魯邁拉油田Nahr Umr組油藏傾斜油水界面成因

周家勝，謝景彬，林　健

魯邁拉油田Nahr Umr組油藏傾斜油水界面成因

周家勝1，2，謝景彬2，林健3

（1.中國石油集團勘探開發(fā)公司，北京100034；2.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；3.中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計分公司，山東青島266071）

為研究伊拉克魯邁拉油田阿爾比階Nahr Umr組碎屑巖油藏油水界面傾斜成因，提高油氣儲量評估的準確性及開發(fā)方案部署和調(diào)整的合理性，在系統(tǒng)總結(jié)造成傾斜油水界面成因的基礎(chǔ)上，綜合利用測井資料、電纜地層壓力測試資料以及區(qū)域地質(zhì)資料，從地層水流量估算、油水界面傾斜幅度分析、油水壓力梯度響應(yīng)特征和區(qū)域壓力變化規(guī)律4個方面進行了論證。認為水動力作用是造成阿爾比階Nahr Umr組碎屑巖油藏油水界面傾斜的主要原因，水動力來源于東北部的特羅斯—扎格羅斯逆沖斷裂褶皺帶地表水的補充。

伊拉克；魯邁拉油田；碎屑巖油藏；阿爾比階；傾斜油水界面；水動力作用

傳統(tǒng)石油地質(zhì)學(xué)通常認為，在同一油藏中具有統(tǒng)一的油水界面，大量具有傾斜油水界面油藏的發(fā)現(xiàn)，正在改變傳統(tǒng)石油地質(zhì)學(xué)的認識。國內(nèi)外眾多學(xué)者對傾斜油水界面的成因進行了研究，提出了4種成因類型：①水動力作用［1-2］，地層水流動導(dǎo)致等勢面差異，形成傾斜油水界面；②毛細管壓力［3-4］，由于物性差異導(dǎo)致毛細管壓力不同，形成傾斜油水界面；③地溫場作用［5-6］，由于存在鹽丘或熱底辟等，使儲集層溫度變化，從而導(dǎo)致流體密度不同，形成傾斜油水界面；④非穩(wěn)態(tài)成藏［7-9］，由于后期構(gòu)造運動的影響，使處于動態(tài)平衡的油氣發(fā)生新的運移，從而導(dǎo)致油水界面傾斜。不同的成因類型，其響應(yīng)特征也不同，因此，通過對響應(yīng)特征的分析，可以判斷出油水界面傾斜的成因類型。筆者根據(jù)不同成因類型的響應(yīng)特征，利用測井資料、電纜地層壓力測試資料和區(qū)域地質(zhì)資料進行綜合分析，提出造成魯邁拉油田阿爾比階Nahr Umr組碎屑巖油藏油水界面傾斜的原因是水動力作用，這一認識對油氣儲量的計算和開發(fā)方案的部署與調(diào)整有重要的指導(dǎo)意義。

1　研究區(qū)地質(zhì)概況

魯邁拉油田位于伊拉克南部巴士拉省東部，由北魯邁拉和南魯邁拉2個區(qū)塊組成，為一簡單長軸背斜構(gòu)造，南北長約80 km，東西寬10～14 km，油田有南、北2個構(gòu)造高點，中間以鞍部相連（圖1）。地震剖面上，垂向上各層構(gòu)造形態(tài)基本一致，斷層不發(fā)育［10-11］。魯邁拉油田發(fā)育有多套含油層系，其中白堊系阿爾比階Nahr Umr組是其主力含油層系之一，埋深2 700～3 000 m，屬淺海三角洲沉積。根據(jù)巖性與沉積環(huán)境的差異，將Nahr Umr組從上到下劃分為5段（圖2），依次為A段、B段、C段、D段和E段，其中A段為半深海相泥巖和碳酸鹽巖混合沉積；B段為臺地相碳酸鹽巖；C段為三角洲前緣—三角洲平原砂泥巖；D段為三角洲平原相砂巖；E段為淺海相泥巖。其中A段和B段由于物性較差而不含油；C段和D段是主要的儲集層段，由穩(wěn)定的海相泥巖分隔，具有各自獨立的水動力系統(tǒng)；E段則整體為含水層。C段為砂泥巖交互的薄層油藏，厚度為67.0 m，砂體厚度為30.0 m，有效厚度為20.7 m，平均孔隙度為18.2%，平均滲透率為300 mD.D段主要為河流—三角洲平原沉積，多期河道切割疊加連片分布，形成巨厚塊狀砂巖儲集層，儲集層厚度為82.0 m，砂體厚度為79.0 m，平均油層厚度為14.3 m，平均孔隙度為20.3%，滲透率為0.3～4 157.0 mD，平均滲透率為1 855.7 mD，為中孔高滲儲集層。

