引言

浅水辫状河三角洲储集层内部隔夹层形态、规模和空间分布对水淹规律、剩余油分布和开发政策有至关重要的影响^[1-4]。目前, 国内外学者对浅水辫状河三角洲储层隔夹层的分布模式和规模的研究较多^[5-9]，但是对隔夹层的描述一般还是沿用“一套剖面图、一套平面图和一套模式图”的半定量方法，对其成果的模型化定量应用研究较少^[10-11]。PL油田井距在200~300 m，岩芯、录井、测井等资料丰富，且有大量的水淹解释资料、测压资料和示踪剂资料，为进行隔夹层研究提供了良好条件。本文以PL油田馆陶组L50油组浅水辫状河三角洲储集层为例，从隔夹层定量表征的角度对隔夹层进行了重新分类，探讨了各类隔夹层的特征和表征方法，并应用分级套合的方法建立了隔夹层的三维地质模型。

1 油藏地质概况

PL油田位于渤海湾盆地东部，渤南低凸起中段的东北端，构造处在郯庐断裂带上。渤南低凸起北部为渤中和渤东凹陷，西南部和东南部为黄河口凹陷和庙西凹陷，是渤海湾盆地有利的油气富集场所，具有优越的油气成藏地质条件。

新近系馆陶组L50油组为该油田的主力生产层位，依据“旋回对比、分级控制”原则将L50油组划分为5个小层(L50、L52、L54、L56、L58)，并进一步细分为11个单砂体(L50A、L50B、L52、L54A、L54B、L56A、L56B、L56C、L58A、L58B、L58C)。

PL油田L50油组为浅水辫状河三角洲沉积，有两种沉积模式，L50小层为辫状河三角洲平原沉积，沉积模式与经典辫状河沉积相似，为宽坝窄河模式。L54-L58小层为浅水辫状河三角洲前缘沉积，储层以水下分流河道沉积为主，在河道中心或河道交汇处发育小型水下心滩，为宽河窄坝模式。L52小层储层不发育，为全区稳定分布的泥质隔层(图 1)。

L50油组沉积是一个湖盆收缩、水体变浅、河道向前推进、储层逐渐发育的过程，砂地比由下至上从20%逐步上升至80%左右。该油组为中高孔、高渗储层，平均孔隙度为18.8%~27.2%，平均渗透率为500~3 000 mD。

PL油田2002年正式投入生产，主要开发方式为多层合注合采开发。经过近15 a注水开发，油田综合含水率达到80%，但采出程度仅为23%，局部剩余油富集，油田仍有很大开发潜力。深入研究并精确表征隔夹层的空间分布，对认识油田究剩余油分布特征，进而制定有效的综合调整方案具有重要意义。

2 隔夹层类型及成因

隔夹层的研究文献很多，但是专门研究隔夹层表征方法的文献却很少。大多数的文献都是从成因角度将隔夹层分为泥质隔夹层、钙质隔夹层和物性夹层^[12-17]，这种分类方法对隔夹层的表征没有实际指导意义，泥质隔夹层和钙质隔夹层从表征方法上并没有本质的区别。

本研究从隔夹层表征实用主义角度出发，结合隔夹层规模和表征方法差异，将隔夹层分为4种类型：①层间隔层，②砂间隔层，③砂内夹层，④物性夹层(单井上无解释)。前3种为泥质隔夹层，测井解释为泥岩，第四种物性夹层测井上解释为砂岩(图 2)，按业界分类习惯，分两大类进行表征。

2.1 泥岩隔夹层

研究区泥质隔夹层包括层间隔层、砂间隔层和砂内夹层3种类型，测井解释均表现为泥岩，但是因发育机理和规模不同，表征方法也有差异。

2.1.1 层间隔层

层间隔层指的是处于小层间的隔层，PL油田L50油组为浅水辫状河三角洲沉积，不同时期三角洲分流河道或水下分流河道发育规模差别较大，在分流河道发育的间歇期或萎缩期，河道的上覆地层或侧缘发育规模不等的泛滥平原泥岩或前三角洲泥岩沉积，形成层间隔层。岩性为灰色泥岩夹薄层灰色粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，泥岩内沉积构造不发育，可见植物根茎及虫孔，是水动力较弱且物源供给不足的条件下，细粒沉积物快速落淤沉积的产物。层间隔层特征稳定且分布范围较广，是单砂层划分与对比的主要标志^[18]。

