基于單成因砂體的三角洲前緣油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律
——以渤海灣盆地Z油田東營(yíng)組二段下亞段為例

韓雪芳，顏冠山，劉宗賓，宋洪亮，王欣然

[中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 渤海石油研究院，天津 300459]

基于單成因砂體的三角洲前緣油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律
——以渤海灣盆地Z油田東營(yíng)組二段下亞段為例

韓雪芳，顏冠山，劉宗賓，宋洪亮，王欣然

[中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 渤海石油研究院，天津 300459]

在油田開(kāi)發(fā)后期，通過(guò)解剖單成因砂體構(gòu)型，可用于指導(dǎo)油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析以及后續(xù)的剩余油挖潛工作。以儲(chǔ)層構(gòu)型理論為指導(dǎo)，根據(jù)3種垂向分期識(shí)別標(biāo)志(泥質(zhì)夾層、含礫砂巖層和鈣質(zhì)夾層)和4種側(cè)向劃界識(shí)別標(biāo)志(曲線形態(tài)差異、巖性差異、厚度差異和水淹特征差異)，將渤海灣盆地Z油田東營(yíng)組二段下亞段Ⅰ和Ⅱ油組三角洲前緣沉積復(fù)合砂體劃分為多個(gè)代表單一沉積微相(水下分流河道、河口壩等)的單成因砂體，并依據(jù)井間砂體厚度變化與砂體頂面角度二者之間較好的對(duì)數(shù)相關(guān)性，定量確定了單一砂壩砂體尖滅點(diǎn)。由此，重構(gòu)了油田范圍內(nèi)復(fù)雜沉積中河口壩連片分布和水下分流河道交叉疊置的特征。以此為基礎(chǔ)，綜合分析油藏其他動(dòng)靜態(tài)資料，認(rèn)為單成因砂體質(zhì)量差異是影響油水運(yùn)動(dòng)和剩余油分布規(guī)律的主要因素。單個(gè)朵葉體形成相對(duì)獨(dú)立的流體單元，不同類型單成因砂體由于其質(zhì)量差異，表現(xiàn)出不同的滲流能力和水淹特征，優(yōu)質(zhì)單成因砂體易形成優(yōu)勢(shì)通道并造成剩余油的富集。開(kāi)展基于單成因砂體的油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究，可為油田后期加密挖潛和有效提高油田采收率奠定必要的地質(zhì)基礎(chǔ)。

單成因砂體；三角洲前緣；水淹規(guī)律；儲(chǔ)層質(zhì)量差異；剩余油；東營(yíng)組；渤海灣盆地

油田進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)階段后，尋找剩余油、延緩自然遞減、控水穩(wěn)油，是實(shí)現(xiàn)油田持續(xù)高效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。自Allen(1977)[1]，Miall(1985，1996，2006)[2-4]等相繼提出了河流相儲(chǔ)層構(gòu)型界面分級(jí)方案以來(lái)，中國(guó)學(xué)者針對(duì)儲(chǔ)層研究的層次分析方法、儲(chǔ)層構(gòu)型界面識(shí)別、構(gòu)型展布特征、以及不同構(gòu)型單元之間的油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律等方面開(kāi)展了大量的研究工作，使儲(chǔ)層構(gòu)型研究方法得到了長(zhǎng)足的發(fā)展[5-13]，也將其理論及方法逐步由河流相引入到三角洲前緣水下分流河道、河口壩砂體剩余油分布規(guī)律研究中[14-20]。研究實(shí)踐表明，開(kāi)展“單成因砂體”構(gòu)型解剖、描述剩余油分布規(guī)律，以尋找油田中的隱秘“甜點(diǎn)”，是油田開(kāi)發(fā)后期實(shí)現(xiàn)穩(wěn)油控水的重要手段。

