储层渗流屏障通常指阻滞油藏流体渗流的的封闭性断层及各级次的泥质隔夹层、钙质胶结带等，其中储层砂体间或内部发育的泥质、钙质隔夹层严格受储层构型要素级界面控制，是储层流动单元划分的基础，为深化储层空间非均质性定量表征，建立基于流动单元的精细地质模型，储层渗流屏障的研究成为储层研究的一个热点，得到国内外许多学者重视。（Leeder，1973；Miall，1985；Kelly，2006；吴胜和等，2010；李顺明等，2011；陈欢庆等，2013；孙天建等，2014a，2014b；王石，2015；徐丽强等，2016；万琼华等，2019；何拓平等，2020）。

塔河油田九区属于砂岩底水油藏，不同于常规层状碎屑岩储层，塔河9区下油组块状叠置储层非均质性严重，夹层分布及连通性及其复杂，因此，精细刻画储层渗流屏障分布特征，深化油藏空间非均质认识，指导今后可靠的精细地质模型的建立和剩余油的进一步挖潜是提高采收率关键。已有研究对塔河9区下油组厚砂层发育断层进行封闭性分析，对泥质、钙质夹层等渗流屏障建立识别标准（付国民等，2009；段冬平等，2010；贺婷婷等，2017），但缺乏在砂体构型理论指导下对渗流屏障级次划分及地质模式研究，对不同类型渗流屏障在流体渗流作用未进一步细化，渗流屏障分布地质模型很少见及。笔者在对塔河9区三叠系阿克库勒组下油组辫状河三角洲储层构型单元及其界面分析基础上，采用旋回约束、分级解剖的思路，对渗流屏障类型及其级次进行划分，分析泥质屏障、钙质胶结帯形成机理及其受控因素，建立块状厚油层渗流屏障分布地质模型，深化储层空间非均质性研究，为基于流动单元的精细地质建模奠定基础。

1.   研究区概况

塔河9区位于塔里木盆地沙雅隆起中段南翼的阿克库勒凸起东南斜坡上，局部构造为桑塔木东3号构造（图1），主力含油气层位为三叠系阿克库勒组下油组，地层沉积厚度约为150 m，形成于受北东向物源控制的辫状河三角洲沉积环境。岩性自下而上粒度变细，中下部为辫状河三角洲平原沉积所形成的含砾粗砂岩、中–粗砂岩，粒度整体较粗，上部为辫状河三角洲前缘沉积所形成的细砂岩以及夹粉砂岩及粉砂质泥岩薄层，粒度整体较细（图2）。

图  1  研究区构造位置图

Figure  1.  Structural location of the study area

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图  2  塔河油田9区下油组沉积柱状剖面图

Figure  2.  Sedimentary column profile of lower oil formation in block 9 of Tahe oilfield

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三叠系阿克库勒组下油组从下至上可划分出3个小层，其中1小层为主要含油层段，厚约为25 m，可进一步划分为1-1、1-2、1-3、1-4共4个单层（图3）。

图  3  塔河油田9区S100井下油组构型单元及界面单井柱状图

Figure  3.  Configuration unit and interface single well column diagram of S100 downhole oil formation in block 9 of Tahe oilfield

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塔河9区三叠系下油组油藏为中孔、中–高渗、常温常压未饱和砂岩油藏，具有厚砂体（150 m左右），薄油层（28 m），强水体（水油体积比大于100）等特点（王珂等，2014；贺婷婷等，2019）。储层砂体垂向上不同期次分流河道相互切叠、侧向上单期分流河道砂体频繁侧向迁移，形成多期叠置厚砂体结构型式，层间冲蚀严重，其间零星分布泥质及钙质夹层，厚度多小于1 m，延伸有限，总体为 “泛连通体”，平面和纵向渗透率差异大，储层非均质性极强。

研究区总井数51口，以水平井为主，部分直井与斜井。目前油藏开发进入中后期递减阶段，底水锥进严重、水淹状况不均，油水运动规律描述难度大，剩余油分布复杂（郭建华等，2007；付国民，2007）。

