海相砂巖小層單元內(nèi)部砂體精細(xì)地質(zhì)研究
——以塔中16油田巴楚組東河含礫砂巖段為例

朱衛(wèi)紅，吳勝和，韓濤，文章，唐成偉，曹曉江

（1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；2.中國石油塔里木油田分公司開發(fā)事業(yè)部，新疆庫爾勒841000）

海相砂巖小層單元內(nèi)部砂體精細(xì)地質(zhì)研究
——以塔中16油田巴楚組東河含礫砂巖段為例

朱衛(wèi)紅1，2，吳勝和1，韓濤2，文章2，唐成偉1，曹曉江2

（1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；2.中國石油塔里木油田分公司開發(fā)事業(yè)部，新疆庫爾勒841000）

塔中16油田含礫砂巖段為海相濱岸沉積，分為5個(gè)小層，為滿足油藏高效開發(fā)的需要，須進(jìn)行小層內(nèi)部單砂體的精細(xì)刻畫。采用在測井曲線上進(jìn)行巖電標(biāo)定識別，將單一臨濱砂壩細(xì)分為砂壩內(nèi)緣、砂壩主體、砂壩外緣3個(gè)部分，將單砂體的識別標(biāo)志分為離岸水道分割式、側(cè)向接觸式和垂向疊置式3種類型。層內(nèi)單砂體的分布特征通過剖面上平行、斜交和垂直海岸的3個(gè)方向以及平面上分5個(gè)小層的方式進(jìn)行了精細(xì)描述。在此基礎(chǔ)上將小層級別和小層內(nèi)單砂體級別應(yīng)用到油田實(shí)際生產(chǎn)中，小層級別針對直井利用層間差異封堵高含水層段，有效實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)油控水；單砂體級別針對水平井利用單砂體之間的滲流差異封堵高出水層段，有效緩解了水平井的快速水淹。

塔里木盆地；塔中地區(qū)；海相砂巖；含礫砂巖段；砂體精細(xì)刻畫；水平井開發(fā)

塔里木盆地是中國最大的內(nèi)陸含油氣盆地，蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，在目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油氣藏中，石炭系東河砂巖油藏占有重要地位，塔中碎屑巖區(qū)塊大部分以開采東河砂巖儲(chǔ)集層中的油氣為主。塔中16油田主要含油層段為石炭系東河砂巖中的含礫砂巖段，該段為濱岸環(huán)境臨濱亞相沉積，臨濱砂壩是主要的儲(chǔ)集層[1-3]。油田自1999年全面投產(chǎn)以來，綜合含水率已高達(dá)93.5%，產(chǎn)量處于遞減階段，原來地質(zhì)研究主要集中在小層這一級別，對于小層內(nèi)部的砂體刻畫還未開展過。為了提高采收率以及為后期開發(fā)方案的調(diào)整奠定地質(zhì)基礎(chǔ)，迫切需要對小層內(nèi)部結(jié)構(gòu)和滲流屏障等進(jìn)行精細(xì)研究。同時(shí)，塔中16油田整體以水平井開發(fā)，儲(chǔ)集層埋藏深、鉆井風(fēng)險(xiǎn)大，為提高水平井的開發(fā)效果，也亟需對小層內(nèi)部砂體單元的空間展布進(jìn)行精細(xì)刻畫。

1　研究區(qū)概況

1.1構(gòu)造特征

塔中16油田位于塔里木盆地塔中低凸起北部斜坡帶塔中16號構(gòu)造（圖1a），西鄰塔中4油田，東鄰塔中24油田。塔中16油田含礫砂巖段頂面構(gòu)造是一個(gè)簡單的長軸背斜，呈北西—南東向展布，構(gòu)造幅度低（圖1b)，南緩北陡，無斷裂切割，有5個(gè)次級高點(diǎn)（TZ16-12高點(diǎn)、TZ166高點(diǎn)、TZ16-H18高點(diǎn)、TZ16-9高點(diǎn)和TZ16-10高點(diǎn)）[4]，構(gòu)造的最高點(diǎn)位于塔中16井以北800m，高點(diǎn)海拔-2 688m，閉合線海拔-2 720m，圈閉閉合高度為32m.

