苏里格气田是我国重要的产气区，目前正处于大规模上产阶段，随着滚动开发的持续进行，有效砂体连续性和连通性差、单井控制储量低、单井产能低和压力下降快等问题越来越凸显。有效砂体的几何形态、规模、空间展布、连通性等认识不清，严重影响了气田开发效果，尤其是在进行水平井开发时，由于有效砂体分布规律认识不清，大大增加了气田开发的风险^[1]。在辫状河沉积环境中，心滩砂体作为砂质辫状河的主要沉积砂体，是油气聚集的重要场所，因此，深入刻画研究区心滩砂体，有助于改善开发效果，降低开发风险。

国内外学者针对冲积扇、扇三角洲、曲流河、辫状河等不同类型沉积体陆续开展了储层构型控制下的非均质性研究，并取得了大量研究成果^[2-3]，但这些成果多集中于曲流河型砂体研究，而对辫状河型砂体尤其是其内部心滩的预测，目前仍然处于定性—半定量探索阶段。在沉积微相研究方面，对现代河流发育环境和沉积物的特征分析均表明，辫状河以河道和心滩沉积为主，何宇航等^[4]进一步识别出了辫状河道、心滩坝、废弃河道、堤岸沉积及越岸沉积5种微相；马世忠等^[5]结合现代心滩沉积总结出了不同微相及单砂体平面组合模式。在心滩模式研究方面，Best等^[6]通过露头测量，建立了心滩坝模型，精确呈现出了河道充填结构；于兴河等^[7]建立了成因心滩坝模型；廖保方等^[8]根据永定河沉积相的研究概括了辫状河沉积模式。

根据前人的研究成果，辫状河储层构型可分为4个层次（复合河道、单河道、心滩、增生体）^[2]，本次研究属于第3层次。苏里格气田中区构造隶属陕北斜坡，是上、下古生界2套含气层系叠合发育区^[9]，沉积类型属于大型缓坡河流—三角洲^{[1, 10-12]}。拟以苏里格气田中区苏X区块为例，着重开展稀疏井网条件下的古辫状河道心滩砂体估算等相关研究。首先在精细划分小层的基础上，利用单期河道砂厚中心连线法完成单层单一河道的识别与刻画^[1]；其次利用心滩测井相分异法对稀疏井网条件下的古辫状河道心滩砂体进行钻遇位置的界定；再次利用砂泥岩差异压实校正和现代辫状河沉积模式等完成砂体规模估算，并绘制出心滩雷达图；最后利用心滩雷达图结合单期河道展布图，完成钻遇心滩的刻画，并对古辫状河道范围内可能存在的心滩进行预测，以期进一步丰富并完善古辫状河道心滩识别、预测方法和理论。

苏里格气田位于苏里格庙地区，区域构造横跨陕北斜坡、伊盟隆起及天环坳陷3个构造单元。苏里格气田上古生界自下而上发育上石炭统本溪组，下二叠统太原组、山西组，中二叠统下石盒子组、上石盒子组以及上二叠统石千峰组，沉积岩总厚度约为700 m，主要含气层段位于山西组和下石盒子组^[13]。在山西组和下石盒子组沉积期，鄂尔多斯盆地属内陆盆地，盆地北缘构造活动强烈，陆源碎屑供给充足，自北而南有序地分布着冲积扇—冲积平原—三角洲沉积相带，直抵盆地中南部。苏里格气田储层岩性主要为灰白色中—粗粒、含泥中—粗粒岩屑石英砂岩，灰白色粗粒、中—粗粒岩屑砂岩（图 1）。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 苏里格气田苏X区块相邻区块某井综合柱状图 Fig. 1 A single well integrated histogram in adjacent Su X block in Sulige Gas Field

苏X区块位于苏里格气田中东部，面积约10 km²，共有24口钻井，井间距为300~1 000 m，区块中部井间距相对较小，南部和北部井间距相对较大。本次研究的目的层为下石盒子组盒8_下¹小层，累计厚度为15~25 m。根据苏X区块相邻区块的钻井和岩心资料，并综合前人研究成果^{[1, 14-15]}认为，苏X区块盒8_下¹小层主要发育辫状河沉积。