2.   储层构型特征及界面划分

储层构型及其界面划分是渗流屏障识别的前提，构型单元及界面在一定程度上控制了渗流屏障的展布，参考Miall河流相储层构型界面的划分方法，按照层次分析、模式拟合、动静结合的思路（Miall，1988；吴胜和等，2008；孙天建等，2014a，2014b），并结合前人总结的不同储层构型分级方案，将塔河油田9区下油组从复合河道、单一河道、河道/砂坝及其内部夹层4个级次进行构型解剖，确立储层构型要素识别划分标志，划分构型单元及其各级次界面。

塔河油田9区下油组主要含油层段3～4单层为辫状河三角洲平原沉积，现开发阶段需重点表征的结构单元分别为5级复合河道；4级单一河道、心滩；3级河道、心滩内部增生体。1～2单层为辫状河三角洲前缘沉积，砂体构型单元划分为3个级次；5级构型单元级次，包括水下分流河道、砂坝及分流间湾；4级构型单元级次，包括单一水下分流河道、单一砂坝等；3级构型单元级次为单一微相内部级次（图4）。上述3-5级构型单元间构型界面相应划分为3～5级。

图  4  塔河油田9区三叠系下油组三角洲前缘储层构型模式图（据徐丽强等，2016修改）

Figure  4.  The braided river delta reservoir architecture model of lower oil formation in block 9 of Tahe Oilfield

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5级构型界面：属于单层间隔层，表现为单一河道之间的薄泥岩层或河道底部的冲刷面，以冲刷–充填地形及底部滞留砾石为标志，同生泥质角砾常见。下油组中上部主要含油层段可划分为4个单层，期间发育5级构型界面，局部可见洪水间歇期形成的粉砂质泥岩，测井响应上自然电位曲线回返超过三分之一，自然伽马显著增大，微电极减小且幅度差很小，厚度约为1 m，延伸300～600 m，因河道冲蚀强烈，上下单层多以以侵蚀接触式为主，缺乏细粒沉积，或过渡为钙质胶结带，在下部3～4单层间常见冲刷泥质角砾。

4级构型界面：为限定一个大型底形的界面，即单一构型单元间界面，如单一河道、心滩间界面，通过岩心观察和测井曲线特征分析，4级构型界面局部发育延伸有限的薄层粉砂质泥岩，部分为钙质胶结，因河道冲蚀强烈，多以侵蚀接触为主。

3级构型界面：为大型底形内部的增生面，如河道、心滩增生体、河口坝进积体间界面，岩性多为细–粉砂岩或泥岩沉积，延伸有限，厚度多小于1 m，属于层内夹层。测井曲线回返程度较小。

根据上述辫状河三角洲沉积构型级次特征，将塔河9区下油组主要含油层段即1小层底部划为6级界面，顶部即下油组顶部为7级界面，中间4个单层间发育3个5级界面，单层内发育3～4级界面；在构型剖面上，河道与心滩、水下分流河道与河口坝间发育4级界面。3～5级界面主要为泥质、钙质隔夹层，由于河道频繁冲蚀，多延伸性较差。

3.   渗流屏障类型分布与地质模式

3.1   渗流屏障类型

流动单元渗流屏障包括封闭性断层及各级次沉积泥岩隔夹层、成岩胶结带、储层沥青等。9区下油组主要渗流屏障为封闭断层屏障和泥质屏障、钙质胶结帯。

3.1.1   封闭断层屏障

根据对封闭性断层研究，共解释断层30条，其中12条封挡，4条开启，14条存疑（图5），东北向断层封闭性较好，将工区分割为东北向5个块体。

图  5  塔河9区封闭性断层分布

Figure  5.  Distribution of closed faults in block 9 of Tahe Oilfield

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3.1.2   泥质、钙质隔夹层渗流屏障

细粒泥质屏障层及其相应的钙质胶结带，统称为隔夹层，其中定义单层间为隔层，单层内为夹层。泥质隔夹层主要岩石类型为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及含砂砾泥岩等，测井曲线表现为自然电位曲线负异常减弱，自然伽马曲线升高，2种曲线均靠近泥岩基线，声波时差曲线减小，密度和中子曲线增大，伴随孔隙度和渗透率曲线降低（图6）。

