大慶油田儲層研究做法及對南堡油田的啟示

徐 波，曾 誠，李 丹，李曉革，趙崇志，張 梁

（1．中國石油冀東油田，河北 唐山063200；2．中國石油物資天津公司，天津300074）

大慶油田經過60余年的開發歷程，已經形成了一整套適應于不同開發階段的儲層研究方法。系統學習大慶油田儲層研究的思路、方法，對比大慶油田與南堡油田在地質特征和研究條件上的異同點，對于南堡油田開發地質研究工作有著極強的借鑒和指導意義。

1 大慶油田地質背景

大慶長垣油田位于松遼盆地中央坳陷區大慶長垣二級構造帶上，該構造帶呈近南北向展布，南北長140km，東西寬10～30km。長垣內部由7個三級局部構造組成，自北向南依次為：喇嘛甸、薩爾圖、杏樹崗、太平屯、高臺子、葡萄花、敖包塔構造（圖1）。

圖1 大慶長垣主要油田分布示意圖

長垣北部的喇嘛甸、薩爾圖、杏樹崗（以下簡稱喇、薩、杏）3個油田連為一體，具有統一的油水界面，目前主要開采薩爾圖、葡萄花和高臺子油層，其地質儲量占長垣總儲量的90%以上。薩爾圖、葡萄花和高臺子油層整體上具有如下特征。

1）整：整個長垣構造相對簡單，已發現的640多條斷層絕大多數屬于中、小型正斷層，其中在長垣北部分布有350多條、以北西走向為主，均沒有破壞長垣構造的完整性。這種獨特的沉積條件導致大慶長垣中的單體三角洲沉積呈薄而廣闊的葉片狀分布，厚度多為5～7m，面積可超過1000km2，自陸向湖平緩延伸，平面上相帶分異完善，可劃分出非常寬闊的分流平原和三角洲內、外前緣相等亞相帶。

2）淺：薩爾圖、葡萄花和高臺子等三套油層為早白堊世中、晚期松江湖盆北部的一套大型河流－三角洲沉積，地層厚度為300～500m，埋藏深度為700～1200m，成巖作用不強烈。三套儲層均具有剖面上層數眾多、層間差異大；平面上分布面積廣闊、平面微相變化復雜的特點。

對于這種構造較完整、斷層規模較小、油層埋深淺、成巖作用不強烈、裂縫不發育的油藏，其原始沉積作用是控制儲層發育規模、非均質性的決定因素，進而控制了注水開發過程中的動靜態響應。因此“儲層研究成為喇、薩、杏油田開發地質工作的核心任務”［1］。

2 大慶油田儲層研究各階段主要做法

總體來看，喇、薩、杏油田的開發地質工作大體經歷了如下5個發展階段。

2．1 小層對比，分層研究儲層階段（1960～1973年）

大慶長垣油田于1959年9月26日因松基三井高臺子油層噴油而發現，此后整個60年代至70年代初期，大慶長垣油田都處于分區分塊詳探、逐步全面投入開發的階段。

該階段油田儲層研究主要任務是利用新鉆井、評價井資料，落實每個區塊構造形態、斷裂特征、儲層發育特征。在此基礎上，核實油水界面、含油面積、有效厚度等各項儲量參數及各油層的產能，推算油田地質儲量，為開發方案的編制提供可靠的地質依據。

該階段喇、薩、杏油田儲層研究的主要做法是：在湖相成層沉積理論指導下，利用陸相盆地構造運動、氣候及水動力的多級次旋回等理論對儲層沉積特征開展研究；利用取心和測井資料，提出“旋回對比、分級控制”的小層對比方法［1－2］。該方法的要點是以標準層和二級旋回的巖相段劃分油層組，以三級旋回劃分砂層組，以四級旋回劃分小層。通過該方法實現了小層級別油砂體地質特征的認識，從而詳細地刻畫了小層級別儲層間的相互關系。

2．2 細分沉積相，從成因上深入研究儲層階段（1974～1985年）

20世紀70年代早期至80年代中期，大慶長垣油田處于基礎井網全面開采階段，并著手進行非主力油層開發層系細分調整。該階段的地質研究已揭示了厚砂巖內部的粒度和滲透率普遍呈正韻律分布，其主體帶呈南北向，與物源方向一致。與之相應的生產響應特征是注入水優先沿著主力油層主體帶底部快速推進，平面水淹不均勻，層內水淹厚度小，含水上升速度快，開發效果差；受主力油層快速水淹的干擾，非主力油層注水受效差，表明儲層的層間、平面和層內非均質性相當嚴重。