渤海灣盆地Z油田為層狀構(gòu)造邊水油藏，采用一套排狀井網(wǎng)、統(tǒng)注統(tǒng)采的開(kāi)發(fā)方式。歷經(jīng)16年注水開(kāi)發(fā)，油田綜合含水率已超過(guò)80%，進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)階段。但油田綜合調(diào)整新實(shí)施的多口采油井，在投產(chǎn)初期含水較低，甚至未含水；老井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)反映注水區(qū)存在水竄，各砂體吸水強(qiáng)度不均，層間矛盾突出。因此，理清油層動(dòng)用不均衡的影響因素，明確油田剩余油分布規(guī)律，是油田面臨的主要生產(chǎn)問(wèn)題。本次研究選取儲(chǔ)層最為發(fā)育、物性最好、剩余油分布最為復(fù)雜的油田東部Ⅰ和Ⅱ油組作為主要研究對(duì)象，在儲(chǔ)層構(gòu)型理論指導(dǎo)下，明確單成因砂體類型、展布規(guī)律及其對(duì)剩余油分布的影響，為油田剩余油挖潛和精細(xì)開(kāi)發(fā)部署提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

Z油田位于渤海灣盆地遼東灣海域遼西凹陷的北洼(圖1)。主力含油層位為東營(yíng)組二段下亞段(東二下亞段)，是典型的湖相三角洲前緣亞相沉積，發(fā)育水下分流河道、河口壩、席狀砂、遠(yuǎn)砂壩和水下分流河道間等5種沉積微相類型；水下分流河道與河口壩交互疊置，儲(chǔ)層橫向連片、穩(wěn)定分布[21-22]。

圖1 Z油田區(qū)域構(gòu)造位置Fig.1 Regional structure map of Oilfield Z

研究區(qū)單井沉積微相及平面展布規(guī)律研究表明，油田以復(fù)合砂體沉積為特征，包括復(fù)合水下分流河道砂體和復(fù)合河口壩砂體。復(fù)合水下分流河道砂體一般為復(fù)合正韻律，由多段正韻律組成；復(fù)合河口壩砂體一般為復(fù)合反韻律，由多段反韻律組成。連片分布的復(fù)合砂體由多期單一水下分流河道砂體或河口壩砂體在垂向、側(cè)向疊置而成。

2 單成因砂體識(shí)別

根據(jù)自然伽馬和電阻率曲線的幅度變化，及復(fù)合砂體內(nèi)的夾層發(fā)育特征，可將復(fù)合砂體劃分為多個(gè)單成因砂體，每個(gè)單成因砂體則代表單一沉積期次形成的水下分流河道砂體或河口壩砂體。

2.1 單成因砂體識(shí)別標(biāo)志

利用研究區(qū)40口井巖心和電測(cè)曲線資料，對(duì)10個(gè)小層進(jìn)行單井垂向單成因砂體劃分、井間側(cè)向單成因砂體邊界識(shí)別，從而建立了Z油田東二下亞段單成因砂體的垂向、側(cè)向識(shí)別標(biāo)志[21](表1)。

1) 垂向界面特征

根據(jù)巖心標(biāo)定和電測(cè)曲線特征，結(jié)合水下分流河道、河口壩組合關(guān)系，確定了泥質(zhì)夾層、含礫砂巖層和鈣質(zhì)夾層3種單成因砂體的垂向分期識(shí)別標(biāo)志。泥質(zhì)夾層是研究區(qū)普遍發(fā)育的一種垂向識(shí)別標(biāo)志，其自然伽馬、電阻率曲線具有明顯回返特征，作為研究區(qū)單一河口壩、單一水下分流河道砂體劃分識(shí)別標(biāo)志。含礫砂巖層主要由沖刷-充填作用形成，其巖性、物性、含油氣性與上下部巖性段存在一定差異，測(cè)井曲線常見(jiàn)一定回返或突變現(xiàn)象，作為單一水下分流河道砂體識(shí)別標(biāo)志。鈣質(zhì)夾層發(fā)育于水下分流河道砂體底部，表現(xiàn)為低自然伽馬、高密度、高電阻率的“刺刀狀尖峰”，作為單一水下分流河道砂體劃分識(shí)別標(biāo)志。