圖1　伊拉克魯邁拉油田構(gòu)造位置及Nahr Umr組頂面構(gòu)造

圖2　魯邁拉油田Nahr Umr組綜合柱狀剖面

2　單井油水界面確定

常用的確定油水界面方法有4種：試油資料法、測井資料法、壓汞資料法和壓力數(shù)據(jù)法。筆者利用測井資料、巖心分析資料和壓力資料綜合分析確定油水界面（圖3），以X-A08井為例，利用巖性、孔隙度和電阻率曲線分析，確定的油水界面深度為2 803.8 m；電纜地層壓力測試點數(shù)據(jù)回歸確定的油水界面深度為2 803.7 m，多種資料相互驗證了油水界面識別的準確性。通過每口井油水界面逐一分析，發(fā)現(xiàn)Nahr Umr組碎屑巖油藏的油水界面從北到南逐漸加深，北部的井油水界面為2 797.0 m，南部最深2 807.5 m，整體向南傾斜，油水界面傾斜角度為0.06°.

3　水動力油藏識別與成因分析

由于Nahr Umr組碎屑巖油藏油水界面傾斜幅度比較小，毛細管壓力作用和水動力作用作為優(yōu)先考慮的成因。毛細管壓力引起油水界面傾斜，是由于過渡帶的存在導(dǎo)致儲集層油水界面變化。由于受毛細管壓力作用，在物性好的儲集層，油水過渡帶短，油水界面相對淺；在物性差的儲集層，油水過渡帶長，油水界面相對深。油水界面高差的計算公式為

圖3　X-A08井常規(guī)測井曲線和壓力資料綜合識別油水界面

根據(jù)Nahr Umr組碎屑巖油藏的壓汞實驗數(shù)據(jù)，折算至地層條件下的毛細管壓力為0.002～0.010 MPa，地層水和地層原油密度分別為1.15 g/cm3和0.80 g/cm3，計算得到油水界面高差為2.6 m，明顯小于油水界面傾斜幅度9.0 m，可見，毛細管壓力不是造成油水界面傾斜的主要原因。

水動力油藏成因的響應(yīng)特征主要有：①估算的地層流量與開采過程中造成的地層壓力衰竭響應(yīng)一致；②利用地層靜壓資料計算的油水界面傾斜幅度與實際油水界面傾斜幅度一致；③由于油處于平衡狀態(tài)，水處于運動狀態(tài)，油層內(nèi)所有井測試的壓力數(shù)據(jù)點回歸獲得同一條油壓力梯度線，而水層存在多條水壓力梯度線；④區(qū)域上同一水動力系統(tǒng)壓力在區(qū)域上從補給區(qū)到排泄區(qū)，水層壓力逐漸減小，礦化度逐漸增加。

根據(jù)達西定律［12］，地層水流過油藏東西方向截面的流量為

Nahr Umr組碎屑巖油藏D段砂巖滲透率為1 855.7 mD，地層水黏度為0.3 mPa·s，密度為1.15 g/cm3，地層原油密度為0.80 g/cm，地層水流過的油層橫向?qū)挾葹? 000 m，縱向厚度60 m，油水界面傾斜角度為0.06°，則計算地層水流量2 799×104m3/d.投產(chǎn)后的壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，油層的平均地層壓力保持不變，說明地層能量充足。

水動力作用將使油藏地層水從高勢能面向低勢能面運動，地層壓力將沿水流方向逐漸降低，根據(jù)同一深度不同井的水層壓力變化趨勢，可以計算油水界面傾斜幅度，計算公式為

