辫状河三角洲是由河流沉积物在入海口处形成的一种独特的沉积地貌^[1-2]，具有沉积物供给充足、生物种类丰富、气候温暖等特征，有利于钙质物质形成。钙质夹层作为砂体内部形成的一种特殊岩层，其明显特征在于碳酸盐胶结砂岩段的形成，这一岩层不仅岩性致密，且渗透性相对较差^[3-5]。通常情况下，钙质夹层的厚度较小，延伸性有限，常呈条带状或不规则形状的非渗透性岩层^[6-7]。钙质夹层的形成，往往与沉积环境的物理化学条件、生物作用及成岩作用等多种因素密切相关^[8]。在辫状河三角洲内部，由于河道频繁改道、水流冲刷作用强烈，沉积物来源复杂多样，使钙质夹层的成因机制尤为复杂^[9-11]。研究表明，钙质夹层的形成主要受碳酸盐的胶结作用、沉积物中钙质组分的含量及沉积环境的pH值等多种因素的综合影响^[12]。在成岩作用的早期和中后期阶段，碳酸钙在碱性的成岩流体环境中由于过饱和状态而发生沉淀或结晶析出^[13-14]。

陆梁油田陆9井区位于准噶尔盆地陆梁隆起西部的三个泉凸起，研究区西山窑组J₂x₄段油藏具有油藏初期生产效果好、单井生产效果受油层厚度、底水能量影响存在差异、油藏采油速度长期保持稳定、油藏递减小的特征。深入分析其存在井距偏大、井间动用不足、注采井间尚有大量剩余油等问题。此外，研究发现西山窑组储层质量与成岩作用也经历了复杂的演化过程，压实、胶结与溶蚀构成的综合作用进一步复杂化了储层质量，影响了西山窑组剩余油的采出。陆9井区西山窑组呈广泛分布且较为连续的夹层特征，这些夹层不仅形态多样，其复杂的构型叠置样式及独特的空间分布特征，长期以来一直吸引着地质学者们的深入研究和关注^[15-17]。在油田的深入开发阶段，钙质夹层作为一项重要的地质因素，对剩余油的分布及油水的运移产生了明显影响^[18-20]。经过初步研究，提出了钙质夹层的发育可能受到水下分流河道微相控制的观点^[21]。尽管目前对钙质夹层分布的研究已取得了一定进展^[22-23]，但针对陆9井区西山窑组钙质夹层的成因、空间分布特征，以及这些特征如何影响剩余油分布和油水运移等关键问题，仍需要进行更为深入和系统的研究。

选取陆梁油田陆9井区的西山窑组J₂x₄段作为研究对象，旨在结合钙质夹层的岩性特征、电性响应及物理性质等多种特征属性，深入分析钙质夹层的发育特征、成因机制，并进一步探讨在钙质夹层遮挡作用下，剩余油在储层中的分布特征，以期为提高油田勘探与开发效率提供科学依据。

陆梁油田陆9井区块位于石南油气田的北部约20 km处，为陆梁隆起的一个二级构造单元（图 1a）。三个泉凸起形成于海西运动末期，早泥盆世—石炭纪发育大套岛弧火山岩建造，钙碱性火山岩系列广泛分布。晚三叠世，盆地整体下降，进入泛盆沉积时期，这一时期为全盆地填平补齐阶段。至三叠纪末，经历不甚强烈的印支运动后，早中侏罗世，该区构造相对稳定，沉积了近800 m厚的河湖—沼泽相含煤砂泥岩，形成了多个储层组合。在燕山运动早期，陆梁隆起再度抬升，形成了侏罗系内部不整合及张性断裂。在凸起上的局部构造高部位，白垩系不整合覆盖于中侏罗统头屯河组之上。自新近纪开始，准噶尔盆地北升南降的整体倾斜更趋强烈，但断裂活动已基本结束。全盆地区域构造运动剧烈的地域移至北天山山前坳陷，陆梁隆起的构造活动十分微弱，使早期形成的圈闭得以保存。侏罗系西山窑组J₂x₄段顶部构造呈近东西向短轴低幅度的背斜构造形态，构造的北部相对较缓而南部稍陡，该区共发育2条断层。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 准噶尔盆地陆梁地区构造位置图（a），侏罗系西山窑组J2x41-3段沉积微相图（b）与岩性地层综合柱状图（c） Fig. 1 Structural location of the Luliang area(a), sedimentary microfacies map of the Jurassic Xishanyao Formation J2x41-3(b)and stratigraphic column(c)of Junggar Basin