1.2地層發(fā)育及儲(chǔ)集層特征

研究區(qū)鉆遇的石炭系巴楚組自上而下可以分為3個(gè)巖性段，即生屑灰?guī)r段、下泥巖段和東河砂巖段。其中東河砂巖段細(xì)分為含礫砂巖段、均質(zhì)砂巖段和底部礫巖段（圖2）。本次研究目的層含礫砂巖段厚約4~20m，巖性為灰色細(xì)砂巖、褐色含礫細(xì)砂巖及灰白色含礫粗砂巖。

含礫砂巖段在垂向上可以劃分出5個(gè)小層，對應(yīng)于圖2中的5個(gè)準(zhǔn)層序，1~3小層受成巖作用的影響，物性較差，1小層基本為干層；2，3小層物性普遍較差，孔隙度小于16%，滲透率為7.2~31.4mD；4，5小層物性較好，孔隙度為10%~18%，滲透率為61~410mD，主要在100~200mD，內(nèi)部夾層多為粉砂質(zhì)泥巖和鈣質(zhì)砂巖。

圖1　塔中16油田區(qū)域位置（a）和塔中16油田東河含礫砂巖段頂面構(gòu)造（b）

圖2　塔中16油田石炭系巴楚組鉆遇地層劃分

塔中16油田石炭系東河砂巖油藏儲(chǔ)集類型為孔隙型，參考塔中地區(qū)石炭系巴楚組東河砂巖油藏儲(chǔ)集層分類標(biāo)準(zhǔn)（表1），對儲(chǔ)集層類型進(jìn)行了評價(jià)。研究區(qū)含礫砂巖段的Ⅰ類儲(chǔ)集層主要分布在4，5小層，約占儲(chǔ)集層總數(shù)的50%；Ⅱ類、Ⅲ類儲(chǔ)集層主要分布在1~3小層，約占儲(chǔ)集層總數(shù)的30%，Ⅳ類非儲(chǔ)集層形成油層中的隔層或夾層[5]，約占儲(chǔ)集層總數(shù)的20%.

表1　塔中16油田石炭系東河砂巖儲(chǔ)集層分類評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3開發(fā)過程中亟需解決的問題

塔中16油田目前已進(jìn)入快速遞減階段，含水率快速上升至90%以上，年度自然遞減率為23%，如何通過精細(xì)地質(zhì)研究實(shí)現(xiàn)控制采油井含水率上升、有效挖潛剩余油成為目前亟需解決的問題。因此開展小層內(nèi)部砂體的精細(xì)刻畫成為解決這一問題的關(guān)鍵，此項(xiàng)研究在整個(gè)塔中地區(qū)尚屬首次。

2　小層內(nèi)部單砂體精細(xì)刻畫

2.1小層級別砂體分布特征

塔中16油田含礫砂巖段沉積相為臨濱亞相，小層級別的砂體基本對應(yīng)為復(fù)合臨濱砂壩，從層序地層學(xué)角度來講，復(fù)合臨濱砂壩級別基本與準(zhǔn)層序相當(dāng)。含礫砂巖段共劃分為5個(gè)小層（準(zhǔn)層序），小層之間發(fā)育鈣質(zhì)、泥質(zhì)或物性夾層；含礫砂巖段屬于高位體系域晚期的海退沉積背景下的產(chǎn)物，沉積水體不斷后退，濱岸沉積物不斷向海方向前積，5個(gè)小層自下而上分布范圍逐漸減小，并且頂部接受剝蝕。

2.2小層內(nèi)部單砂體分布特征

小層級別對應(yīng)的復(fù)合臨濱砂壩在平面上基本成席狀大面積展布，其內(nèi)部是由多個(gè)成因單元構(gòu)成，因此復(fù)合臨濱砂壩這一規(guī)模的構(gòu)型特征不能反映小層砂體內(nèi)部成因單元間的非均質(zhì)性。復(fù)合臨濱砂壩由多個(gè)單砂體（單一臨濱砂壩）相互切割疊置組成。在油田開發(fā)后期高含水階段，單一臨濱砂壩之間的沉積界面對剩余油的分布起著重要的控制作用。通過開展單一臨濱砂壩的刻畫研究，既能豐富對海相濱岸儲(chǔ)集層砂體的解剖方法，同時(shí)也解決了油田的實(shí)際生產(chǎn)問題。

2.2.1單一臨濱砂壩沉積單元細(xì)分

與三角洲河口壩類似，單一臨濱砂壩在內(nèi)部存在巖性差異。對其內(nèi)部沉積單元細(xì)分是在復(fù)合臨濱砂壩內(nèi)部區(qū)分出單一臨濱砂壩的基礎(chǔ)，根據(jù)沉積單元的發(fā)育部位及巖性等特征，可以將臨濱砂壩細(xì)分為砂壩內(nèi)緣、砂壩主體、砂壩外緣[6-7]。其巖電特征差異較大，通過巖電標(biāo)定可在測井曲線上識別。