該階段儲層研究的首要任務應是從沉積成因上開展儲層再認識，解釋嚴重非均質性產生的原因，進一步刻畫儲層的非均質性特征，為改善主力油層的開發效果及非主力油層開發層系細分調整提供地質依據。

本階段儲層研究主要做法是：利用測井資料豐富、大面積連續描述的砂體幾何形態可以清楚地顯示物源方向和相變特征的有利條件，應用現代沉積學的理論，深入展開各種指相標志研究；采用動、靜結合的研究方式，把儲層沉積成因、空間分布狀況和儲層非均質特征與注水開發中的油水運動規律和三大矛盾結合起來研究。

經過該階段研究，揭示了大慶長垣油田的薩、葡、高油層是早白堊世中、晚期自北向南注入松遼湖盆北部的一套大型河流－三角洲沉積，油田北部發育有大量的南北向條帶狀河道砂體，每一條原始河道砂體在注水開發中都是一個相對獨立的油水系統，其儲層物性由河道中心主體帶向兩側變差，厚度變薄。上述認識解釋了油田生產中諸多動、靜矛盾，并由此提出了“高注低采”、“厚注薄采”、“河道潛力河邊挖”等相應的水驅采油調整挖潛的新方式。

此外，該階段研究還發展了河流—三角洲沉積油層對比方法，提出了“旋回對比、分級控制、不同相帶區別對待”的相控旋回等時對比方法。這一階段的儲層研究完成了對幾十個沉積單元在上千平方公里范圍內的統一分層對比和骨架砂體幾何形態追蹤描述；將整套河流－三角洲沉積在垂向上細分到單一沉積單元，逐層描述了砂體宏觀分布面貌，確定了各小層中的湖岸線和亞相帶分布；創立了松遼湖盆大型葉狀復合三角洲的疊葉狀、枝狀、坨狀、枝－坨過渡狀和席狀等多種單體三角洲沉積模式；系統地識別出11種非均質性和油水運動特點各異的沉積砂體［2－3］，即曲流河砂體、砂質辮狀河砂體、高彎曲分流砂體、低彎曲分流砂體、順直分流砂體、水下分流砂體、河間砂休、三角洲內前緣席狀砂體、三角洲外前緣席狀砂體、壩狀砂體及濱外壩砂休。在此基礎上，系統描述了不同類型單砂體的非均質特征和油水運動規律。

該階段可進一步細分為兩個小階段：①以主力油層為對象，探索油田儲層細分沉積相研究方法階段（1974～1977年）；②全面開展油田儲層細分沉積相研究，完善研究方法，創立陸相大型湖盆河流三角洲沉積理論和模式階段（1978～1985年）。

2．3 探索表外儲層，全面認識儲層階段（1986～1990年）

20世紀80年代中、后期，經過開發層系細分調整，大慶長垣油田已進入高含水開采階段，除了繼續深入進行非主力油層開發層系調整外，還要對薄差油層、表外儲層（即儲量公報平衡表以外的儲層，以往稱未劃儲層）進行井網加密調整，盡可能地挖掘油藏的儲量潛力。

該階段儲層研究的任務是要詳細研究薄差油層和表外儲層的地質特征，搞清其與好油層的相互關系，全面系統地認識儲層的空間分布，為上述兩類儲層的全面開發與井網加密調整提供可靠的地質依據。

此階段系統建立了表外儲層的空間分布模式，較為準確地估算出表外儲層的地質儲量。認識到表外儲層不是簡單的獨立成層沉積，它與表內薄差油層和好油層是連續沉積的統一整體；表外儲層是表內砂巖儲層向泥質巖演化的過渡性巖相，與表內薄差油層緊密相鄰，主要分布在表內儲層的頂、底、周邊和內部變差帶；同樣具有層薄、層多、廣泛分布的沉積特點。該類儲層可進一步總結為決口泛濫型、局部變差型、充填連片型、穩定砂席型等4種空間分布模式［4］。表內儲層由于本身泥質含量高，砂體間的滲流阻力大，需要較密井網開發。現場試驗表明：在消除層間干擾的條件下，表外儲層也可以動用，并能夠完善表內儲層的注采關系，甚至能夠采出表內儲層中難以開采的儲量。表外儲層的描述進一步完善了對大慶長垣儲層分布面貌的整體認識，也為油田高含水期調整挖潛找到了新的儲量潛力。

2．4 密井網條件下的精細儲層描述階段（1991～2002年）

20世紀90年代以來，大慶長垣油田己進入高含水后期開采階段，為了確保油田長期的高產穩產，除了繼續對薄差油層、表外儲層進行井網加密調整外，也逐步開始對高滲透厚油層進行大規模的三次采油，以提高采收率。

