高分辨率層序地層劃分在渤海X油田剩余油分布研究中的應(yīng)用

張 汶，杜春曉，別旭偉，張國坤，柳佳期

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 塘沽 300452)

高分辨率層序地層劃分在渤海X油田剩余油分布研究中的應(yīng)用

張 汶，杜春曉，別旭偉，張國坤，柳佳期

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 塘沽 300452)

渤海X油田經(jīng)過20多年的注水開發(fā)，已進(jìn)入高含水期，提高采收率的難點在于明確剩余油的分布規(guī)律。在油田儲層沉積發(fā)育過程的指導(dǎo)下，應(yīng)用工區(qū)地震資料、測井及生產(chǎn)動態(tài)資料，對研究區(qū)東營組東二下段短期、中期旋回進(jìn)行了劃分。東營組東二下段可劃分為4個中期基準(zhǔn)面旋回和15個短期基準(zhǔn)面旋回，在此基礎(chǔ)上對研究區(qū)進(jìn)行了高分辨率層序地層對比。在等時地層格架內(nèi)，對小層復(fù)合砂體、分流河道和河口壩砂體的發(fā)育規(guī)模及展布形態(tài)進(jìn)行了分析，并結(jié)合調(diào)整井實鉆情況和密閉取心井資料對剩余油分布規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)，為調(diào)整井的挖潛指明了方向。

層序地層 剩余油 三角洲相 水下分流河道 河口壩

目前渤海海域高含水老油田均已進(jìn)入開發(fā)調(diào)整的新階段，平均采收率僅26%左右，雖已進(jìn)入高含水期，但仍存在較大的挖潛空間，提高采收率的關(guān)鍵是明確剩余油的分布。高分辨率層序地層學(xué)理論和技術(shù)方法不僅在地層層序分析和油氣勘探中應(yīng)用廣泛，而且該理論體系中短時間尺度的砂層組、砂層和單砂體層序單元劃分及等時對比也能應(yīng)用于剩余油分布規(guī)律的刻畫。就渤海X油田而言，經(jīng)過20多年的開采，目前已進(jìn)入高含水期，剩余油分布研究是調(diào)整挖潛和提高采收率的關(guān)鍵，而儲集體的發(fā)育規(guī)模和特征是明確剩余油分布的重要影響因素。本文以高分辨率層序地層研究為基礎(chǔ)，探討其對砂體空間配置、展布和儲層非均質(zhì)性的影響，同時結(jié)合開發(fā)生產(chǎn)響應(yīng)，為油田剩余油挖潛研究提供有力指導(dǎo)。

1區(qū)域地質(zhì)概況

渤海X油田位于渤海遼東灣海域遼西低凸起中段，構(gòu)造形態(tài)為古潛山背景上發(fā)育的北東走向斷裂半背斜，根據(jù)已鉆井資料，地層自上而下分為新生界第四系平原組，新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組，古近系東營組、沙河街組，下古生界奧陶系和寒武系。其中主力開發(fā)層系為東營組東二下段，沉積相以三角洲前緣亞相為主，砂體是由南北兩朵葉經(jīng)歷多次湖退、湖進(jìn)過程并多次擺動形成的河控型三角洲前緣朵狀體(圖1)，沉積微相以水下分流河道和河口壩沉積為主。東二下段垂向上表現(xiàn)為多套砂泥互層的儲層結(jié)構(gòu)，目的層劃分為零、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ共4個油組，可細(xì)分為14個小層。儲層在平面、層間及層內(nèi)都表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性，孔隙度為28.0%～35.0%，平均31.0%；滲透率(100～10 000)×10-3μm2，平均2 300×10-3μm2，為高孔、高滲儲層[1-3]。