勘探资料显示，陆梁油田陆9井区自下而上可划分为石炭系（C）、三叠系（T）、侏罗系八道湾组（J1b）、三工河组（J₁s）、西山窑组（J₂x）、头屯河组（J₂t）、白垩系（K）。目的层西山窑组（J₂x）厚度为112~131 m，按其2套煤层及沉积特征，自下而上可划分为J₂x₁段、J₂x₂₊₃段、J₂x₄段，含油层为J₂x₁段和J₂x₄段，2套油层砂体在平面上分布稳定。研究区西山窑组J₂x₄段自下而上可划分为8个小层，分别是J₂x₄^3b，J₂x₄^3a，J₂x₄^2-2，J₂x₄^2-1，J₂x₄^1-4，J₂x₄^1-3，J₂x₄^1-2，J₂x₄^1-1，该组为主要的含油层段之一，平面上连续性好。顶面构造呈近东西向低幅度短轴背斜形态，以远源细粒辫状河三角洲沉积体系为主，该区发育河口坝、远砂坝、席状砂、水下分流河道4种微相，以水下分流河道、河口坝为主（图 1b），其中顶部稳定发育一套泥岩沉积。目的层储集空间以原生粒间孔为主，储层岩性主要为中细砂岩、中粗砂岩（图 1c），胶结物以方解石为主，胶结类型以压嵌孔隙型为主，孔隙压嵌型为辅。岩样分析储层孔隙度为3.9%~22.5%，平均为17.3%，渗透率为0.038~1 860.000 mD，平均为110.900 0 mD，为中孔、中高渗储集层。

陆梁油田陆9井区主力油藏西山窑组J₂x₄段经多年开发，目前进入采出程度高、含水率高的开发阶段，主要存在井距偏大、井间动用不足、注采井间尚有大量剩余油等问题。研究区属于密井网区（已经部署一轮井网），目前正开展加密井网试验，西山窑组J₂x₄段总计143口钻井，平均井距为213 m。其中研究区17口井（图 1b）常规测井资料较全、4口井的岩心资料共计约80 m，还有丰富的分析测试（薄片、扫描电镜、孔渗分布等）及CT资料，该区生产动态数据丰富，适合开展钙质夹层分布模式及其对剩余油控制作用。

据全岩及黏土X-衍射和扫描电镜分析，西山窑组J₂x₄段的黏土矿物以充填于粒间的蠕虫状、书页状、不规则状高岭石为主（质量分数为58.3%），片状、弯曲片状伊利石次之（质量分数为18.3%）；其次为伊蒙混层矿物（质量分数为11.2%）和不规则片状绿泥石（质量分数为16.9%），伊蒙混层中蒙脱石占36.5%（表 1、图 2a，2b）。结果表明，目的层所处的沉积环境可能经历了从较冷干燥、陆源影响较大的环境条件逐渐过渡到暖湿、化学风化强烈且海洋影响增强的环境。这种环境的变化直接关系到岩石中碳酸盐和黏土矿物的沉积方式与相互作用，较强的化学风化会促进岩石中碳酸盐矿物的沉积，而黏土矿物的种类和形态则影响岩石的孔隙结构及后续的成岩作用，这些因素共同控制了钙质夹层的物理化学性质和分布特征。

表 1(Table 1)

