體帶中辮流帶砂體為主要儲集空間，其物性特征好于溢岸及泛濫平原砂體的.其中，辮流帶砂地比為0.8～0.9，孔隙度為17.6%～30.0%，滲透率為（200～1 500）火10-3μm2，變異因數為0.32～0.96；溢岸砂地比為0.2～0.3，孔隙度為2.4%～12.6%，滲透率為（10～200）火10-3μm2，變異因數為0.79～1.12；泛濫平原主要巖性為泥巖，物性最差.

3.2 辮狀河單砂體

辮狀河單砂體為研究區辮狀河儲層地質知識庫的四級構型單元，包括辮狀河道和心灘壩2個構型要素.根據構型要素及特征、幾何特征、物性特征分析構型單元地質參數.

3.2.1 構型要素特征

為確定辮狀河道和心灘壩的分布，需要對比兩者沉積機制差別，確定識別標志，進而識別心灘壩和辮狀河道.

（1）辮狀河道.觀察和描述野外露頭和取心井巖心結果表明，研究區辮狀河道具有砂質充填、泥質半充填和泥質充填3種充填樣式.

（a）砂質充填.由于水動力持續較強，辮狀河道表現為較粗的垂向加積砂體，一般以中—細砂巖、細砂巖為主，垂向上二元結構不明顯，具有一定正韻律特征.在測井曲線上表現為鐘型（見圖1（a））.這種辮狀河道的沉積頂面與兩側壩體頂面基本處于同一水平位置，高程差不明顯，當其正韻律特征不顯著時，與心灘壩沉積難以區分.

（b）泥質半充填.當辮狀河道水動力逐漸變弱時，河道底部仍沉積較粗的砂體，隨著水體能量的減弱，細粒懸浮物質逐漸沉積，在垂向上表現為下粗上細的二元結構，上半部被泥質或粉砂質充填，下半部為中—細砂巖、細砂巖.在測井曲線上表現為單層上半部曲線接近基線或呈小幅度的鋸齒狀，下半部呈現鐘型或箱型特征（見圖1（b））.

（c）泥質充填.由于辮狀河穩定性較差，水流側向遷移頻繁，河流經常改道，先期有水流通過的辮狀河道在河水改道后快速廢棄，充填泥質或粉砂質的細粒沉積物，形成廢棄河道.在測井曲線上表現為低幅度齒化鐘型，當充填泥質較純時，曲線接近基線（見圖1（c））.

后兩種方式充填的辮狀河道頂面與壩體頂面有一定的高程差，且曲線特征明顯，在單井上易于識別.確定研究區辮狀河道充填樣式后，在單井上可識別出辮狀河道，利用多條小井距構型剖面，可以初步確定辮狀河道寬度.

圖1 辮狀河道充填樣式Fig.1 Braided river channel filling style

（2）心灘壩.心灘壩是辮狀河沉積的主要砂體，是在辮狀河雙向螺旋性水流作用下形成的.巖石類型主要為礫巖、含礫砂巖及砂巖，粉砂巖少見.主要沉積層理類型為槽狀交錯層理，偶見塊狀、水平層理.垂向層序底部為沖刷面或滯留沉積，上部少見堤岸沉積和泛濫盆地沉積.

3.2.2 幾何特征

有關辮狀河心灘壩形態模式的研究[11-19]較多，但有關定量規模的研究較少.如蘭朝利等根據巖心和露頭上砂巖交錯層層組的厚度計算辮狀河古水深[15]；于興河等描述山西大同晉華宮侏羅統砂質辮狀河露頭的砂體形態，并測量河道砂體、心灘壩砂體、廢棄河道的寬度、厚度等規模參數[16].目前，對心灘壩的平面規模、河道、辮流帶寬度之間的關系還未見文獻報道.通過Google Earth全球衛星照片，分析世界9個地區典型辮狀河砂體辮狀河道和心灘壩（見圖2）的定量規模參數（見表2），對心灘壩寬度與長度、心灘壩寬度與辮狀河道寬度進行回歸分析，結果呈正相關關系，且相關性較好（見圖3、圖4）.由圖3可以看出，辮狀河道寬度與心灘壩寬度比約為1∶4.5；由圖4可以看出，心灘壩寬度與長度比約為1∶2.分析現代沉積中典型心灘壩與辮狀河道的定量規模關系，為研究區心灘壩與辮狀河道的平面預測提供可靠的地質依據.

（1）辮狀河道.辮狀河砂體一般呈寬條帶狀連片分布，僅在2條辮流帶間能見少量零星分布的溢岸砂體.由喇南—北二西PuⅠ3a沉積相平面分布（見圖5）可以看出，喇南—薩北區塊共發育2條寬的辮狀河道單砂體，寬度為2 000～3 000 m.

（2）心灘壩.利用大慶長垣油田密井網資料劃分研究區心灘壩分布，喇南—薩北區塊PuⅠ3a的心灘壩規模較大，長度為600～1 000 m，寬度為400～500 m；該區辮狀河道呈窄條帶狀分布，平均寬度約為80 m（見圖6）.