該階段儲層描述的重點是深入揭示單砂層的平面和層內非均質性，刻畫各類儲層剩余油的分布規律，為三次采油方案設計和跟蹤調整提供地質依據，以便大幅度提高采收率。

此階段儲層研究的主要做法是：充分利用密集的開發井網和大量開采動態資料，采用儲層層次分析和模式預測描述法，由大到小、由粗到細逐級解剖砂體幾何形態和內部建筑結構。

其中，儲層層次分析可分為如下7個描述層次：①在整套儲層中劃分不同結構的巖相段—建立層段結構模型；②巖相段內細分對比到沉積單元或單砂層—建立單砂層劃分對比模型；③單砂層平面上細分沉積微相和相對均質單元—建立微相分布模型；④在復合砂體中識別描述單砂體—建立單砂體分布模型；⑤描述儲層平面非均質特征—建立單砂體精細沉積模型和平面非均質模型；⑥解剖單砂體內部建筑結構—建立單砂體內部結構和非均質模型；⑦綜合建立儲層三維地質模型。

采用上述精細儲層描述技術，實現了對松遼湖盆大型河流－三角洲沉積儲層分層次的精細描述，把整套儲層在縱向上劃分到單砂層，在平面上描述到沉積微相和單砂體，并可預測性地描繪砂體的幾何形態、井間連續性和儲層非均質性，準確地判斷砂體的成因類型，揭示砂體內部建筑結構特征，從而系統地建立了大慶長垣11類儲層的精細地質模型。

2．5 多學科集成化油藏研究階段（2002年以來）

2002年以來，為了適應高含水后期和特高含水期油田可持續發展的需要，采用了地質、測井、開發地震、油藏工程、采油工藝和計算機技術等多學科集成化油藏研究的方式，通過精細地質研究、相控地質建模、大規模油藏數值模擬和開發動態分析，逐步實現剩余油的定量描述和精細調整挖潛。

3 南堡油田儲層研究條件與大慶油田比較

南堡油田構造隸屬渤海灣盆地黃驊坳陷北部的南堡凹陷，位于南堡凹陷的西、南部海域部分。據高精度三維地震解釋成果，南堡油田主要發育南堡1號、南堡2號、南堡3號、南堡4號、南堡5號等5個有利構造。

根據鉆探成果，南堡油田各構造從上到下依次發育的地層有：第四系平原組（Q），新近系明化鎮組（Nm）曲流河沉積、館陶組（Ng）辮狀河沉積、古近系東營組（Ed）和沙河街組（Es）的三角洲前緣沉積。

對比兩個油田儲層研究條件，在儲層類型上南堡油田與大慶長垣同為河流－三角洲沉積體系，具有砂巖層數多、厚度小、相變快、非均質性強等共同特征。

但南堡油田屬典型的復雜斷陷盆地，與大慶長垣油田相比在地質和開發特征上具有以下不同。

1）構造特征決定了南堡油田地層對比難度更大：與大慶長垣的“整”相比，南堡油田表現為“碎”的特點。不同類型的砂巖儲層被多條斷層切割，斷裂條數多、斷距小，增加了地層對比的難度，砂巖展布特征認識難度也相應增大。

2）巖相特征決定了南堡油田地震識別精度低：南堡油田館陶組底部普遍發育一套巨厚的火山巖，厚度50～200m，最大厚度可達500m。該套火山巖一方面為東營組油氣成藏提供了良好的蓋層條件，另一方面也屏蔽了地震波的能量，造成了東營組儲層地震資料的分辨率較低，增大了儲層研究的難度。

3）開發階段決定了南堡油田井網控制程度低，井間砂體連通關系不確定性更大：大慶油田經過多輪次井網加密，目前開發井網井距為150～250m，而多套井網疊合，實際生產井井距為100m左右。目前南堡油田尚處開發早－中期，井距250～300m，幾乎為大慶長垣的兩倍。井網條件的不同導致了儲層研究精度的差異。

地質條件和開發階段決定了南堡油田儲層研究難度更大，借鑒大慶油田成熟的研究思路和被實踐所證實行之有效的方法，可促進南堡油田儲層研究精度的提高，為油田開發奠定準確的認識基礎。

4 大慶油田儲層研究做法對南堡油田的借鑒意義

4．1 建立全凹陷范圍內儲層展布格架

大慶油田儲層研究真正意義上的精細化始于細分沉積微相研究，在剖面上將砂體細分到單一沉積單元（小層）；在平面上確定各小層中的湖岸線的位置；依據湖岸線的位置將大慶長垣儲層順物源方向依次劃分泛濫平原、分流平原、三角洲內前緣、三角洲外前緣、湖－前三角洲泥等不同的亞相；進一步提出“不同相帶區分對待”的地層對比方式，總結不同類型砂體特征。