砂壩內(nèi)緣位于臨濱砂壩近海岸方向，受碎浪、沿岸流作用。砂壩內(nèi)緣在海平面下降時(shí)，易出露水面，常形成鈣質(zhì)膠結(jié)。自然電位與自然伽馬曲線常呈指狀，深側(cè)向與淺側(cè)向電阻率曲線幅度差較砂壩主體小。砂壩內(nèi)緣巖性通常為細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，厚度一般小于2m，原始孔隙度相對較低。砂壩主體為臨濱砂壩的主要組成部分，厚度大、粒度相對較粗，以含礫砂巖、中粗砂巖為主，常受破浪作用的影響，以楔狀或板狀交錯(cuò)層理為主。自然伽馬曲線以箱形為主。厚度一般為4~7m，是主要的含油儲(chǔ)集層，砂壩主體內(nèi)部常常存在鈣質(zhì)夾層。砂壩外緣位于臨濱砂壩的前緣，巖性以粉砂巖、細(xì)砂巖為主，砂體厚度較小，常與泥質(zhì)粉砂巖等互層。自然伽馬曲線呈指狀，微電位與微梯度曲線幅度差也小于壩主體，砂體厚度一般為1~3m.

2.2.2單一臨濱砂壩識別標(biāo)志

（1）離岸水道分割式當(dāng)波浪靠近海岸時(shí)，產(chǎn)生垂直岸線方向的離岸流，離岸流終止于破浪帶，離岸流又把細(xì)粒沉積物向大海方向搬運(yùn)，從而形成離岸水道[8]。離岸水道將同一時(shí)期形成的不同臨濱砂壩分割開，可通過離岸水道對單一臨濱砂壩進(jìn)行識別。

（2）側(cè)向接觸式在同一小層內(nèi)，后期沉積的臨濱砂壩會(huì)疊置在前期形成的臨濱砂壩之上。垂直海岸線方向，單一臨濱砂壩間常表現(xiàn)出側(cè)向接觸，根據(jù)傾斜分布的單一臨濱砂壩界面可以識別出單一臨濱砂壩[9]。同一小層內(nèi)可側(cè)向細(xì)分為幾期單一臨濱砂壩。因此垂直海岸線方向易在臨濱砂壩之間形成楔狀交錯(cuò)層理，單一臨濱砂壩延伸長度較短，水平井沿此方向鉆井易鉆遇不同臨濱砂壩。

（3）垂向疊置式平行于海岸線方向，不同臨濱砂壩之間表現(xiàn)為垂向疊置，疊置界面常為平行狀。平行于海岸線方向的TZ16-13井至TZ168井間間距二千多米，早期單一臨濱砂壩與晚期單一臨濱砂壩之間的沉積界面近似平行。在垂向上，早期單一臨濱砂壩沉積單元類型是砂壩主體，晚期單一臨濱砂壩的沉積單元?jiǎng)t是砂壩前緣。

2.2.3單一臨濱砂壩分布特征

（1）單一臨濱砂壩剖面展布特征從垂直、斜交及平行岸線等3個(gè)方向?qū)紊绑w（單一臨濱砂壩）的剖面特征進(jìn)行描述。剖面AA'為位于研究區(qū)西北部的垂直海岸線剖面，剖面BB'為研究區(qū)東部斜交海岸線的剖面，剖面CC'則為平行于海岸線的剖面。

從圖3a可以看出，5個(gè)小層（對應(yīng)5期復(fù)合臨濱砂壩）的分布范圍由下至上逐漸減小。砂體連片分布，砂巖連續(xù)性好，在剖面中可以見到單一臨濱砂壩由砂壩內(nèi)緣、砂壩主體過渡到砂壩外緣的過程。砂體總體上向海傾斜，后期單一臨濱砂壩呈斜列狀疊置于前期臨濱砂壩之上，前積特征明顯。

圖3b為斜交海岸線方向BB'剖面的臨濱砂壩展布圖。剖面與海岸線斜交，因此單一臨濱砂壩的延伸長度較AA'更遠(yuǎn)。在剖面中，也表現(xiàn)出與剖面AA'類似的砂壩前積特征。

