L油田巨厚層海相砂巖內(nèi)隔夾層定量表征及開發(fā)意義

潘石堅，戴 宗，劉偉新，唐 輝，陳敏政，李 珙

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518067）

隔夾層作為影響油田開發(fā)的關鍵地質(zhì)因素之一,一直是開發(fā)地質(zhì)研究的熱點和難點。隔夾層可在各類沉積環(huán)境中形成，如沖積扇、河流和三角洲相等，其成因類型主要包括沉積和成巖兩種[1-6]，沉積成因的隔夾層包括泥質(zhì)和鈣質(zhì)隔夾層，與沉積環(huán)境的變化密切相關，而成巖成因的夾層受到成巖轉(zhuǎn)化的控制[7]。目前隔夾層的識別和劃分主要基于巖心、露頭和測井等資料，豐富的露頭、巖心和井網(wǎng)資料可對隔夾層的幾何形態(tài)、規(guī)模及疊加樣式的研究提供充足的依據(jù)[8-15]。但由于深水油田井網(wǎng)和巖心資料的限制，隔夾層的研究仍處于定性描述階段，尚需進一步定量表征其分布特征和疊置模式。本文基于巖心、鑄體薄片、測井和地質(zhì)統(tǒng)計學反演，針對稀井網(wǎng)條件，定量表征隔夾層分布，并探討其分布模式對后續(xù)開發(fā)的影響。

1 油田基本概況

L油田位于南中國海珠江口盆地番禺低隆起東部白云凹陷東部的北斜坡上，形成了受NWW走向的北掉斷層所控制的翹傾半背斜，所在海域水深為457 m（圖1）。該油田在珠江組下段鉆遇一個油藏，儲層砂體厚度約70 m，縱向上根據(jù)巖性和物性的差異劃分為ZJ420-I、ZJ420-II、ZJ430-I、ZJ430-II四個小層（圖1）。油田處于珠江三角洲和東沙濱岸三角洲兩個物源的交匯區(qū)，上部ZJ410層為碳酸鹽巖臺地沉積，主力儲層ZJ420和ZJ430發(fā)育三角洲前緣–濱岸碎屑巖沉積；巖性以長石石英砂巖和巖屑長石砂巖為主；儲集空間類型主要為孔隙型，孔隙結(jié)構(gòu)以粒間孔為主，偶見粒內(nèi)溶孔。儲層物性較好，平均孔隙度為15.8%，平均滲透率為424.9×10–3μ m2，總體屬于中孔、中高滲儲層。

由于處于陸架坡折帶附近，研究區(qū)形成了受區(qū)域構(gòu)造沉降、地形地貌以及波浪潮汐多重控制的三角洲前緣和濱岸沉積。正是這種復雜水動力條件，為L油田群巨厚穩(wěn)定砂巖儲層的形成提供了沉積環(huán)境。盡管厚砂體在區(qū)域上連續(xù)穩(wěn)定分布，但砂體內(nèi)部仍存在一些不穩(wěn)定泥質(zhì)和鈣質(zhì)夾層。為進一步研究隔夾層的分布特征，本文采用多種方法對其進行綜合定量表征。

2 隔夾層類型及成因

圖1 珠江口盆地L油田位置及小層劃分

通過對L油田巖心觀察、薄片鑒定并結(jié)合測井曲線分析，將研究區(qū)厚層砂巖油藏內(nèi)部隔夾層劃分為頂鈣、層內(nèi)鈣、層內(nèi)泥質(zhì)夾層和物性夾層四類，不同類型隔夾層在縱向上無明顯分布規(guī)律，尤其是層內(nèi)鈣質(zhì)夾層，可出現(xiàn)在任何部位。

（1）頂鈣。厚度分布為2～2.9 m，自然伽馬低值，一般小于60 API，電阻率相對高于鄰近油層電阻率值（圖2）。

井壁取心顯示鈣質(zhì)層為碳酸鹽巖與碎屑巖的混積巖，薄片分析表明其主要由方解石和碎屑組成，生物碎屑含量高，孔隙幾乎不發(fā)育，認為是受上部區(qū)域穩(wěn)定發(fā)育生屑灰?guī)r的影響，通過一定距離搬運、沉積形成（圖2）。