2.1.2 砂间隔层

单砂体间隔层主要由废弃河道泥岩和水下分流间湾泥岩构成。这里废弃河道泥岩夹层主要指L50小层水上河道改道后，原废弃河道内水动力变弱，悬浮细粒物质缓慢沉积形成的薄层泥岩。与层间泥岩夹层相比粒度稍变粗，以灰色粉砂质泥岩为主，局部可为灰色泥岩，其间发育小型流水沙纹层理，同样是低水动力条件下细粒物质缓慢堆积的产物。废弃河道泥岩形态受河道形态控制，与河道形态一致，垂直河道方向剖面呈透镜状，顺河道方向剖面呈条带状。

水下分流间湾泥岩指L54-L58小层水下分流河道迁移后，在原水下分流河道沉积物顶部沉积的薄层泥岩，岩性与砂间隔层相似，以粉砂质泥岩为主。当上覆地层发育新河道沉积时，发育范围较小，当上覆地层无新河道发育时，则与层间隔层一起形成规模较大的泥岩沉积。

2.1.3 砂内夹层

L50油组浅水辫状河三角洲储集层砂内夹层有3种，分别为落淤夹层、河道侧缘泥质夹层和钙质夹层。其中，落淤层主要发育在L50小层的水上辫状河道中，河道侧缘泥质夹层主要发育在L54-L58小层的水下辫状河道中，研究区钙质夹层较少。

落淤泥岩为洪水期洪峰波动过程的憩水期，在心滩顶部、边部、背水面尾部垂向加积形成的近平行或倾斜细粒沉积物。研究区落淤层有穹隆式和水平式两种模式，岩性以灰色泥质粉砂岩或粉砂质泥岩为主，发育平行层理。

河道侧缘泥岩为L54-L58小层水下分流河道间沉积的细粒沉积物，岩性与落淤层相似，主要为灰色粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，河道侧缘泥岩一般接受泥质沉积时间较短，厚度较薄，分布范围较小。

2.2 物性隔夹层

研究区物性隔夹层形成的原因较多，它反映沉积环境的短期变化和相带的变迁，如在心滩中部，由于水动力短期减弱，细粒物质沉积，可形成物性夹层，另外河道来回摆动也能在底部形成物性夹层。物性夹层岩性以细砂岩和粉砂岩为主，一般分选稍差，可见水平层理。物性夹层有一定的孔隙度和渗透性，一般可含油，在测井解释中以储层形成存在。如图 3a、图 3b、图 3c、图 3d为岩芯中物性夹层位置。

但是由于物性夹层的物性与上覆和下伏正常储层有一定的差别，对流体的渗流有一定的阻挡作用，在注水开发油藏中常常成为注入水垂向推进的屏障，因此，加强物性夹层的分布特征研究，对油藏的精细开发具有重要意义。如下图中A17ST3井物性夹层上下水淹特征不一样，物性夹层下部储层水淹，物性夹层上部储层未水淹，可见物性夹层对注入水垂向推进有阻挡作用(图 4)。

3 隔夹层识别及规模

PL油田浅水辫状河三角洲储集层受沉积和成岩的双重作用影响，隔夹层特征比较复杂。生产科研实践发现，研究区隔夹层和电性组合相关性较好，其中，自然伽马(GR)、深侧向电阻率($R_{\rm D}$)、密度(RHOB)、有效孔隙度(PHIE)和泥质含量($V_{\rm{SH}}$)5种测井曲线组合对隔夹层较为敏感，可作为研究区目的层隔夹层类型识别的主要参数(图 5)^[12]。

3.1 层间隔层

层间隔层在测井曲线上主要呈现泥岩特征，具体表现为自然伽马曲线高值，一般在90~120 API；深侧向电阻率下降至泥岩基线，一般在1~6 $\Omega$$\cdot$m；相对泥质含量明显增高，一般大于0.70；有效孔隙度降低，一般小于0.10，密度较大，一般在2.25~ 2.45 g/cm$^3$，见图 5。

研究区层间泥岩分布较稳定，可大范围对比追踪，厚度基本在2~5 m，最大可达十几米，封隔性能好。层间隔层对流体分布和油水运动的控制作用非常明显，其上下储层水淹状态差别非常明显。

