三角洲前緣儲層特高含水后期剩余油分布特征

嚴 科

(1.中石化勝利油田博士后科研工作站，山東 東營 257002;2.中石化勝利油田分公司，山東 東營 257051)

引 言

勝坨油田是渤海灣盆地最早投入開發(fā)的整裝油田，目前已開發(fā)50 a，綜合含水達到96.1%，采出程度37.9%，進入特高含水后期。當前，對于高含水油田剩余油分布的研究成果較多，普遍認為剩余油受沉積相、構(gòu)造、儲層非均質(zhì)性、開發(fā)動態(tài)等多種因素影響，呈高度分散狀態(tài)，在邊緣相帶、斷層附近、構(gòu)造高部位、正韻律厚層上部以及注采系統(tǒng)不完善的部位相對富集[1-5]。然而現(xiàn)階段勝坨油田在上述傳統(tǒng)潛力區(qū)域的剩余潛力已不明顯，剩余油分布特征發(fā)生了一些變化。筆者以勝坨油田沙二段81層三角洲前緣儲層為研究對象，根據(jù)2口開發(fā)后期取心井的巖心分析以及98口剩余油飽和度測井的解釋成果統(tǒng)計，系統(tǒng)總結(jié)了特高含水后期剩余油的分布狀態(tài)和分布類型，闡述了剩余油分布的控制因素及作用機理。

1 地質(zhì)概況

勝坨油田位于濟陽坳陷東營凹陷北部，北面為陳家莊凸起，東面為青坨子凸起，主要發(fā)育古近系地層。古近系沙二下亞段沉積時期，研究區(qū)沉積古地形為局部小幅隆起的洼陷湖盆，氣候潮濕，雨量充沛，水系發(fā)育，來自北部陳家莊凸起、東北部青坨子凸起以及東南部東營三角洲的物源持續(xù)注入湖盆，形成了大規(guī)模分布的三角洲沉積體系[6-8]。其中，沙二段8砂組是沉積最完整、沉積序列最典型的一套三角洲沉積地層，三角洲前緣水下分流河道和河口壩是其主要砂體類型。

2 儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原始含油性分布特征

儲層建筑結(jié)構(gòu)研究表明，勝坨油田三角洲前緣儲層均為多期單一成因砂體疊置而成的復合砂體，具有典型的反旋回垂向?qū)有?。圖1為三角洲前緣儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原始含油性分布特征。由圖1可知，沙二段81層形成于一個完整的水體由深變淺的中期基準面下降半旋回，由多個單一成因砂體縱向疊置而成。按照Miall構(gòu)型理論，可將復合體內(nèi)部的沉積界面和結(jié)構(gòu)單元分為5級[9]。其中，五級界面為復合體的頂、底界面，是基準面轉(zhuǎn)換期形成的洪泛面或沉積作用轉(zhuǎn)換面，主要為分布穩(wěn)定的泥巖，延伸范圍廣。四級界面為復合體中單一成因砂體之間的界面，具有泥質(zhì)和鈣質(zhì)2種類型，巖性、電性特征明顯，將沙二81層分隔為3期具有獨立反旋回特征的單一成因砂體。三級界面為單一成因砂體內(nèi)部增生體的界面，二級界面、一級界面分別為增生體內(nèi)部層系組和交錯層系的界面，由于一級至三級界面規(guī)模較小，本文不做討論。

圖1 三角洲前緣儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原始含油性分布特征

利用開發(fā)初期取心井的巖心分析資料，對三角洲前緣儲層原始含油性進行了系統(tǒng)分析。結(jié)果表明，原始含油飽和度與儲層物性，特別是滲透率之間具有良好的對數(shù)相關(guān)性。隨著儲層滲透率的增大，原始含油飽和度也迅速增高，且超過0.2 μm2的滲透率門檻值后，含油飽和度數(shù)值差異較小。由于三角洲前緣儲層特有的反旋回垂向?qū)有蚝头错嵚蓾B透率分布規(guī)律，導致三角洲前緣儲層原始含油飽和度也存在以單一成因砂體為單元的反韻律分布特征。單一成因砂體的上部物性較好，原始含油飽和度較高，砂體下部以及四級沉積界面處物性相對較差，原始含油飽和度相對較低(圖1)。

