引言

前人对辫状河储层的研究往往笼统将其作为一种储层类型^[1-5]。Bridge与Skelly利用探地雷达技术(GPR)分别对Sagavanirktok河和Niobrara河进行研究，在GPR剖面上发现两种完全不同的辫状河砂体沉积叠置模式，前者辫状河道和心滩坝形态清晰，界面明显，厚度相近，河道将心滩坝下切到底；后者多期沉积体垂向叠加，辫状河道与心滩坝界面不清晰，辫状河道不能将坝下切到底，这一现象证明了不同类型辫状河的存在^[6-7]。1985年，钱宁从河流动态特征出发^[8]，将冲积平原区的辫状河分为分汊型和游荡型两种河型。其中，分汊型辫状河主要形成于物源供给相对稳定区，坡降较小，弯曲度较大，分汊系数为1~3，宽深比较小，单河道与多河道交替，平面上河道与心滩坝相对稳定，如中国长江流域的湘江、赣江及黑龙江流域的松花江等；游荡型辫状河主要形成于河流量变幅悬殊，易发生冲淤作用的地段，坡降相对较大，弯曲度低，分汊系数一般大于3，宽深比较大，河道数目较多，平面上水流散漫，主流摇摆不定，致使洲滩密布且移动迅速，如中国黄河下游，永定河下游等^[9]。不同类型的辫状河，因其沉积成因机理不同，隔夹层发育特征差异亦较大，因此，笔者认为应针对不同类型的辫状河进行隔夹层特征分析。

本文以苏丹Muglud盆地FN油田辫状河储层为例，分别讨论分汊型和游荡型辫状河储层不同层次下隔夹层的成因类型与分布特征，并分析了其对剩余油分布的控制作用，对于揭示储层非均质性、掌握油田开发过程中油水运动规律、预测剩余油分布具有重要的现实意义。

1 地质概况

FN油田位于苏丹中南部达尔富尔省境内，构造上位于Muglad盆地东北部Fula断裂带，主要为断垒构造，自下而上发育3套含油层系，即下白垩统Abu Gabra组和Bentiu 1组，以及上白垩统Aradeiba组。其中，Bentiu 1砂组为该油田的主力含油层(以下简称B$_1$)，发育辫状河沉积储层^[10]，厚度为380.0~487.0 m，自上而下分为B$_1a$，B$_1b$，B$_1c$，B$_1d$和B$_1e$等5个小层，B$_1a^1$，B$_1a^2$，B$_1b^1$，B$_1b^2$，B$_1c^1$，B$_1c^2$，B$_1d^1$，B$_1d^2$，B$_1e^1$，B$_1e^2$等10个单砂层，除B$_1c$小层为游荡型辫状河沉积，其余4小层均为分汊型辫状河沉积(图 1)。Bentiu 1油藏为块状底水油藏，自2004年3月正式投产至今，强底水区油田采出程度为13.2%，弱底水区为31.0%，综合含水为69%，仍具有较大开发潜力。剩余油主要被油藏内部复杂的泥质隔夹层所遮挡，故清晰描述油层内部隔夹层分布对于挖潜研究区剩余油具有重要的意义。

2 基于构型的隔夹层层次结构

本文以岩芯，野外露头描述以及现代沉积考察为基础，按“层次约束”思路^[11-12]，参考Miall等关于河流相的构型界面分级体系^[13-14]，将研究区辫状河构型单元级次划分为8级：7级构型单元为辫状河沉积体系；6级构型单元为复合辫流带；5级构型单元为单一辫流带，主要包括河道带和泛滥平原；4级构型单元为心滩坝、辫状河道及单一溢岸砂体；3级构型单元为心滩坝内部沟道和落淤层；2级、1级、0级构型单元分别对应于层系组、层系和纹层。本文重点表征了辫状河储层的5、4、3级构型单元对应的隔夹层分布。尽管隔层与夹层对油水运动规律的控制程度不同，但考虑到本研究区内低层次隔层与夹层分布的不稳定性，本文不区别隔层与夹层，统称为隔夹层。