单层单一河道的识别与刻画是古辫状河道心滩砂体刻画的基础。单层是对小层单元的再次细分，将复合河道进行垂向期次的划分，形成多个单期河道，强调的是各井之间对比的同期性，而单一河道强调的是同一单期河道中不同单一河道的平面展布特征^[1]。在平面上，不同单一河道间一般留有河间沉积物的踪迹，不连续分布的河间砂体（河间泥或溢岸沉积）正是不同单一河道分界的标志，因此，单层单一河道的识别是在小层精细划分与对比的基础上，对每口井进行单层的河道砂体厚度统计（图 2），再根据砂体厚度数据，按井点内插成图（图 3）。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 苏里格气田苏X区块砂岩厚度 Fig. 2 Thickness of sandstone in Su X block of Sulige Gas Field

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 苏里格气田苏X区块单一河道平面展布图 Fig. 3 Distribution map of single channel in Su X block of Sulige Gas Field

在盒8沉积期，苏里格地区构造平缓，北部物源供给充分，物源方向接近南北向。位于苏里格气田中区的苏X区块，其河流流向应接近该物源方向，而不应偏移较大。在此基础上，利用单期河道砂厚中心连线法确定河道单层主河道流线（图 2），并结合不同单一河道分界标志对研究区盒8_下¹小层的单层进行河道平面展布特征分析。研究结果表明，盒8 _下亚段的盒8_下^1-1和8_下^1-2 单层在平面上均发育3支河道（图 3）。

在辫状河沉积环境中，作为重要的砂体累积场所的心滩是油气聚集的主要位置，识别心滩是储层构型的基础。结合测录井和野外露头等资料，对苏里格气田苏X区块储层进行深入研究，进而对古辫状河道钻遇心滩进行识别与刻画。

辫状河道主要包括心滩和辫流水道。为了确定心滩的分布，要先对心滩和辫流水道进行区分。在测井曲线上，心滩的特征是内部发育泥质夹层（落於层），垂向上正韵律不明显，自然伽马和自然电位曲线均呈箱型[图 4（a）]；辫流水道的自然伽马和自然电位曲线大多呈钟形，反映出明显的正韵律特征，内部夹层相对较少[图 4（a）] ^[16-17]。在此基础上，通过对测录井、岩心等资料的分析，完成对心滩的识别。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 苏里格气田苏X区块心滩测井相 Fig. 4 Log facies of braided bar in Su X block of Sulige Gas Field

识别出心滩之后，基于对储层的精细刻画，在分析测录井、岩心等资料的基础上探索出一套心滩测井相分异法，对心滩进行精细刻画。在研究心滩与辫流水道空间关系的基础上，结合心滩水动力学特征，将心滩的上游部分定为心滩的头部（包含核部），下游部分定为心滩的尾部，侧翼定为心滩的翼部，即将心滩分为3个部分：头部、尾部、翼部。心滩具有迁移性，在测井曲线中识别出的心滩是迁移停止后的最终状态。在心滩的头部，水动力强，砂体富集性高，一般呈较大厚度的垂向加积且粒度无较大差异，测井曲线呈均质韵律或微反旋回大型箱形曲线特征；在心滩的尾部，一般在河道沉积的基础上，随着水动力的减弱，沉积颗粒越来越粗，测井曲线呈先正旋回后反旋回的特征；在心滩的翼部，心滩与辫流水道交错沉积，测井曲线一般呈先反旋回后正旋回的特征[图 4（b）~（c）]。

确定钻遇心滩位置后，需要对心滩的规模进行估算。庞雄奇等^[18]认为，砂泥岩在埋藏压实过程中，砂、泥压实率不同，并推导出了不同埋深下砂泥岩古厚度的计算公式。因此，在进行心滩规模估算前，要对现今埋深的砂厚进行压实校正。由于现今埋深平均为3 300 m，因此，根据砂泥岩古厚度的计算公式，可换算出恢复古厚度的砂岩拉伸量为砂层厚度的1.5倍。