3.2 砂间隔层

砂间隔层按字面意思，就是位于单砂体之间的隔层，区块之内可追踪对比，主要为粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，局部厚度可为0，但测井曲线回返特征明显。

砂间夹层与层间夹层测井曲线特征相似，但是曲线幅度变化较小。具体表现为自然伽马曲线高值，一般在80~100 API；深侧向电阻率下降为邻层的50%以上，一般在4~8 $\Omega$$\cdot$m；相对泥质含量明显增高，一般大于0.60；有效孔隙度降低，一般小于0.15，密度增大，一般在2.25~2.35 g/cm$^3$，见图 5。

研究区单砂体间的隔层发育特征差别较大，L50小层砂间隔层较发育，隔层发育区基本能连片分布，厚度一般在1~4 m(图 6中粉色至绿色区域)，大于4 m的隔层零星分布(图 6中黄色至橙色区域)。L54-L58小层由于储层本身规模较小，砂间隔层也不发育，连片性较差，一般延伸1~2个井距，平面上呈土豆状分布。

3.3 砂内夹层

砂内夹层位于单砂体内部，心滩内增生体或单期水下河道之间，是识别与划分心滩内单一增生体或单期水下河道的主要标志。砂内夹层曲线幅度变化更小，自然伽马一般在75~90 API，深侧向电阻率一般在5~10 $\Omega$$\cdot$m，相对泥质含量一般在0.50~0.70，有效孔隙度一般在0.10~0.20，见图 5。

砂内夹层平面上分布稳定性差，延伸范围较小，仅在1~4口井间可追踪对比，多呈孤立的土豆状或窄条带状分布。L50油组单砂体内夹层厚度分布在0.10~6.80 m，平均为1.17 m，夹层频率为0.31个/m，夹层密度为27.2%，夹层钻遇率为15.14%。一般情况下自辫状河道至河道边缘，夹层层数逐渐增多，夹层频率增大。

3.4 物性夹层

与砂内夹层一样，物性夹层也发育在单砂体内部，物性比砂内夹层好，比正常储层差，自然伽马值一般在70~80 API，深侧向电阻率一般在8~20 $\Omega$$\cdot$m，相对泥质含量分布在0.30~0.60，有效孔隙度一般小于0.18，在有效孔隙度和泥质含量测井曲线交汇图上可见，物性夹层相对泥质含量一般在30%~60%，有效孔隙度一般在0.10~0.20，见图 7。

4 隔夹层分级定量表征方法及实现

隔夹层是构型划分的界限，而且两者之间具有很好的分级对应关系，本文中层间隔层大致对应6级构型界面，砂间隔层大致相当于5级构型界面，砂内夹层相当于4级构型界面，砂内物性夹层相当于3级构型界面，因此，隔夹层的表征方法与储层构型的表征方法具有较强的一致性。目前，储集层构型研究基本上确立了“层次约束、模式拟合与多维印证”为主的地下储集层构型表征基本思路^[19]，隔夹层表征也可以遵循这种思路，即“分级控制”^[20]。

在分级控制模拟中，每个级次的模拟都依据一定的定量地质模式对每类构型要素(隔夹层)的空间分布进行全三维模拟，并且每个大规模级次的构型要素(隔夹层)都是下一个更精细级次构型要素(隔夹层)模拟的信息和约束，而且每一级次的模拟均应当依据该级次构型要素(隔夹层)的特点采用对应的模拟方法。通过这一方法建立的构型模型，同时完成对隔夹层的有效表征^[21]。

4.1 层间隔层和砂间隔层表征

在分级控制构型表征方法中，对6级构型和5级构型的表征方法是一致的，因此，本文对层间隔层和砂间隔层也采用相同的表征方法^[22]。

PL油田L50油组为浅水辫状河三角洲沉积，除L50小层外其他小层的储层发育程度较低，整体上呈现泥包砂的特征，而且砂岩储层的分布特征规律性更强，因此，本文通过对单砂体的空间刻画来实现对层间隔层和砂间隔层的精确表征^[23-24]。