圖1 渤海X油田沉積相模式

2高分辨率層序地層特征

2.1基準(zhǔn)面旋回界面特征

基準(zhǔn)面旋回界面分為2種，分別為基準(zhǔn)面下降至上升轉(zhuǎn)換面和基準(zhǔn)面上升至下降轉(zhuǎn)換面。識別它們的主要依據(jù)是地層記錄中巖性、沉積特征的時空變化及其在測井、地震資料上的特殊響應(yīng)[4]。本區(qū)域基準(zhǔn)面旋回主要依據(jù)巖心和測井曲線所反映出來的地層旋回性特點和突變界面的分布進(jìn)行識別，主要識別了湖泛面、沖刷面和巖相轉(zhuǎn)換面3種：①湖泛面主要對應(yīng)灰色厚度較大的泥巖段；②沖刷面一般在巖心剖面上可通過上覆的滯留沉積物(含礫)來識別；③巖相轉(zhuǎn)換面為巖相組合在剖面上的轉(zhuǎn)換，代表了沉積體制的轉(zhuǎn)變或基準(zhǔn)面旋回的變化，也是識別基準(zhǔn)面旋回的重要依據(jù)。

2.2短期基準(zhǔn)面旋回

東二下段短期基準(zhǔn)面旋回可劃分出基準(zhǔn)面向上變深和向上變淺兩種非對稱型的短期基準(zhǔn)面旋回。根據(jù)巖心觀察，向上變深的非對稱旋回具有正粒序的沉積特征，巖性自下而上為中細(xì)砂→粉細(xì)砂→粉砂→泥質(zhì)沉積物；底部常見沖刷面或沉積間斷面，向上巖性變細(xì)，表明沉積物可容空間與沉積物補(bǔ)給通量比值(A/S)增大，代表一種基準(zhǔn)面上升，可容空間向上增大的沉積組合。向上變淺的非對稱旋回在研究區(qū)較為發(fā)育，砂體具有反粒序沉積特征，并且砂體之上常與深灰色粉砂質(zhì)泥或泥質(zhì)粉砂突變接觸，為巖相轉(zhuǎn)換面；該旋回自下而上巖性為深灰色泥質(zhì)粉砂→灰色粉砂→粉細(xì)砂→細(xì)砂，巖性逐漸變粗，代表一種基準(zhǔn)面下降，可容空間減小的沉積組合(圖2)。

圖2 研究區(qū)D29井層序地層柱狀圖

2.3中期基準(zhǔn)面旋回

在短期基準(zhǔn)面旋回識別的基礎(chǔ)上，進(jìn)行中期基準(zhǔn)面旋回的識別，中期基準(zhǔn)面旋回相當(dāng)于準(zhǔn)層序組[5]。綜合測井曲線、砂體厚度、砂體組合特征及短期基準(zhǔn)面旋回的變化情況，可將研究區(qū)東營組劃分出4個中期基準(zhǔn)面旋回，自下而上分別為MSC1、MSC2、MSC3和MSC4；其表現(xiàn)形式主要有以下3種變化類型(圖3)。

圖3 研究區(qū)準(zhǔn)層序組變化類型

2.3.1向上變粗變厚的進(jìn)積型

該類型由下向上砂泥比增大，泥巖隔夾層厚度減小，單砂層厚度漸漸變厚，巖性變粗。頂部砂層表現(xiàn)出沉積基準(zhǔn)面漸漸下降，可容空間減少，多期砂體疊置，巖性粗、厚度大的特點。同時隨著湖平面漸漸變淺，砂體也漸漸向湖盆方向進(jìn)積，該時期砂體疊置連片，沉積范圍廣泛。巖性具有反韻律或復(fù)合韻律的特征，反映巖性特征的伽馬曲線表現(xiàn)出漏斗狀形態(tài)。

同時，在研究區(qū)進(jìn)積型地層表現(xiàn)出沿著斜坡向前前積，分布范圍向上擴(kuò)大的特點，各層在于盆地斜坡交界處變薄并尖滅，而在斜坡面之上，地層發(fā)育樣式以進(jìn)積式為主。在地震剖面中，可以觀察到地震同相軸前積的現(xiàn)象，以此作為進(jìn)積型地層發(fā)育模式的主要依據(jù)。根據(jù)研究區(qū)三維地震資料，可以在1小層和4小層內(nèi)觀察到地震同相軸前積的現(xiàn)象(圖4)。

圖4 研究區(qū)地震資料1,4小層內(nèi)部前積反射特征

2.3.2向上變細(xì)變薄的退積型

該類型砂層組內(nèi)部由多個單砂體組成，且單砂體厚度向上變薄，巖性變細(xì)，砂泥比減小，泥巖隔夾層厚度增大。自下而上，基準(zhǔn)面漸漸抬升，可容空間增加，隨著水體漸漸加深，砂體也漸漸向物源方向退積。巖性具有正韻律特征，伽馬曲線常表現(xiàn)出鐘型形態(tài)。

