三角洲儲層

三角洲儲層是指由三角洲沉積體形成的具有連通孔隙、允許油氣在其中儲存和滲濾的岩層。

基本介紹

• 中文名：三角洲儲層
• 外文名：delta reservoir
• 學科：沉積學
• 方法：三角洲儲層構型
• 儲層特徵：非均質性大等
• 提出時間：上個世紀70 年代

儲層構型概念

儲層構型是指沉積砂體內部由各級次沉積界面所限定的砂質單元和不連續“薄夾層”的幾何形態、規模大小、相互排列方式與接觸關係等結構特徵。其概念在儲層沉積學研究方面的套用可以追溯到上個世紀70 年代。1977 年Allen,J.R.L.在第一屆國際河流沉積學會議上明確提出了儲層構型的概念，用以描述河流層序中河道和溢岸沉積的幾何形態及內部組合。1985 年，Miall,A.D.第一次完整地提出了河流相的儲層構型分析法，全面介紹了該方法中的界面等級、岩相類型、結構單元等概念，這代表了儲層構型分析法的誕生。之後Maill,A.D.對該方法進行了完善，並最終將河流相劃分為6 級界面、20 種岩相類型、9 種結構單元。1989 年，第74 屆AAPG 年會將這套理論列為當今油氣勘探領域三大進展之一。

研究現狀

儲層構型研究方法在Miall,A.D.提出後，立即引起國外許多地質學家的高度重視，並開始對儲層構型進行了多方面的研究。自從柯保嘉首先將儲層構型分析法介紹到國內學術界以來，眾多國內學者在儲層構型研究方面也進行了諸多有益嘗試，並取得了一些進展。

（1）構型研究的資料基礎

儲層構型研究是一項系統工程，涉及眾多的學科，因此，需要的資料也是多種多樣。豐富的資料基礎，為儲層詳細的構型解剖提供了必不可少的條件。開展儲層構型研究工作，需要的資料多種多樣，主要包括野外露頭、測井、地震、鑽井取心、分析測試和生產動態等。對於油氣田構型解剖的實踐，測井資料和地震資料是最直接的資料基礎。特別是地震資料，對於構型界面以及不同級次界面所限定的構型單元的刻畫，都起著十分重要的作用。Mark E. Deptuck 等利用高解析度多波二維和三維地震數據，對阿拉伯海尼日三角洲斜坡上部的近海底河道和堤岸體系儲層構型的複雜性進行了分析。Brett T. McLaurin 等主要基於野外露頭資料，對美國猶他州書崖地區下Castlegate 組變形的薄層河流沉積砂岩構型及其成因進行了研究，研究中對河流和壩沉積體系的規模進行了定量統計。

2）構型研究的方法

①層序地層學方法

層序地層構型也屬於儲層構型研究的範疇。該項研究主要是利用層序地層學的方法和手段，通過分析地層之間的接觸關係，不同地層發育的沉積體系特點等，來實現地層構型解剖的目的。

②沉積學方法

沉積學方法是目前儲層構型研究中套用最多和最廣泛的方法。還需要結合其他研究方法綜合分析，達到精細、準確解剖儲層建築結構的目的。根據三角洲發育類型，三角洲平原可分為扇、辮狀河、曲流河等沉積類型，其構型模式分別對應前面介紹的構型特點。目前前緣部分研究較多的是水下分流河道和河口壩。

③成岩作用方法

儲層建築結構的形成，是多種地質作用綜合作用的結果。對於一些儲層而言，成岩作用占主導作用。成岩作用構型研究主要是利用成岩作用方法，分析不同類型成岩作用對儲層性質的影響，特別是由此而引起的儲層建築結構的變化，達到儲層構型研究的目標。

④數值模擬方法

儲層構型研究的最終目的是準確表征儲層的內部結構，預測剩餘油的分布。因此剩餘油的準確預測也就成為儲層構型研究十分重要的環節。

三角洲砂體儲層特徵

河控三角洲砂體儲層特徵

1、砂體幾何形態及連續性

由於海洋作用對分流河反作用不大，分流河道一般為順直型，河道寬深比很小，因此分流河道砂體寬厚比也很小。如現代密西西比三角洲分流河道寬深比為3～50倍，其平面形態為典型的鳥足狀；我國大慶油田姚家組古代三角洲順直型分流河道砂體寬厚比20～40倍，很多砂體實際寬度僅100～150m，側向連續性差是開發這類分流河道砂體的主要矛盾。由於地形坡度通常極緩，河道產生頻繁地遷移和擺動，河口壩較為發育，河口壩的形成是河道擺動的原因之一。