為了研究水層壓力變化規(guī)律，將所測試的水層靜壓數(shù)據(jù)折算至2 880 m處，確保在研究區(qū)域內(nèi)2 880 m處均為水層，發(fā)現(xiàn)水層壓力從北到南逐漸減?。▓D4），壓力變化量為0.004 MPa/km.地層原油密度為0.80 g/cm3，地層水密度為1.15 g/cm3，計算得出油水界面傾斜幅度為1.16 m/km，北Nahr Umr組碎屑巖油藏南北向長軸距離為6 km，計算出傾斜幅度為7.0 m，與實際高度6.5 m接近。

圖4　Nahr Umr組碎屑巖油藏水層折算壓力變化趨勢

在水動力作用油藏中，油層處于動態(tài)平衡狀態(tài)，地層水處于流動狀態(tài)，因此可利用電纜地層壓力評價油水界面變化趨勢。對油層內(nèi)不同井壓力點回歸，可以獲得同一壓力梯度線，而不同井在水層中的壓力梯度線是從補給區(qū)到排泄區(qū)，在同一深度點壓力減小，油水界面是逐漸降低的。在圖5中，可以看出X-A08井和X-A12井油層內(nèi)的壓力點回歸在同一壓力梯度線上，而2口井水的壓力梯度線是不重合的。對油層的壓力梯度線與水層的壓力梯度線回歸，可以獲得油水界面，X-A08井的油水界面為2 803.7 m，X-A12井的油水界面為2 805.0 m，均與實際值一樣。

根據(jù)水文地球化學(xué)的基本原理，在區(qū)域上，由同一水動力系統(tǒng)的補給區(qū)至排泄區(qū)，地層壓力將減小，地下水的礦化度將不斷增加。對特羅斯—扎格羅斯逆沖斷裂西南的哈法亞油田、馬基農(nóng)油田和魯邁拉油田的Nahr Umr組碎屑巖油藏水層靜壓測試資料對比后可以發(fā)現(xiàn)，壓力從離褶皺帶相對較近的哈法亞油田到魯邁拉油田逐漸減?。ū?）。東北部的特羅斯—扎格羅斯逆沖斷裂褶皺提供了一個可能的水動力系統(tǒng)，水源來自于北東方向。

圖5　X-A12井和X-A08井油水界面變化趨勢

表1　3個油田Nahr Umr組碎屑巖油藏2 880 m深度壓力變化

4　結(jié)論與建議

通過地層水流量估算、水層地層壓力變化規(guī)律研究和電纜地層壓力測試梯度在油水層中的響應(yīng)特征3個方面論證表明，造成魯邁拉油田Nahr Umr組碎屑巖油藏油水界面傾斜原因是水動力作用，而不是毛細管壓力作用；區(qū)域上3個油田的壓力由北東到南西地層壓力逐漸降低，是由特羅斯—扎格羅斯逆沖斷裂褶皺帶地表水的補充形成了一個水動力系統(tǒng)，從而導(dǎo)致油水界面的傾斜。建議在評估油氣儲量時，應(yīng)考慮傾斜油水界面的影響；在制定開發(fā)方案時，應(yīng)考慮天然能量的合理利用。

符號注釋

g——重力加速度，m/s2；

ht——油水界面傾斜幅度，m；

hw——水層縱向厚度，m；

Δh——油水界面高差，m；

K——儲集層滲透率，mD；

Lw——油層橫向?qū)挾?，m；

pc1——物性差儲集層毛細管壓力，MPa；

pc2——物性好儲集層毛細管壓力，MPa；

Δp——水層動態(tài)壓力梯度，MPa/km；

qw——地層水流量，m3/d；

ρw——地層水密度，g/cm；

ρo——地層原油密度，g/cm3；

Δρwo——地層水油密度差，g/cm3；

μw——地層水黏度，mPa·s；

θ——油水界面傾角，（°）.

［1］HUBBERT M K.Entrapment of petroleum under hydrodynamic condition［J］.AAPG Bulletin，1953，37（8）：1 954-2 026.

［2］李傳亮.油水界面傾斜原因分析［J］.新疆石油地質(zhì)，2006，27（4）：498-499. LI Chuanliang.Theoretical analysis of dipping water-oil contacts［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2006，27（4）：498-499.

［3］時佃海.油水界面傾角與儲集層物性變化關(guān)系分析［J］.新疆石油地質(zhì)，2006，27（3）：322-323. SHI Dianhai.Relationship between WOC dipping and varied petrophysical properties［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2006，27（3）：322-323.