2.3.3加積型

研究區(qū)內(nèi)該類型砂體多表現(xiàn)出可容空間先減小后增加的特征，在砂體進(jìn)積的末期和退積的前期，往往存在砂體的垂向加積作用，復(fù)合砂體厚度較大，非均質(zhì)性強(qiáng)，巖性較粗，巖性常具有正韻律和反韻律相疊加的復(fù)合韻律特征。

根據(jù)研究區(qū)地層發(fā)育形態(tài)，加積式地層的厚度在橫向上具有呈比例增大或減小的特征，即橫向上厚度可有差別，但各層厚度比例是一致的。在地震剖面上，可以觀察到地震同相軸平行或近平行反射結(jié)構(gòu)，由此確定其地層發(fā)育模式為加積式(圖5)。

2.4 層序地層等時對比

在高分辨率層序地層對比中先進(jìn)行中期基準(zhǔn)面旋回對比，選取湖泛面為優(yōu)先對比位置。因為一般來說，在湖泛面附近可容納空間大，沉積物不容易受到后期的侵蝕，所以沉積相對穩(wěn)定[6]；根據(jù)此特征，研究區(qū)可識別中期基準(zhǔn)面上升到基準(zhǔn)面下降的轉(zhuǎn)換點對應(yīng)于湖泛面，以湖泛面為中心，向上向下進(jìn)行短期基準(zhǔn)面旋回對比。

通過對比可將東二下段劃分為4個從基準(zhǔn)面下降到基準(zhǔn)面上升的中期基準(zhǔn)面旋回，每一個層序組沉積過程中，由于基準(zhǔn)面的變化導(dǎo)致了沉積砂體空間上的不同的特點，可識別出進(jìn)積、加積和退積3個基準(zhǔn)面變化類型，4個小層序組則相當(dāng)于Ⅳ級層序(圖6)。并且，根據(jù)砂巖發(fā)育特征可以看出，基準(zhǔn)面下降與基準(zhǔn)面上升的轉(zhuǎn)換位置為砂體的主要發(fā)育期，即進(jìn)積末期到退積前期，該階段由于A/S值低，使得砂體多期疊置厚度大，易形成加積或退積式產(chǎn)物，為油田的主要含油層段。

圖5 研究區(qū)地震資料小層內(nèi)部垂向加積反射特征

圖6 渤海X油田東營組東二下段等時地層格架

3 高分辨率層序地層劃分對儲層及剩余油分布的影響

高分辨率層序地層學(xué)的核心是在基準(zhǔn)面旋回變化過程中，由于A/S值的變化，相同沉積體系域中沉積物發(fā)生再分配作用，導(dǎo)致沉積物的保存程度、地層堆積樣式、相類型及相序、巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。其中各級沉積物的堆砌樣式(包含沉積物自身形態(tài)及其疊置關(guān)系的三維展布形態(tài))以及巖石結(jié)構(gòu)特征正是剩余油研究的主要內(nèi)容。由此看來，基準(zhǔn)面旋回對儲層砂體空間配置及展布特征應(yīng)該存在較大的控制作用[7-9]。

3.1 對小層的控制作用

小層的發(fā)育規(guī)模是受基準(zhǔn)面旋回的控制，以D28井中期基準(zhǔn)面旋回MSC1為例，MSC1包括3個短期基準(zhǔn)面旋回，自下而上A/S值具有單向減小的趨勢。

隨著A/S值的減小，有效可容納空間向湖心方向遷移，沉積由湖相漸漸過渡到三角洲相，砂體規(guī)模逐漸擴(kuò)大，砂體厚度也逐漸增加。具體來看，14小層沉積時期，湖平面較高，主要以淺湖相或前三角洲沉積為主，砂體呈帶狀、土豆?fàn)罘植嫉男螒B(tài)，具有鉆遇率和儲量減小，累積產(chǎn)油量較低的特點[10]。從13小層沉積開始，湖平面逐漸降低，沉積物逐漸向湖心方向進(jìn)積，該時期主要發(fā)育三角洲前緣亞相的水下分流河道和河口壩砂體。到12小層沉積時期，隨著湖平面逐漸降低，由于可容納空間低，頻繁的侵蝕使砂體呈毯狀分布，導(dǎo)致砂體間疊置連通，此時砂體發(fā)育規(guī)模達(dá)到最大，并且具有儲量大，鉆遇率高，累積產(chǎn)油量高的特點(圖7)。