图  6  塔河油田9区三叠系下油组各类型夹层岩电特征

Figure  6.  Electrical characteristics of various types of intercalations in the lower Triassic oil formation in block 9 of Tahe oilfield

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钙质隔夹层主要岩石类型为含钙–钙质细砂岩，钙质成分主要为方解石及含铁方解石，含量为15%～35%，测井曲线表现为自然伽马曲线减小，自然电位曲线无明显变化，密度曲线增大，声波时差和中子曲线减小，孔隙度和渗透率曲线降低（图6）。

以层位近似水平的邻井岩性应相似的对比原则为指导，采用直井–水平井联合控制方法开展泥质隔夹层井间预测。总体而言，泥质隔夹层连续性差，零散分布，形态为薄厚不等、大小不一的不规则椭球状、长条状。泥质隔夹层厚度为0.5～1.5 m，分布频率为0～0.48个/m，分布密度为0～0.36，分布受构型单元控制，由于分流河道频繁迁移、改道、下切，先期溢岸沉积的泥质隔夹层被部分侵蚀掉，部分保留的泥质隔夹层顺物源北东方向展布，延伸300～800 m，较少达到2个井距。钙质隔夹层，分布随机，可对比性较差，厚度为0.3～0.9 m之间分布，极少数井钙质夹层厚度超过1 m。分布频率为0～0.45个/m，分布密度为0.3。相对而言，9区远离物源区的西南部钙质夹层厚度大，但总体分布零星，延伸长度多小于300 m。

3.2   渗流屏障级次

不同的渗流屏障往往对应于不同级次构型界面，因此，渗流屏障也具有一定级次性。在沉积环境演化的影响下，不同级次的渗流屏障在成因、沉积特征及分布规律等方面表现出较大差异，其渗流能力差异悬殊，级次性明显。结合生产动态、构型界面分级刻画及断层封闭性研究，将研究区渗流屏障分为4级（表1）。

表  1  渗流屏障级次及特征

Table  1.  Seepage barrier grades and characteristics

渗流屏障 级别	定义	对应构型界面级别	通体级别
一级	封闭性断层及垂向不同期次沉积体系间的非渗透性边界	6级（区域稳定沉积的泥岩隔层、不整合）	连通体
二级	同期水道与心滩坝沉积组合之间 非渗透性边界	5级（沉积体系组合之间的泥岩或者泛滥平原沉积）	连通单元
三级	同期水道与心滩项之间的界面	4级（泥质河道、泥质半充填河道和洪水 漫流细粒沉积）	连通单元
四级	心滩坝内部的非渗透性沉积	3级（心滩坝内部落淤层，坝上沟道	渗流单元

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一级渗流屏障：主要有2类，一类是封闭的断层，是较好的渗流屏障，在平面上可以作为联通体的边界，大断层遮挡作用强，小断层作用弱。另一类是下油组顶部7级界面，湖泛泥岩，及下油组1～2砂层之间发育的6级界面，垂向不同期次沉积体系间的非渗透性边界，区域较稳定沉积的泥岩隔层。

下油组1砂层顶底界面6～7级界面由于位于水层之中，或油层顶部对油气开发没有意义，故不作深入研究。

二级渗流屏障：主要为5级界面（单层间隔层）泛滥泥质及其河道废弃后钙质胶结带，具有一定可对比性和延伸性，对底水锥进具有重要控制意义。

5级界面附近主要是薄层的泥质岩性与局部分布的钙质岩性构成的渗流屏障，原生沉积型、次生成岩型及混合型渗流屏障均有发育，对流体的控制作用较强。由于分流河道频繁迁移、改道、下切，溢岸沉积的泥质屏障大部分被侵蚀，在5级界面发育的泥质隔夹层残存厚度多小于1 m，宽度主要为200～400 m，长度主要为300～800 m，呈局部连片状分布（图7）成岩作用形成的钙质隔夹层厚度较小，延伸小于300 m。

