海上S油田三角洲前緣河口壩砂體夾層識(shí)別與表征

張雨晴，王 暉，范廷恩，劉振坤，王宗俊

(中海石油研究總院，北京 100027)

海上S油田三角洲前緣河口壩砂體夾層識(shí)別與表征

張雨晴，王 暉，范廷恩，劉振坤，王宗俊

(中海石油研究總院，北京 100027)

地層壓力下降快、產(chǎn)量遞減快已成為海上S油田目前開(kāi)發(fā)面臨的主要問(wèn)題，為此對(duì)研究區(qū)單井隔夾層進(jìn)行了識(shí)別，并對(duì)不同級(jí)次夾層成因進(jìn)行了分析，對(duì)夾層的分布規(guī)律進(jìn)行了定量表征，結(jié)果表明：?jiǎn)我缓涌趬紊绑w間的夾層主要是由壩間泥巖和廢棄河道充填構(gòu)成，而河口壩內(nèi)部夾層是由兩期增生體之間的細(xì)粒沉積構(gòu)成；單砂體間的夾層分布連續(xù)，對(duì)砂體具有較強(qiáng)遮擋能力；而壩內(nèi)夾層連續(xù)性差，對(duì)砂體的遮擋能力不強(qiáng)。

海上S油田；隔夾層；分布規(guī)律；河口壩；分流河道

油田進(jìn)入中高含水階段，由于夾層的分割，仍存在剩余油相對(duì)富集區(qū)，因此有必要對(duì)夾層進(jìn)行描述與預(yù)測(cè)，深化儲(chǔ)層非均質(zhì)性認(rèn)識(shí)，為定量研究剩余油分布規(guī)律，改善油藏開(kāi)發(fā)效果提供依據(jù)。近年來(lái)，一些學(xué)者提出了河流相儲(chǔ)層構(gòu)型分析方法，通過(guò)對(duì)砂體成因與接觸關(guān)系的分析，揭示了夾層的空間分布[1-2]。本文以S油田為研究對(duì)象，提出了一套三角洲前緣河口壩砂體內(nèi)部夾層描述與預(yù)測(cè)方法，在單井夾層識(shí)別的基礎(chǔ)上，對(duì)夾層成因及空間分布特征進(jìn)行了分析，為尋找剩余油潛力區(qū)提供了依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

S油田位于渤海遼東灣凹陷遼西低凸起帶上，為一北東向展布的半背斜披覆構(gòu)造油氣藏，主要含油氣目的層為古近系東營(yíng)組，屬湖相三角洲沉積環(huán)境，主要發(fā)育河口壩、水下分流河道、分流間灣、遠(yuǎn)砂壩及席狀砂沉積微相。儲(chǔ)層巖性主要以長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖為主，分選性好，磨圓度中等，具有較高的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度。S油田儲(chǔ)層具有高孔高滲的特征，滲透率變異系數(shù)較大，儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)。

S油田共有8個(gè)平臺(tái)，本文主要以A平臺(tái)為研究對(duì)象。目前，A平臺(tái)共有開(kāi)發(fā)井37口，平均井距300 m，采用反九點(diǎn)井網(wǎng)注水開(kāi)發(fā)，綜合含水率已達(dá)71%。S油田已進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，地層壓力下降快，產(chǎn)量遞減快，注水單層突進(jìn)明顯，已成為開(kāi)發(fā)面臨的主要問(wèn)題。上述問(wèn)題主要是由于儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，對(duì)隔夾層分布規(guī)律認(rèn)識(shí)不清造成的。

2 單井夾層識(shí)別

單井夾層識(shí)別是夾層描述的基礎(chǔ)。單井夾層識(shí)別方法主要是對(duì)取心井進(jìn)行直觀地夾層識(shí)別，通過(guò)巖電標(biāo)定建立夾層的測(cè)井響應(yīng)特征，利用測(cè)井曲線對(duì)非取心井進(jìn)行夾層識(shí)別[3]。

對(duì)研究區(qū)內(nèi)4口取心井進(jìn)行巖心觀察，結(jié)果表明，夾層巖性主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖。通過(guò)進(jìn)一步巖電標(biāo)定可以看出，自然伽馬和電阻率對(duì)夾層有較好的響應(yīng)特征，測(cè)井曲線上主要表現(xiàn)為自然伽馬值高，一般在65 API以上；電阻率值低，一般在6 Ω·m以下。根據(jù)測(cè)井曲線特征，進(jìn)行了研究區(qū)其它開(kāi)發(fā)井的夾層識(shí)別。