［4］林景曄，童英，王新江.大慶長垣砂巖儲層構(gòu)造油藏油水界面控制因素研究［J］.中國石油勘探，2007，12（3）：13-16. LIN Jingye，TONG Ying，WANG Xinjiang.Research on controlling factors of oil-water interface of structural oil reservoirs in sandstone reservoirs of Daqing placanticline structure［J］.China Petroleum Exploration，2007，12（3）：13-16.

［5］STENGER B A.Regional temperature gradient：a key to tilted OOWC［R］.SPE 53197，1999.

［6］STENGER B A，PHAM T R，AL-SAHHAF A A，et al.Assessing the oil-water contact in Haradh Arab-D［R］.SPE 71339，2001.

［7］孫龍德，江同文，徐漢林，等.塔里木盆地哈得遜油田非穩(wěn)態(tài)油藏［J］.石油勘探與開發(fā)，2009，36（1）：62-67. SUN Longde，JIANG Tongwen，XU Hanlin，et al.Unsteady reservoir in Hadson oilfield，Tarim basin［J］.Petroleum Exploration and Development，2009，36（1）：62-67.

［8］江同文，徐漢林，練章貴，等.傾斜油水界面成因分析與非穩(wěn)態(tài)成藏理論探索［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，30（5）：1-5. JIANG Tongwen，XU Hanlin，LIAN Zhanggui，et al.Origin of tilted oil-water contact and probe into the theory of unsteady hydrocarbon accumulation［J］.Journal of Southwest Petroleum University（Science&Technology Edition），2008，30（5）：1-5.

［9］孫龍德，江同文，徐漢林，等.非穩(wěn)態(tài)成藏理論探索與實踐［J］.海相油氣地質(zhì)，2008，13（3）：11-16.SUN Longde，JIANG Tongwen，XU Hanlin，et al.Exploration and practice for theory of unsteady-state hydrocarbon accumulation［J］. Marine Origin Petroleum Geology，2008，13（3）：11-16.

［10］JASSIM S Z，GOFF J C.Geology of Iraq［M］.Dolin：Prague and Moravian Museum，Brno，2006.

［11］何登發(fā)，何金有，文竹，等.伊拉克油氣地質(zhì)與勘探潛力［M］.北京：石油工業(yè)出版社，20103. HE Dengfa，HE Jinyou，WEN Zhu，et al.Oil and gas geology and exploration potential in Iraq［M］.Beijing：Petroleum Industry Press，2013.

［12］朗兆新.油氣地下滲流力學(xué)［M］.山東東營：石油大學(xué)出版社，2001. LANG Zhaoxin.Oil and gas seepage mechanics［M］.Dongying，Shandong：University of Petroleum Press，2001.

（編輯曹元婷）

Genesis of Inclined Water Oil Contact in Nahr Umr Reservoir，Rumaila Oilfield

ZHOU Jiasheng1，2，XIE Jingbin2，LIN Jian3
（1.China National Oil and Gas Exploration and Development Corporation，Beijing 100034，China；2.Research Institute of Petroleum Exploration&Development，PetroChina，Beijing 100083，China；3.East China Design Branch，China Petroleum Engineering Construction Corporation，Qingdao，Shandong 266071，China）

To understand the genesis of inclined water oil contact in Nahr Umr clastic reservoir of Albian stage in Rumaila oilfield and improve the accuracy of oil and gas reserves estimation and rationality of development plan and adjustment，four aspects are discussed including formation water discharge，inclination degree of water oil contact（WOC），characteristics of oil and water pressure gradient response and regional pressure variation by analyzing the data of well logging，wireline formation pressure and regional geology，based on the summaries of the different causes of inclined WOC.It is considered that hydrodynamism is the main reason to result in the inclination of WOC in clastic reservoir of Albian Nahr Umr formation and the hydrodynamic force is sourced from the surface water supply in Teros-Zagros thrustfault fold belt in the northeastern part of the oilfield.

Iraq；Rumaila oilfield；clastic reservoir；Albian stage；inclined water oil contact；hydrodynamism

TE112.422

A

1001-3873（2016）05-0620-04DOI：10.7657/XJPG20160523

2015-04-17

2016-05-16

中國石油科技重大專項（2011E-2501）

周家勝（1979-），男，重慶人，工程師，博士，油田開發(fā)，（Tel）18600598452（E-mail）slenderzhou@126.com