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基于岩心及密井网的点坝构型与剩余油分析_闫百泉(石油勘探与开发2014) 投稿：邹鎊鎋
2014年10月 石 油 勘 探 与 开 发 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.41 No.5 597 文章编号：14)05-0597-08 DOI: 10.11698/PE…
２ ０ １ ４年第 ５期 立 在 保 护 公 众 利 益 及 合 理 的 资 源 开 发 ，平 衡 公 众 利 益 与 私 人 权 利 条 款 基 础 上 的 。在 美 国联 邦 政 府 的 油 气 法 之 下 ，备 州 又 建 立 了 州 油 气…
关于中国未来石油勘探开发技术的展望 摘 要：随着世界能源的缺乏，关于石油的争夺战也越来越严峻，在一个国家的战略蓝图中，石油是与国家的经济社会安全相关的重要的战略物资。我国在石油需求方面，长时间的依赖对外进口。而世界石油价格的不断攀升，也给我国的石油供…
2014年10月
PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT
文章编号：14)05-0597-08
DOI: 10.11698/PED.
基于岩心及密井网的点坝构型与剩余油分析
闫百泉1, 2，张鑫磊1，于利民3，张东4，姜贵璞4，杨永杰5，孙雨1, 2，
韩小龙1，徐亚刚6
（1. 黑龙江省油气藏形成机理与资源评价重点实验室（东北石油大学）；2. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室
（西南石油大学）；3. 中国石油吉林油田分公司勘探开发研究院；4. 大庆油田有限责任公司第四采油厂；
5. 中国石油集团测井有限公司长庆事业部；6. 中国石油伊拉克公司）
基金项目：国家自然科学基金（）；国家科技重大专项（-001-004）；中国博士后
科学基金（）；西南石油大学国家重点实验室基金（PLN1305）
摘要：基于大庆油田杏北地区葡Ⅰ332单元密井网及直井与水平井岩心资料，参照现代沉积及古代露头模式，岩电结
合求取侧积夹层构型参数，进而分析三角洲分流平原曲流型分流河道点坝侧积夹层三维构型特征及剩余油分布规律。研究结果表明，杏北地区葡Ⅰ332单元点坝侧积夹层具有薄、缓、密的特点：夹层的厚度多为2～25 cm；夹层上部和下部倾角较小，多在2°～5°，中部较陡，为7°～10°；平面分布密度达到0.11条/m。侧积夹层平面上呈新月形排列，剖面上呈叠瓦状、斜列式分布的三维空间结构特征。受侧积夹层构型特征及侧积体物性差异影响，点坝中下部水淹严重，剩余油主要分布在中上部。水平井水平段应设计在点坝中上部，可钻穿多个侧积体的中上部，增加供油单元，提高采收率。图13表1参19
关键词：单砂体；点坝；薄夹层；侧积体；侧积夹层；构型；剩余油；密井网 中图分类号：TE122.24; TE327
文献标识码：A
Point bar configuration and residual oil analysis based on core and dense well pattern
Yan Baiquan1,2, Zhang Xinlei1, Yu Limin3, Zhang Dong4, Jiang Guipu4, Yang Yongjie5, Sun Yu1,2, Han Xiaolong1, Xu Yagang6
(1. Heilongjiang Oil and Gas Reservoir Forming Mechanism and Resource Evaluation Key Laboratory (Northeast Petroleum University), Daqing 163318, C 2. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation (Southwest Petroleum University), Chengdu 610500, C 3. Exploration and Development Research Institute, PetroChina Jilin
Oilfield Company, Songyuan 138000, C 4. No.4 Oil Production Company, PetroChina Daqing Oilfield Company
Limited, Daqing 163000, C 5. Changqing Business Department, China National Petroleum Logging
Co. Ltd, Xi’an 710072, C 6. China Petroleum Iraqi Corporation, Beijing 100011, China) Abstract: Based on the dense well pattern and the core data of straight wells and horizontal wells of PI332 unit of Putaohua oil layer,
Cretaceous Yaojia Formation in Xingbei area of Daqing Oilfield, according to the model of modern sediments and ancient outcrop, the configuration parameters of lateral interbeds configuration are acquired by rock-electricity combination, which are used to analyze the three-dimensional configuration characteristics of the point bar lateral accretion interbeds located in the meandering distributary channel of the delta distributary plain and the residual oil distribution. The results show that the lateral accretion interbeds of point bar are thin, slow, and dense in PI332 unit of Xingbei area. The thickness of interbeds is mainly 2-25 cm. The upper and lower dip angle of interbeds is smaller at 2°-5°. The middle of interbeds is steeper at 7°-10°. The plane distribution density is 0.11/m. The three-dimensional spatial configuration consists of the plane and profile features. The lateral accretion interbeds are in crescent arrangement on the plane, and in imbricate and echelon distribution on the profile. Under the influence of lateral accretion interbeds architecture and the physical difference of lateral accretions, the middle and lower parts of point bars are seriously flooded, and the residual oil is mainly distributed in the middle and upper parts. The horizontal section of a horizontal well should be designed in the middle and upper parts of point bars, and it should drill out the middle and upper parts of lateral accretion bodies to increase the supply unit and enhance oil recovery.