图  7  塔河油田9区三叠系下油组1-1单层二级渗流屏障平面分布图

Figure  7.  Plane distribution of 1-1 single layer secondary seepage barrier of Lower Triassic formation in block 9 of Tahe oilfield

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三级渗流屏障:相对于4级构型界面，为单砂体间夹层，是同期水道与心滩坝、分流河道与河口坝、分流间湾等构型单元之间的界面，构型单元间渗流差异影响平面连通质量，其中废弃河道及河道侧缘是主要遮挡体（图8）。

图  8  塔河油田9区三叠系下油组三级渗流屏障遮挡剖面图

Figure  8.  Seepage shielding profile of Lower Triassic oil formation in block 9 of Tahe Oilfield

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9区下油组1～2单层水下分流河道侧缘渗透率最低、变异系数最大，非均质性最强，造成两侧不同构型单元间流体的流动差异较大（表2），河口坝仅发育西南部，为残存坝，与分流河道砂体间坝顶夹层及侧缘夹层都不发育。下油组分流间湾总体不发育，仅发育2处，岩性组合以粉砂质泥岩、粉细砂岩为主，同样是不同分流河道构型单元间件最好的侧向与平面渗流遮挡体。

表  2  不同构型单元非均质性参数统计表

Table  2.  Statistical table of heterogeneity parameters of different configuration units

层号	辫状河道					心滩					水下/水上分流河道					水下/水上河道侧缘
	平均值	变异 系数	突进 系数	级差		平均值	变异 系数	突进 系数	级差		平均值	变异 系数	突进 系数	级差		平均值	变异 系数	突进 系数	级差
T2a1-1	—	—	—	—		—	—	—	—		103	0.6	4	49.3		93.7	0.7	6.7	563.5
T2a1-2	68.3	0.42	1.7	3.6		—	—	—	—		120.3	0.52	4	69.4		140.9	0.62	3	14.9
T2a1-3	221.9	0.55	2.5	11.5		136.1	0.4	1.9	7.4		150.6	0.5	3	34.3		106.5	0.52	2.9	10.7
T2a1-4	207.6	0.58	3.6	32		160.4	0.56	3.5	51.3		—	—	—	—		—	—	—	—
平均	165.9	0.52	2.6	15.7		148.3	0.48	2.7	29.3		125.4	0.54	3.7	51		113.7	0.61	4.2	196.4

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9区3～4单层同期辫状水道与心滩坝间夹层不发育，辫状水道与心滩坝形成一泛连通体，辫流带间发育的废弃河道是同期次不同单一辫流带间河道砂体间最好的侧向与平面渗流遮挡体，特别是泥质废弃河道或砂泥质废弃河道，9区废弃河道主要是以砂质废弃河道为主，故除个别井区外总体侧向遮挡性较差。

孙天建等（2014a，2014b）应用GoogleEarth软件对Jamuna河、Prudehoe河、雅鲁藏布江等15个常年流水的较深河型现代砂质辫状河道段的单一心滩宽度及其长度、单河道宽度、单一沟道宽度及其长度数据分别进行测量，建立如下单一心滩、单河道参数公式。

应用以上经验公式，计算9区单层废弃河道泥岩和残余废弃河道泥岩的宽度均为170～350 m，平均为260 m。由此可见，4级界面处泥质层因侧向冲蚀多不保留，分流间湾、废弃河道泥质充填及半充填不发育，由于井距较大，平面对比性差，依据经验公式推算，延伸有限，同时，相应界面处发育钙质夹层虽然发育较频繁，根据鄂尔多斯盆地辫状河沉积相似露头调研，延伸小于500 m。因此，此类渗流屏障为部分遮挡性渗流屏障。

四级渗流屏障:对应3级构型界面，限定在单一河道、心滩、河口坝单砂体内，主要有心滩坝内部发育落淤层和层内钙质胶结带，河道、河口坝单砂体内增生体间泥质层及层内钙质胶结带，四级渗流屏障属于层内夹层，分布不稳定，泥质和钙质夹层零散分布在砂岩中，井间连续性较差，厚度小于0.5 m，延伸小于150 m，起到局部遮挡作用（图9）。