2) 側(cè)向界面特征

在垂向單成因砂體識(shí)別的基礎(chǔ)上，采用平剖結(jié)合的方式，開(kāi)展了單成因砂體配置組合關(guān)系研究，并總結(jié)出研究區(qū)4種單成因砂體側(cè)向邊界識(shí)別標(biāo)志：①測(cè)井曲線形態(tài)差異。河口壩規(guī)模不同，其測(cè)井曲線形態(tài)存在差異，如光滑漏斗形與齒狀漏斗形，在一定程度上也反映了砂體沉積時(shí)水動(dòng)力條件的差異；可作為判斷不同單一河口壩砂體沉積的標(biāo)志。②巖性差異。不連續(xù)分布的水下分流河道間砂體或者河道間泥為不同水下分流河道的側(cè)向分界標(biāo)志。③厚度差異。砂體厚度上呈現(xiàn)“厚薄厚”的形態(tài)，可作為判斷不同河口壩復(fù)合沉積體的側(cè)向拼接標(biāo)志。④水淹特征差異。不同河口壩砂體之間存在一定滲流屏障，影響注采井間的注采連通關(guān)系，引起見(jiàn)水規(guī)律的差異，可作為研究區(qū)不同河口壩的側(cè)向分界標(biāo)志。

表1 Z油田東二下亞段單成因砂體識(shí)別標(biāo)志

2.2 單成因砂體平面展布特征

1) 單成因砂體邊界確定方法

根據(jù)野外露頭及現(xiàn)代沉積觀察，砂壩砂體外形表現(xiàn)為“底平頂凸”的特征，且砂體頂面角度隨著距砂壩中心距離的不同而變化。結(jié)合油田的砂體解剖結(jié)果，通過(guò)對(duì)部分密井網(wǎng)區(qū)域具有典型厚度變化趨勢(shì)的單砂體厚度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，不同井之間砂體厚度變化與井間砂體頂面角度二者之間呈較好的對(duì)數(shù)相關(guān)性(圖2a)。根據(jù)上述認(rèn)識(shí)，若已知某井砂體厚度H，則砂體尖滅點(diǎn)處與該井厚度變化為ΔH，進(jìn)一步可以得到砂體尖滅點(diǎn)處與該井砂體頂面的角度θ；再根據(jù)三角形原理(圖2b)就可以計(jì)算出砂體尖滅點(diǎn)距離該井的平面距離ΔD，從而能夠得到單一砂壩砂體尖滅點(diǎn)的定量化認(rèn)識(shí)。利用該方法對(duì)全油田構(gòu)型單元單一砂體邊界進(jìn)行了預(yù)測(cè)，且實(shí)鉆井吻合率達(dá)到了78.5%。

圖2 Z油田單成因砂體邊界定量化確定方法Fig.2 Quantitative determination method of monogenetic sand boundary in Oilfield Z

2) 單成因砂體平面展布特征

通過(guò)單成因砂體單井上的垂向識(shí)別、剖面上的側(cè)向識(shí)別、平面上的組合匹配及邊界的確定，能夠較真實(shí)的描述Z油田單成因砂體的沉積類型和平面展布規(guī)律。研究認(rèn)為，小層級(jí)別沉積微相中所表現(xiàn)的連片分布的水下分流河道砂體，實(shí)際是由多條分支河道交叉疊置而成；而同一主干河道形成的多個(gè)單一河口壩相互疊置，在平面上呈現(xiàn)出朵狀、寬帶狀連片分布的特征。研究區(qū)總體上以河口壩沉積為主，單一水下分流河道一般規(guī)模較小，寬度多在50～200 m，河口壩可以向前延伸500～1 000 m，或者更大范圍(圖3)。

