河流沉積儲層

河流沉積儲層是指以河流相砂體形成的儲集層，是油氣賦存的重要載體之一。受河流沉積事件的影響，其發育和分布非常複雜，空間變化很快。

基本介紹

• 中文名：河流沉積儲層
• 外文名：Fluvial sedimentary reservoir
• 砂體：河流相沉積
• 識別：地質上、測井上
• 特徵：底負載型（辮狀）河流體系等
• 非均質性：辮狀河、曲流河各不相同

河流沉積的識別

地質上識別

總結以上分析討論，河流沉積的一般特徵概括如下：

①在沉積層序上，多表現為下粗上細的正旋迴沉積。底部常具沖刷面。反映在沉積環境上，一個完整的河流沉積層序從下而上由河底滯留沉積開始，向上依次出現河道沉積和泛濫平原或河漫灘沉積，但在特殊情況下，偶爾可見到反旋迴的沉積序列。

②在沉積構造方向，主要沉積類型為水流波痕成因的交錯層理，反映了單向水流搬運特徵，在組合特徵上隨粒度變化而出現相應的變化。從下向上的基本順序是：沖刷面－大型槽狀交錯層理－大型板狀交錯層理－平行層理－逆行沙波層理－爬升波痕紋理－斷續波狀交錯層理和水平紋理。

③在粒度分布上，C-M圖為典型的牽引流型。而機率圖則主要由跳躍和懸浮兩個總體組成。

④在生物特徵上，以植根、植屑化石為主，特別在河漫灘沉積中出現植根和炭質泥岩，可見少量淡水生物化石，無海相化石。

⑤在岩礦特徵上，成熟度中等－較差，粘土礦物主要為高嶺石，反映酸性環境。

⑥在砂體形態上構成垂直沉積走向的彎曲的條帶狀，剖面上砂體常呈透鏡狀、板狀－透鏡狀。垂向沉積剖面上常具有二元結構（尤其是曲流河），下部為礫、砂質沉積，上部為粉砂、泥質沉積。

不同的河流類型具有不同的水動力條件和遷移、演化規律，不僅造就出的地貌形態不同，各自形成的沉積物在岩性、粒度、沉積構造及其組合與垂向層序和空間形態與展布等很多方面都存在著明顯的差異。

測井特徵識別

一）不同河流的區別

①辮狀河以具高幅的平滑箱形為特徵；

②曲流河則以鋸齒狀漸變鐘形為特點；

③而網狀河則多為低幅鋸齒狀小型的鐘形為特色。其含泥量從①到③明顯增加，粒度變細，鋸齒的個數增多，主要取決於河流的彎曲程度；在垂向組合上，辮狀河為“砂包泥”；曲流河則以“砂泥間互”的特點；網狀河多為“泥包砂”。

二）不同河流的共性：

無論那種河流的測井曲線均具有向上幅度變小的趨勢，即具有明顯到不明顯的正韻律結構，同時其底部與下伏岩層均為突變接觸。泥質夾層均以層序的上部為主要發育段。

河流沉積儲層特徵

河流體系由於其種類較為複雜，因此可以形成多種多樣的儲層體系，底負載型河流富含儲層，但卻缺少良好的隔夾層。相反，懸浮負載型河流則可能僅僅含有適當數量的被大量泥岩包圍的儲層。所有的河流體系都有以下幾個共同的特徵：

①主要的儲層是河道砂和各類砂壩，決口扇是次要的儲集體；

②總的砂體走向平行於河道的走向，但是也存在顯著的局部性變化；

③平行於河道的方向上儲層的連續性好，垂直於河道方向上則變化很大；

④層內的非均質性通常較為嚴重；

⑤河流體系的泥岩相可能含有大量植物或腐植型有機質。

一）底負載型（辮狀）河流體系

可滲透的骨架砂體形成豐富的、相互連通很好的儲集層(圖A)。推移質河道充填使其所形成的儲層，往往具有較好的物性，這種儲層在油田開發中具有使流體在其中均勻流動的特性。河道邊緣的物性通常很差，泛濫平原泥一般是粉砂質或砂質的，並且是不連續的。因此，河流相成為地層圈閉的可能性是有限的，而在構造或區域不整合的圈閉里聚集油氣的情況較為常見。