圖3c為平行海岸線方向CC'剖面的臨濱砂壩展布圖，剖面與海岸線近似平行。從圖3c可以看出，單一臨濱砂壩明顯變得連續(xù)，常常延伸3~5 km，甚至全區(qū)分布。在剖面上，單一臨濱砂壩之間的夾層常常近似平行，臨濱砂壩之間的組合關(guān)系常常是下部為砂壩主體，上部為其他單一臨濱砂壩的內(nèi)緣，因而在垂向上表現(xiàn)出物性的差異。

（2）單一臨濱砂壩平面分布特征在研究區(qū)單井單砂體（單一臨濱砂壩）識別的基礎(chǔ)上，結(jié)合剖面的劃分結(jié)果并經(jīng)過相互驗(yàn)證和修改，以沉積模式指導(dǎo)，繪制了各小層（復(fù)合臨濱砂壩）內(nèi)單一臨濱砂壩分布的平面圖。

圖3　塔中16油田東河含礫砂巖段垂直海岸線（a）、斜交海岸線（b）和平行海岸線（c）臨濱砂壩剖面展布（剖面位置見圖1）

5小層內(nèi)的單砂體平面上分布范圍一般為2~ 3 km，砂壩主方向可延伸7~9 km，側(cè)向上則延伸3~ 5 km，可以劃分出7個(gè)單砂體（圖4a）。4小層內(nèi)的單砂體平面上分布范圍一般為2 km，砂壩主方向延伸6~8 km，側(cè)向上延伸2~4 km，可以劃分出7個(gè)單砂體（圖4b）。3小層內(nèi)可識別出6個(gè)單砂體，展布范圍為1~2 km（圖4c）；2小層亦可劃分為6個(gè)單砂體，但規(guī)模較3小層明顯變?。▓D4d）；1小層在研究區(qū)可劃分為3個(gè)單砂體，規(guī)模相對而言最小，展布范圍為1 km左右（圖4e）。

圖4　塔中16油田東河含礫砂巖段各小層內(nèi)部單砂體分布

3　在油田實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

砂體單元的精細(xì)刻畫對塔中16油田生產(chǎn)井的措施調(diào)整具有有效的作用，下面從小層（復(fù)合臨濱砂壩）級別、小層內(nèi)部單砂體級別（單一臨濱砂壩）2個(gè)方面進(jìn)行實(shí)際論證。

3.1小層級別

塔中16油田含礫砂巖段1~3小層和4~5小層之間，分布有比較穩(wěn)定的泥巖隔夾層，厚度在1~2m，是復(fù)合砂壩之間的沉積界面，將含礫砂巖段油藏分隔為兩個(gè)壓力系統(tǒng)，1~3小層為一套壓力系統(tǒng)，4~5小層為一套壓力系統(tǒng)。開發(fā)初期，1~3小層和4~5小層的原始地層壓力都在44MPa左右；經(jīng)過不同的開發(fā)階段，目前1~3小層靜壓下降到了30MPa，而4~5小層靜壓仍保持在40MPa以上。

針對直井利用層間差異封堵高含水層段，有效實(shí)現(xiàn)穩(wěn)油控水。以TZ161井為例，該井1997年2月開始投產(chǎn)，合采2~3小層和5小層，投產(chǎn)初期，日產(chǎn)量達(dá)到了80 t，不含水，經(jīng)歷了17個(gè)月的無水產(chǎn)油期后，1998年7月開始見水，此后含水迅速上升，到2008年5月含水率達(dá)到了93%.通過對小層砂體的綜合分析，認(rèn)為出水層段主要在5小層，并且4小層頂部發(fā)育的泥質(zhì)夾層（也就是1~3小層和4~5小層之間的區(qū)域隔夾層）阻擋了5小層的水體浸入到2~3小層，因此2~3小層是剩余油相對富集的層段。2008年5月封堵5小層，單獨(dú)生產(chǎn)2~3小層，產(chǎn)液量和含水率直線下降，措施效果明顯，截至2014年12月，累計(jì)增油2.4×104t.按同樣思路，塔中16油田總計(jì)排查措施實(shí)施了合采井5口，累計(jì)增油9.8×104t.

