0 引言

辫状河砂体分布广泛，是一种重要的碎屑岩储层类型。众多学者针对辫状河开展研究，如：分析现代沉积和野外露头，建立研究区辫状河特征资料库^[1-4]；总结辫状河发育模式，刻画辫状河平面和剖面形态^[5-7]；利用水槽模拟和数值模拟方法探讨辫状河水动力条件变化及响应特征^[8-9]；研究储层隔夹层成因及分布，落实其对渗流和油气开采的影响^[10-11]。

以上述研究作为基础，李海燕等^[11]运用平面相控方法建立辫状河三维地质模型，分析储集层内部的非渗透层发育规律，预测夹层的分布。但是，由于辫状河为游荡性河流，河道迁移、摆动频繁，储层内部结构复杂^[12-13]。因此，在纵向上仅有一套地层单元的平面相并不能完全反映一段时期内各个时间点的沉积特征。传统的平面相控建模方法缺乏来自成因与演化方面的约束信息，难以满足开发阶段油藏地质模型的预测精度要求。

本文以委内瑞拉奥里诺科重油带M区块为例，针对辫状河储层具有非均质性强、沉积变化快的特点，重点研究辫状河储层成因与演化过程，并将这些沉积信息作为建模的约束条件，以期降低建模过程中的不确定性。

1 研究区概况

奥里诺科重油带位于东委内瑞拉盆地南缘、奥里诺科河以北，为一向北倾斜的区域性单斜构造，是全球地质储量最大、开发程度低的重油富集区^[14-15]。

奥里诺科重油带自东向西共划分为Carabobo、Ayacucho、Junin和Boyaca等四个油区。M区块位于Carabobo油区西部，面积达115km²(图 1)。主要含油层为下中新统Oficina组(图 2)，发育辫状河三角洲沉积体系。其中主力储层Morichal段为顺南西—北东向分布的砂质辫状河沉积，由多期河道摆动、叠加而成，砂体在横向上呈连片状分布，在纵向上叠置。储层物性好，属于高孔、特高渗类型，平均孔隙度为30.2%，平均渗透率为5000mD。区块内发育少量规模较小的正断层，对油藏基本无影响。

M区块共有水平井372口，采用丛式平行布井，水平段呈东西方向，平均长度为1000m，水平井平面间隔为300~600m。全区直井仅27口。区内地震资料品质较高，储层段地震频率为15~120Hz，主频为60Hz左右。众多钻井及高品质地震资料为研究提供了良好的资料基础。

M区块目前处于泡沫油冷采阶段，仍有大量可动剩余油。Morichal段砂体虽然物性整体较好，但是局部发育的泥质夹层导致储层内部非均质性变强，制约了后续的开发方案实施。因此，开展储层成因和演化过程分析，构建反映地下实际情况的三维地质模型，可更好地指导剩余油开采。

2 主要成因单元识别

Oficina组发育辫状河三角洲平原和前缘亚相，其中Morichal段下部为主要储层，发育大套连片分布的砂质辫状河沉积，具有“满盆皆砂”和“砂包泥”的特点，沉积期次多，叠置关系和砂体连通样式复杂。为了研究砂体发育期次，刻画砂体的叠置样式，首先从静态角度开展岩相分析，根据岩心、测井、地震响应等特征，识别、确定主要成因单元特征。

2.1 岩相分析

Morichal段下部可划分出O11、O12s、O12i和O13等四个含油层。根据区内Q-2-0井、W-1-0井2口井岩心(图 3)的颜色、粒度、沉积构造、含油性等特征^[15]，可划分出10种岩相类型(表 1)。

2.2 主要成因单元特征

根据区域地质背景和研究区实际资料，从静态角度分析辫状河储层的岩心、测井、地震响应等特征，识别出4种主要成因单元类型(表 2)。

2.2.1 复合心滩坝

复合心滩坝是砂质辫状河中最主要的成因单元，也是储层物性最好的部分。心滩坝往往岩性较粗，以中细砂岩为主，厚度大，垂向上一般以复合切割、叠置的方式出现，最大叠加厚度可达30m。主要发育槽状交错层理、块状层理、平行层理等沉积构造，岩相组合以St、Smm、Smf为主。由于后期心滩坝往往对前期沉积进行改造，复合而成的心滩坝一般韵律不明显。