3 特高含水后期剩余油分布特征

3.1 剩余油分布狀態(tài)

特高含水后期，三角洲前緣儲層中的剩余油飽和度表現(xiàn)為3個數(shù)值集中分布區(qū)，分別對應著剩余油分布的3種狀態(tài)。

(1)近殘余油態(tài)。剩余油飽和度約為20%，對應的砂體厚度比例為50.3%，反映半數(shù)左右的三角洲前緣儲層水驅(qū)程度高，剩余油飽和度低，部分層段已接近殘余油。

(2)過渡態(tài)。剩余油飽和度約為30%，對應的砂體厚度比例為40.1%，反映較大比例的三角洲前緣儲層處于向高水淹過渡的階段中，仍存在一定的剩余潛力。

(3)富集態(tài)。剩余油飽和度約為50%，對應的砂體厚度比例為9.6%，反映三角洲前緣儲層在特高含水后期仍存在小規(guī)模的剩余油富集區(qū)。

3.2 剩余油分布類型

三角洲前緣儲層原始含油性具有反韻律分布特征，這種反韻律特征是衡量特高含水后期水驅(qū)動用狀況以及剩余油分布的基準。巖心分析及剩余油飽和度監(jiān)測結(jié)果表明，勝坨油田81層三角洲前緣儲層在經(jīng)歷長期水驅(qū)開發(fā)后，剩余油由原始狀態(tài)的反韻律分布逐漸演化為3種類型(圖2)。

圖2 剩余油分布類型

(1)差異分布型。剩余油飽和度整體較低，與原始含油飽和度分布相比，剩余油飽和度以單一成因砂體為單元呈整體下降趨勢，單一成因砂體上部剩余油飽和度相對較高，下部剩余油飽和度最低，總體上呈反韻律差異分布特征。該種剩余油分布類型代表著較為均勻的水驅(qū)過程，注入水對儲層的整體驅(qū)替效率較高。勝坨油田三角洲前緣儲層中，差異剩余油分布類型的比例最高(49%)，是最具普遍性的剩余油分布類型。

(2)均勻分布型。剩余油飽和度整體較低，但分布相對均勻，同原始含油飽和度分布相比，單一成因砂體上部含油飽和度下降幅度最大，反映了砂體上部高孔高滲段的優(yōu)勢水驅(qū)過程。該種剩余油分布類型所占比例約為39.4%，僅次于差異剩余油分布類型。

(3)整體富集型。剩余油飽和度整體較高，與原始含油飽和度相比變化不大，是水驅(qū)程度低、剩余油富集的表現(xiàn)。該種剩余油分布類型所占比例約為11.6%，總體規(guī)模較小，其成因機理與傳統(tǒng)潛力認識有所不同。

4 剩余油分布控制因素及作用機理

一般情況下，剩余油的形成與分布主要受靜態(tài)和動態(tài)2類因素控制。其中，動態(tài)因素指井網(wǎng)布局以及注采關(guān)系的不均衡性主導的剩余油分布差異，靜態(tài)因素指儲層地質(zhì)因素主導的剩余油分布差異。勝坨油田三角洲前緣油藏在近50a的水驅(qū)開發(fā)歷程中，經(jīng)歷了多輪次的井網(wǎng)調(diào)整和注采關(guān)系調(diào)整，傳統(tǒng)剩余油富集區(qū)以及動態(tài)因素主導的水驅(qū)程度差異越來越小，特高含水后期剩余油的形成與分布主要受沉積界面、重力與級差、砂體成因邊界等3種靜態(tài)因素控制(圖3)。

