用微構造分析的方法精細表征油藏

徐春華，侯加根，楊玉珍，鄧 強，唐 銜

(1．江蘇省有色金屬華東地質勘查局地球化學與海洋地質調查院，江蘇 南京 210007;2．中國石油大學，北京 102249;3．中石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

用微構造分析的方法精細表征油藏

徐春華1，侯加根2，楊玉珍3，鄧 強2，唐 銜2

(1．江蘇省有色金屬華東地質勘查局地球化學與海洋地質調查院，江蘇 南京 210007;2．中國石油大學，北京 102249;3．中石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

結合實際工作中微構造分析方法在準噶爾盆地儲層油藏描述研究中的應用，認為它們在油藏描述中的重要作用體現(xiàn)在以下幾個方面：主要在彌補大層段、大等值線間距繪制下難以發(fā)現(xiàn)的砂體頂面或底面的微細變化，會發(fā)現(xiàn)與原地層構造總趨勢一致而局部又不盡相同的微幅度構造或微體差異、在背斜構造－巖性油藏中，通過微局部分析確定更準確的含油邊界、經(jīng)過精細儲層微構造分析排除假斷層。結合多個區(qū)塊的生產(chǎn)特征，具體分析了各類微構造對開發(fā)的影響，得出了在油藏開發(fā)前期和后期盡可能把采油井優(yōu)先布在正向微構造上，把注水井盡可能布在負向微構造上的認識。對研究區(qū)的砂巖、礫巖多個區(qū)塊儲層微構造與油水井生產(chǎn)動態(tài)特征分析后進一步提出：油層微結構對油水井生產(chǎn)動態(tài)的影響作用是顯著的，但不具唯一性。最終得出開發(fā)階段為了精細刻畫儲層內(nèi)部單砂體，用微構造分析的方法精細成圖是體現(xiàn)研究深度的必要手段。

儲層微構造;精細刻畫;影響因素;地質意義;新疆克拉瑪依

0 引言

隨著對油藏研究認識的深入，進一步精細刻畫儲層內(nèi)部的細微差異，成為油藏描述工作必須面對的問題。

儲層微型構造最早是由勝利油田李興國于1987年提出的(李興國，1987)，儲層微型構造是指在油田構造背景上油層本身的微細起伏變化所顯示的構造特征外部幾何形態(tài)，幅度差在20m以內(nèi)。后又作了進一步的精細論述(李興國，1993)。李興國進而又把儲層微型構造的應用進一步延伸到專門針對油層的研究中(李興國，1996、2000)，在其2000年的專著《陸相儲層沉積微相與微型構造》中，給出油層微構造的定義是：通常以分布范圍較大的主力油層頂面和地面高程為準，采用1m～5m小間距等高線用內(nèi)插法作圖體現(xiàn)出的構造稱之為油層微構造。

油層微型構造可分為3類：① 正向微型構造：指砂層相對上凸的形狀，一般包括小高點、小鼻狀構造和小斷鼻構造等。② 負向微型構造：指砂層相對下凹形狀，如小低點、小溝槽、小斷溝和小向斜等。③斜面微型構造：指砂層傾斜形狀，常位于正、負向構造之間，也可單獨出現(xiàn)，如小斜面和小階地等。

1 微構造成因及影響驅油機理

油層微型構造成因可分為兩種：一種與構造作用力有關，另一種與構造作用力無關。與構造作用力有關的微構造主要是由于受區(qū)域構造作用力而形成的局部構造，如斷層兩盤相對運動時沿斷面產(chǎn)生磨擦力，使斷面兩側附近巖層拖拽而形成牽引小褶皺，對于不同類型牽引力形成的小褶皺類型也有很大差別，如受拉張應力的作用，沿拉張背斜的上盤易出現(xiàn)負向微構造(逆牽引背斜除外)，在沿斷層下降盤常出現(xiàn)正向微構造;受擠壓或旋扭形成逆斷層時，一般上盤易形成正向微構造，沿斷層下降盤常出現(xiàn)負向微構造。與構造作用力有關的微構造是受沉積環(huán)境、差異壓實和古地形等的影響而形成，如：①河流水道下切作用在早期沉積砂層底面形成下凹沖槽。②在砂層厚部如砂壩核心或砂體疊加，四周泥巖因差異壓實作用使砂層相對上凸。③受古地形影響，砂層上傾尖滅形成砂層上抬。