河口壩砂體較分流河道砂為寬，通過壩側緣和壩間細粒沉積物一定的滲透性，可以使多個河口壩砂體連線成側向連續性較好的砂體。但是河口壩核部－－由較純淨的粗粒砂所構成，仍顯示狹窄的條帶狀，具強烈的方向性，而且以垂直岸線為特徵。

分流河道砂和河口壩構成的指狀壩，以條帶狀向海伸長，在河流作用遠大于海洋的波浪與潮汐時，可延伸很遠，達數十公里。

2、砂體平面分布特徵

一個河口壩(或一個分流舌狀體)可構成一個物性分布單元。河口壩主體部分為相對高滲透條帶，向兩側逐漸變低。粒度的漸變性，反映在物性上也具均勻的變化特點。大慶杏樹崗油田姚一段河口壩砂體資料表明，這類砂體以內插法勾繪物性等值圖，基本接近實際，反映了這類河口壩砂體平面物性變化的漸變性。注入開採早期，注入水順河口壩主體核部優先突進，但不及河道砂體明顯；待主體高含水後轉為注水井點，周圍側翼油井可取得很好的注水效果。

由於分流河道砂體的幾何形態和層內滲透率的正韻律特點，比河口壩更容易出現水竄。在分流河道砂與河口壩疊合部分發現注入水過早水串時，往往是上部分流河道砂體的注水回響。

3、砂體層內結構

鳥足狀三角洲平原上的順直型分流河道砂體，屬河道內充填式沉積。分流河道形成後活動生命期很短，從形成河道、沉積物充填、到斷流轉移，是在一個短暫的時間內完成的。碎屑物的沉積充填也往往是河道斷流廢棄轉移的主要原因。這種快速充填式的沉積，碎屑物只是在沉積過程中受重力作用的粗略分異，先粗後細地沉降，使形成的砂體具有粗糙的正韻律粒序。其層內滲透率非均質性也是呈現向上變低的特點，與沖積平原上一般河道砂體類似，但非均質程度要弱。分流河道的頻繁改道和擺動，常形成兩期或多期分流河道砂體在一些部位上的疊加，上下砂體可以是切割式接觸，但多數則是所謂“貼膏藥”式接觸，這是由於分流河道下切能力較弱的結果。因此，前期砂體頂部泥質沉積易於保存，出現一些層內夾有薄泥質層的厚砂層，這些薄泥質夾層連續性較好，注水開採時，上下時間單元的分流河道砂一般各自成為獨立的油水流動單元。

河口壩砂體層內粒序呈反韻律，最高滲透率段位於上部純淨砂部分。層內薄泥質夾層相對不發育，下部出現機遇率高。當分流河道砂體切割疊加於河口壩之上時，這一部分構成了複合韻律的粒序，層內最高滲透率段處於中部。這可能是古代鳥足狀三角洲河口壩砂體中常常不見典型反韻律的原因之一。

浪控/潮控三角洲砂體儲層特徵

1、砂體幾何形態與連續性

弧形三角洲分流河道砂體，無論是順直型主幹河，還是小規模彎曲型分流河所沉積，均與鳥足狀三角洲的分流河道砂相似，同樣是呈條帶狀分布，側向連續性很差。主幹分流河砂體的延伸方向順古流向垂直岸線，而小規模彎曲形分流砂體無一定方向性，與主幹分流河砂體呈網狀分布。河口壩砂體也呈伸長形幾何形態，但延展方向上垂直古河流並平行岸線分布，與鳥足狀三角洲的河口壩完全相反，這一特點是兩者的主要區別之一。

2、砂體平面特徵

分流河道砂體和河口壩砂體平面上物性變化都呈現與砂體幾何形成一樣的方向性。各期河口壩砂體頂脊間有窪地細粒充填沉積，因此可以出現時間單元間物性差異引起的平面非均質性。

3、砂體層內特徵

順直型分流河道砂體與前述鳥足狀三角洲的分流河道砂體一樣，呈現出充填式沉積形成的粗略正韻律粒序。小型彎曲分流河沉積的小點壩砂體與沖積平原上點壩砂層內非均質一樣，只是規模較小而已。但這種以潮流為動力形成的小型彎曲河道砂體，與泛濫平原點壩砂有一個重要的區別，這就是側積體間的側積泥岩可能從頂延伸到河底。因為這些小型潮汐河道在低潮期可能完全乾枯，使整個側積體上披覆泥質薄層得以全部保存。