二）混合負載型（曲流）河流體系

儲層骨架砂體以點壩為主體；決口扇沉積物在泛濫平原泥中形成孤立的楔形體或葉狀體，在大的河流體系內，它們的體積大到足以形成小而有經濟價值的儲層。曲流河砂體具有十分複雜和嚴重的非均質性特徵。滲透率的減小，反映了粒度有規律地向上變細的結構趨勢。平面上，滲透單元多呈弧形，這種儲層可能被泥岩部分隔開(圖B)。

三）懸浮負載型河流體系

“泥包砂”的結構特點使滲透性河道多呈孤立狀，因此，懸浮負載型河流在河流體系中是地層圈閉勘探的理想目標。孤立的河曲帶或交織的“鞋帶狀”砂體常常在與古斜坡和構造傾向有關的方向上顯示很大的變化(圖C)。在構造限定的大油田裡，河道充填相儲層和伴生的決口扇砂體在開發上困難很大，因為它們的大小有限，方向可變，而且隔夾層無規律。向上變細的結構趨勢反映儲層物性向上變差。由於懸浮負載型河流體系一般出現在沉積盆地內最低處，所以周圍的泛濫盆地沉積物可能出現成層的沖積平原沼澤煤或褐煤。因此，在懸浮負載型河流體系內部，生成生物成因的和熱解成因的天然氣的潛力很大。

河流沉積儲層非均質性

辮狀河儲層

1、砂體幾何形態和連續性辮狀河流以河道寬而淺為特徵，在一個河道斷面上可以出現多個心灘壩，而河道廢棄充填也以砂為主，因此一個時間單元砂體的幾何形態即反映了古河流規模，河流寬度決定了成因單元砂體的側向連續性。然而，辮狀河流岸質松，砂質沉積為主，一般具有側向遷移十分迅速的習性。辮狀河砂體在一定的沖積平原範圍內，多個時間單元的砂體側向連線的機遇率很高。

2、微觀孔隙結構特徵

礫石辮狀河沉積的孔隙結構特徵與沖積扇砂礫岩體近似，同樣可以存在雙峰態結構。而砂質辮狀河沉積的砂岩儲層，除具一般砂岩孔隙結構特徵以外，與其它河流砂體不同之點，則是一些辮狀河砂體中泥質雜質含量很少，導致砂岩垂直滲透率與水平滲透率非常接近，有利於開採中流體密度差引起的重力作用的充分發揮。

3、層內非均質性

如前所述，辮狀河心灘壩的基本沉積方式是垂向加積，層內重向上粒序變化反映各次洪泛事件能量大小的波動及其所攜碎屑物的粗細，因此通常呈現“無規則”的粒序，即使存在一些小的韻律，綜觀整個砂層，仍然是粗細粒度互動。這就為辮狀河心灘壩砂體層內滲透率呈無規則的垂向變化確定了基調。此外，由於細粒沉積缺乏，滲透率非均質性，特別是反映在級差上，比曲流河砂體要小。懸移質沉積很少，導致層內不穩定泥質夾層稀少甚至沒有，這又是心灘壩層內非均質性的一個主要特點，使得全砂層規模的垂直/水平滲透率比值較大。

4、平面非均質性

辮狀河砂體與其它河道砂體一樣，順河道主體帶顯現滲透率方向性。但可連線成大面積的砂體，其平面上滲透率非均質性，對於最終注水面積波及係數影響不大，注入水在平面上擴散較快。我國一些大面積連通的辮狀河砂體儲層，常顯現充足的天然水驅能量。