图  9  塔河油田9区三叠系下油组1-1单层四级渗流屏障平面分布图

Figure  9.  Plane distribution of 1-1 single layer four stage seepage barrier of Lower Triassic oil formation in block 9 of Tahe oilfield

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3.3   渗流屏障分布地质模式及平面分布

从渗流屏障的渗流性能出发，可以将其分为完全不遮挡型、部分遮挡型以及完全遮挡型这3种模式（图10）。

图  10  基于构型控制的块状厚油层渗流屏障分布地质模型

①.一级渗流屏障：封闭断层；②.二级渗流屏障，5 级界面；③.三级渗流屏障，4 级界面（相界面）；④：四级渗流屏障：3 级界面（层内夹层）

Figure  10.  Geological model of seepage barrier distribution in massive thick reservoir based on configuration control

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完全不遮挡型：作为渗流屏障的泥质隔夹层因冲蚀强烈，不残存或零星残存，延伸有限，厚度多小于0.1 m，或大部分缺失，致使不同成因砂体相互切叠形成泛连通体，垂向上及平面渗透性良好，对流体基本不起遮挡作用。

部分遮挡型：作为渗流屏障的隔夹层部分残存，延伸小于1个井距，厚度为0.1～0.8 m，不同成因砂体相互切相互叠置，成层性较好，非连续型分布，渗流屏障在垂向上各类产状均有发育，主要有斜交状、槽状和复合状等产状模式，以3～4级渗流屏障为主；垂向上渗透性较差。

完全遮挡型：主要有2类，一类为作为渗流屏障的泥质隔层，主要为6～7级构型界面，厚度相对较大且连续分布，厚度为1.5～3 m，钻遇率大于90%，储砂体呈孤立式结构，上下不连通，主要发育于平行状构型模式中，遮挡了流体在垂向上的运动，另一类为研究区较大规模的东北向封闭性断层，流体完全阻挡。

在前述渗流屏障识别及分级基础上，依据基于构型控制的渗流屏障分布地质模型，编制的渗流屏障平面分布图可知（图11）：东北向封闭断层是最主要的渗流屏障，将研究区分割为5个开发单元，2级渗流屏障主要由单层间泥质隔夹层及钙质胶结带组成，由于河道冲蚀频繁，厚度较小、分布不连续，以部分遮挡型为主，部分井组2级渗流屏障保存较好，对抑制底水锥进具有重要意义，3～4级渗流屏障分布局限，以完全不遮挡型为主。上述渗流屏障空间分布特征为进一步划分连同单元及制定相应调整措施奠定基础。

图  11  塔河油田9区三叠系下油组1-1单层渗流屏障分布图

Figure  11.  Distribution of single–layer seepage barrier of Lower Triassic formation 1-1 in block 9 of Tahe oilfield

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4.   结论

（1）塔河9区下油组主要含油层段储层砂体为垂向上多期分流河道相互切叠、侧向上单期分流河道砂体发生多次侧向迁移而形成的多期叠置厚砂体结构型式，单层砂体以侵蚀接触式为主，总体为一“泛连通体”。

（2）将塔河油田9区下油组从复合河道、单一河道、河道/砂坝及其内部夹层四个级次进行构型解剖，主要含油层段储层顶底分别为7级与6级构型界面界，中间4个单层间发育3个5级界面，河道与心滩、水下分流河道与河口坝间发育4级界面，单层内发育3级界面。

（3）塔河油田9区下油组主要渗流屏障为封闭断层屏障和泥质屏障、钙质胶结帯；依据渗流阻挡作用分为4个级次，东北向封闭性断层及复合河道顶部6级界面是1级渗流屏障，3～5级构型界面控制了2～4级泥质、钙质渗流屏障的发育，渗流屏障分为完全不遮挡型、部分遮挡型以及完全遮挡型等3种地质模式。