河口壩在加積過程中受到波浪等作用的反覆簸選改造，使壩頂部分砂層不但粒度較粗，而且非常純淨，分選很好，細粒碎屑物則被沿壩前緣搬運至底部沉積。不斷地前積使河口壩成為典型的向上變粗的層內粒序，下部泥質含量高，向上則變為物性很好的純淨砂，壩前底積細粒碎屑物往往成為泥質夾層。河口壩環岸分布，分流河道砂直接切割疊加於河口壩上的部分，相對要比鳥足狀三角洲少得多。因此，層內滲透率非均質性表現為下部低，向上變高，最高滲透率段位於頂部。層內薄泥質隔層發育於下部，並具有較好的連續性，向上減少以至缺失。

三角洲的構型特徵

當油氣田進入開發階段以後，各個級次或規模的儲層非均質性研究則成為儲層評價和預測的主要內容，而且必須按砂體進行研究，這就進入了微相分析階段，實際工作中必須按微相組合或成因單元來劃分砂體類型，逐個研究其非均質性。

構形要素的定義：由幾何形態、相組合及其規模所表現出的成因砂體，並能代表某一沉積體系內的特定沉積作用或一套沉積過程。

然而，實際的儲層研究工作中，尤其在劃分成因單元時所主要考慮的是後三個級別的界面。原因是前三個級別的界面主要是對油田二或三次開發有重要的控制作用，但對儲層的評價、預測及初次開採並不會造成大的影響。目前國內外建立儲層地質模型均以四、五級或後三個級別的界面為劃分界線，層間與層內非均質性的研究更是如此。最後一個級別界面通常是研究整個油田或沉積體系規模儲層特徵的界面劃分標準。

成因單元的劃分方式：

1、界面分級

通過對陸相三角洲沉積的研究，現將陸相三角洲的界面分級系列劃分為6個級別：一般在劃分成因單元時主要考慮④⑤⑥級的界面。原因是前3個級別的界面主要是對油田二或三次開發有重要的控制作用，但對儲層的評價、預測及初次開採並不會造成重大影響。目前國內外建立儲層地質模型均以④⑤級或後3個級別界面為劃分界線，層間與層內非均質性的研究更是如此。最後一級界面通常是作為整個油田或沉積體系界面劃分標準。

2、岩相特徵

由於界面的劃分，在取芯較少時存在著一定的困難，而岩相組合類型的研究正好彌補了這一不足。它不僅詳細反映了因沉積作用不同所造成成因砂體的差異，而且較好地體現了成因單元砂體的垂向韻律、物理特性及非均質性特徵。

陸相湖盆三角洲可以劃分出以下14種基本岩相類型：（1）塊狀礫岩相（Gm）；（2）疊瓦狀礫岩相（Gi）；（3）洪水層理砂礫岩相（Gf）；（4）板狀交錯層理砂岩相（Sp）；（5）平行層理砂岩相（Sh）；（6）槽狀交錯層理砂岩相（St）；（7）塊狀砂岩相（Sm）；（8）沖洗層理砂岩相（Ss）；（9）浪成交錯層理砂岩相（Sw）；（10）波狀－斷續波狀交錯層理粉、細砂岩相（Fr）；（11）水平層理粉砂岩相（Fh）；（12）塊狀層理粉砂岩相（Fm）；（13）粉砂岩及泥質薄互層複合層理相（Fc）；（14）泥岩相（M）；其中泥岩相依據其成因和顏色又可劃分為兩種類型：一種為深灰色或暗灰色泥岩相（M1），通常是湖相泥的產物；另一種為紫灰色、棕紅色或咖啡色塊狀粉砂質泥岩相（M2），為三角洲平原漫岸沉積的產物。

3、構形要素

依據A．D．Mial劃分的河流構形要素特點並結合三角洲界面分級與岩相劃分，可以總結出三角洲的基本構形要素。這一構形要素是陸相三角洲的基本成因單元，它們相互以不同的形式進行疊置便構成了儲層地質模型的骨架。