圖2 厚油層內(nèi)部不同夾層類型

（2）層內(nèi)鈣。巖性以鈣質(zhì)細砂巖和鈣質(zhì)粉砂巖為主，厚度較薄，約1 m，薄片內(nèi)可見填隙物主要為碳酸鹽膠結(jié)物，以鐵方解石、鐵白云石居多，孔隙具有一定連通性。此類鈣質(zhì)夾層主要是由于先期鈣質(zhì)膠結(jié)或原地層中鈣質(zhì)碎屑被埋藏后，受到有機質(zhì)降解等作用形成的酸性物質(zhì)影響，含鈣物質(zhì)被溶蝕，孔隙水鈣質(zhì)含量不斷上升，直至過飽和。之后在生物作用、地層水流動、硫酸鹽還原等因素影響下鈣質(zhì)發(fā)生沉淀，生成膠結(jié)物，使儲層孔滲性變差，形成隔夾層。

（3）泥質(zhì)夾層。巖性包括泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖，厚度相對較薄，為0.8～5.0 m，GR高值，是厚油層內(nèi)最常見且對油田開發(fā)影響最廣泛的夾層類型。泥質(zhì)夾層受控于沉積作用，主要是由于暫時性海侵、洪水期與平水期交替、水下分流河道橫向遷移疊置等因素形成的泥質(zhì)沉積。

（4）物性夾層。主要發(fā)育于ZJ430-I與ZJ430-II層之間，厚度約2 m。巖心觀察表明，此泥質(zhì)層為砂泥間互沉積，表現(xiàn)為砂多泥少的特征，且生物潛穴大量發(fā)育，表明可能是由于洪水期與平水期交替形成的水下天然堤沉積。

該段測井響應雖然表現(xiàn)為高GR，但巖心中未見穩(wěn)定泥巖層，且?guī)r心熒光照片顯示其內(nèi)部含油，表明具有一定的滲透性。

3 隔夾層定量表征

3.1 分布特征

夾層分布受成因控制，不同的沉積環(huán)境或成巖作用常常使厚油層內(nèi)出現(xiàn)不同的夾層分布特征。選擇與南海東部地區(qū)已開發(fā)厚層砂巖油藏進行類比，綜合定量表征L油田隔夾層分布特征。其中頂鈣和F油田對比，層內(nèi)鈣與P油田類比，內(nèi)部泥質(zhì)夾層參考X油田夾層分布規(guī)模（表1）。

表1 珠江口盆地厚層砂巖油藏隔夾層規(guī)模統(tǒng)計

與鄰近油田對比發(fā)現(xiàn)，ZJ420-II層頂部均有鈣質(zhì)層發(fā)育，厚度一般為2.5 m，且表現(xiàn)為離鈣源越遠鈣質(zhì)夾層越薄的特點。分析認為，其是上部碎屑灰?guī)r通過一定距離搬運而沉積形成的，縱向發(fā)育有一定規(guī)律，平面分布連續(xù)、延伸范圍較大。統(tǒng)計F油田儲層頂部鈣質(zhì)夾層分布規(guī)律表明，頂鈣的橫向分布較為連續(xù)，可全區(qū)分布，夾層寬厚比大于1 000，規(guī)模為500～2 000 m。綜合分析認為，研究區(qū)頂鈣平面分布規(guī)模較大，依據(jù)寬厚比反推出本區(qū)頂鈣橫向分布約2 000 m。

由后期成巖作用形成的層內(nèi)鈣，厚度為1 m左右，統(tǒng)計P油田發(fā)現(xiàn)層內(nèi)鈣質(zhì)夾層橫向分布不穩(wěn)定，無明顯規(guī)律性，寬厚比為40～2 000，規(guī)模平均約600 m。分析表明研究區(qū)層內(nèi)鈣僅局部發(fā)育，各井縱向上發(fā)育無規(guī)律，橫向分布隨機性強，依據(jù)統(tǒng)計寬厚比計算確定其平面分布規(guī)模為100～700 m。

圖3總結(jié)了研究區(qū)鈣質(zhì)夾層（頂鈣和層內(nèi)鈣）的分布模式。

圖3 研究區(qū)夾層分布模式

內(nèi)部泥質(zhì)夾層的分布特征與層內(nèi)鈣相似，厚度相對較薄，為0.8～5 m，各井上無明顯對比性， L油田與具有相同三角洲前緣沉積環(huán)境的已開發(fā)厚層砂巖油藏X油田相似，夾層厚度與分布規(guī)模呈現(xiàn)正相關性，其泥質(zhì)夾層的橫向分布規(guī)模為160～640 m，寬厚比為100～500。因此，針對研究區(qū)泥質(zhì)夾層，根據(jù)不同厚度和統(tǒng)計寬厚比，綜合確定其橫向分布規(guī)模為 500～1 200 m。