圖7 研究區(qū)D28井層序構(gòu)型對小層的控制作用

3.2 對河口壩砂體的控制作用

研究區(qū)河口壩砂體規(guī)模受基準(zhǔn)面旋回的控制，當(dāng)基準(zhǔn)面升高，A/S值較大時，沉積物的供給明顯不足，研究區(qū)位置主要發(fā)育規(guī)模相對較小的遠(yuǎn)砂壩或前緣席狀砂，砂層厚度一般在2 m左右，粒度偏細(xì)，主要為粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。當(dāng)基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)為下降，A/S值逐漸減小，水動力增強(qiáng)，粗碎屑物質(zhì)供給增加，沉積物向盆地中心方向推進(jìn)，形成以粉砂巖為主的河口壩沉積，單砂層厚度增大，一般在3～6 m。當(dāng)基準(zhǔn)面進(jìn)一步降低，達(dá)到最小湖泛面，河流攜帶大量沉積物繼續(xù)向湖盆推進(jìn)，形成厚度更大的河口壩沉積，巖性主要為細(xì)砂巖和中砂巖，單砂層厚度可達(dá)到5～10 m。

3.3 對水下分流河道砂體的控制作用

水下分流河道砂體規(guī)模也受基準(zhǔn)面旋回的控制，當(dāng)基準(zhǔn)面升高，A/S值增大時，沉積物供給不足，此時河道的侵蝕下切和側(cè)向遷移作用較弱，一般形成較窄的河道且向湖心方向延伸距離較短，單砂體厚度一般4～6 m，河道寬度一般50～100 m，粒度偏細(xì)，主要為粉砂巖；隨著基準(zhǔn)面下降，A/S值逐漸減小，水動力增強(qiáng)，沉積物供給充足，此時河道相對較為發(fā)育，單砂體厚度一般可達(dá)5～8 m，河道寬度一般100～175 m，粒度偏細(xì)，仍以粉砂巖為主。

3.4 對剩余油分布的控制作用

剩余油的分布受沉積、構(gòu)造和生產(chǎn)管理(井網(wǎng)部署、提液方案、注水方案、射孔方案)等因素的影響。對于靜態(tài)地質(zhì)因素而言，儲層的非均質(zhì)性是水驅(qū)剩余油分布的主控因素，而基準(zhǔn)面旋回的變化控制著儲層非均質(zhì)性的強(qiáng)弱。

隨著基準(zhǔn)面降低，A/S值減小，有效可容納空間向湖心方向遷移，沉積砂體規(guī)模逐漸擴(kuò)大，砂體厚度也逐漸增加。由于可容納空間低，頻繁的侵蝕使砂體呈毯狀分布，導(dǎo)致砂體間疊置連通，此時期砂體具有儲量大鉆，遇率高，累積產(chǎn)油量高的特點。同時，該時期發(fā)育的砂體受儲層層間、層內(nèi)及平面上的非均質(zhì)特性、統(tǒng)注統(tǒng)采的開發(fā)方式以及重力因素的影響，導(dǎo)致注入水不能均勻驅(qū)替，沿某一方向發(fā)生竄流，形成強(qiáng)水淹，因此儲層出現(xiàn)各種強(qiáng)水淹樣式。本次研究通過調(diào)整井實鉆情況結(jié)合密閉取心資料將水淹情況分為4種模式，分別為頂部強(qiáng)水淹式、底部強(qiáng)水淹式、中部強(qiáng)水淹式和多段強(qiáng)水淹式(圖8)。根據(jù)水淹規(guī)律的認(rèn)識，可對射孔原則進(jìn)行有效完善，對剩余油挖潛具有指導(dǎo)意義。