DC－－Distributary Channel，是三角洲沉積的特有產物，其沉積可有兩種方式：一是填積作用；二是側向加積。前者為順直型分流河道沉積，後者為砂質曲流河沉積－－ Gravelbars and bed forms，主要分布在CH之中或上三角洲平原，通常間歇性洪水沉積的透鏡狀或席狀，縱、橫向礫石質砂壩。

FM－－Foreset macroforms，就三角洲而言，主要為前積作用形成的河口壩或遠砂壩。 SG－－Sediment gravity flow，多發育在扇三角洲和水下扇沉積體系中，為重力流或水下礫石質河流沉積的產物。

OF－－Overbank fines，為三角洲平原或分流河道間的漫岸沉積，常以夾層的形式出現於DC之中或上部。

LS－－Laminated sand sheets，多為沿岸分布的平層條帶狀沉積體，由於此要素的沉積厚度較小，故在儲層建模時也很少將其作為有效成因單元進行考慮。

FS－－Flood sheet deposits，以洪水片流沉積為主，是平面射流作用的典型產物，多發育在粗粒三角洲的上三角洲平原和河口部位。

WS－－Waved and swashed sand sheets，為湖灘砂(浪成砂和沖洗砂)的沉積，其外觀形體隨湖岸的陡、緩呈條帶狀至席狀分布。

LM－－Lake mud，為湖泥沉積物，多為良好的生油層和(或)蓋層及沉積成因單元的分隔體。 以上構形要素是陸相湖盆三角洲的基本成因單元，其相互以不同的形式進行疊置便構成了儲層地質模型的骨架實體。因此，它們是建立儲層地質模型的首要分析內容，即成因單元分析。將它們與陸相湖盆三角洲的相帶劃分進行有機的結合便可得出各相區地質模型的特點。

陸相三角洲砂體儲層模型特點及主體結構

建立概念儲層地質模型實際上是建立儲層砂體在三維空間分布的主體格架，即骨架模型或砂體展布模型；它是建立儲層物性模型或靜態模型的基礎。而儲層物性模型(包括孔隙度模型和滲透率模型)是在骨架模型的基礎上再把岩石物性數據加進去，使模型定量化，確定不同儲層物性帶的空間展布規律；即完成儲層建模的第二步。

為了詳細描述儲層的空間特徵，人們將儲層有效砂層在空間的疊置與展布特點分為三種基本結構類型，它們是：

1)千層餅狀結構；

2)拼塊狀結構；

3)迷宮狀結構。以上三種基本結構類型主要是對海相碎屑岩儲層的總結，作者認為對概括陸相碎屑岩儲層還不夠全面。為了更好地描述陸相地層中常見的透鏡狀砂體，故在此提出了第四種結構類型（於興河等，1997），即：

4)餡餅狀結構。

以上這種儲層結構模型的描述為儲層模擬提供了良好的分類基礎，同時也簡化了儲層描述中的複雜性。本文在對我國陸相三角洲沉積儲層的研究基礎上，尤其是通過對古代和現代三角洲特徵的比較，並結合構形要素的特點歸納出陸相三角洲沉積砂體在各相區的儲層地質模型特點

上三角洲平原：以CH、GB、FS、OF要素為主體，主要為多層式的拼塊狀和餅狀砂體為特徵（表9—21）。是由於上遊河道礫石質砂壩的疊置與洪水的平面射流作用所致。

下三角洲平原：主要由DC、FS、OF構成，在盆地的斷陷期或地形坡度較陡時，由於洪水平面射流作用仍占居著主導地位。加上地形坡度大沉積速率快，河道難以形成側向遷移，故仍以餅狀砂體結構為主體。而在盆地的坳陷期，河道的遷移和擺動則成了該相區的主要沉積方式，所以其儲層結構以多邊式的拼塊狀向迷宮型過渡為特色。

三角洲前緣：由DA、LS和WS組成主體骨架，在盆地的斷陷期，可以出現SG。由於各種砂壩(三角洲前積砂壩－－河口壩、遠砂壩、濱岸砂壩)的形成使得儲層結構常呈孤立的餡餅狀至千層餅狀；在河口壩不太發育而湖灘砂相對發育時，則以千層餅狀砂體為儲層的主要骨架結構。

前三角洲泥：其構形要素主要為LM，在盆地的斷陷期或坡度較陡時可夾有LS，它往往是較好的砂體隔離層，砂體以千層餅狀為主要特色，可見少量孤立的餡餅狀。