以枝狀三角洲砂體研究為例（圖2）。大慶油田依據湖岸線和浪基面，將整個三角洲體系分為三角洲平原、三角洲前緣、前三角洲三個亞相；對于最主要的沉積類型－三角洲前緣亞相，又劃分為內前緣和外前緣兩種類型；系統總結不同類型沉積單元的砂體特征。

總體上，三角洲平原以辮狀河或曲流河砂體為主要類型，單砂體厚度4～9m，測井曲線形態以箱狀為最典型特征。不同類型河道砂體均表現出頂平底凸的整體特征，不同期次的河道砂體側向拼接，形成廣泛發育的“河道帶”（圖2中A－A’剖面線）。物性上，三角洲平原河道砂體基本處于高滲－特高滲級別，滲透率級差2～12．0，變異系數平均為0．61，表現出強非均質性特征。三角洲內前緣砂體以水下分流河道、分流間灣、內前緣席狀砂為砂體主要成因類型，其中以水下分流河道砂體為最主要的砂體成因類型。較之三角洲平原河道砂體，水下分流河道砂體仍表現為底平頂凸的形態，但厚度明顯變小，為1．5～5m（圖2中B－B’剖面線）。物性特征上，受搬運距離的控制，水下分流河道砂體物性變差，平均滲透率為300～1000×10－3μm2，但非均質性明顯減弱。三角洲外前緣以穩定的席狀砂為特征，砂體形態為頂平底凸，厚度進一步減薄，平均小于2m，但砂體連續性明顯增強，呈片狀發育。物性方面，外前緣席狀砂物性進一步變差，平均滲透率為100～500×10－3μm2，非均質性進一步減弱。

從上述研究成果中可以看出，大慶油田儲層研究過程中按照層次分析的思路，首先強調長垣整體沉積環境的區分，在每一種沉積環境中，不同相帶區分對待。上述研究方法的形成固然與大慶長垣面積大、構造相對簡單有關，但其儲層研究思路是值得南堡油田借鑒的。

圖2 枝狀三角洲砂體展布模式圖

南堡油田目前對各構造帶內的儲層研究成果較豐富，各構造帶內均進行了小層級別的微相研究，部分區塊的部分層系已細化至單砂層級別。但與大慶油田相比，南堡油田缺乏儲層展布整體格架的總結，導致部分區塊儲層微相研究成果與整體構造格局間存在矛盾。

以南堡1號、2號構造為例，依據鉆井和地震資料對1號、2號構造東營儲層開展沉積相研究，油組級別研究結果顯示該區為三角洲前緣沉積，具有南北雙物源（圖3）。但這種認識無法解釋以下一系列問題。①1號、2號構造整體位于南堡凹陷的南斜坡，斷陷盆地具有沉積中心與沉降中心基本一致的構造沉積特征，北部物源是如何越過沉積沉降中心至南斜坡發育的？②從相序上分析，一期水下分流河道的消亡以河口壩為標志，研究區內為何多為正韻律水下分流河道砂體？河口壩砂體是否大部分被破壞？③若南北兩個方向物源所形成的河口壩砂體均被破壞，則中間應存在一個水下分流河道砂體交匯區，為儲層發育最有利的地區。為何地震上難以識別？④目前所認為的北部砂體是否為南物源另一期三角洲朵體擺動形成？

要解決上述問題，只有從整個凹陷的尺度進行全凹陷內儲層展布格架的建立。參考大慶油田儲層研究的做法，確定不同沉積時期湖岸線的位置，區分三角洲內、外前緣，在不同亞（微）相砂體展布模式的控制下預測無井控制地區砂體發育特征。

4．2 開展薄差儲層和表外儲層針對性研究

大慶油田界定的表外儲層是指儲量計算標準以下仍具有含油特征、但未計算儲量的低－特低滲儲層。它們以油浸、油斑等含油泥質粉砂巖為主體，夾有少量極薄（厚度小于0．1m）的油砂或含油條帶。在巖芯中主要表現為斑塊狀、條帶狀或透鏡狀含油形式，空氣滲透率平均為10～30×10－3μm2。大慶油田表外儲層的界定與冀東油田對干層的界定基本一致。

對于表外儲層，大慶油田從成因類型的角度將其分為泛濫型、局部型、連片型、砂席型、零散型等5種類型［4］，并對各類型表外儲層的平、剖面搭接關系、井間連續性等進行了研究（表1）。利用表外儲層或薄差層進行三次加密調整已成為大慶油田改善油田開發效果的一個重要途徑。