圖3 剩余油分布控制因素及作用機理

沉積界面主要指三角洲前緣儲層中發(fā)育的四級界面，是流體運移的縱向滲流屏障，將三角洲前緣復合砂體分隔為縱向上相互獨立的單一成因砂體。原始狀態(tài)下，三角洲前緣儲層中含油飽和度分布以沉積界面為縱向邊界，呈反韻律分布特征。在經(jīng)歷長期水驅(qū)開發(fā)后，剩余油分布仍以沉積界面為縱向邊界，以單一成因砂體為基本單元，剩余油分布的具體狀態(tài)受重力、級差、砂體成因邊界等因素的綜合影響。

重力與級差是一對影響砂體內(nèi)部水驅(qū)均衡度的靜態(tài)因素，重力作用使得注入水在儲層中具有向下部運移的趨勢，級差作用導致注入水具有沿儲層高孔高滲段優(yōu)勢運移的趨勢。根據(jù)儲層類型的不同，重力與級差的作用效應可相互疊加或消減。在河流相正韻律儲層中，重力與級差產(chǎn)生的疊加影響導致砂體底部水淹嚴重，加劇了水驅(qū)過程的不均衡性;而在三角洲前緣反韻律儲層中，重力與級差的作用效應相互消減，使得水驅(qū)過程總體相對均衡。

由于三角洲前緣儲層的沉積復雜性，反韻律儲層的級差值存在區(qū)域上的差異。當級差值相對較小，級差對水驅(qū)過程的控制作用低于重力作用時，三角洲前緣儲層中水驅(qū)過程相對均衡，單一成因砂體下部的水驅(qū)程度高于上部或與上部持平，以反韻律原始含油飽和度為基準，整個砂體的含油飽和度均衡降低，從而形成具有反韻律特征的剩余油差異分布模式(圖3b)。在該模式中，砂體下部剩余油接近殘余油狀態(tài)，所需的驅(qū)替壓力更大，后續(xù)的水驅(qū)將趨向于進一步降低砂體上部剩余油飽和度，最終形成剩余油的均勻分布模式(圖3c)。當級差值相對較大，級差對水驅(qū)過程的控制作用大于重力作用時，單一成因砂體上部的水驅(qū)程度高于下部，含油飽和度下降幅度大于下部，但由于砂體上部原始含油飽和度較高，從而形成剩余油的均勻分布模式(圖3c)。

砂體成因邊界指同時期沉積的單一成因砂體之間(如單一河道、單一河口壩)的側(cè)向邊界。砂體成因邊界的鉆遇率低，其空間分布位置主要通過油藏地質(zhì)研究進行描述和預測[10-11]。盡管其隱蔽性和識別上的難度，砂體成因邊界對于特高含水后期水驅(qū)油藏開發(fā)的影響已被越來越多的開發(fā)動態(tài)資料所驗證。實際上，大片分布的三角洲前緣儲層是由同期沉積的單一成因砂體拼接而成，砂體成因邊界與縱向上沉積界面相耦合，可對地下流體形成側(cè)向上的滲流遮擋，從而形成剩余油富集區(qū)(圖3d)。

5 結(jié)論

(1)三角洲前緣儲層具有反旋回垂向?qū)有蚝头错嵚晌镄苑植继卣?，儲層原始含油性與滲透率之間具有良好的對數(shù)相關(guān)性及反韻律分布特征。

(2)特高含水后期，三角洲前緣儲層剩余油具有近殘余油態(tài)、過渡態(tài)、富集態(tài)等3種分布狀態(tài)，以及差異分布、均勻分布、整體富集等3種分布類型。

(3)受沉積界面、級差與重力、砂體成因邊界等因素綜合影響，三角洲前緣儲層水驅(qū)過程相對均衡，近殘余油態(tài)、過渡態(tài)剩余油以及呈差異分布、均勻分布類型的剩余油占數(shù)量優(yōu)勢，砂體成因邊界與四級界面耦合形成的側(cè)向遮擋處，水驅(qū)程度低，剩余油小規(guī)模富集。

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