曲流河儲層

1、砂體幾何形態與連續性

前已述及，曲流河沉積以點壩砂體為主，點壩砂分布於每個河曲段的凸岸一側，通過其它伴生砂體，特別是廢棄河道砂，把一個曲流帶內的點壩砂連線在一起，可以視作為一個連通體。作為河流砂體，總是以條帶狀幾何形態分布，從開發角度研究其連續性，主要是指側向的連續性。曲流帶砂體的側向連續性決定於河流規模（主要是河寬）和彎曲度。河寬與彎曲度愈大，側向連續性愈好。然而一個曲流帶的寬度有一定的限度，一般不易超過河寬的15～20倍，因此一個曲流帶單元的砂體寬厚比不易超過200倍。

2、層內非均質性

以點壩為例，其物性在垂向呈典型的向上變低特點。最高滲透率段總是處於最底部的滯留段，向上逐漸比較均勻地減低，到頂部波痕紋層粉砂段最低。其滲透率的級差可達40倍以上，變異係數一般從0.7到大於1.0，是各類河流砂體中非均質程度比較嚴重的一類。因此，在開發中易於出現水竄。

點壩砂層內非均質性另一重要特徵是不穩定薄泥質隔層的分布比較複雜。點壩砂體內的不穩定薄泥質夾層可出現於幾種情況：

①砂體頂部的泛濫泥，連續性很差；

②砂體間的側積泥岩，披覆於點壩上部；

③底部泥礫密集時，使沖刷面成為不滲透隔層，在多期點壩砂疊合時，特別要注意沖刷面的這一特徵。

3、平面非均質性

曲流河砂體平面滲透率非均質性實際上反映了不同側積體之間點壩部分的滲透率非均質性。原因有二：①層序的上部複雜的泥質隔層分布，連通條件複雜；②層序的下部連通性很好；因此特別是早中期的注水開發，注入水平面波及不均勻程度主要受層序的下部所控制。因此，其平面非均質的具體表現是沿古河道走向滲透率具明顯的方向性。

網狀河儲層

1、幾何形態與連續性

網狀河砂體是河道內的填積物，而心灘濕地部分基本不沉積砂，決口扇和天然堤只是少量席狀砂沉積，因此作為儲層砂體，其幾何形態嚴格受控於河道地貌形態，呈現很窄、寬厚比很小、互相成網狀交織的條帶狀砂體，較長時間在河道內填積疊加，其寬厚比與河流寬深比無關，不能通過恢復古河道寬深比預測砂體寬厚比，這也是與其它河道砂體不同點之一。

國內現已發現的古代限制性河谷充填砂體是陝甘寧盆地的下侏羅統富縣組和延安組下部。油田密井網證實砂體幾何形態都是200～400m寬的細條帶，側向連續性很差。

2、層內非均質性

網狀河道砂體是由多個洪泛事件沉積的韻律段疊加而成，可以形成厚達數十米的砂層，一次洪泛事件的沉積為一個小正韻律，其厚1m左右，每個小正韻律粒度級差很小，反應在滲透率變化上則為下高上低的特點，但非均質程度很弱，整個砂層從河道的發生到廢棄，也顯示粗略的正韻律性，滲透率有一定的非均質程度，但較曲流河點壩砂為弱。層內薄泥質、粉砂質夾層常見，是兩次洪泛事件間的產物。

3、平面非均質性

對於這類窄條帶狀砂體而言，其平面物性非均質已不具實際意義。

河流沉積儲層剩餘油分布模式

河流相儲層的剩餘油分布複雜,其控制因素也極為複雜。從儲層非均勻驅油的角度來看,剩餘油分布主要受儲層平面、層間、層內非均勻驅油所控制,而油藏非均質性和開採非均勻性是導致儲層平面、層間、層內非均勻驅油的兩大因素。