Key words: la latera dense well pattern
随着油田开发的不断深入，单砂体内薄夹层空间分布特征（构型或建筑结构特征）对单砂体内非均质
性、渗流特征以及剩余油形成与分布的控制作用越来越受到重视[1-10]。特别是进入高—特高含水后期的老油 田，厚油层内部结构调整已成为制约这些老油田稳产 上产、实现真正意义上的“老油田二次开发”的重要
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技术关键。曲流点坝是厚油层的主体，其内部薄夹层产状、规模、分布模式等构型的阻流限流作用直接控制其内部的剩余油分布[11-14]，是目前老油田特别是大庆油田挖潜的重要攻关技术之一。分析国内外储集层构型研究方面的文献可知，地下单砂体内部薄夹层构 型研究已成为储集层沉积学重点研究方向之一[8, 15-19]。点坝构型研究较多，但因资料丰富程度的限制，在夹层的类型、成因、发育分布特征等方面缺乏直接证据。本文以大庆油田厚油层结构调整重点区块杏北地区白垩系姚家组葡萄花油层葡Ⅰ332沉积单元为例，基于水平取心井及直井岩心资料、密井网测井资料，揭示曲流点坝构型空间特征及剩余油分布规律。
沉积时期该地区进入深湖—半深湖沉积环境。葡Ⅰ332沉积时期杏北地区为三角洲分流平原环境，曲流型分流河道发育，其沉积特征在大庆油田具有代表性。通过选取标志层、标准层、参照层并优选标准井，建立研究区目的层高分辨率层序地层格架，在此基础上进行由大到小逐级闭合的平面井网对比。在岩电对比基础上建立测井相模式，逐井逐层进行微相识别、平面微相组合，最后绘制出该沉积时间单元平面微相图[19]（见图1）。
通过对葡Ⅰ组各沉积时间单元的精细解剖，发现葡Ⅰ332单元微相类型有：分流河道、废弃河道及溢岸砂，其中水平井区废弃河道曲流环包围的分流河道砂体为侧向加积构成的点坝沉积体，其内部薄夹层的构型特征对开发过程中的注入流体具有重要的控制作用，是点坝储集层内剩余油形成与分布的主控因素。侧积夹层对剩余油形成的控制作用已被相关的物模实验所证实[12,19]，所以精细解剖点坝内薄夹层的构型特征，对分析剩余油分布特征，进而采取相应的挖潜方法及方式具有重要意义。
1 单砂体空间分布特征
杏北地区位于大庆油田杏树岗构造的北部纯油区，构造比较平缓。油层南高北低、西高东低，北部变化较陡，南部较平缓。葡Ⅰ33沉积时期为松辽盆地白垩纪最大水退期，之后逐渐发生水进作用，至葡Ⅰ1段
葡Ⅰ33单元测井相模式及沉积微相（SP—自然电位；RMN—微电位电阻率；RML—微梯度电阻率）
2 点坝构型分析
点坝构型是指曲流点坝内部界面等级、构型要 素、岩相类型及其空间叠加样式[1-6]。界面包括1～4级界面，其中第4级界面为侧积夹层面，是目前识别的重点；构型要素主要为侧积体及侧积夹层特征，可
用密井网资料识别；岩相主要为点坝内岩性、粒度、沉积构造及颜色等；空间叠加样式是指侧积夹层或侧积体空间形态及排列方式。本文主要研究侧积夹层 构型要素特征，即利用侧积夹层倾角、倾向、规模、平面分布密度及空间叠加样式表征侧积夹层三维分 布[19]。
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2.1 侧积夹层界面倾角特征
界面倾角的分析手段有多种，主要包括岩心夹层倾角分析法、废弃河道顶部落淤包络面分析法、小井距多井联动分析法[5-6,8,19]。本文采用小井距（一般不超过50 m）岩心夹层倾角分析方法，并结合古代露头及现代沉积所揭示的侧积夹层倾角特征，对该点坝内薄夹层的倾角进行综合分析。