3 油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律

Z油田屬中高孔滲中粘油油藏，層間、層內(nèi)及平面上的非均質(zhì)特性和統(tǒng)注統(tǒng)采的開(kāi)發(fā)方式，使其單井及平面油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜、水淹樣式多樣。通過(guò)開(kāi)發(fā)井水淹特征分析，研究單成因砂體儲(chǔ)層質(zhì)量差異對(duì)地下油水運(yùn)動(dòng)的控制作用，為下一步剩余油挖潛和精細(xì)開(kāi)發(fā)部署提供必要的技術(shù)支撐。

3.1 水淹特征

研究區(qū)開(kāi)發(fā)井水淹情況統(tǒng)計(jì)表明，主要發(fā)育未水淹、低水淹、中水淹和強(qiáng)水淹4種類型，其中76.3%的儲(chǔ)層段表現(xiàn)為未水淹，強(qiáng)水淹儲(chǔ)層段僅占14.6%(圖4a)。結(jié)合單成因砂體解剖的結(jié)果表明，56.0%的單砂體為未水淹，其中又以河口壩砂體為主，約占55.6%(圖4b，c)。

3.2 單成因砂體儲(chǔ)層質(zhì)量差異對(duì)油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律的控制作用

為了進(jìn)一步明確水淹規(guī)律復(fù)雜化的影響因素，對(duì)研究區(qū)內(nèi)單成因砂體之間的注采對(duì)應(yīng)關(guān)系開(kāi)展研究。研究認(rèn)為具有一定注采對(duì)應(yīng)關(guān)系的單成因砂體之間，發(fā)育4種類型砂體組合關(guān)系(圖5)，包括河口壩砂體注水-河口壩砂體采油、水下分流河道砂體注水-河口壩砂體采油、河口壩砂體注水-水下分流河道砂體采油、水下分流河道砂體注水-水下分流河道砂體采油。通過(guò)分析4種類型的油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律，認(rèn)為在單層內(nèi)部，不同類型單砂體的平面組合樣式導(dǎo)致儲(chǔ)層質(zhì)量的橫向差異，繼而影響著水驅(qū)的優(yōu)勢(shì)方向。

圖3 Z油田東二下亞段8小層單成因砂體解剖結(jié)果Fig.3 Detail of the monogenetic sand of the 8th sublayer in of Oilfield Z

圖4 Z油田東二下亞段水淹特征統(tǒng)計(jì)Fig.4 Watered-out features of in Oilfield Z

1) 河口壩砂體水淹部位多樣化

當(dāng)采油井為河口壩砂體、注水井位于同一個(gè)河口壩或者相鄰的水下分流河道砂體時(shí)，二者連通關(guān)系較好；若注水井位于相鄰河口壩砂體時(shí)，二者連通關(guān)系較差(圖5)。

注采連通的河口壩砂體由于垂向上呈反韻律或者均質(zhì)韻律，油水運(yùn)動(dòng)主要受頂部高滲向上運(yùn)動(dòng)和重力向下運(yùn)動(dòng)雙重影響，水淹樣式以全部水淹和底部水淹為主，偶見(jiàn)頂部水淹。

圖5 Z油田東二下段單成因砂體水淹規(guī)律Fig.5 Watered-out pattern of monogenetic sand in of Oilfield Z

頂部水淹型一般為反韻律河口壩砂體，頂部滲透率大于3 000×10-3μm2，級(jí)差大于10，注入水主要進(jìn)入頂部高滲帶。

底部水淹型一般為相對(duì)均質(zhì)或者級(jí)差較小的河口壩砂體，一般級(jí)差小于10，滲透率大于1 000×10-3μm2，重力在水驅(qū)油過(guò)程中起到了決定性作用，導(dǎo)致砂體下部水淹嚴(yán)重。