前述分析認為，發(fā)育于ZJ430-I與ZJ430-II層之間的泥質(zhì)沉積，屬于有一定滲透性的砂泥間互的水下天然堤沉積，故將其定義為油田內(nèi)廣泛分布的物性較差的低滲透夾層。表2為研究區(qū)珠江組下段不同類型夾層發(fā)育規(guī)模統(tǒng)計。

表2 研究區(qū)珠江組下段夾層發(fā)育規(guī)模

3.2 表征結(jié)果

針對上述地質(zhì)認識尤其是隔夾層分布特征分析，采用高分辨率地質(zhì)統(tǒng)計學反演以及高精度三維地質(zhì)建模技術(shù)對儲層及隔夾層分布進行空間表征。

在儲層巖石物理分析的基礎上，首先進行約束稀疏脈沖反演，求取研究區(qū)內(nèi)穩(wěn)定的子波。由于約束稀疏脈沖反演結(jié)果無法精細刻畫儲層內(nèi)部隔夾層特征，因此，基于稀疏脈沖反演開展了地質(zhì)統(tǒng)計學反演，根據(jù)地質(zhì)認識對參數(shù)進行反復調(diào)試，確定最佳地質(zhì)統(tǒng)計學反演的輸入?yún)?shù)（阻抗的 PDF分布、巖性比例、變差函數(shù)以及地震權(quán)重等），并進行全三維的反演處理，最終得到符合地質(zhì)認識的平均綜合波阻抗體（圖4a）。

以測井資料和地質(zhì)統(tǒng)計學反演波阻抗體的結(jié)果為約束、地質(zhì)模式為指導，利用地震協(xié)同序貫高斯模擬方法，建立了隔夾層空間分布精細三維地質(zhì)模型，模型的結(jié)果與上述隔夾層分布特征吻合較好，其中頂鈣橫向規(guī)模約 2 000 m，層內(nèi)鈣平面規(guī)模為100～700 m，泥質(zhì)夾層橫向規(guī)模為500～1200 m，充分體現(xiàn)出地質(zhì)模式與地質(zhì)特征相符（圖4b）。

圖4 基于地質(zhì)模式的隔夾層表征

4 隔夾層分布對開發(fā)方案制定的意義

根據(jù)地質(zhì)模型中儲層及隔夾層分布特征，遵循海上油田“少井高產(chǎn)、高速高效”的開發(fā)原則，結(jié)合珠江口盆地油田的開發(fā)經(jīng)驗，確定采用合理的開發(fā)井數(shù)與不同的開發(fā)井型開采主力油藏，油田共部署8口井，其中油藏中部采用4口定向井和2口大角度斜井開發(fā)，兩翼分別各采用1口水平井進行開發(fā)，從而較好地規(guī)避了油藏地質(zhì)風險。

5 結(jié)論

（1）L油田主力層為珠江組厚層砂巖油藏，受區(qū)域構(gòu)造沉降、地形地貌以及波浪潮汐多重控制，發(fā)育三角洲前緣和濱岸沉積。盡管厚砂體在區(qū)域上連續(xù)穩(wěn)定分布，但砂體內(nèi)部仍存在一些不穩(wěn)定泥質(zhì)和鈣質(zhì)夾層。

（2）通過對L油田巖心觀察、薄片鑒定并結(jié)合測井曲線分析，將厚層砂巖油藏內(nèi)部隔夾層劃分為頂鈣、層內(nèi)鈣、層內(nèi)泥質(zhì)夾層和物性夾層4類，不同類型隔夾層在縱向上無明顯分布規(guī)律，特別是層內(nèi)鈣質(zhì)夾層，可出現(xiàn)在任何部位。

（3）頂鈣為混積沉積作用形成，橫向分布連續(xù)，約2 000 m；層內(nèi)鈣為后期成巖作用形成，僅局部發(fā)育，橫向規(guī)模為100～700 m；層內(nèi)泥質(zhì)夾層主要為分流間灣沉積，根據(jù)不同厚度其橫向規(guī)模為 400～800 m；物性夾層為砂泥間互的水下天然堤沉積，為連續(xù)廣泛分布的低滲透夾層。

（4）以測井資料和地質(zhì)統(tǒng)計學反演的結(jié)果為約束，利用地震協(xié)同序貫高斯模擬方法建立了精細地質(zhì)模型，并指導油田開發(fā)方案的編制，油藏中部采用定向井和大角度斜井開發(fā)，邊部采用水平井開發(fā)，能有效規(guī)避相應的地質(zhì)油藏風險。

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