3 夾層的成因分類

夾層的成因與沉積過(guò)程中水動(dòng)力條件的變化有關(guān)，因此不同級(jí)次的夾層與不同級(jí)次的構(gòu)型界面相對(duì)應(yīng)[4-5]。一些學(xué)者對(duì)三角洲河口壩砂體構(gòu)型進(jìn)行過(guò)研究，認(rèn)為河口壩砂體可分為五個(gè)級(jí)次，一級(jí)界面為紋層界面；二級(jí)界面為紋層組界面；三級(jí)界面為河口壩砂體內(nèi)部的增生面，對(duì)應(yīng)的構(gòu)型單元為河口壩砂體內(nèi)部的增生體，增生體之間為不穩(wěn)定的泥質(zhì)(鈣質(zhì))夾層；四級(jí)界面為單一河口壩砂體的分界面，對(duì)應(yīng)的構(gòu)型單元為單一河口壩，單一河口壩被泥質(zhì)(鈣質(zhì))隔層圍限，形成獨(dú)立連通體；五級(jí)界面為河口壩復(fù)合體的分界面，對(duì)應(yīng)的構(gòu)型單元為河口壩復(fù)合體，河口壩復(fù)合體之間為大套厚層泥巖[6-7]。

本文通過(guò)對(duì)小層內(nèi)部進(jìn)行構(gòu)型分析，劃分出四級(jí)及三級(jí)構(gòu)型界面，分析各級(jí)界面對(duì)應(yīng)的夾層成因特征，預(yù)測(cè)夾層分布規(guī)律，以期達(dá)到對(duì)小層內(nèi)部非均質(zhì)性的認(rèn)識(shí)。

從連井剖面可以看出(圖1a)，研究區(qū)4小層可分為3期河口壩砂體，晚期河口壩砂體疊覆在前期河口壩砂體之上，依次由北西向南東方向推進(jìn)，形成一系列向湖盆方向斜列的砂體。砂體向岸方向?yàn)閴晤^，向湖盆方向?yàn)閴挝玻瑝晤^與壩尾之間為河口壩的主體，總體上來(lái)看單一河口壩砂體為一個(gè)向湖盆傾斜的大型長(zhǎng)軸透鏡體，中間厚邊部薄，被泥質(zhì)夾層圍限(圖1b)。

圖1 河口壩砂體連井分布剖面

3.1 單一河口壩間夾層

壩間夾層的形成主要有兩種成因，一是由于相鄰兩期砂體間歇期水動(dòng)力條件的減弱，形成砂體間的泥質(zhì)沉積，造成泥質(zhì)夾層形成(圖2a)。二是由于河口壩砂體不斷向湖盆進(jìn)積，后期發(fā)育的分流河道下切到先期河口壩砂體內(nèi)部，后期河道底部下切侵蝕亦可形成河道底部滯留泥礫隔擋層(圖2b)。單一河口壩砂體間發(fā)育的夾層厚度大，延伸范圍大，主要順砂體沉積方向延伸，橫向發(fā)育穩(wěn)定。

3.2 河口壩內(nèi)部夾層

河口壩內(nèi)部夾層主要為河口壩內(nèi)部各增生體之間的夾層。增生體主要沉積于洪泛時(shí)期，其水動(dòng)力條件強(qiáng)，當(dāng)進(jìn)入洪泛事件之后的平水期時(shí)，其水動(dòng)力條件減弱，細(xì)粒懸浮物質(zhì)會(huì)在前期增生體之上沉積(圖2c)。從取心井巖心觀察來(lái)看，增生體之間的夾層以細(xì)粉砂巖和泥巖為主，厚度不大，這類夾層往往發(fā)育于河口壩的壩尾及壩側(cè)翼，分布較局限，界面可以是平行產(chǎn)狀，也可以是傾斜產(chǎn)狀。