2.1.1 小井距确定构型界面倾角
点坝区存在3对小井距井，每对井点目的层连线近于平行侧积方向。因每对井距小，最有可能钻遇同一侧积体，因而可以确定相应夹层倾角。因侧积夹层不同部位倾角不同，不可能都计算出来，所以通常用其平均倾角表征该夹层的倾角。具体算法如下：当两井钻遇同一侧积夹层（见图2）时，根据侧积方向，井1钻遇的应为夹层的底部，井2钻遇的为上部，同一夹层在两井间的高差为h，井距为L，则该夹层平均倾角
小井距井求取侧积夹层倾角示意图
α为arctan（h/L），从而计算出该夹层的平均倾角。
由图3，J1—J2井距33.2 m，两井砂岩顶面高差为5.4 m，计算倾角为9°14′；J3—J4井距25.2 m，两井砂岩顶面高差为3.4 m，计算倾角为7°41′；J5—J6井距32.3 m，两井砂岩顶面高差为5.5 m，计算倾角为9°39′。
上述3对小井距井所求得的侧积夹层倾角与现代沉积及古代露头所揭示的侧积夹层倾角（平均10°左右）较为接近，据此推断同一侧积体被相应的井同时钻遇[5]。
小井距侧积夹层构型分析
2.1.2 直井岩心求取侧积夹层倾角
点坝内砂岩侧积夹层的倾角可根据侧积夹层与取心段取到的深湖—半深湖相具水平层理暗色泥岩间的夹角求取，这样可规避地层倾斜及井斜的影响。因钻
杆的旋转角度正负不定，取其绝对值，称之为视倾角。研究区J3井为取心井，经过对该井葡Ⅰ332单元岩心观察及测井曲线归位，对目的层夹层的视倾角进行了计算，结果（见图4）表明，上、下部夹层（①、⑤、⑥）
直井岩心侧积夹层特征
600 石油勘探与开发?油气田开发 Vol. 41
倾角为2°～5°、中部夹层（②—④）倾角为7°～10°左右，上部夹层较多，厚度5～25 cm。岩性为泥岩至粉砂质泥岩的过渡类型，成因为洪峰间歇期落淤形成。 2.1.3 水平井岩心提取侧积夹层倾角
JP1井为研究区的水平取心井（见图5），该井水平段取心352 m，其上部水平段（AD段）钻遇了目的层的顶部，共钻遇了14段泥岩及粉砂质泥岩侧积夹层。由于钻井过程中钻杆的旋转及人为摆放因素，致使每块水平段岩心取到地面后顶底方向与井下实际情况不一致，所以在求取夹层倾角倾向之前必须对相应层段的岩心进行顶底确定归位。本研究主要依靠沉积环境水
动力变化特征确定水平段岩心的顶底。如图6所示，点坝内垂向一般为阶段正韵律，前一次洪水期结束，形成细粒落淤层，下一次洪峰对前期细粒沉积产生冲刷，洪峰消退又会形成落淤层，所以通过岩性粒度的变化及岩心上的冲刷特征可以判断该段岩心的顶底。在对水平段含有夹层的14段岩心进行顶底归位的基础上，结合随钻测斜及归位后直接测量的岩心倾角，并结合该取心段上部连续取到的直井段深湖—半深湖环境水平层理的泥岩段倾角与水平段夹层倾角相对关系，确定相应夹层的视倾角（见表1）。结合空间轨迹，得出14个夹层倾角平均为3.92°，大小具分段性，上下缓、中间陡。
JP1井空间轨迹及取心段
水平井岩心顶底归位
水平井岩心夹层厚度及倾角特征
厚度/ 视倾角/
序号cm (°)
厚度/ 视倾角/cm(°) >4.0
2.2 侧积体规模
侧积体的规模主要由侧积体宽度来表征，一般是指顺侧积方向侧积体在水平面投影的宽度。本研究主要采用废弃河道宽度、小井距取心井及水平井夹层位置解剖侧积体规模，因其更符合地质历史时期该河道的侧积特征[5-6, 8-11, 19]。
2.2.1 废弃河道宽度确定侧积体规模
现代沉积、古代露头及河流工程学指出平水期满岸河宽度的三分之二为侧积体的实际宽度[5-6]。本区目的层曲流型分流河道砂体内部的废弃河道宽度约65 m，则侧积体平面最大宽度为42.5 m。