2) 水下分流河道砂體以底部水淹為主

當(dāng)采油井為水下分流河道砂體、注水井是水下分流河道砂體或河口壩砂體時(shí)，由于水下分流河道砂體垂向上為正韻律，底部物性好，在重力作用下，注入水優(yōu)先向下流動(dòng)，使砂體底部強(qiáng)水淹(圖5)。水下分流河道砂體底部水淹占水下分流河道水淹層的95%以上。

另外，由于水下分流河道和河口壩在沉積過(guò)程中不斷遷移疊加，使砂體相互疊置切割，造成多種疊置樣式，根據(jù)構(gòu)型解剖結(jié)果表明，砂體垂向疊置樣式中最常見(jiàn)的就是“河道在壩上走”，河道底部與河口壩頂部接觸，砂體物性好，易強(qiáng)水淹，可形成中部強(qiáng)水淹樣式。

綜合以上研究認(rèn)為，水下分流河道、河口壩砂體儲(chǔ)層質(zhì)量好，在一定注采對(duì)應(yīng)關(guān)系條件下，易發(fā)生水淹。水下分流河道砂體一般為底部水淹，頂部表現(xiàn)為未水淹，形成大量剩余油富集，可采用水平井挖潛策略，釋放油井潛能、充分挖掘井間潛力，提高開(kāi)發(fā)效率。河口壩砂體受韻律性及儲(chǔ)層質(zhì)量的影響，水淹樣式多樣化，在無(wú)對(duì)應(yīng)注采關(guān)系的砂體邊部易形成剩余油的富集，可作為油田另一挖潛方向，利用定向井挖潛策略，提高邊部?jī)?chǔ)量動(dòng)用程度；在研究區(qū)無(wú)對(duì)應(yīng)注采關(guān)系的河口壩砂體邊部部署了1口調(diào)整井，實(shí)鉆結(jié)果表明該井含油層段未水淹，且投產(chǎn)初期未含水，證實(shí)砂體邊部剩余油富集。

4 結(jié)論

1) 通過(guò)單成因砂體識(shí)別與劃分，認(rèn)為Z油田發(fā)育泥質(zhì)夾層、含礫砂巖層、鈣質(zhì)夾層等3種垂向分期識(shí)別標(biāo)志，以及曲線形態(tài)差異、巖性差異、厚度差異、水淹特征差異等4種側(cè)向劃界識(shí)別標(biāo)志。

2) 通過(guò)對(duì)部分密井網(wǎng)區(qū)域具有典型厚度變化趨勢(shì)的單砂體厚度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為不同井之間砂體厚度變化與井間砂體頂面角度二者之間呈較好的對(duì)數(shù)相關(guān)性，能夠得到單一砂壩砂體尖滅點(diǎn)的定量化認(rèn)識(shí)。

3) Z油田東二下亞段主要發(fā)育單一水下分流河道、單一河口壩砂體，其儲(chǔ)層質(zhì)量差異是影響湖相三角洲類型油田剩余油分布的主要因素。

4) 水下分流河道砂體一般為底部水淹，利用水平井挖潛頂部大量剩余油；河口壩砂體受韻律性及儲(chǔ)層質(zhì)量的影響，水淹樣式多樣化，利用定向井挖潛河口壩砂體邊部剩余油。利用構(gòu)型單元之間的油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以有效指導(dǎo)油田挖潛井的部署和實(shí)施。

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(編輯 張亞雄)

Han Xuefang,Yan Guanshan,Liu Zongbin,Song Hongliang,Wang Xinran

(BohaiPetroleumInsitute,TianjinBranchofCNOOCLimited,Tianjin300459,China)

monogenetic sand,delta front,water flooding pattern,reservoir quality difference,remaining oil,Dongyin Formation Bohai Bay Basin

2016-09-20;

2017-02-23。

韓雪芳(1984—)，女，工程師，沉積儲(chǔ)層。E-mail:hanxf@cnooc.com.cn。

0253-9985(2017)02-0241-06

10.11743/ogg20170204

TE121.3

A