具体方法是：(1)在小层划分与对比的框架内，精细对比标定每个期次的单砂体储层顶底。(2)绘制每个单砂体储层顶底面微构造图，圈定单砂体储层发育范围，最终得到每个单砂体的空间形态参数。(3)将单砂体储层的几何信息嵌入到某个网格系统之中，得到这个单砂体的三维模型。(4)将所有单砂体的三维模型合并到同一网格系统中，得到整个油藏的单砂体模型。如图 8为单砂体模型剖面，不同颜色代表不同单砂体。

层间隔层和砂间隔层表征的核心是确定单砂体的几何信息，PL油田L50油组井孔资料较为丰富且分布均匀，在本次研究中，直接应用确定性方法刻画出每个单砂体的空间分布，实现对层间隔层和砂间隔层的表征。

基于井点资料的层间隔层和砂间隔层模型不依存于某个特定网格系统，可在不同网格间自由转换，由图 8可以看出，每个单砂体及对应的层间隔层或砂间隔层组合关系，它表征出了两种隔层的范围和厚度等三维信息，对油藏开发具有明显的现实意义。

4.2 砂内夹层表征

隔夹层分级定量表征的第二步是对砂内夹层进行表征，由于砂内夹层在单井上以泥岩形式存在，所以，本级次的夹层表征就是在单砂体内部对泥岩相的分布进行模拟，与上一级次的夹层表征不同，砂内夹层模拟直接以夹层本身为模拟目标。

泥岩相模拟有很多方法，本文应用的是Petrel自适应河道模拟方法。PL油田L50油组的浅水辫状河三角洲沉积存在“宽坝窄河模式”和“宽河窄坝模式”两种模式。两种模式都在单砂体内部对夹层进行模拟，但是在两种模式中，微相之间的切割关系不同，宽坝窄河模式以心滩为主体相，河道相切割心滩相，泥岩充填在心滩和河道中间，而宽河窄坝模式以辫状河河道为主体相，心滩相和泥岩性充填在河道相中间(图 1)。

参考野外露头、井间对比、三维地震属性切片和经验公式及生产动态资料，PL油田L50油组心滩坝宽度和辫状河道宽度比为3.8:1.0，心滩坝宽度和心滩坝长度比为1.0:2.2。其中，L50小层“宽坝窄河”型心滩平均宽度约为600 m，平均长度约为1 800 m，平均厚度5.5 m，河道平均宽度约为170 m，平均厚度3 m。L54-L58小层“宽河窄坝”型水下心滩平均宽度约为300 m，平均长度约为800 m，平均厚度5 m，河道平均宽度约为500 m，平均厚度3 m。结合构型规模信息，分别对每个单砂体内部微相进行模拟，得到砂内夹层分布模型，见图 9。

4.3 物性夹层表征

隔夹层分级定量表征的第三步是对单砂体内部物性夹层进行表征，物性夹层定量表征方法可分为以下几步：(1)通过取芯井分析和测井曲线归一化，求取物性夹层的定量表征参数；(2)在单井上解释出物性夹层，分析统计物性夹层几何参数；(3)在单砂体内部模拟物性夹层分布；(4)提取物性夹层位置信息，在数模中用传导率系数表征物性夹层^[25]。

应用物性夹层判断公式在C40井C501砂体内部解释4个物性夹层(图 10a)，以此为实钻数据在C501砂体内部，应用序贯指示模拟的方法模拟物性夹层的分布，变程分别为200、80和1 m。物性夹层C40井过井剖面模拟结果见图 10b，深灰色为有效的隔夹层，浅灰色为物性夹层位置，在后续的数值模拟中，对物性夹层位置的网格赋以不同传导率系数，实现物性夹层对流体的阻挡作用。

5 结语

本研究提出一种可用于浅水辫状河三角洲储集层隔夹层分级定量表征方法。首先，以单砂体为建模目标，用确定性方法刻画出单砂体的空间展布形态，从而实现对层间隔层和砂间隔层的表征；然后，在单砂体内部模拟微相之间的组合关系，实现对砂内夹层的表征；最后，在单砂体内部对物性夹层的发育位置进行模拟，并用等效表征方法实现对物性夹层的表征。这一思路与实际科研、生产中对地质体的认识过程高度一致，符合储层精细表征的层次分析、模式拟合的思路。该方法实用性强，且留有进一步加深研究的空间，有利于油田的长期生产管理，在油田开发中具有较强的实际意义。