表 1 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组取心井段X-衍射部分数据表 Table 1 Core interval X-ray diffraction section data sheet of J2x of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin 样品编号 w（主要碎屑成分）/% w（黏土矿物）/% 石英 凝灰岩 长石 伊蒙混层 伊利石 高岭石 绿泥石 1 45 17 20 18 30 35 17 2 26 35 20 7 13 65 15 3 27 30 23 12 20 51 17 4 28 32 24 10 19 57 14 5 37 23 23 9 18 46 27 6 27 30 23 8 17 44 31 7 28 34 22 8 15 49 28 8 28 30 22 13 13 58 16 9 37 32 23 14 21 47 18 10 37 25 23 9 17 61 13 11 37 18 23 9 21 58 12 12 37 23 23 14 23 48 15 13 32 25 23 12 29 44 15 14 32 32 25 10 12 65 13 15 30 34 26 10 10 68 12 16 25 38 26 18 24 46 12 17 25 38 25 17 18 50 15 18 28 35 25 13 18 52 17 19 25 38 25 7 15 62 16 20 27 35 26 7 13 65 15

下载CSV 表 1 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组取心井段X-衍射部分数据表 Table 1 Core interval X-ray diffraction section data sheet of J2x of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段岩石发育特征 （a）高岭石充填，陆103井，2 222.67 m，扫描电镜；（b）高岭石与伊利石充填，LU1077井，2 228.96 m，扫描电镜；（c）细粒极细粒砂岩，方解石充填粒间孔隙，LU1077井，2 220.05 m；（d）钙质中粗砂岩，滴盐酸强烈气泡，LUD1238井，2 251.25 m；（e）钙质细砂岩，无荧光显示，陆103井，2 222.67 m，荧光薄片；（f）钙质细砂岩，碎屑颗粒显示橙褐色，LU1077井，2 219.68 m，荧光薄片；（g）细粒极细粒砂岩，方解石充填粒间孔隙，陆103井，2 222.67 m；（h）细砂岩，方解石充填粒内溶蚀孔隙，LU1077井，2 221.3 m。 Fig. 2 Rock development characteristics of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

岩心观察和荧光薄片结果显示，夹层呈灰白色，无荧光显示，块状构造，胶结致密，含油性低，且滴稀盐酸起泡（图 2c，2d）。岩石中碎屑颗粒沿长轴略呈定向排列，受压实作用影响，部分碎屑具塑性变形现象（图 2e，2f）。通过铸体薄片观察和扫描电镜分析，研究区钙质夹层岩性致密，碎屑颗粒主要为次棱角状，其次为次圆—次棱角状，个别为次圆状，分选以中等为主，主要由碳酸盐胶结物致密的中细砂岩构成，进一步确定了研究区钙质砂岩的主要岩性为细粒岩屑砂岩。同时，进一步研究发现中粒岩屑砂岩及不等粒岩屑砂岩作为次要组成部分的存在，这些岩性共同构成了研究区油藏的储集层。胶结物以方解石为主，胶结类型以压嵌孔隙型为主，孔隙压嵌型为辅。可见2种产出状态的方解石：一种是粒间孔隙中的方解石；另一种是粒内溶孔的方解石。碳酸盐矿物方解石相对富集，为钙质夹层的形成奠定了必要的物质基础。在深入探究储集层特性时，观察到钙质夹层段因方解石胶结物的显著存在，导致了储集层孔隙结构的明显变化。由于方解石胶结物对储集层孔隙空间的显著侵占和破坏，钙质夹层段的孔隙发育程度极低，几乎不存在有效孔隙空间（图 2g，2h）。

基于岩心微米CT扫描及扫描电镜二维地图成像灰度图像，利用图像分割技术，对重构出的灰度图像进行分割，划分出孔隙与基质，得到三维孔隙分布的分割图像（图 3），对提取后的数字化孔隙吼道模型进行数字岩心分析，进而得到岩心视孔隙度、孔隙平均体积、各异性系数等参数（表 2）。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段三维数字岩心模型 （a）钙质砂岩，孔隙结构三维展示图，2 216.12 m；（b）钙质砂岩，孔隙结构三维展示图，2 216.31 m；（c）钙质砂岩，三维剖面展示图，2 216.12 m；（d）钙质砂岩，三维剖面展示图，2 216.31 m；（e）钙质砂岩，体积元三维展示图，2 216.12 m；（f）钙质砂岩，体积元三维展示图，2 216.31 m。 Fig. 3 3D digital core model of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

表 2(Table 2)

