顺流加积的构型要素DA(Downstream Accretion)是由Miall(1988)提出的。不同于常见的侧向加积型点坝, 顺流加积型点坝砂体迁移的方向并不平行于顶点的切线方向, 取而代之的是平行或亚平行于废弃河道向下游流动方向, 同时与古坡降方向基本垂直(图 2)。该区顺流加积点坝复合体厚度达到30~40im, 纵向上砂体粒度逐渐变细, 岩性以中— 细砂岩为主, 发育高角度下切型板状交错层理、上部可见潮汐作用产生的生物扰动构造、羽状交错层理以及砂泥岩非均质层(张昌民, 1989)。

顺流加积型点坝的成因是由于下切谷边缘地层或者早期废弃河道泥岩沉积限制了点坝向外侧的扩展, 使得砂体向下游方向加积。

滞留沉积是早期水道高能量时下切并经短距离搬运残留下来的产物。研究区河道滞留沉积特点不同于常规曲流河, 首先是岩心冲刷面附近并无砾石发育, 取而代之的是发育大量由于水流对岸侵蚀作用而形成的泥岩撕裂屑。此类泥岩撕裂屑发育的位置可能是在河床也可能出现在砂体迁移的再作用面下部。泥岩撕裂屑呈次圆— 次棱角状, 通常不与生物扰动共同出现(图 3)。

研究区内泥岩撕裂屑形成原因主要有2个(Li et al., 2017): (1)河流水动力周期性增强。洪水期较强的水动力不断侵蚀堤岸, 并对部分已有的滞留沉积完成了再次搬运。通过岩心泥岩撕裂屑分析发现, 其形态主要为块状, 棱角状等, 说明水流对于撕裂屑的搬运能力有限, 搬运距离较短。(2)潮汐水流的影响。由于整体处于河口湾大背景下, 潮汐对储集层的改造受到月相变化的周期性影响, 碎屑物质沉积过程中同时受到河流和潮汐作用, 呈现出此消彼长的状态。泥岩撕裂屑往往出现在河流作用强度大于潮汐作用强度的时期, 此时潮汐反向水流的作用导致河道中双向环流作用的增强, 使得水流对堤岸发生侵蚀与冲刷作用。

废弃河道主要由块状泥岩构成, 成分单一, 其外部轮廓在地震切片中清晰可见, 表现为均一的中等振幅能量(图 2)。研究区废弃河道泥岩厚度最深处厚度25~36im, 河道宽度介于390~640im之间, 剖面上呈现不对称形, 其厚度逐渐向毗邻的点坝砂体减薄, 在单井上表现为与下点坝砂体非过渡型接触。

河道边界的准确刻画是识别单河道带的关键。有5种方法可以辅助单河道带的识别。

单河道带砂体是研究区主要的含油砂体, 该成因砂体中、下部在测井曲线上通常表现为巨厚箱形曲线, 在单期河道带顶部常出现锯齿化漏斗形砂体, 这是因为在单期河道末期, 潮汐水流的影响逐渐明显, 泥质沉积逐渐增多(图 4)。一期完整的单河道带砂体顶部通常可见泛滥平原泥岩或废弃河道泥岩。

图 4

Fig.4

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	图 4 加拿大阿萨巴斯卡Kinosis地区下白垩统McMurray组单河道带特征Fig.4 Characteristic of single channel belt of the Lower Cretaceous McMurray Formation in Kinosis area of Athabasca, Canada

1)废弃河道: 废弃河道是单河道带砂体边界的重要标志。根据废弃河道的成因, 在曲流河内部, 废弃河道代表早期河道的结束, 而最后一期废弃河道则代表一次性河流沉积作用的改道, 于是可以依据废弃河道区分不同的河道砂体。研究区有大量的岩心数据, 对于单井的废弃河道识别非常准确。废弃河道表现为厚层灰色泥岩, 泥岩色浅质纯, 测井曲线表现为伽马曲线近基线或成低幅微齿状(图 5-a)。

图 5

Fig.5

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	图 5 加拿大阿萨巴斯卡Kinosis地区下白垩统McMurray组单河道带地震地质识别方法 a— 岩心、测井废弃河道识别; b— 滞留泥砾识别; c— 地震时间切片; d— 地震剖面识别Fig.5 Recognition method of single channel belts of the Lower Cretaceous McMurray Formation in Kinosis area of Athabasca, Canada