油水井處于不同微構造上其生產(chǎn)特征明顯不同，已被國內(nèi)外多數(shù)學者研究證實。一般情況下，正向微構造上的油井造產(chǎn)油量最大，正向微構造見水晚，生產(chǎn)情況較好;負向微構造上的油井產(chǎn)油量最小，見水最早，生產(chǎn)情況最差;斜面微構造上的油井產(chǎn)油量居中，見水時間也居中。

微構造影響油水井生產(chǎn)特征的驅油機理主要表現(xiàn)為：由于受重力分異作用(在微孔中滲流時，油輕易往上聚，水比重大，易往下匯合)的影響，正向微構造上的油井因處于相對較高部位，主要為向上驅油;負向微構造上的油井因處于相對較低部位，主要為向下驅油;斜向微構造上的油井的上方來水為下驅，下方來水為上驅，有利有弊。另外，由于微孔中滲流特征差異，負向微構造油井更易水淹停產(chǎn)。因此，正向微構造較向下驅油的負向微構造有利長期有效生產(chǎn)，正向微構造上的油井控制油層范圍大于負向微構造油井，因此可獲得更好的產(chǎn)能。

F F Craig曾引用 Leverett方程來說明這個問題：

式(1)中，fw為油井產(chǎn)液的含水率(%);K為油層滲透率(μm2);Kro為油的相對滲透率(μm2);Ko為油的有效滲透率(μm2);Kw為水的有效滲透率(μm2);Lo為油的粘度(MPa·s);Lw為水的粘度(MPa·s);μt為總流速(cm/s);?Pc/?l為毛細管壓力梯度;g為重力加速度(cm/s2);Δρ為油水密度差(g/cm3);α為油層傾角，沿傾角向上流動為正值，向下流動為負值，以水平線為零。

由式(1)可看出，影響fw的各種參數(shù)除了sin α值隨微型構造的起伏而變化外，在同一油層內(nèi)其他參數(shù)基本不變化。因此，對fw有較大影響微型構造與驅油方向的夾角即sin α值。

根據(jù)準噶爾盆地西北緣所鉆的老油區(qū)檢查井巖心分析，大致可以得出剩余油富集與微型構造的起伏而變化，除受油層沉積微相、油層物性及非均質性，開發(fā)條件因素影響外，重力分異作用對其也有一定影響的認識。

2 儲層微構造研究分析方法的應用

2．1 通過儲層微構造研究識別構造上局部微型幅度變化

用微型構造的方法刻畫儲層，避免了傳統(tǒng)的用標準層構造圖的大層段、大等值線間距繪制下難以發(fā)現(xiàn)的砂體頂面或底面的微細變化，往往會發(fā)現(xiàn)與原地層構造總趨勢一致而局部又不盡相同的微幅度構造或微體差異(師永民等，2004)。圖1所示即是加密等值線間距后識別出的背斜構造上的局部微幅度構造，圖1-a為沿背斜長軸方向的剖面，圖中A、C點為局部高點，B點為局部低凹處;圖1-b中用20m一根的等值線難以識別 A、B、C點的凹凸變化;圖1-c中用5m一根的等值線就識別出了A、B、C點的凹凸變化。

圖1 背斜構造上的局部微幅度構造圖

2．2 砂層微構造研究更精確地核實了背斜巖性油藏油氣儲量的分布

對于一些巖性、背斜或向斜油藏，利用微型構造分析可以精細刻畫砂體邊界、含油邊界，進而更準確地計算儲量(杜啟振等，1998)。例如：準噶爾盆地東部的彩南油區(qū)彩9井區(qū)西山窯組油藏，是一個含油邊界受斷層(北西、東南邊界)和巖性(西南、東北邊界)雙重控制的緩傾角(2°～3°)斷鼻狀背斜油藏，目的層段西山窯組層頂部是一段厚10m左右的泥巖，泥巖頂部是一套全區(qū)穩(wěn)定分布的具有區(qū)域標志的煤層(圖2-a)。原儲量計算時，西南、東北部投影疊合的最大外含油邊界(按煤線底界和巖性構造雙重控制投影)為－1 630m左右，后來儲量復算時采用剝?nèi)ノ魃礁G組層頂部的10m左右厚度的泥巖段后，以砂層頂部為準全區(qū)投影疊合最大外含油邊界，油水界面未變，使得疊合的最大外含油邊界內(nèi)移，計算出來的儲量減少了5%，與油田生產(chǎn)狀況對比更符合實際(圖2-b、圖2-c)。