3 分汊与游荡型辫状河隔夹层的层次与特征 3.1 分汊型辫状河隔夹层的层次与特征

分汊型辫状河因主流较稳定，河道与心滩坝位置相对固定，易形成稳定分布的隔夹层。对该河型而言，5级构型单元对应的隔夹层主要为泛滥平原沉积，4级构型单元对应的隔夹层主要为辫状河废弃河道内泥质充填或半充填沉积，3级构型单元对应的隔夹层为心滩坝内的落淤层与沟道泥沉积。

3.1.1 泛滥平原沉积

泛滥平原沉积为洪水间歇期，河流携带的大量悬浮物沉积下来形成的相对细粒物质，岩性以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、灰绿泥岩为主，沉积构造以块状层理为主，可见水平层理，植物根茎及虫孔。主要分布在河道、废弃河道以及辫流带之外的洪泛区，平面上分布范围较大，且分布稳定。Labourdette等对位于西班牙的晚始新世Escanilla组辫状河露头进行研究^[15]，分析了泛滥平原泥岩的空间展布特征，认为分汊型辫状河泛滥平原沉积呈层状连续分布。印森林等对位于山西大同吴官屯的辫状河露头进行研究^[16]，认为垂向上发育4期河流沉积，期间泛滥平原沉积分布稳定。

研究区内B$_1$砂组隔夹层主要受沉积作用控制，泛滥平原沉积岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主，颜色多为灰白色、灰色、灰绿色，为辫状河沉积物中粒度最细的沉积单元。测井曲线上，自然伽马呈高值，声波时差呈高值、深浅双侧向曲线幅度低，基本无幅度差(图 2)。平面上呈半连片状分布，厚度在0.6~3.0 m，局部可达8.0 m以上，往往沿顺物源方向连续性好，沿切物源方向连续性差，不存在全区稳定分布的隔夹层(图 3a)。

3.1.2 废弃河道内泥质充填或半充填沉积

研究区泥质充填或半充填沉积为4级构型单元所对应的隔夹层，是区内主要的侧向隔挡体。通常，辫状河道废弃后存在相对静水环境，大量的细粒悬浮物沉积形成下砂上泥的泥质(半)充填河道。下部常发育中砂岩、细砂岩，上部发育泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩，发育小型流水沙纹，可见植物根茎及虫孔。其中泥质充填河道厚度在1.5~8.0 m，平均3.9 m；自然伽马曲线呈指状，深浅双侧向曲线呈平直状，幅度值很低(图 2)；长度在275.0~450.0 m，平均350.0 m，宽度在75.0~200.0 m，平均140.0 m；而泥质半充填河道厚度在2.5~9.5 m，平均5.2 m；自然伽马曲线与深浅双侧向曲线呈钟形，幅度值较低；长度在300.0~1 200.0 m，平均502.5 m，宽度在100.0~200.0 m，平均142.5 m。

平面上侧向隔挡体分布主要是沿古水流方向延伸，且分布范围往往不超过一个井距；剖面上与河道一样，呈顶平底凸的形态，和心滩坝侧向拼接(见图 4)。

针对分汊型辫状河，统计了各单层辫状河道中侧向隔挡体钻遇率(钻遇侧向隔挡体的井数与钻遇辫状河道的井数之比)，可见各个单层钻遇率从8%~41%不等，整体钻遇率不高(表 1)。因研究区B$_1$砂组为底水油藏，且无注水开发井，侧向隔挡体分布范围又比较小，因而认为泥质侧向隔挡体对剩余油的分布影响较小。

3.1.3 落淤层与沟道泥沉积

辫状河心滩坝内部的泥粉质落淤层与沟道泥沉积属于河流相3级构型单元对应的隔夹层。落淤层是洪峰过后的憩水期，由于洪水能量的衰减，在心滩坝上垂向加积形成细粒悬浮质落淤而成；而沟道泥与废弃河道泥岩的形成机制相似，为洪水过后，心滩坝露出水面，其表面被小规模流水冲出若干的沟道，这些沟道后期被悬浮的细粒物质所充填，往往呈不连续的窄条带状零散分布在心滩坝内。两者均为研究区心滩坝内重要的隔夹层类型，以细粉砂岩和泥岩为主，块状层理发育，可见波纹层理。其中，沟道泥发育小型流水沙纹层理和平行层理，平面形态与沟道形态一致，剖面呈顶平底凸状，顺古水流方向呈窄条带状分布，厚度较小。单井上不易区分落淤层和沟道泥沉积，自然伽马、电阻率和声波测井曲线均有明显回返，回返幅度大于2/3(图 2)。两者厚度范围在0.3~3.2 m，平均0.9 m；自然伽马曲线与深浅双侧向曲线呈平直状，幅度值很低；其中沟道沉积的长度在400.0~700.0 m，平均550.0 m，宽度在35.0~75.0 m，平均55.0 m，而落淤层长度在250.0~630.0 m，平均476.6 m，宽度在100.0~500.0 m，平均250.0 m。