表 2 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组三维数字岩心实验结果数据表 Table 2 3D digital core test results data table of J2x of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin 样品编号 岩性 深度/m 核磁孔隙度/% 视孔隙度/% 孔隙平均体积/μm3 各异性系数 1 钙质砂岩 2 216.12 5.46 6.24 77.861 0.536 8 2 钙质砂岩 2 216.31 5.83 5.2 6 990.745 0.529 4

下载CSV 表 2 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组三维数字岩心实验结果数据表 Table 2 3D digital core test results data table of J2x of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

结果显示，研究区钙质砂岩视孔隙度为5.20%~6.24%，孔隙度低，较为致密，其内部孔隙结构及其之间的连通性较为复杂（图 3a，3b），具有较强的非均质性。孔隙中发育大量钙质胶结，以方解石胶结为主（图 3c—3f）。样品1孔隙平均体积为77.861 μm³，各异性系数为0.536 8（表 2），从表 2可以看出，岩心中孔隙较少，连通性较差的微小孔隙发育，钙质砂岩物性特征为特低孔、低渗。

钙质夹层主要为致密细砂岩，少量发育在中砂岩中（图 4a—4i），具有自然伽马（GR）低、密度（DEN）高、声波时差（AC）低、电阻率高、中子（CNL）低等“三低两高”的测井响应特征（图 4j）。在LU1134井取心段发育8段钙质砂岩，厚度为0.22~0.78 m，平均为0.44 m。钙质夹层的GR为61.23~74.73 API，平均为67.89 API，较相邻砂岩段低；电阻率为15.62~48.13 Ω·m，平均为28.56 Ω·m，测井曲线明显呈异常高的“钙尖”；AC为63.79~79.77 μs/m，平均为73.03 µs/m，明显小于相邻砂岩段；DEN明显高于相邻砂岩段，通常为2.34~2.45 g/cm³，平均为2.41 g/cm³，CNL低于相邻砂岩段，通常为75%~81%，平均为78%。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段LU1134井钙质砂岩岩电对应 （a）钙质砂岩，LU1134井，2 223.69 m；（b）钙质砂岩，LU1134井，2 223.79 m；（c）钙质砂岩，LU1134井，2 214.83 m；（d）灰色中细砂岩，LU1134井，2 209.95 m；（e）中细砂岩，LU1134井，2 209.95 m；（f）中细砂岩，LU1134井，2220.05 m；（g）灰色粉砂岩，LU1134井，2 212.63 m；（h）灰色中粗砂岩，LU1134井，2 216.36 m；（i）含碳屑中粗砂岩，LU1134井，2 219.27 m；（j）LU1134井综合测井图。 Fig. 4 Calcareous sandstone well logging correspondence of LU1134 of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

综合研究表明，研究区钙质夹层发育主要受沉积环境及碎屑沉积物成岩演化的控制。通过铸体薄片鉴定及扫描电镜分析，研究区碎屑物质主要为凝灰岩（参见表 1）。凝灰岩的主要矿物成分有方解石、石英、长石等，其中方解石是一种由碳酸钙（CaCO₃）组成的矿物，具有相对较低的硬度和脆性，在成岩时容易受溶蚀作用的影响，释放出Ca²⁺，Mg²⁺，CO₃^2-等离子。从岩心观察可知，研究区含丰富的植物化石、碳屑（图 4h，4i），在三角洲前缘的沉积过程中，生物（如珊瑚、贝类、有孔虫等）的生长和死亡会产生大量的生物碎屑，生物碎屑通过生物矿化过程将溶解的Ca²⁺和CO₃^2-离子转化为固态碳酸钙，为钙质夹层的形成提供原料，促进了钙质夹层的沉积。另外，水体中的离子浓度、pH值和温度等因素对碳酸盐的溶解度和沉淀有直接影响，丰富的藻类生长可以增加局部水体的pH值，在高温和高pH的环境中，碳酸盐更容易沉淀，形成钙质夹层。