圖2 微幅度構造分析法準確確定彩南油田西山窯組背斜油藏邊界

2．3 儲層微構造精細分析識別“假斷層”

油田開發(fā)后期，需要對儲層的刻畫精細到單砂體，以往常規(guī)的單砂層構造作圖按分層的頂、底面構造深度成圖，是一種對地層的等厚劃分模式，有時由于沉積前古地質界面的起伏或主河道的強烈沖蝕下切作用，相距不遠的地層厚度變化會很大，以微構造研究為主的微地質界面研究分析方法能夠很好地刻畫地層沉積的繼承性，識別砂體微相變化、巖性邊界變化而識別假“斷層”等地質現(xiàn)象。

如克拉瑪依油田三區(qū)檢35井區(qū)34150井附近的假斷層，過去鉆井、地震資料對比，為了解釋34150井的地層厚度(89．5m)明顯大于相鄰250m的34154井地層厚度(51．5m)，認為兩井之間存在彩虹橋斷層。通過三疊系沉積前古地質界面的起伏和主槽下切作用的微幅度分析，參考地震資料揭示，34150井區(qū)是靠近北黑油山斷層的古溝槽，井曲線顯示順地層傾向方向測井曲線對比關系非常好(圖3)。這些跡象表明，由于受到古構造影響，34150井S75層砂體頂面風化殼巖體可能被沖刷，在垂向上顯示34150井處于洪積扇體主槽疊置沉積，地層增厚是由于至少3期的主槽水道砂礫巖體疊加所致。由此可知，34150井地層增厚原因為受控于古地形和沉積原因而非斷層，故彩虹橋斷層實際并不存在。這樣，通過剖面上沉積結構分析和繪制S37層內(nèi)3個單層的平面上微幅度構造圖，識別出了“假斷層”。

圖3 井、震聯(lián)合對比識別因沉積導致相鄰井砂體厚度的變化差異

2．4 儲層微構造對油、水井生產(chǎn)狀況的影響

一般說來，剩余油在多孔介質中的滲流，主要受3種作用力：注入水的驅動力、重力和毛管力。儲層非均質嚴重，油水運動規(guī)律受多種因素影響，微構造是影響油水運動的因素之一。從微觀上講，油田注水開發(fā)后，油層內(nèi)本身的平衡系統(tǒng)被打破，油層自身的傾斜和起伏會引起油水重力分異，這種情況在高含水期會變得更加復雜。在砂體層內(nèi)其他條件相同時，重力分異作用會使剩余油從構造低部位向高位聚集。因此，在砂礫巖體微構造的相對高位是剩余油相對富集的有利場所。如果地層傾角、流量、滲透率有助于使重力發(fā)生作用，那么注入水會沿著油層段的底部楔入，其結果是正向微型構造區(qū)易形成剩余油富集，負向微型構造區(qū)易聚集形成高含水區(qū)。因此，在密井網(wǎng)注水條件下，在構造很平緩的區(qū)域背景下，超低幅度微型構造對油井生產(chǎn)的影響較小，而此時動態(tài)因素影響占明顯優(yōu)勢，但幅度較大的微型構造，仍對油井生產(chǎn)發(fā)揮有利作用。有利微構造上的油井如果和有效厚度大、儲層條件好等有利因素結合起來則會產(chǎn)油量高。

微構造按地形的起伏變化一般分為正向微構造、負向微構造和斜面微構造3類。

(1)正向微構造地形：指儲層頂部起伏形態(tài)與周圍地形相比相對較高的地區(qū)，根據(jù)其形態(tài)不同又可分為高點、鼻狀或斷鼻構造。高點指地形高于周圍，而又閉合的微地貌單元，幅度差一般為2m～8m，閉合面積一般為 0．1km2～0．2km2。鼻狀構造指地形上相對高于周圍，但不閉合的微地貌單元，一般與溝槽微地貌單元相伴生。斷鼻構造是指由斷層和鼻狀構造共同組合而成的微地貌單元，有一定的閉合高度。