2)河道底部滞留沉积: 研究区河床底部滞留沉积主要为滞留泥砾, 是在河流早期能量最高时下切作用并经短距离搬运的产物(于兴河, 2008), 代表新一期单河道带的开始。河道底部滞留沉积泥岩在岩心上通常累计厚度大(大于1im), 磨圆差, 主要位于箱型或者钟型曲线的底部, 倾角测井则表现为杂乱状的特征(图 5-b)。

3)地震时间切片: McMurray组地震层位向下漂15ims后, 沿层提取均方根振幅属性(图 5-c)。利用时间切片, 可清晰辨识出点坝和废弃河道的平面分布。此外, 还可根据切片中线性结构特征的差异(反映侧积层)来划分不同的单河道带。切片上能量(颜色)的变化, 可辅助不同单河道带的划分和识别。

4)地震相识别: 借助地震切片认识, 可以基本确定平面上单河道带的特征, 为实现单河道带的精确识别和划分, 则需要开展基于沉积模式的地震追踪解释。由于不同期次单河道带在平面上发生切割、叠置、侧积作用时, 在边界处往往会出现地层产状、岩性组合等变化, 所以追踪时可依据以下特征: 振幅强弱: 不同单河道带形成于不同时期, 内部岩性组合存在差异, 使得不同单河道带内部整体能量有差别; 同相轴产状变化: 不同单河道带侧积体与侧积层倾角不同, 在地震剖面上则对应于陡缓程度不一的地震反射特征。切割关系: 晚期形成的单河道带对早期单河道带进行侵蚀切割改造, 在地震上形成明显的具有能量变化的切割界面(图 5-d)。

在单井构型单元的识别基础上, 结合沉积模式指导的地震沉积体空间追踪结果, 最终得出了单河道带的剖面及平面分布特征。

3.2.1 单河道带剖面分布特征

垂直点坝侧积方向的剖面A-A’ (图 2)方向共识别出7期单河道带砂体和2期废弃河道。其中, 单河道带A-1和A-2沉积时间相对较早, 随后单河道带C-1~C-3依次沉积, 最末期的C-3对早期的单河道带C-1和C-2进行切割。单河道带D-1和D-2沉积时期最晚, 对单河道带C-1和C-2有切割作用(图 6)。

图 6

Fig.6

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	图 6 加拿大阿萨巴斯卡Kinosis地区下白垩统McMurray组A-A’ 单河道带对比剖面Fig.6 A-A’ correlation profile of single channel belts of the Lower Cretaceous McMurray Formation in Kinosis area of Athabasca, Canada

研究区东侧平行水流方向的剖面B-B’ 共识别出3期单河道带C-1、C-2、C-3和1个废弃河道, 该废弃河道是单河道带C-3沉积结束的标志。其中单河道带C-1、C-2储集层厚度大(最厚位置达30im)。单河道带C-3属沉积末期, 河流能量较弱, 岩心可见大量生物扰动和薄层泥岩披覆(图 7)。

图 7

Fig.7

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	图 7 加拿大阿萨巴斯卡Kinosis地区下白垩统McMurray组B-B’ 单河道带对比剖面Fig.7 B-B’correlation profile of single channel belts of the Lower Cretaceous McMurray Formation in Kinosis area of Athabasca, Canada

3.2.2 平面单河道带分布

依据单井沉积微相识别、连井构型对比, 同时参考地震时间切片, 地震沉积体解释(废弃河道、单河道带)等, 可绘制出研究区平面构型相图(图 8)。研究区共识别出3期明显废弃河道, 其中2期废弃河道保存较为完整, 南部废弃河道被后期河道切割, 仅在部分区域残留。图8中标识的字母A-D代表了单河道带在区域上的沉积先后顺序, 其中以C区域的3期单河道带规模最大, 保存最为完整。

图 8

Fig.8

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	图 8 加拿大阿萨巴斯卡Kinosis地区McMurray组单河道带平面分布图Fig.8 Distribution map of single channel belts of the McMurray Formation in Kinosis area of Athabasca, Canada

岳大力等(2007)研究, 利用动态资料以及注水见效方向来判断侧积体的倾向。该方法适用于注水开发区, 但研究区尚处于开发评价阶段, 其侧积层倾向的研究, 可借助三维地震和倾角测井数据进行判断。结合59口井的倾角测井数据分析发现, 重点解剖区域点坝平均倾向为332° (图 9)。