研究区发育河口坝、远砂坝、席状砂、水下分流河道4种微相，以水下分流河道、河口坝为主（参见 图 1b）。水下分流河道和河口坝是钙质夹层发育的主要场所之一，其砂体特征、水流条件、空间位置及成岩作用等因素共同控制了钙质夹层的成因和分布。研究区水下分流河道砂体以中粗砂岩和中细砂岩为主，孔、渗性质较好，砂体粒序特征表现为上细下粗的正韵律特征，有利于钙质物质的沉淀和固结，易形成钙质胶结。水下分流河道湍急的水流条件不仅带来了丰富的沉积物，还促进了碳酸盐等矿物的溶解和再沉淀过程，为钙质夹层的形成奠定了物质基础。研究发现研究区钙质夹层主要分布于物性较好、连通性较好的水下分流河道中—底部及河道叠置处（图 5）。河口坝砂体在垂向上一般呈下细上粗的反韵律特征，这种反韵律特征使砂体上部更容易形成钙质夹层，尤其是在砂体顶部。然而，研究区河口坝砂体由于压实作用更强导致孔隙度降低且阻碍钙质夹层的形成。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段钙质胶结分布模式图 Fig. 5 Pattern of calcareous cementation distribution of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

在深入探究薄层砂体的形成机制时，发现这些砂体通常被泥岩所夹持（图 6a）。研究区顶部泥岩发育的地层中，随着埋深增大，泥岩中的有机质逐步成熟并释放出有机酸，这些有机酸与不稳定的长石岩屑反应变成蒙脱石等自生黏土矿物；部分有机酸与泥岩中原有的碳酸盐矿物反应，主要释放出Ca²⁺和HCO₃^-离子，在河道底部当地下水注入时，这2种离子与地下水反应生成CaCO₃，H₂O，CO₂，生成的H₂O和CO₂被地层水带走，生成的CaCO₃由于溶解度极小，则原地留存下来。这一现象源于黏土矿物之间复杂的相互转化过程，如蒙脱石在特定条件下会转化为伊利石，在转化过程中会析出多种离子，包括Ca²⁺，Mg²⁺，SO₄^2-及CO₃^2-等离子，这些析出的钙离子在薄层砂体的胶结过程中起到了关键作用，促进了砂体颗粒之间的紧密结合，从而形成了致密的砂岩结构（图 6b），此类钙质夹层主要分布于研究区顶部。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段薄层砂体钙质胶结型 Fig. 6 Thin sand body calcareous cementation type of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

钙质夹层主要在成岩作用阶段由溶解作用及碳酸盐胶结作用下形成，主要经历溶蚀-固结-成岩作用改造3个过程。在水下分流河道中，来源于研究区顶部泥岩的流体，在机械压实作用和弱酸性沉积环境下，泥岩中的孔隙压力增大，高岭石等矿物大量产生（参见表 1），并释放出酸性流体，这些流体携带了大量的Ca²⁺，Mg²⁺，CO₃^2-等阳离子，加上凝灰岩在受溶蚀作用释放出Ca²⁺，Mg²⁺，CO₃^2-等离子，富含碳酸盐矿物的流体随水流或地下水的运移，逐渐进入砂体孔隙中（图 7a）。当富含Ca²⁺，CO₃^2-等离子的碳酸盐矿物的地层水充填于溶蚀孔隙中，由于孔隙压力的降低和流体性质的改变（如温度、pH值等的变化），碳酸盐矿物开始沉淀这些矿物主要以方解石形式存在，并逐渐在砂体内部形成致密的钙质胶结物。在这个过程中，钙质胶结物会逐渐充填砂体孔隙降低孔隙度和渗透率，形成钙质夹层的初步形成。钙质夹层在形成后，还会经历一系列的后期成岩作用改造，如压实作用、胶结作用、溶解作用、重结晶作用等。这些作用会进一步改变钙质夹层的物理性质和化学组成，使其更加致密和稳定。富含碳酸盐矿物的地层水充填于溶蚀孔隙中，当Ca²⁺，CO₃^2-离子浓度过饱和时，方解石会再次结晶析出，充填在孔隙中（图 7b）。特别是溶蚀作用对岩石产生的次生孔隙效应，为钙质胶结物提供了一个理想的发育环境，使其得以在这些孔隙中充分生长和分布。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段河道砂体胶结型钙质夹层模式图 Fig. 7 Channel sand cementing calcareous intercalation model of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