3.2單砂體級別

每個(gè)小層由有多個(gè)單砂體組成，不同單砂體之間存在切截疊置關(guān)系，各單砂體內(nèi)部的物性存在一定差異，單砂體之間的界面往往也是滲流性質(zhì)發(fā)生變化的界面，流體跨越不同單砂體進(jìn)行流動(dòng)也會(huì)存在差異[10]。

針對水平井利用單砂體之間的滲流差異封堵高出水層段，有效緩解了水平井快速水淹的問題。以TZ16-C1井為例，該井1998年4月投產(chǎn)4小層，經(jīng)過11個(gè)月無水采油期后，1999年3月開始見水，此后含水迅速上升，到2008年12月含水率達(dá)到93%，通過對過塔中16井的砂體刻畫，發(fā)現(xiàn)水平段鉆遇了4小層內(nèi)部2個(gè)不同的單砂體（水平段沿進(jìn)入地層的方向首先鉆遇單砂體A，然后鉆遇單砂體B），受單砂體物性的影響，2個(gè)單砂體（單砂體A和單砂體B）之間的產(chǎn)液量相差較大，產(chǎn)能貢獻(xiàn)率有一定差別。經(jīng)過綜合分析認(rèn)為，單砂體B滲流特征好，水體的快速推進(jìn)抑制了單砂體A流體的產(chǎn)出，造成了該井生產(chǎn)含水快速上升；而物性較差的單砂體A是剩余油相對富集段。2009年1月，封堵單砂體B所在的水平段，單采單砂體A，措施實(shí)施后產(chǎn)液量和含水率有一定幅度下降，產(chǎn)油量上升，措施效果良好，累計(jì)增油1.5×104t.塔中16油田總計(jì)排查措施實(shí)施3口井，累計(jì)增油5.1×104t.

4　結(jié)論

塔中16油田含礫砂巖段共劃分為5個(gè)小層（準(zhǔn)層序），是高位體系域晚期海退沉積背景下的濱岸沉積，5個(gè)小層自下而上分布范圍逐漸減小，并且頂部接受剝蝕。小層內(nèi)部的單砂體（單一臨濱砂壩）可細(xì)分為砂壩內(nèi)緣、砂壩主體和砂壩外緣3個(gè)部分；單砂體的識別標(biāo)志可分為3種類型：離岸水道分割式、側(cè)向接觸式和垂向疊置式。通過單砂體的精細(xì)刻畫，實(shí)現(xiàn)了平行、斜交和垂直海岸3個(gè)方向小層內(nèi)部單砂體的剖面描述以及分5個(gè)小層的層內(nèi)單砂體平面描述。在此基礎(chǔ)上，將研究成果分小層級別和小層內(nèi)單砂體級別應(yīng)用到油田實(shí)際生產(chǎn)中，有效封堵了直井及水平井的高含水層段，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)油控水。

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Detailed Geologic Study of InternalSandbody ofLayer Units in M arine Sandstone:A Case Study ofDonghe Pebbly Sandstone Sub?M ember ofBachu Formation in Tazhong?16Oilfield

ZHUWeihong1,2,WUShenghe1,HAN Tao2,WEN Zhang2,TANGChengwei1,CAOXiaojiang2

(1.SchoolofEarth Science,China University ofPetroleum,Beijing 102249,China; 2.DevelopmentDivision,Tarim Oilfield Company,PetroChina,Korla,Xinjiang 841000,China)

The pebbly sandstone sub?member in Tazhong?16 oilfield asmarine coastal deposits is divided into five layersand has tomake a fine description ofinternal single sandbody in the layers for the need ofefficient reservoirdevelopment.Bymeans ofrock electric calibra?tion and identification on thewell logs,the single shoreface dam is classified as inneredge,main partand outeredge,and the single sand?body can be divided into such three typesasoffshorewaterway split,lateral contactand verticalsuperimposition.The distributionsofthe in?ternal single sandbody are described in detail on the section in directions ofparallel,oblique and perpendicular to the coastline and on the plane in five layers.The case study shows that the single layer level is suitable forblocking high water?cut intervalsaccording to interlayer heterogeneity in view ofverticalwell,which can effectively realize thewater?cut controland stable production;while single sandbody level favorable forblocking high water?cut intervals according to seepage difference between single sand bodies in view ofhorizontal,which can effectively alleviate the quicklywaterflooded problem.

Tarim basin;Tazhong area;marine sandstone;pebbly sandstone sub?member;detailed sandbody description;horizontalwell development

1001-3873（2015）05-0515-06

10.7657/XJPG20150503

TE112.221

A

2015-05-19

2015-08-05

國家973項(xiàng)目（2011CB201105）

朱衛(wèi)紅（1967-），男，湖北黃岡人，教授級高級工程師，博士，開發(fā)地質(zhì)，（Tel）13579020585（E-mail）hantao-tlm@ petrochina.com.cn