Kelly^[19]根据现代辫状河沉积模式和古代露头等数据，建立了砂质辫状河道单一心滩宽度与单河道满岸深度、单一心滩长度与宽度之间的关系式，结果表明心滩长宽比一般为4.0:1.0~4.5:1.0；孙天建等^[20]对现代砂质辫状河道段的单一心滩宽度及长度、辫状分流河道宽度、单一沟道宽度及长度等数据分别进行测量，建立河流参数之间的关系式，结果表明心滩长宽比一般为3.0:1.0~3.5:1.0。在此基础上，笔者对现代沉积、古代露头等展开调研，并建立了地质知识库。对比发现，同一辫状河中，上游和下游的心滩长宽比不同，这是上游水动力较下游水动力强导致的。苏X区块更靠近浅水辫状河三角洲平原的下游，因此，综合分析认为，心滩长宽比取值2:1~3:1，可能更符合研究区实际地质情况。杨丽莎等^[21]以山西大同砂质辫状河为例，计算出单期心滩宽厚比为30:1~35:1。何宇航等^[4]通过水槽实验发现心滩坝砂体宽厚比为80:1~100:1，长宽比为1:1~3:1，折算长厚比约为160:1；Kelly ^[19]计算心滩宽厚比为20:1~25:1。因苏X区块更靠近浅水辫状河三角洲平原的下游，综合分析后，对心滩给定长厚比和宽厚比分别为60:1~80:1和30:1~40:1。同时对相邻区块的水平井进行砂体解剖，统计结果表明有效砂体长度主要为200~ 500 m（图 5），可以视为心滩长度的下限。在此基础上，通过对钻遇心滩厚度的分析，总结出研究区盒8_下¹小层的心滩长度一般为300~1 100 m，宽度一般为150~550 m。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 苏里格气田苏X区块相邻区块有效砂体长度统计 Fig. 5 Length of effective sands in adjacent Su X block of Sulige Gas Field

对钻遇心滩厚度进行砂厚压实校正，得到去压实校正后的心滩厚度，结合心滩规模估算给定的长厚比和宽厚比范围，换算出钻遇心滩的长度和宽度范围，然后，利用测井相定位，在假设一口井钻遇一个心滩的基础上，结合钻遇心滩井与钻遇辫流水道井的井控范围，推测出钻遇心滩的大小，并最终确定单井所控制心滩的范围（图 6）。观察、分析不同井钻遇心滩的分布与组合关系，并结合测井相分析及剖面构型判断不同井是否钻遇同一心滩。当2口井雷达图重叠时，视为同一心滩。雷达图的编制，基于综合考虑了不同心滩位置测井相特征、野外露头、现代沉积等多种因素建立起来的地质知识库，其结果具有较高的可信度。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 苏里格气田苏X区块不同单层心滩雷达图 Fig. 6 Radar map of braided bar in different layers in Su X block of Sulige Gas Field

以心滩雷达图和单期河道图为基础，充分考虑河道规模、水流方向及心滩在河道中的位置等因素对心滩形状、迁移方向等的影响，在沉积相图中对心滩作合理的调整，完成对钻遇心滩的刻画（图 7）。

图 7

Fig. 7

下载eps/tif图 图 7 苏里格气田苏X区块不同单层心滩刻画 Fig. 7 Distribution of braided bars in different layers in Su X block of Sulige Gas Field

研究辫状河沉积规律表明，在无井钻遇的河道范围内可能仍有大量的心滩分布，因此需要对其进行合理预测，进而指导加密井及水平井的钻探。对心滩的预测，应充分考虑研究层位所在的沉积环境，结合已钻遇心滩和现代辫状河沉积心滩的规模，在所建心滩长宽厚地质知识库的基础上，对心滩的大小及形态进行合理推测。相关拟合显示，单期河道砂厚与心滩在单一河道内发育的个数呈反比。分析统计结果可得

式中：x 为单井钻遇的单期河道砂厚，m；y 为心滩密度，个/km 2；a，b，c 均为系数。在盒8_下^1-1单层a为9.61，b 为0.026，c 为9.72；在盒8_下^1-2单层a 为1.28，b 为0.15，c 为1.40。因此，只需给出单井钻遇单期河道垂向砂厚即可估算出可能发育的心滩个数。