(2)負向微構造地形：指儲層頂部相對較低的區(qū)域，負向微構造主要表現(xiàn)為小低點、小溝槽、小斷溝。溝槽為對應于鼻狀構造的微地貌單元，其形態(tài)與鼻狀相對應，只是方向相反，是不閉合的低洼處。

(3)斜面微構造地形：斜面微構造除受局部沉積影響外，一般與區(qū)域構造背景有關，其傾向、傾角均與區(qū)域背景相一致。

利用微構造分析方法對五三中區(qū)克下組、三3+4區(qū)克下組幾百口油井生產(chǎn)狀況進行了分析，可以得出以下認識：處于正向微構造上的油井如果和有效厚度大、儲層條件好等有利因素結合起來則會產(chǎn)油量高，見水時間晚，累積產(chǎn)水量高。例如：五三中區(qū)克下組5816、5817兩口井有效厚度大，且處于構造高部位的局部微鼻狀構造，油井初期產(chǎn)量高，累積產(chǎn)油量較高(圖4)。三3+4區(qū)克下組的8-7井是一個典型代表，它屬于微型高點類型，于1965年11月投產(chǎn)，初期產(chǎn)油量高達11．2t，不含水，雖然處于主流線位置，但是在75個月后見水，截至2000年12月，綜合含水50．8%，S3-27層單井累積產(chǎn)油14 712t，產(chǎn)水量15 177t，日產(chǎn)油水平均1．5t，后期的調整井 T34020井于2005年6月投產(chǎn)，生產(chǎn)層位為S3-17，屬于正向微構造，初期含水僅為18%。從具體實例可以證明，正向微構造井區(qū)一般是有利的油氣高產(chǎn)區(qū)(表1)。

圖4 不同類型微構造上的產(chǎn)油井累積產(chǎn)水量與累積產(chǎn)油量曲線圖

處于負向微構造上的油井產(chǎn)油量一般較低，油井單井生產(chǎn)差，見水時間短，產(chǎn)水量也較低，見水早，綜合含水高。例如，五三中區(qū)克下組5834井處于局部微溝槽構造，有效厚度中等，則初期產(chǎn)量低，累積產(chǎn)油量低(圖4)。又如，三3+4區(qū)克下組4-3井處于負向微構造上，于1982年12月投產(chǎn)，投產(chǎn)時就見水，含水率為86．8%，截止到2006年5月，累積產(chǎn)油752t，累積產(chǎn)水 9 003t，綜合含水高達 92．3%;11-2井于1982年9月投產(chǎn)，投產(chǎn)時就見水，含水率為31．2%，截至2006年5月，累積產(chǎn)油2 023t，累積產(chǎn)水40 015t，綜合含水高達95．2%。

處于斜面微構造上的油井產(chǎn)油量居中，見水時間、累積產(chǎn)水量等一般次于正向微構造上的油井。例如：五三中區(qū)克下組5878兩口井處于微斜面構造，產(chǎn)量中等(圖4)。分析三3+4區(qū)克下組處于斜面微構造的油井也可得出類似認識，如：3379井于1971年9月投產(chǎn)，初期日產(chǎn)油量5．5t，23個月后見水，截至1993年9月，綜合含水76．5%。

表1 不同微構部造位的油井生產(chǎn)特征統(tǒng)計

對克拉瑪依油田三3+4區(qū)克下組近400口油、水井生產(chǎn)狀況進行了分析，并統(tǒng)計了單砂層內(nèi)不同微構造上油井的生產(chǎn)特征，可發(fā)現(xiàn)類似五三中區(qū)克下組的規(guī)律，正向微構造部位的油井初期產(chǎn)量高，見水晚，綜合含水上升慢，生產(chǎn)壽命較長，生產(chǎn)情況最好，斜面微構造上的油井生產(chǎn)狀況次之，負向微構造上的油井產(chǎn)油量最差。