心滩坝自然伽马曲线形态为典型箱形，部分井表现为微齿化箱形或钟形，顶底呈现突变接触。密度为低值，电阻率为高值。含油饱和度高。

心滩坝为串珠状强振幅的地震反射特征，频率高，连续性较好，地震反射外形多为丘状或板状。

2.2.2 辫状河道

辫状河道沉积单元在剖面上一般与复合心滩坝交错、叠置，沉积物粒度较复合心滩坝更细，以细砂岩和粉砂岩为主。岩相组合以St、Smm、Smc、Smf、Smvf为主。河道底部偶尔存在滞留泥砾，反映出河道内部复杂的冲刷、充填作用。发育有槽状交错层理等指示高能水动力环境成因的沉积构造，代表靠近物源区、沉积物供应充足、水流能量强的沉积环境。

自然伽马曲线表现为正粒序的钟形和箱形，中子和密度为低值，电阻率呈中到高值。具有较高的含油饱和度。

地震剖面上可见顶平底凸的下切侵蚀特点，内部反射杂乱，说明其以冲刷、充填成因为主。

2.2.3 废弃河道

废弃河道是水动力较弱时期，沉积于原辫状水道负向地形中的偏泥质沉积单元，往往发育于两期小规模辫状沉积的间歇期。按照河道的废弃程度，可分为半废弃和完全废弃两种状态。前者沉积过程中受新的水流扰动，可夹杂部分细粒砂质碎屑沉积物，后者水流平缓，一般存在于辫状河道带的边部。岩相组合包括Slw、Ml、Mh等。

自然伽马曲线表现为低幅度微齿化，声波、中子、密度呈高值，电阻率呈低值。含油饱和度低。废弃河道可通过水平井进行识别，其宽度不超过辫状河道的最大宽度，在储层中作为夹层存在。由于这类泥质夹层对水平井冷采产量影响很大，钻井过程中需要尽量予以规避。但是，若水平井位于这类夹层的下部，会对原始的重力泄油路径产生遮挡，夹层上部在开采后期富集剩余油，可作为后续局部挖潜的潜力区。

地震剖面上亦可见顶平底凸的特点，但是其内部反射振幅值较弱，代表水动力相对较弱的河道充填特点。

2.2.4 残余洪泛泥岩

洪泛泥岩沉积代表洪水泛滥后，水动力能量微弱且相对安静的沉积环境，但经常受到后期沉积的改造，保存并不完整。厚度大、分布范围稳定的部分作为区域隔层存在，厚度小、分布局限的部分可作为局部井组的隔层，称之为残余洪泛泥岩沉积。岩性以泥岩为主，夹薄层细粒粉砂岩条带，可见钙质结核。岩相组合包括Swf、Ml、Mh等。发育水平层理、沙纹层理，为洪水季节河床泛滥漫溢沉积所形成。

自然伽马曲线表现为微齿化、低幅度，顶底通常为渐变接触。中子、声波、密度值较高，电阻率曲线为低幅平直状。含油饱和度低。

地震响应特征表现为中强振幅，连续性较好，呈现平行、亚平行的反射结构。

3 成因与演化信息约束的储层地质建模 3.1 沉积模式建立

沉积模式中蕴含的地质信息需要能够反映地下储层的实际特征，体现沉积单元的组成及其空间分布情况。建立沉积模式是开展地质建模的前提条件。

钻井和地震资料揭示，研究区辫状河储层基本以大套厚层砂质沉积为主，分布范围极广，内部夹杂着少量泥岩沉积物(图 4)。砂质沉积部分主要由复合心滩坝和辫状河道沉积构成，二者在横向上表现为拼接状错落叠置。废弃河道分布则较为局限，仅在个别井钻遇。残余洪泛泥岩沉积形成于区域基准面快速上升阶段，覆盖于上述辫状河沉积单元之上。据此，可建立如图 5所示的沉积模式。

3.2 成因演化分析及信息提取 3.2.1 成因演化分析

现有的储层都是经由多期沉积一步步塑造而成的，能够保留下来的只有沉积后的最终状态^[16-18]。因此，在分析和建立沉积模式时，需要考虑沉积成因单元发育、演化过程，而这个演化过程一般并不直观，需要根据沉积规律和约束条件加以恢复。

受控于基准面位置的相对升降，研究区辫状河储层段共发育四套砂质碎屑沉积(对应于O11、O12s、O12i、O13层)和四期洪泛平原泥岩沉积(图 6)。由于后期砂质碎屑沉积往往对前期上覆的洪泛泥岩进行侵蚀改造，造成保存下来的残余洪泛泥岩分布不均匀，局部存在上、下小层间的砂岩连通现象，增加了储层内部流体渗流的复杂程度。因此，在地质建模过程中必须考虑这种差异侵蚀过程导致的储层成因单元演化特征。