心灘壩和辮狀河道呈“寬壩、窄河道”樣式分布.泥質、半泥質充填的河道呈孤立透鏡狀在辮流帶內分布，寬度略小于辮狀河道寬度，由于它一般僅受到1～2口井控制，難以確定長軸距離.

圖2 衛星照片中典型心灘壩的平面分布特征Fig.2 Satellite photos of typical diara plane distribution characteristics of the dam

表2 典型心灘壩與辮狀河道規模參數統計結果Table 2 Typical diara dam and the scale of braided river channel parameters

圖3 典型心灘壩寬度與辮狀河道寬度關系Fig.3 Typical diara dam width and width of channel relationship

圖4 典型心灘壩寬度與長度關系Fig.4 Typical diara dam width and length of relationship

圖5 喇南—北二西PuⅠ3a沉積相平面分布Fig.5 South La-north west PuⅠ3a planar distribution of sedimentary facies

圖6 喇南—薩北區塊PuⅠ3a層心灘壩與辮狀河道分布Fig.6 South La-north Sa PuⅠ3a layer diara dam blocks in braided channel of distribution

明確研究區四級構型單元的砂體平面展布，統計PuⅠ3a層心灘壩規模，結果見表3.對心灘壩長度與寬度、心灘壩平均厚度與面積進行回歸分析，研究區心灘壩長度與寬度呈正相關關系，與現代沉積中心灘壩平面分布定量規模較為符合（見圖7）.心灘壩厚度與面積的相關性較差，相關因數小于0.1，寬厚比為50～200（見圖8）.這是由于在研究區心灘壩砂體厚度差異不大的情況下，面積較大的心灘壩由若干小壩拼合而成；受井距所限，無法準確識別小型心灘壩間較小規模的辮狀河道，造成一個完整壩體沉積的假象.大慶長垣油田喇薩區塊辮狀河儲層不同級次地質知識庫的構型單元幾何形態特征及定量關系見表4.

圖7 喇南-薩北區塊心灘壩寬度與長度關系Fig.7 South La-North Sa block diara dam width and length of relationship

圖8 喇南—薩北區塊心灘壩平均厚度與面積關系Fig.8 South La-North Sa beach dam block heart average thickness and area of relations

表3 研究區PuⅠ3a層心灘壩規模參數統計結果Table 3 PuⅠ3a layer diara dam in the study area size statistics

表4 大慶長垣油田喇薩區塊辮狀河儲層四級構型單元幾何特征及定量關系Table 4 Daqing Changyuan La-Sa oilfield braided river sedimentary reservoir configuration unit geometric features

3.2.3 物性特征

辮狀河儲層以辮流帶砂體作為主要儲集空間，其中心灘壩砂體的物性略好于辮狀河道砂體的，變異因數小于0.5，表現相對均質，是辮狀河沉積中良好的儲集體（見表5）.

表5 大慶長垣油田喇薩區塊辮狀河沉積儲層物性特征Table 5 Daqing Changyuan La-Sa oilfield sedimentary characteristics of reservoir property of braided river in the oilfield

3.3 落淤層

在辮狀河低水位期，心灘壩露出水面，壩頂被沖出一些小型的壩上溝道；這些“沖溝”后期充填懸浮的細粒物質，形成的壩內夾層稱為落淤層.夾層以粉砂巖和泥巖為主，呈窄條帶狀在心灘壩中隨機分布，夾層寬度與沖溝寬度相當，為0.2～0.5 m，橫向規模約為10 m，縱向規模為300～800 m，韻律旋回不明顯.

4 結論

（1）按照構型要素特征、幾何特征和物性特征，將大慶長垣油田喇薩區塊葡一組辮狀河儲層地質知識庫分為五級、四級和三級3個構型單元級次.五級為古河床范圍砂體帶，包括辮流帶、溢岸和泛濫平原3個構型要素；四級為辮狀河單砂體，包括心灘壩和辮狀河道2個構型要素；三級為落淤層，構型要素為溝道.

（2）利用辮狀河砂體構型層次表征技術，明確辮狀河道3種充填樣式，分別為砂質充填、泥質半充填和泥質充填；在平面上劃分出辨流帶、心灘壩、落淤層3個層次，提高對砂體層內非均質特征認識程度，為層內細分挖潛奠定基礎.

（3）辮狀河沉積單期砂體厚度為3～4 m，平面上由多個辮流帶拼接而成，單一辮流帶寬度約為3 000 m.心灘壩與辮狀河道呈“寬壩、窄河道”的分布樣式，心灘壩長度為600～1 000 m，寬度為300～500 m，單一辮狀河道寬度約為100 m.辮狀河道寬度與心灘壩寬度比約為1∶4.5，心灘壩寬度與心灘壩長度比約為1∶2.

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TE122.2

A

2095-4107（2014）06-0046-08

DOI 10.3969/i.issn.2095-4107.2014.06.006

2014-09-02；編輯：張兆虹

國家科技重大專項（2011ZX05010-001-006）

邢寶榮（1982-），男，工程師，主要從事油藏精細描述方面的研究.

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