砂體規模大小、幾何形態、連續性孔隙度、滲透率等參數變化和分布是導致儲層平面非均質性的主要因素;單砂體厚度、孔隙度、滲透率等是差層之間非均質性的主要控制因素;單砂體內垂向上儲層性質變化、非滲透夾層發育等是層內非均質性的控制因素。不同河流成因的沉積模式,使單元儲層的孔隙結構具有不同的孔滲性和滲流特徵,並具有不同的水驅油效率和剩餘油分布特徵。故河流儲層沉積模式是剩餘油分布的重要地質控制因素。孤島、孤東油田在水驅油過程中,注入水優先進入河道,沿河道下遊方向突進,之後再向河道上游和兩側擴展,使非河道儲層水驅差、剩餘油飽和度較高。如孤島油田中一區單采館陶組44層油井中,側積砂壩相的油井累積水油比達15以上,是非河道相的3倍。

單砂體內垂向上剩餘油分布受沉積韻律及層內非滲透夾層控制,本質上也是沉積模式的垂向相變所致,受二元結構控制,自下而上由河床滯留沉積開始,向上出現點砂壩或河道砂以及泛濫平原沉積。注入水優先沿下部高滲透帶竄流,上部低滲透帶水況差,剩餘油飽和度較高。因而河流沉積模式是控制剩餘油形成和分布的最重要的內因,油藏開採非均質性是剩餘油形成和分布的外因。油藏在注採過程中,因層系組合、井網布署、射孔方案、注采對應、注采強度、注入倍數等諸因素的影響,導致採油井或注水井與採油井建立的壓力降未波及或波及較小的區域的原油未動用或動用程度低,從而形成了剩餘油富集區。

沉積模式對剩餘油的控制主要體現在以下方面:

(1)油藏開採中的層間差異導致縱向上剩餘油分布的差異。在油田開發中,極少見將單層作為一個開發層系,多數情況下是將儲層物性相近、上下有較好非滲透性的隔層、適當井段內有一定儲量規模的相臨幾個油層作為一套開發層系。同一開發層系的儲層物性相近,但有層間差異。層間差異導致水驅油狀況的差異,注入水易沿高滲透層突進,控制油層層間的剩餘油分布。

(2)沉積微相平面變化形成的水驅油非均質性控制了剩餘油平面的空間分布。沉積微相平面變化導致滲流能力的平面非均質性,使注入水繞流形成水驅油的非均質性。注入水總是優先進入河道,再沿著高壓力梯度方向順河道突進,直到河道方向壓力梯度變小才向河道兩側擴展,致使天然堤等沉積單元的儲層水驅效果差、剩餘油飽和度較高。

(3)夾層分布位置和射開程度控制了剩餘油層內分布。儲層內的沉積韻律與夾層、單砂體內韻律性和沉積結構、沉積相變導致垂向上儲層性質的變化以及層內夾層的發育特徵是控制單砂層垂向上注入水波及體積和層內剩餘油形成及分布的重要因素。層內夾層對油層的油水滲流有不同程度的影響和控制作用,其影響程度與夾層的厚度、延伸規模和位置有關。油層內上部的夾層對油水滲流的影響較小,油層中部或中部偏上的夾層對油水滲流的控制作用較大;在夾層具有一定厚度(能對油水的縱向滲流起隔擋作用)和平面延伸範圍的條件下,單一夾層的控制作用有3種類型:一是注水井鑽遇夾層,油水井射開情況不同,剩餘油分布位置與數量也不同,對於油水井均射開的夾層以上井段,在水驅油過程中,注入水基本波及不到夾層以下的部位,從而成為剩餘油富集區,是剩餘油最多的一種類型;二是採油井鑽遇夾層,只有在油水井均全層射開時,其剩餘油較少,其餘情況下剩餘油均較富集;三是夾層處於注采井之間,油水井均射開夾層以上井段,在水驅油過程中由於夾層的隔擋作用,注入水基本波及不到夾層之下的儲集部位,因而剩餘油最富集。