由于侧积泥容易被下次洪水冲刷，特别是河道的 底部，因此最后一次洪水期形成的侧积体宽度要小于 理论宽度，即通过废弃河道确定的侧积体宽度要小于42.5 m。
2.2.2 小井距取心井夹层位置解剖侧积体规模
由于侧积夹层规模较小且受洪水期持续时间的影响较大，在实际的井网密度下一般很难清晰刻画侧积
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夹层的规模。图3中小井距井J3与J4相距25.2 m，在中上部和下部分别发育一个0.2 m和0.3 m的夹层，倾角为7°41′，加之岩性分析推测为同一夹层，且J4井夹层已在河道下部，据此推测该两井所钻遇的同一个侧积体的宽度应不小于25 m。 2.2.3 水平井岩心确定侧积体规模
JP1取心井AD段长287 m，取到14个夹层，有13个侧积体，平均每个侧积体宽度22 m。因该段轨迹位于点坝顶部，夹层相对密集，所以中部侧积体的平
均宽度应大于22 m。同时，该段岩心揭示，侧积体的宽度不均一，究其原因，侧积体的宽度主要受洪峰期持续时间及该段时间内沉积速率控制，持续时间长，沉积速率大，一般形成的侧积体宽度大。X1—X4井为平行于JP1水平井轨迹的井排（见图1），X4井为典型的废弃河道测井特征，其他3口井为点坝测井特征。经计算水平井岩心上各侧积夹层间的距离（侧积宽度），10号与11号侧积夹层间距最大（见图7），达41.5 m，12号与13号侧积夹层间距最小，只有6.5 m。
JP1取心井夹层位置
综上分析，该点坝内侧积体的平均宽度应大于22 m，平面上同一侧积体的规模一般中部较大，向上下游逐渐变小，呈新月形。
2.3 侧积夹层倾向及平面分布密度
废弃河道是古分流河道发育截止所留下的轨迹，弯曲特征能够揭示该河道迁移过程中侧向加积的方向，进而可以确定由其侧积形成的点坝内侧积夹层的倾向。研究区发育了1条高弯度废弃河道，弯度指数为1.51，清楚揭示该分流河道向东侧向加积（见图8）。水平井段岩心共钻遇14个夹层，求得侧积夹层平面分布密度不小于（有未取心的段）0.11条/m，即每10 m左右有1条夹层。
2.4 曲流点坝薄夹层三维构型
2.4.1 单一侧积夹层空间构型
研究区点坝侧积夹层岩性为粉砂质泥岩到泥岩的过渡类型。无论是直井岩心还是水平井岩心，皆显示侧积夹层比较薄。由以上分析可知，直井岩心夹层厚度为5～25 cm，水平井岩心夹层厚度以2～5 cm为主，据此可确定该点坝内夹层的厚度约为2～25 cm。直井岩心夹层倾角在3°～10°，点坝上部⑤、⑥号夹层和点坝下部①号夹层的倾角都不超过5°（见图4），符合河
流侧向加积形成的侧积夹层的特点，即上、下部平缓，中部相对较陡的特征。水平井岩心夹层的倾角在0.62°～7.49°（见表1），主要原因是该水平井钻遇点坝的中上部，致使测量的夹层倾角较小（多为2°～5°）。由以上分析可知，侧积夹层上部和下部的倾角较小（多为2°～5°），中部的倾角较大（多为7°～10°）（见图9）。
侧积夹层空间分布特征
曲流点坝内部薄夹层空间分布特征
602 石油勘探与开发?油气田开发
2.4.2 平面分布模式
侧积夹层平面分布规律受控于大河流期内次洪峰发育次数（侧积夹层个数）、每次洪峰持续的时间（侧积体规模），主要依靠每个夹层在层面的出露迹线特征来表征。
①侧积夹层平面分布模式的确定