2．5 識別儲層微型構造是油藏調整的基礎

實踐證明，局部有利的微型構造往往是剩余油的富集區(qū)，通過油藏的微型構造研究可找到油藏調整挖潛的潛力區(qū)，例如，通過精細成圖在克拉瑪依油田七中東區(qū)后期調整時，曾通過七中東克下組油藏層的微型構造研究確定A區(qū)和B區(qū)是剩余油富集區(qū)，最后加密鉆井和補孔調整后證明是下一步挖潛的目標區(qū)。

3 結語

(1)儲層微構造是在區(qū)域應力背景下受局部應力作用或受沉積條件的控制而形成的，在油田開發(fā)后期，有必要對油藏進行進一步精細刻畫時，微構造的作用才凸現(xiàn)出來，因此，對儲層單砂體進行精細刻畫時，微型構造對油藏的影響作用應逐漸引起重視。

(2)微型構造分析方法避免了傳統(tǒng)的粗框架內(nèi)層狀模型分析方法易引起研究對象粗化的弊端，凸顯了研究對象局部范圍內(nèi)微細程度的變化。在油田開發(fā)后期，通過對儲層單砂體的微型構造刻畫精細，是預測剩余油潛力區(qū)的一個重要方法。

(3)根據(jù)微構造對砂礫巖儲層油井的生產(chǎn)狀況的影響規(guī)律研究，在油田開發(fā)后期，進行鉆加密調整井或老井增產(chǎn)挖潛剖面上進行射孔調剖時，或選擇油井上層位調剖射孔時，或下大泵或電泵增產(chǎn)時，盡可能優(yōu)先考慮把井位選在正向微構造上，這樣可以使油井保持增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，適當避免油井的高含水或延緩減少注水的突進。總之，微型構造研究提供了一項更為細致的地下地質信息，可增強油田開發(fā)中的自覺性，減少盲目性，提高老井增產(chǎn)挖潛的效果。

杜啟振，劉澤容．1998．勝坨油田微型構造研究［J］．石油大學學報：自然科學版，22(6)：31 －33．

李興國．1987．油層微型構造對油井生產(chǎn)的控制作用——以勝坨、孤島油田為例［J］．石油勘探與開發(fā)，14(2)：53－59．

李興國．1993．對油層微型構造的補充說明［J］．石油勘探與開發(fā)，20(1)：82 －90．

李興國．1996．油層微型構造新探［J］．石油勘探與開發(fā)，23(3)：80 －86．

李興國．2000．陸相儲層沉積微相與微型構造［M］．北京：石油工業(yè)出版社．

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吳富強，柳碩林，趙培松，等．2010．云南東川地區(qū)播卡礦田沉積環(huán)境初探［J］．地質學刊，34(3)：238 －243．

On measurement of reservoir characterization by micro structure analysis

XU Chun-hua1，HOU Jia-gen2，YANG Yu-zhen3，DENG Qiang2，TANG Xian2

(1．Geochemistry and Marine Geological Survey，East China Geological Exploration Bureau of Nonferrous Metals，Jiangsu Province，Nanjing 210007，China;2．China University of Petroleum，Beijing 102249，China;3．Exploration and Development Institute of Xinjiang Oilfield Branch，PetroChina，Karamay 834000，Xinjiang)

Since the idea of micro structure was brought up，it has been widely used．In combination with application analysis of micro structure in the description of reservoir in Zhungar Basin，pointed out its important functions in the description of reservoir;to recover the subtle changes on the top surface and basal bottom of the sandy body;to find some micro range structures and micro differences identical to the general trend of the original strata structure but varied locally;to determine more accurate oil bearing borders through micro local analysis in anticline structure-lithologic reservoir;to exclude false fault through micro structure analysis on fine reservoir．The authors discussed the influence on development of reservoir by micro structures in combination of production properties of several blocks，identified the influence of micro structure of oil layers on the dynamic state of oil and water wells．

Microtectonics of reservoir;Fine description;Affecting factors;Geological significance;Karamay，Xinjiang

P618．130．2;P542

A

1674－3636(2011)04－0369－06

10．3969/j．issn．1674-3636．2011．04．369

2011－05－26;編輯：陸李萍

徐春華(1968—)，男，高級工程師，博士，從事海洋地質與油氣地質綜合研究，E-mail：xuchunhua196811@yahoo．com．cn