垂向上砂岩发育程度高，占整个剖面约70%，泥岩发育程度低，主要储集岩性为中细砂岩和中粗砂岩。其中，顶部为分流间湾沉积，泥岩发育程度较高，多个泥岩夹层厚度约2~4 m，延伸范围较远，主要分布于J₂x₄^1-1和J₂x₄^3b小层，局部泥岩厚度为1~2 m，顶部泥岩段薄层状钙质砂岩厚度为0.20~0.35 m，主要分布于J₂x₄^1-2小层（图 8a）。中部砂体发育程度高，单旋回砂体厚度为11~14 m，泥岩整体不发育，砂体内部隔夹层较发育，以钙质砂岩、粉砂岩为主，厚度为0.3~2.0 m，钙质砂岩电阻率明显升高，出现“钙尖”，主要分布于J₂x₄^1-4和J₂x₄^3a小层；粉砂岩以灰色粉砂岩为主，水平层理、纹层发育，主要分布于J₂x₄^1-2和J₂x₄^3b小层（图 8b）。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段钙质夹层测井响应特征 Fig. 8 Well logging characteristics of the calcareous intercalation of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

在单井识别的基础上，开展剖面相分布特征研究，在识别出单一钙质夹层，明确了研究区砂体分布特点。在剖面上，2期砂体相互叠置，厚度为25~30 m，砂体内部隔夹层较发育，以钙质砂岩、泥岩、粉砂岩为主，单层厚度为0.5~5.0 m。钙质夹层在横向上变化较大，单层长70~500 m，宽50~400 m，厚0.25~2.55 m，呈条带状或薄层透镜状，在J₂x₄^1-4和J₂x₄^3a小层连续性较好，叠置关系复杂，其叠置样式呈透镜平行于河道分布（图 9）。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段钙质夹层剖面分布特征（剖面位置见图 1b） Fig. 9 Distribution characteristics of calcareous intercalation of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

根据研究区16口井西山窑组J₂x₄段测井资料，在精细刻画厚度为0.25 m以上钙质夹层的基础上，叠加统计各小层的钙质夹层厚度，进一步利用网格收敛插值法对井间进行插值，得到钙质夹层的平面分布特征（图 10）。在平面上，J₂x₄^1-1小层为一套稳定的泥岩，钙质夹层未发育；J₂x₄^1-2，J₂x₄^1-3，J₂x₄^2-1，J₂x₄^2-2小层平面上多呈团块状分布，长度为200~300 m，宽度为100~200 m，一般为1~2个井距范围，整体连续性较差，平面上主要分布于研究区北部—西北部；J₂x₄^1-4，J₂x₄^1-4，J₂x₄^3b小层钙质砂体主要以北东向展布，长度为200~1 300 m，宽度为100~900 m，一般为3~5个井距范围，分布较连续，其中J₂x₄^1-4小层钙质隔层在油藏中部区域分布范围较广，连续性相对较好，厚度为0.27~2.55 m，平均为1.32 m。

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段钙质夹层分层等厚图 Fig. 10 Isopachic map of calcareous interlayer of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

对于钙质夹层（三级）界面，应用已建立的定量模式，采用“模式拟合，动态验证”的研究思路^[24-25]，从三维空间上定量地表征地质体的非均质性和复杂性，整合多种数据源，重建单一夹层空间分布，将其嵌入已建立的模型中，则得到真正意义上的三角洲前缘钙质夹层三维构型模型，为剩余油分析、油藏数值模拟及开发方案调整提供详实的地质依据，建模数模一体化技术能够实现地质模型构建、油田开采方案调整、注采完善等多个环节的有效协同，提高整体开发效率^[26-28]。