前人研究认为，在下石盒子组沉积期，苏里格地区构造平缓，北部物源供给充分，河道发育，以垂向加积和侧向迁移作用为主，辫状河发育较成熟，进而提出了苏里格地区盒8 _下亚段的辫状河沉积模式^[22]：辫状河道内部，心滩大量发育，且呈交错状分布，并伴随一定规模的河道充填，河道之间一般发育漫滩沉积。该沉积期，苏里格地区构造平缓，单层单一河道图显示河道大致为南北向迁移，左右摆动幅度较小，且区块南北向长度不足3 km，水动力相差不大，心滩大小变化幅度相对较小。在此基础上，结合心滩长宽厚地质知识库所建立的心滩认知规模，充分考虑已钻遇心滩的位置、大小、形态及钻遇河道砂体井，完成研究区河道范围内的心滩预测（图 8、图 9）。

图 8

Fig. 8

下载eps/tif图 图 8 苏里格气田苏X区块不同单层心滩预测 Fig. 8 Prediction of braided bar in different layers of infill wells in Su X block of Sulige Gas Field

图 9

Fig. 9

下载eps/tif图 图 9 苏里格气田苏X区块加密井测井相 Fig. 9 Log facies of infill wells in Su X block of Sulige Gas Field

在完成心滩的预测后，基于苏里格气田现有井网对该区块南部和北部井网较稀的地区进行了加密井的钻探，这不仅提高了气田的井密度，加快了气田的开发速度，而且验证了有效砂体的预测结果。

苏X区块的加密井资料显示，新钻的加密井中一部分是注水井，剔除注水井后的沉积微相如图 8所示。通过对加密井目的层段的测录井（参见图 9）及生产资料分析，得到加密井的钻探结果（表 1）。

表 1(Table 1)

表 1 苏里格气田苏X区块加密井钻探结果与心滩预测结果对比 Table 1 Comparison between drilling results of infill wells and predicted braided bar in Su X block of Sulige Gas Field 盒8下1-1 盒8下1-2 井名 预测结果 钻探结果 预测结果 钻探结果 苏X-J1 河道 河道 河漫滩 心滩头部 苏X-J2 河漫滩 河漫滩 心滩翼部 心滩翼部 苏X-J3 心滩头部 心滩头部 河道 河道 苏X-J4 河漫滩 河漫滩 心滩头部 心滩头部 苏X-J5 心滩头部 河漫滩 河道 河道 苏X-J6 河道 河道 心滩翼部 心滩翼部 苏X-J7 河漫滩 河漫滩 心滩翼部 心滩翼部 苏X-J8 心滩尾部 心滩尾部 河漫滩 河漫滩 苏X-J9 河道 河漫滩 心滩翼部 心滩翼部 苏X-J10 河漫滩 河漫滩 河道 河道 苏X-J11 河道 心滩尾部 河漫滩 河道

下载CSV 表 1 苏里格气田苏X区块加密井钻探结果与心滩预测结果对比 Table 1 Comparison between drilling results of infill wells and predicted braided bar in Su X block of Sulige Gas Field

加密井钻探结果与心滩预测结果的对比显示：单层盒8_下^1-1和8_下^1-2 心滩预测的准确率分别为72.73%和81.82%，平均为77.27%。综合来看，河道砂体及心滩的预测均具有较高的准确率。

（1）苏里格气田苏X区块盒8 _下亚段的盒8_下^1-1和8_下^1-2 单层在平面上均发育3支河道，河道内心滩发育。结合心滩测井相特征与水动力学特征将心滩分为头部（包含核部）、翼部和尾部3部分。

（2）根据基于现代沉积、野外露头等建立的地质知识库，对心滩分别给定长厚比60:1~80:1、宽厚比30:1~40:1、长宽比2:1~3:1，并通过对钻遇心滩厚度的分析，总结出苏里格气田苏X区块盒8_下¹小层的心滩长度一般为300~1 100 m，宽度一般为150~550 m。

（3）心滩预测的拟合结果表明，单期河道砂厚与心滩在单一河道内发育的个数呈反比。后期加密井钻探结果显示心滩雷达图和心滩预测技术均具有较高的可信度，对加密井和水平井的钻探具有一定的指导意义。