目前南堡油田對薄差層、表外儲層的研究尚未針對性系統開展。在研究過程中主要是針對開發生產中暴露出的動靜矛盾，通過儲層四性關系的研究，完善油層解釋圖版，在干層中尋找提供新的措施潛力。但由于大部分干層試油效果不理想，薄差儲層的研究停滯不前，而大慶油田礦場試驗證實，對于薄差層的研究，應放在整個儲層研究的大背景中，除少數表外儲層可以直接出油（吸水）外，大部分表外儲層不經過壓裂等改造措施既不出油也不吸水。

4．3 構型研究應與開發階段嚴格對應

縱觀大慶油田儲層研究的歷程，儲層研究的目標、方法、技術與開發階段嚴格對應。與大慶油田各階段任務及研究條件對比，目前南堡油田總體仍屬開發早－中期，注水區塊綜合含水45．7%，地質采出程度僅6%。當前注采井數比僅為0．38，現階段仍以注采井網完善為主要任務。借鑒大慶油田儲層研究的經驗，南堡油田目前儲層研究的重點應為“細分沉積微相”研究。在此階段，應注重表外儲層研究，重新評價以往未解釋的砂巖（干層）對注采完善的貢獻。

圖3 南堡1號構造帶與2號構造帶Ed2油組沉積相平面圖

表1 大慶油田表外儲層分布模式簡表［1］

借鑒大慶油田的研究經驗，南堡油田目前不宜過分強調儲層構型研究的全面開展。目前大慶油田分多套井網進行開發，主力開發層系經過多次加密，每一套開發井網內井距100～200m，部分地區井距250m。多套井網疊合，進行儲層研究時可利用的單井資料井距更小，如薩爾圖油田中區西部區2013年開發面積8．2km2，各套井網開發井合計2266口，平均井距57m，部分地區最小井距可達20m［5］。即便在如此大的井網密度條件下，井間砂體連通關系研究仍存在不確定性。研究結果顯示，在100m井距條件下，井網能控制拼接疊置的辮狀河砂體和曲流帶砂體（控制程度為97．5%）；基本能控制枝狀分流河道砂體和交織條帶狀分流河道砂體（控制程度分別為70．9%和77．9%）；無法有效控制單支分流河道砂體（控制程度為56．8%）［5］。

南堡油田淺層為拼接狀辮狀河、曲流河沉積，中深層為淺水環境下三角洲內前緣沉積。以南堡1～5區為例，主力含油層系儲層類型為水下分流河道砂體，單一水下分流河道砂體寬度150～400m，以水下分流河道內夾層發育寬度占河道寬度1／2～2／3［6］計算，水下分流河道內次一級構型單元砂體寬度為75～250m。目前南堡1－5區油藏以一套井網開發，井距為250～300m，基本無法控單一水下分流河道內次一級構型單元。

5 結 語

大慶油田在60余年的開發過程中，已經形成了一整套適應于不同開發階段的儲層研究方法。盡管南堡油田與大慶油田在構造背景、盆地規模、井網條件等方面有著諸多的不同，但大慶油田儲層研究的思路、方法對南堡油田開發地質研究工作有著極強的借鑒和指導意義。借鑒大慶油田儲層研究經驗，目前南堡油田應著重加強全凹陷范圍內儲層格架的建立，以進一步指導不同類型儲層研究的開展。同時，針對目前南堡油田現階段的主要任務－注采完善，還應重視表外儲層和薄差層的研究，利用薄差層加強注采井網和層系的完善。對于部分鉆井資料豐富、地震資料品質較好的地區，可逐步開展砂體內部構型研究。

［1］ 趙翰卿．松遼湖盆精細儲層沉積學研究［M］．北京：石油工業出版社，2009

［2］ 趙翰卿．大慶油田精細儲層沉積學研究［M］．北京：石油工業出版社，2012．

［3］ 趙翰卿．松遼盆地大型葉狀三角洲沉積模式［J］．大慶石油地質與開發，1987，6（4）：1－10．

［4］ 王啟民．油田表外儲層的研究與開發［J］．國外油田工程，1998，15（1）：5－9．

［5］ 劉可可，侯加根，雷行甜，等．密井網區河道砂體井網控制程度認識——大慶薩爾圖油田中區西部［J］．石油天然氣學報：江漢石油學院學報，2013，35（2）：36－40．

［6］ 劉偉，趙峰，李曉革，等．南堡凹陷南堡1－5區東一段儲層層次結構分析［J］．油氣地質與采收率，2014，21（5）：36－39．