在三维构造建模的基础上，利用基于界面的多维约束储层构型建模方法，即根据多维信息（单井、剖面和平面构型），通过界面建模构建目标体的外部几何形态，采用Direct软件的嵌入式建模模块建立储层构型单元的三维分布。①数据预处理，对研究区坐标、分层、测井等数据进行预处理。②测井相模式，基于岩心观察岩电标定、薄片分析，识别钙质夹层的发育特征，建立单井相模式（参见图 4）。③建立井间及平面的构型模型，首先运用经过优化的三角剖分法，精确绘制出包含所有井点的连井剖面图（参见图 9）。然后对这些井间剖面进行仔细对比解剖，精确识别并分析泥质夹层、粉砂质夹层、钙质夹层及其尖灭等形态特征。基于这些分析，成功构建了各夹层与砂体的精细构型剖面（图 11a）。最后将这些构型剖面通过平面投影的方式呈现出来，并结合构型模式，利用剖面的几何形态作为约束条件，构建出三维构型模型，该模型能够定量描述夹层和砂体的大小、几何形态及其在三维空间中的分布情况。④建立夹层相模型，首先基于单井和连井夹层构型单元的解释成果和夹层等厚图（参见 图 10），绘制出研究区的夹层分布图。然后，在构造模型的基础上（图 11b），划分垂向网格，对每个小层的地层进行垂向细分，为了在三维模型中表征0.25 m以上的夹层，垂向网格最小保证0.25 m厚度。⑤利用Direct软件的平面相约束建模技术，根据夹层相构型单元的平面分布图，并结合单井解释的厚度作为约束条件，自动生成夹层相构型模型（图 11c）。这一模型提供了直观的夹层相构型图像，有助于更深入地理解夹层的分布和特征（图 11d）。

图 11

Fig. 11

下载原图 图 11 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段钙质夹层嵌入式三维模型 Fig. 11 Calcareous sandwich embedded 3D model of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

研究结果表明：嵌入式建模较好地还原了原始井点数据，大体展示了夹层的空间分布。在详细分析砂体内部夹层样式时，观察到多种不同的构型特征。包括独立存在的钙质夹层、泥质夹层和粉砂质夹层的独特形态（图 12a，12b），以及呈连续片状分布的钙质夹层样式（图 12c）。识别出了钙质夹层和粉砂质夹层之间的叠置关系（图 12d），这种叠置现象揭示了不同成分夹层在砂体中的复杂交互。此外，钙质夹层、泥质夹层和粉砂质夹层之间还表现出分叉与会合的形态变化（图 12e，12f），这些变化不仅增加了砂体内部结构的复杂性，还提供了关于沉积过程的重要线索。通过克里金嵌入式建模技术，能够从宏观角度自上而下展示砂体的不同样式分布特点。这种建模方法不仅能够清晰地认识到砂体内部结构的多样性，还揭示了不同层位砂体分布之间的明显差异性。

图 12

Fig. 12

下载原图 图 12 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段钙质夹层嵌入式三维模型地层切片 Fig. 12 Calcareous sandwich embedded 3D model of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

钙质夹层、泥质夹层及粉砂质夹层对剩余油分布产生不同的影响^[29-30]，其中，泥质夹层由于物性差和分布稳定性强的特点，对剩余油分布的影响最为明显，然而目的层顶部发育一套稳定的泥岩，其他小层夹含局部水下分流间湾残留透镜状泥岩，连续性差，发育较少；钙质夹层因低渗透性和随机分布性而影响油气的流动路径与分布，研究区钙质夹层发育程度高，主要发育于中部砂体，在J₂x₄^1-4和J₂x₄^3a小层连续性较好；粉砂质夹层对剩余油分布的影响相对较小，在J₂x₄^1-1和J₂x₄^3b小层连续性较好，其中J₂x₄^3b小层处于油水界面之下，因此，主要针对钙质夹层对剩余油的影响开展研究。

为了研究井间钙质夹层预测的可靠程度并预测研究区剩余油分布，结合动态资料进行验证，以夹层三维地质模型为基础，建立夹层控制下的数值模型，其中平面网格步长10 m×10 m，纵向上划分为30层。根据数值模拟结果，可以定量地确定研究区钙质夹层的空间分布以及钙质夹层遮挡作用下剩余油在储层中的分布特征^[31]。