另一方面，隨著基準(zhǔn)面升高，A/S值增大，有效可容納空間擴(kuò)大，沉積物供給不足，砂體呈帶狀、土豆?fàn)罘植嫉男螒B(tài)，此時期砂體具有鉆遇率和儲量減小，累積產(chǎn)油量較低的特點。由于海上油田定向井生產(chǎn)多采用合采的生產(chǎn)方式，此類砂體動用情況相對較差，可利用水平井對此類動用程度差的非主力層進(jìn)行挖潛。

圖8 研究區(qū)水淹規(guī)律模式

4 結(jié)論

(1)利用測井、地震和油田動態(tài)資料對渤海X油田東營組東二下段儲層建立了等時地層格架，東二下儲層發(fā)育4個中期基準(zhǔn)面旋回，15個短期基準(zhǔn)面旋回，其中基準(zhǔn)面最高在MSC2沉積末期，最低在MSC4沉積初期。

(2)河口壩和水下分流河道砂體形態(tài)受基準(zhǔn)面控制。當(dāng)基準(zhǔn)面較高可容空間較大時，分流河道發(fā)育穩(wěn)定，寬度窄，河道砂體常呈孤立條帶狀發(fā)育，且向湖心方向延伸距離短，同時期河口壩砂體厚度薄，規(guī)模小，巖性細(xì)，且油田范圍內(nèi)多現(xiàn)壩緣、遠(yuǎn)砂壩或前緣席狀砂沉積。當(dāng)基準(zhǔn)面較低可容空間較小時，分流河道分叉多，河道厚度和寬度大，平面上呈多分叉條帶狀，同時期河口壩砂體厚度厚，規(guī)模大，巖性粗，常疊置連片分布。

(3)在等時地層格架控制下，中期基準(zhǔn)面由上升轉(zhuǎn)為下降的時期，可容空間與沉積物補(bǔ)給量比值低，該時期的砂體具有多期疊置沉積厚度大，范圍廣，鉆遇率高，儲量大，累積產(chǎn)油量高和水淹規(guī)律復(fù)雜的特點。根據(jù)調(diào)整井實鉆情況結(jié)合密閉取心資料，分析其水淹特征分別為頂部強(qiáng)水淹式，底部強(qiáng)水淹式，中部強(qiáng)水淹式和多段強(qiáng)水淹式4種模式，有效指導(dǎo)了剩余油挖潛。而A/S值高的階段沉積砂體呈帶狀，土豆?fàn)罘植迹@遇率和儲量相對較小，累積產(chǎn)油量較低，在合采合注的開采條件下，由于層間非均質(zhì)性的影響，動用情況也相對較差，為剩余油富集區(qū)。在后期調(diào)整中，應(yīng)將砂體按照等時地層格架進(jìn)行分層系開采，有效降低層間非均質(zhì)強(qiáng)度。

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StudyonremainingoildistributionofBohaiXOilfieldbyhigh-resolutionsequencestratigraphy

ZHANG Wen，DU Chunxiao，BIE Xuwei，ZHANG Guokun，LIU Jiaqi

(BohaiOilfieldResearchInstitute,TianjinBranchofCNOOCLtd.，Tianjin300452，China)

After 20 years of waterflooding development, Bohai X Oilfield has entered into high water-cut stage. The difficulty in enhanced oil recovery is to clearly describe the remaining oil distribution. Under the guidance of reservoir sedimentary development process, using the seismic, logging and production performance data of the study area, the short-term and mid-term cyclothem of E3d22of Dongying Formation has been divided, which include four mid-term base-level cycles and 15 short-term base-level cycles. On this basis, it was carried out the correlation of high-resolution sequence stratigraphy in the study area. Within isochronous stratigraphic frameworks, it was analyzed the development scale and distribution pattern of compound sand body, distributary channel, and mouth bar sand body. And then combined with real drilling of adjust wells and sealed coring data, the remaining oil distribution law was summarized.

sequence stratigraphy; remaining oil; delta facies; subaqueous distributary channel; mouth bar

TE327

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.04.008

2017-05-18；改回日期2017-06-14。

張汶(1983—)，地質(zhì)工程師，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究工作。E-mail：zhangwen7@cnooc.com.cn。

“十三五”國家科技重大專項2016ZX05058001“渤海油田加密調(diào)整及提高采收率油藏工程技術(shù)示范”。

(編輯 謝 葵)