平面上落淤层按分布范围分为广泛连片分布落淤层(3~4个井距)和局部连片分布落淤层(1~2个井距)，其中后者主要是因为心滩坝上小的沟道冲刷所致(图 5)。剖面上单期落淤层近水平对称分布，略微有倾斜，多期落淤层之间近平行分布。对比山西大同吴官屯露头上的落淤层与沟道组合样式可见^[9]，两者呈互相切割或者平行分布，并且认为倾斜角小于5°的落淤层都可以在剖面上进行对比^[9]。

3.2 游荡型辫状河隔夹层的层次与特征

游荡型辫状河平面上水流散漫，河道迁移较快，下切频繁，细粒沉积物不易保存。在该河型内，5级构型界面依然主要为泛滥平原沉积，4级构型界面对应于摆动辫状河道(沟道)内半泥质充填，3级构型界面即心滩坝内的落淤层与沟道细粒沉积。由于河道的频繁、强烈改道，落淤层与沟道沉积不断遭到破坏，几乎无法识别。因此，本次对游荡型辫状河的隔夹层层次研究，仅包括5级和4级构型单元对应的隔夹层。

3.2.1 泛滥平原沉积

游荡型辫状河泛滥平原沉积与分汊型辫状河泛滥平原沉积机理和物性特征类似，但由于水道的频繁迁移，后期水道冲刷破坏使得泛滥平原及溢岸沉积通常保存不完整。Labourdette等对位于西班牙的晚始新世的Escanilla组辫状河露头进行研究^[15]，认为游荡型辫状河泛滥平原沉积分布局限。杨丽莎等对位于山西大同市云冈镇的野外露头进行研究^[17]，可观察到两期河道沉积相互叠置，泛滥平原沉积在两期河道间尖灭，呈断续分布。

研究区内，泛滥平原沉积在电测曲线上的响应仅与厚度，岩性相关，与连续性无关，故各曲线响应特征与分汊型辫状河类似。区内B$_1c$砂体主要为游荡型辫状河沉积，泛滥平原沉积保存不连续，岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主，厚度在0.5~3.0 m，局部达5.0 m，平面上分布呈局部连片状(图 3b)。

3.2.2 废弃河道内泥质半充填沉积

游荡型辫状河河道废弃后被细粒悬浮沉积物充填，当后一期洪水来临，细粒物质被冲刷，河道重新充填砂质或半砂质，仅局部存留一些细粒含泥充填物质，规模较小，反映了河道废弃—下切冲刷—再充填的特征。其后期充填河道砂岩厚度与同期心滩坝砂岩厚度相当或略小，且由于河道不能将整个心滩坝下切到底，形成横向上连通性较好“泛连通体” ^[18], 改善了储层侧向连通性，使泥质半充填对油水分布运动影响较小。

4 分汊与游荡型辫状河隔夹层分布对剩余油分布的影响

FN油田B$_1$砂组块状底水油藏随原油逐渐被采出，底水自下而上呈锥状进入油层，造成部分井在生产中快速水淹，而大量剩余油仍赋存于油层中。导致底水油藏快速水淹的原因是多方面的，如隔夹层的分布，储层非均质性、断层封闭与开启等，而剩余油富集体的规模一般受控于水锥附近垂向泥质隔挡体的规模，隔挡体连片面积越大，剩余油储量越大。笔者试图从隔夹层稳定性与空间配置关系角度分析油藏的水体运动规律并找出剩余油分布有利区。

4.1 分汊型辫状河隔夹层与剩余油分布

分汊型辫状河储层中隔夹层的分布相对稳定，尤其是5级构型单元对应的泛滥平原沉积稳定性较高，使B$_1$砂组在垂向上存在明显的层间非均质性，控制着剩余油的分布。一般而言，稳定隔夹层会对下部水体造成稳定隔挡，底水只能沿隔夹层边缘向上突进，因此隔夹层上方存在底水无法波及的区域，在该区域内易于形成剩余油。