砂体的连通性直接影响剩余油的分布，在密井网条件下，绝大多数砂体都被井网所控制，在注水开发过程中，由于注入水主要沿主流线方向快速突进，导致厚砂体区域的水淹程度较高，研究区夹层发育程度高，砂体连通性差，容易形成夹层遮挡下的剩余油饱和度相对高值区。以LU1055—LUJ3井剖面为例，LU1065和LU1075为注水井，LU1055和LU1085为采油井。在J₂x₄^1-4小层，中部油层弱动用，存在大量剩余油，而上部水淹很严重（图 13a）。分析认为，上述3口井J₂x₄^1-4和J₂x₄^2-1韵律层的钙质夹层将部分砂体隔开，构成渗流遮挡层。LU1065和LU1075井的射孔段均在钙质夹层之上，由于钙质夹层的渗透率较小，对注水开发产生一定的阻碍作用；在J₂x₄^1-4小层LU1065井注水，但LU1055—LU1065井中部存在薄油层，说明2口井之间存在渗流屏障，从而认为LU1055井中部夹层与LU1065井中部夹层连续。根据以上思路，在模式和动态资料的综合指导验证下，得到了井间可信的夹层预测结果（图 13）。

图 13

Fig. 13

下载原图 图 13 准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J2x4段油藏剩余含油饱和度剖面 Fig. 13 Residual oil saturation profile of J2x4 of the Jurassic Xishanyao Formation in Luliang area, Junggar Basin

钙质夹层在油藏中起到了重要的控制作用，对剩余油的分布具有明显影响，从数值模拟结果可以看出：①钙质夹层注采不对应，当注水开发时，钙质夹层成为油气运移过程中的有效渗流屏障，注采对应关系差，导致剩余油的滞留，形成注采不对应型剩余油。②钙质夹层的存在使储层的非均质性增强，导致油水的分布规律更加复杂，形成透镜状、条带状等形态的剩余油富集区。③钙质夹层的形成与沉积环境密切相关。研究区钙质夹层主要分布于水下分流河道中—底部以及河道叠置处，这些区域往往也是油气富集的有利沉积环境。④在开发过程中可以针对钙质夹层周围的油气富集区制定更加有效地开采方案，数值模拟结果表明，研究区剩余油主要分布于J₂x₄^1-3和J₂x₄^2-1层（图 13b，13c）。

（1）准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J₂x₄段油藏钙质夹层主要为致密中细砂岩，少量发育在中粗砂岩中，其物性特征为特低孔、低渗，是典型的物性夹层，具有自然伽马低、密度高、声波时差低、电阻率高等“三低两高”的测井响应特征。

（2）准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J₂x₄段油藏钙质夹层发育的成因主要为沉积阶段碎屑物质凝灰岩及三角洲前缘的生物碎屑的沉积为钙质夹层形成奠定了物质基础，钙质夹层主要形成于成岩作用阶段，经过溶蚀-固结-成岩作用改造3个过程形成薄砂层成岩演化胶结型和次生孔隙充填胶结型2类钙质夹层，研究区钙质夹层主要分布于物性较好、连通性较好的水下分流河道中—底部及河道叠置处。

（3）准噶尔盆地陆梁地区侏罗系西山窑组J₂x₄段油藏钙质夹层主要分布于J₂x₄^1-4和J₂x₄^3a小层，分布较连续，长度为200~1 300 m，宽度为100~900 m，一般3~5个井距范围，主要为顺物源北东向展布。在横向上变化较大，呈薄层透镜状，其发育样式为独立性2个中细砂岩河道透镜体组成叠置，或2个河道的叠加型叠置，主要发育在河道底部位置。

（4）嵌入式建模较好地还原了原始井点数据，大体展示了夹层的空间分布。如孤立状的钙质夹层、泥质夹层和粉砂质夹层样式，连片状的钙质夹层样式，钙质夹层和粉砂质夹层的叠置，钙质夹层、泥质夹层、粉砂质夹层分叉与会合。同时，钙质夹层控制了剩余油的分布，在油藏注水开发过程中，钙质夹层非渗透性遮挡形成透镜状、条带状等形态的局部剩余油富模式，研究区剩余油主要分布于J₂x₄^1-3和J₂x₄^2-1小层。