河道的侧向加积引起河道迁移，废弃河道是分流河道侧向加积的最终结束位置，因此，废弃河道靠近点坝一侧的边界就是最后一个侧积夹层的出露轨迹。各侧积夹层的出露轨迹总体上均“平行”最后一个侧积夹层出露轨迹。各侧积夹层出露轨迹向内弯曲程度逐渐变小，平面上形成多组弧线。弧线间距主要受沉积时期洪峰持续时间及沉积速率的影响，一般持续时间长、沉积速率大，则间距大，反之间距小。通过上述对夹层倾向、倾角及分布密度的研究，可确定该点坝内夹层平面分布大致特征。
②侧积夹层平面分布的精细刻画
夹层平面粗化模式：废弃河道内边界为第1个侧积夹层出露迹线，其他侧积夹层出露迹线以水平井岩心夹层位置及夹层倾角为约束，确定每个夹层在平面的具体位置。同时，水平井的轨迹基本为该点坝的中间线，以该中间线为界，两侧夹层间的宽度逐渐减小，在废弃河道拐点附近交会。通过上述措施，可勾绘出14条侧积薄夹层出露迹线（见图9）。
夹层平面约束细化模式：粗化模式仅给出了夹层平面分布的轮廓，夹层出露迹线的平面延展受侧积宽度影响较大。以废弃河道弯曲段弯曲程度最大部位为中心，向点坝上下游方向需依靠测井特征进行追踪约束。方法为：若每条迹线附近的测井曲线最上一个夹层测井特征及测井解释岩性特征与取心井岩电特征相近，则将该迹线进行相应的位置调整。夹层出露迹线越向点坝上下游端近废弃河道部位，其间距越小，总体呈新月形排列。
通过上述手段和方法，对水平井岩心取到的14个夹层进行了精细恢复刻画，得出14条夹层点坝内顶面出露迹线的平面分布。同时以已有的模式为指导，对非取心部位的夹层进行了精细追踪与刻画。由于沉积的复杂性、薄夹层识别的高难性，刻画的夹层与地下实际情况存在偏差，有待今后进一步研究。
2.4.3 三维分布模式
将取心井薄夹层资料与上述两方面结合即可恢复点坝砂体内部薄夹层空间构型：剖面上，侧积夹层呈上下缓、中间陡的特征，顺侧积方向呈斜列式排列的空间叠加样式；平面上，各侧积夹层出露轨迹以点坝中间线为界，向两侧逐渐延展，最终与废弃河道两端拐点的内边界交会，从而形成多组弧线；各出露轨迹以点坝中间线为界，向两侧曲率逐渐变小，与之相应的各侧积体规模也逐渐变小。
总体上侧积夹层平面上呈新月形排列，剖面上呈叠瓦状、斜列式叠加样式的三维空间结构特征（见图9）。
3 点坝剩余油分布特征
3.1 水平井岩心分析的点坝剩余油分布特征
JP1井AD水平段钻遇点坝上部，D1D2下调段钻遇点坝中部，EF水平段钻遇点坝下部。352 m岩心剩余油分析显示，总体上剩余油在点坝中上部富集，中下部水淹严重（见图10），点坝底部EF取心段为高水淹特征，含油饱和度在20%左右；中部偏下D1D2段及AB取心段为高水淹至中水淹，含油饱和度31%左右；中部偏上B1B2取心段中水淹至弱水淹，含油饱和度45%左右；上部CD取心段弱水淹至未水淹，含油饱和度75%左右。该水平井在CD段射孔，日产液达52 t，产油45 t，含水饱和度仅为13%，进一步证明了点坝上部剩余油富集这一特征。
水平井岩心剩余油分布特征
3.2 直井岩心分析的点坝垂向剩余油分布特征
J3、J4取心井岩心水淹特征都具有底部水淹严重、
向上变弱的特征。J3井葡Ⅰ332单元下部水淹严重，含油饱和度为25.6%；中部水淹程度变弱，含油饱和度为
2014年10月 闫百泉 等：基于岩心及密井网的点坝构型与剩余油分析 603
41.9%；上部水淹程度最弱，含油饱和度63.3%（见图11）。J4井岩心由下至上含油饱和度分别为15.9%、22.5%、55.21%、64.91%（见图12），中下部水淹严重，上部剩余油富集。
J3井垂向含油饱和度特征
J4井垂向含油饱和度特征
3.3 数值模拟的点坝剩余油空间分布特征