研究区内分汊型辫状河储层中隔夹层的空间配置关系对剩余油分布的影响可以总结为两种模式：

(1) 垂向上单一稳定型(图 6a)：即油水界面之上，垂向上只发育唯一(较)稳定隔夹层存在的情况下，底水在隔夹层边缘部位突破后再沿垂向继续突进，而隔夹层中部的油井含水率较低。Well 3井稳定隔夹层之上的油层若未射孔，容易形成剩余油。以FN-40井为例，2006年3月投产，射开B$_1a^1$—B$_1b^1$单层内部。由于较稳定隔夹层的隔挡，该井含水上升慢，含水率一直小于60%，产油与产液同步缓慢下降，显示该井油水供应较为平衡。

(2) 垂向上多个交错稳定型(图 6b，图 7a)：即油水界面之上，垂向上发育多个较稳定隔夹层侧向交错叠置，则会引起底水运动规律的复杂化。底水突破较低的隔夹层边缘后继续受到上方隔夹层的阻挡，转而沿层侧向突进，导致Well 2—Well 3井区快速水淹，而上部隔层之上若未射孔，则剩余油富集。

4.2 游荡型辫状河隔夹层与剩余油分布

游荡型辫状河储层中隔夹层的分布较不稳定，主要为5级构型单元对应的泛滥平原沉积，B$_1$砂组中的B$_1c$小层在沉积特征上属于游荡型辫状河沉积，隔夹层分布不连续，垂向上对底水控制作用不明显，且横向上由于缺乏泥质充填河道、落淤层和沟道泥沉积，导致该储层横向连通性较好，便于底水横向穿越，剩余油分布特征复杂。

研究区内游荡型辫状河储层中隔夹层的空间配置关系对剩余油分布的影响可以总结为3种模式：

(1) 单一不稳定型(图 6c，图 7b)：即油水界面之上，垂向上只发育唯一不稳定隔夹层，底水上升过程中，隔夹层下方流体运动流场较为特殊，隔夹层边缘一般存在水体锥进，局部水面较高，隔夹层下部水面较低。隔夹层下方油层若未射孔，则容易形成水动力滞留区，引起剩余油富集。剩余油富集量与隔夹层的横向规模直接相关。另外，受隔夹层下部流场控制，该类剩余油富集体一般呈“倒锥状”。

(2) 多期叠置不稳定型(图 6d)：即油水界面之上，垂向上分布多个不稳定隔夹层叠置的情况，形成原因为不同期次隔夹层随机分布。单井上，垂向上多个隔夹层的存在造成底水的上涌过程中多次受到阻断，导致含水上升速度慢，后期底水绕过隔夹层边缘上升到达射孔段后，含水逐渐上升。此外，若不稳定隔夹层侧向叠置关系复杂，极易造成水体受阻后向邻井突进，造成目的层段顶部易于形成剩余油富集。

(3) 无隔夹层型(图 6e，图 7c)：游荡型辫状河储层中，当垂向无隔夹层发育时，射孔产层与底水垂向上相连通，由于底水能量强，水体沿最短距离路径向没有隔夹层隔挡的射孔产层锥进，导致油井暴性水淹。由于底水波及体积被限定在水锥内部，水锥外易形成环绕水锥的剩余油富集体。若邻井发育隔夹层，在此隔夹层上亦会形成剩余油分布。

5 结论

(1) 分汊型辫状河储层隔夹层主要包括泛滥平原沉积、泥质充填或半充填河道沉积、落淤层及沟道细粒沉积，而游荡型主要包括泛滥平原沉积和泥质半充填河道沉积。

(2) 分汊型辫状河储层中泛滥平原沉积沿物源方向连续性好，切物源方向连续性差；泥质充填或半充填河道沉积是主要的侧向隔挡体；落淤层广泛连片或局部分布，沟道与其切割或平行分布。游荡型泛滥平原沉积保存不连续，平面上呈局部连片状分布；泥质半充填河道改善了储层侧向连通性。

(3) 分汊型辫状河储层中隔夹层对剩余油分布的影响有两种模式，游荡型有3种模式。隔夹层周边及环水锥处易形成剩余油分布。