图 9

Fig.9

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	图 9 加拿大阿萨巴斯卡Kinosis地区McMurray组重点解剖区域侧积方向Fig.9 Dip direction of the point-bars in main area of the McMurray Formation in Kinosis area of Athabasca, Canada

侧积体倾角和规模的确定是进行复合点坝砂体内部解剖的关键。针对倾角的测量, 可采用倾角测井和地震废弃河道面测量的方法。前者需选取单井上具有稳定倾角特征的层段进行统计, 并利用稳定泥岩段的倾向倾角特征进行校正可以得出各个点坝复合体侧积层的真实倾角。第2种方法利用横切侧积方向的地震剖面结合单井信息进行测量。由于在河道废弃时期, 废弃河道的侧凹面与侧积方向基本平行, 其产状可基本反映侧积特征。经过2种方法的测量, 研究区内部复合点坝的侧积倾角范围在3.8° ~18.3° , 平均倾角10.7° (图 10)。

图 10

Fig.10

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	图 10 加拿大阿萨巴斯卡Kinosis地区McMurray组侧积层倾角计算Fig.10 Calculation method of scroll pattern of the McMurray Formation in Kinosis area of Athabasca, Canada

侧积体规模测量直接影响到后期对于侧积泥岩规模的判断, 是构型解剖的重中之重。岳大力等(2007)在侧积层规模的测量中采用了经验公式结合水平井信息的方式。研究区侧积体规模测算时可采用经验公式法、倾角反算以及地震剖面估算3种方法。其中, 利用不同侧积体间岩性变化导致的地震剖面反射能量的变化, 可以进行侧积体规模的判断。综合上述方法, 复合点坝砂体侧积体宽度范围在100~200im之间(图 11)。

图 11

Fig.11

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	图 11 加拿大阿萨巴斯卡Kinosis地区McMurray组地震测井结合测量侧积体宽度Fig.11 Width measurement of lateral accretions by using log and seismic of the McMurray Formation in Kinosis area of Athabasca, Canada

影响油砂开发主要的不利地质因素主要是储集层内部的泥质隔夹层、层内高含水, 在未开展构型解剖时, 这2种不利地质因素在构型解剖前纵向分布规律不明, 对于布井决策有较大影响。构型解剖完成后发现, 侧积披覆泥岩主要发育在单河道带发育末期。层内高含水层的存在则与不同单河道带间较厚的泥岩有密切关系。

1)泥质隔夹层纵向分布规律。依据解剖成果发现: 泥砾成因的隔夹层主要发育在单期河道带的底部; 侧积成因的泥质隔夹层和废弃河道泥岩则主要发育在单期河道带末期(图 12)。

图 12

Fig.12

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	图 12 加拿大阿萨巴斯卡Kinosis地区McMurray组隔夹层与构型叠合Fig.12 Correlation profile of interlayer and architectural elements of the McMurray Formation in Kinosis area of Athabasca, Canada

2)层内水分布特征。层内水层的形成是由于成藏过程中, 局部生物降解气逃逸, 地层水在毛细管力作用下进入该区域形成, 其分布规律及预测一直是油砂储集层研究的一大难题。通过构型精细解剖及隔夹层分布研究发现, 层内水的形成与泥质隔夹层富集有较大关系。厚层层内水主要分布在不同期次单河道带叠置区域, 即出现在被切割早期单河道带的顶部, 其原因是单河道带叠合位置富集的泥质隔夹层为层内水形成提供了封挡条件(图 13)。

图 13

Fig.13

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	图 13 加拿大阿萨巴斯卡Kinosis地区McMurray组层内水与构型叠合Fig.13 Correlation profile of high water saturation interval and architectural elements of the McMurray Formation in Kinosis area of Athabasca, Canada

基于复合砂体构型的解剖结果, 可对不同构型单元进行地质参数的统计和表征(油层厚度、隔夹层、泥砾、层内水、倾向、倾角等), 从而明确开发布井目标区域的储集层特征。根据构型解剖及综合评价结果认为, 针对SAGD开发模式, 在底面构造特征允许的情况下, 应针对不同单河道带设计与之对应的布井方案。水平开发井钻井方向以垂直侧积方向最佳。