基于精细地质及构型解剖的数值模拟结果显示：点坝中下部水淹严重，剩余油饱和度在15%～30%；中部水淹程度变弱，含油饱和度在33%～45%；上部水淹程度最弱，含油饱和度在65%左右。同时，数模结果还显示顺侧积方向（由左向右）水淹程度变高（见图13）。
数值模拟剩余油分布特征
3.4 剩余油分布规律机理分析
河道底部为高渗透带，形成优势渗流场，致使底部突进背景下水淹严重，剩余油饱和度相对低。
中下部水淹程度中等，注入水在重力及侧积低渗透薄夹层遮挡作用下向下（底部）回流，致使该部位水淹程度相对底部弱，剩余油饱和度较底部高。
上部弱水淹—未水淹，主要因为侧积夹层上倾尖灭，无泄压通道，致使注入水很难波及，从而剩余油饱和度大。
上述水淹规律及剩余油分布特征已被物理模拟实验所证实[12,19]。
4 结论及建议
岩心分析揭示杏北地区葡Ⅰ332沉积期发育曲流型分流河道，该时期形成的侧积夹层相对较薄，多在2～25 cm左右，且多为泥岩至粉砂质泥岩的过渡类型，反映了该时期河流能量强、落淤时间短以及后期洪水对前期形成的侧积夹层冲刷严重。
密井网及岩心资料揭示研究区目的层为三角洲分流平原曲流型分流河道沉积，以点坝、废弃河道沉积
为主。侧积泥岩薄夹层构型参数为：倾向向东；侧积面倾角下部和上部较小，为2°～5°，中部相对较陡，为7°～10°；侧积体宽度最大41.5 m，最小6.5 m，平均22 m。剖面上为上下平缓、中间陡的倾斜特征，顺侧积方向呈斜列式排列；平面上，各侧积夹层出露轨迹以点坝中间线为界，向两侧逐渐延展，最终与废弃河道两端拐点的内边界交会，从而形成多组弧线；各出露轨迹以点坝中间线为界，向两侧曲率逐渐变小，与之相应的各侧积体规模也逐渐变小。
总体上侧积夹层平面上呈新月形排列，剖面上呈叠瓦状、斜列式分布的三维空间结构特征。
受侧积夹层构型影响，剩余油主要分布在点坝砂体的中上部。水平井在该部位开采，可钻穿多个侧积体的中上部，增加供油单元，提高采收率。水平井轨迹应选择侧积方向，增加钻遇侧积体个数，提高点坝剩余油的动用程度。
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联系作者：孙雨（1981-），男，辽宁海城人，东北石油大学副教授，主要从事储集层沉积及构型、油气田开发地质以及非常规油气地质方面的研究工作。地址：黑龙江省大庆市高新技术开发区发展路199号，东北石油大学地球科学学院，邮政编码：163318。E-mail：sunyu_
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2014年10月 石 油 勘 探 与 开 发 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.41 No.5 597 文章编号：14)05-0597-08 DOI: 10.11698/PE…
2014年10月 石 油 勘 探 与 开 发 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.41 No.5 597 文章编号：14)05-0597-08 DOI: 10.11698/PE…
2014年10月 石 油 勘 探 与 开 发 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.41 No.5 597 文章编号：14)05-0597-08 DOI: 10.11698/PE…
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