圖2 夾層成因類型

4 夾層空間分布特征

對(duì)于四級(jí)界面對(duì)應(yīng)的夾層，單井夾層特征明顯，厚度較大，延伸范圍較大，橫向發(fā)育穩(wěn)定，因此依據(jù)單井夾層劃分結(jié)果，繪制夾層的平面分布規(guī)律圖，采用相控建模的方法得到夾層的三維模型[7]。以42單砂層為例對(duì)夾層的分布特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明，夾層的厚度為1～2 m，夾層連續(xù)性好，夾層發(fā)育面積占單層砂體面積的86%，表明對(duì)該砂體具有較強(qiáng)的遮擋能力。

對(duì)于三級(jí)界面對(duì)應(yīng)的夾層，這類夾層分布局限，井間存在較大的不確定性，因此采用隨機(jī)模擬的方式建立夾層的三維模型，對(duì)這類夾層進(jìn)行描述。由于隨機(jī)建模具有一定的不確定性，因此進(jìn)一步通過(guò)后期的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行修正，以便得到符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)的合理夾層模型。

通過(guò)對(duì)42單層單一河口壩進(jìn)行構(gòu)型解剖，發(fā)現(xiàn)砂體內(nèi)部可劃分為2個(gè)構(gòu)型界面，相應(yīng)地將該砂體分為3期增生體(圖1a)。分別沿順?biāo)鞣较蚝痛怪彼鞣较驅(qū)?nèi)部這兩個(gè)構(gòu)型界面進(jìn)行劃分與對(duì)比，將劃分的構(gòu)型界面作為河口壩砂體內(nèi)部地層細(xì)分的層面來(lái)約束夾層模擬，以確保模擬出的夾層與構(gòu)型界面伴生。平面上設(shè)置網(wǎng)格精度為5 m×5 m，縱向上設(shè)置網(wǎng)格為0.1 m，采用等比例方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并把夾層垂向比例曲線作為夾層模擬的概率約束。由于單砂體內(nèi)部夾層厚度薄，平面分布不穩(wěn)定，所以采用各向異性的變差函數(shù)，且以順?biāo)鞣较驗(yàn)橹鞣较蜻M(jìn)行變差函數(shù)擬合。

由于序貫指示模擬結(jié)果具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，因此還需結(jié)合開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)資料對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和修訂。以A30井組為例，距離A30注水井相近的兩口采油井A24和A35，生產(chǎn)狀況卻存在差異，從單井分配曲線看(圖3)，A24的含水率在50%左右，產(chǎn)液量在200 m3以上，而A35的含水率在20%左右，產(chǎn)液量在100 m3以下，因此認(rèn)為可能是隔夾層的遮擋作用導(dǎo)致A35注水效果比較差。隔夾層建模結(jié)果也表明，A35井附近存在隔夾層，因此，通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行再處理，使得夾層三維模型既與井點(diǎn)吻合，井間又符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)。

壩內(nèi)夾層模型分析表明，夾層主要分布在壩尾及壩側(cè)翼，分布比較零散，平面上連續(xù)性差，對(duì)砂體的封隔能力較差，只能起到局部遮擋的作用。

圖3 A24及A35井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)小層內(nèi)部夾層包括壩間夾層和壩內(nèi)夾層。壩間夾層的形成主要有兩種成因，一是由于相鄰兩期砂體間歇期水動(dòng)力條件的減弱，形成砂體間的泥質(zhì)沉積，造成泥質(zhì)夾層形成；二是由于河口壩砂體不斷向湖盆進(jìn)積，后期發(fā)育的分流河道下切到先期河口壩砂體內(nèi)部，后期河道底部下切侵蝕亦可形成河道底部滯留泥礫隔擋層。壩內(nèi)部夾層形成于洪泛事件之后的平水期，其水動(dòng)力強(qiáng)度較弱，細(xì)粒懸浮物質(zhì)會(huì)在前期增生體之上沉積，形成泥質(zhì)夾層。

(2)采用相控建模的方法建立了壩間夾層模型，結(jié)果表明，夾層厚度較大、連續(xù)性好，對(duì)下部砂體具有較強(qiáng)的遮擋能力。在構(gòu)型界面的約束下采用隨機(jī)模擬方法建立了壩內(nèi)夾層模型，結(jié)果表明，夾層主要分布在壩尾及壩側(cè)翼，分布比較零散，平面上連續(xù)性差，對(duì)砂體的封隔能力較差，只能起到局部遮擋的作用。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)01-0076-04

2014-08-08

張雨晴，博士，工程師，1982年生，2004年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事石油開(kāi)發(fā)地質(zhì)工作。

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