所有直井和水平井井点成因单元经模型网格粗化后的统计(图 6)揭示：四个层的含砂比例基本在95%左右，其中O11层储层内部非渗透层较少，砂质成因单元占比最高；四个层都在地层边界部位出现较高比例的洪泛泥岩沉积，最大比例达到了50%；砂、泥岩性单元的分布明显受到基准面升降的控制。

3.2.2 信息提取与转化

地震沉积学主要是利用地震资料开展岩性和地貌研究^[19-22]。由于地震资料具有较高的横向分辨率，能够弥补仅使用井资料预测时所导致的井间信息不足，可显著提高储层的刻画精度。本文提取地震地层等时切片(图 7)，分析成因单元沉积演化过程，将切片所反映的演化信息转化为地质建模过程中可以使用的三维趋势概率数据体，对成因单元空间分布的模拟起到约束和控制作用。

实际操作过程中，切片的数量主要依据各层的地层厚度和模型网格精度综合确定，如本研究中将O11、O12s、O12i层各划分出10个切片，O13层划分出5个切片。研究中需要提取各个切片上的地震振幅信息并赋予沉积学意义(图 8)。经过90°相位转换之后，地层切片的振幅采样值与测井解释砂、泥岩有了较好的对应关系，用于控制砂、泥岩沉积单元在空间中的叠置及分布关系。建模结果的准确性和精度很大程度上受所调相位角度(将原始相位旋转至90°)大小的影响，需要根据经验反复尝试，以寻找最优值。

3.3 储层地质建模

研究区物源来自于西南方向，地质模型中网格延伸方向与之保持一致，本文以油层为模拟单元建立地层模型。为了涵盖工区范围且同时满足砂体刻画的非均质性要求，在模型网格数量与网格精细尺度之间保持最佳平衡，决定采用25m×25m×0.8m的精度构建模型网格。采用水平井和直井揭示的成因单元作为网格粗化的原始数据，得到各成因单元模拟时需要的变差函数。O11层的相关变差函数参数拟合结果如表 3所示。

选取序贯指示算法开展模拟，该算法适用于复杂的强各向异性储层，且参数调整较为灵活，能够有效利用三维趋势概率体进行辅助控制。以前述成因单元的演化信息提取、转化得到的趋势概率体对模型模拟过程予以约束，可以建立成因单元地质模型。模拟时将复合心滩坝、辫状河道定义为富砂沉积单元，洪泛平原定义为富泥单元。将砂、泥岩发育概率体作为辅助变量趋势，对富砂单元和富泥单元的空间分布分别进行约束，有效调整各个成因单元在平面和垂向上的展布趋势，由此得到最终地质模型(图 9)。

与常规仅采用平面沉积相的约束建模不同，本文建模中采用的多切片数据包含更多的纵向储层演化信息，而平面沉积相只是一段时间内地层单元的平均信息，仅代表整体优势相，忽略了储层内部的细微变化。此外，与采用反演波阻抗数据体约束的方法相比，本文使用的多切片转化信息约束建模更加快速、简捷。

本文方法不需要反演数据体时深转化，而是采用时间域和深度域顶、底层位对齐、层内均匀内插的方式，得到时间域地震地层切片同深度域地质模型切片的精细对应关系，直接将时间地层切片信息经组合、转化后生成深度域的三维趋势概率数据体，供后续约束地质建模时使用。

约束后的模拟结果很好地体现了辫状河沉积储层的细节，砂体成因单元间的相互配置关系得以揭示。对比图 9a、图 9c的模拟结果与图 5代表的沉积模式，洪泛泥岩始终位于沉积边界，且多表现为残余沉积，储层在空间上的发育模式很好地得到了还原。将经过成因演化信息约束的辫状河地质模型应用于研究区新建平台钻井预测，水平井油层钻遇率由原来的92%提高至95%以上。

4 结论与认识

Morichal段下部发育大套连片分布的砂质辫状河储层，辫状河具有河道游荡性强、沉积演化迅速的特点。为此，本文运用成因与演化信息约束建立地质模型。

(1) 首先，根据岩心观察划分出10种岩相类型，综合测井、地震响应特征，识别出复合心滩坝、辫状河道、废弃河道、残余洪泛泥岩等四种成因单元。

(2) 分析研究区的沉积模式，从井和地震资料提取成因与演化信息，对辫状河储层三维地质模型进行约束，提高地质模型的合理性。

(3) 本文所提方法在实际应用中具有快速、直观的优点，可在研究初期就得到用于约束模型的三维数据体，但是也存在一定的适用条件。为保证处理后的数据能有效约束目的层砂体分布，要求相位调整后的地震数据体与测井解释岩性具有良好的对应关系。因此，相位转化角取值大小对最终模拟结果影响较大，调整过程需要根据经验反复尝试，以期寻找到最优值。