巨厚油層隔夾層特征及其對剩余油分布的影響
——以渤海灣盆地L油田為例

李紅英,陳善斌,楊志成,王欣然,劉斌

(中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津 300452)

0 引言

L油田是渤海灣盆地遼西低凸起中段一個重點(diǎn)開發(fā)的中型油氣田,其主要含油氣層系為古近系東營組東二下亞段Ⅱ油組,屬于辮狀河三角洲前緣沉積,儲層單層厚度大,多期砂體縱向疊置,儲層非均質(zhì)性較強(qiáng).經(jīng)過多年開發(fā),L油田目前已處于高含水期階段,水淹及剩余油分布規(guī)律復(fù)雜,如何準(zhǔn)確認(rèn)識其水淹規(guī)律,預(yù)測剩余油分布,是目前亟待解決的問題.

儲層非均質(zhì)性是影響水淹規(guī)律和剩余油分布最重要的地質(zhì)因素,且當(dāng)前對儲層非均質(zhì)性研究基本都是圍繞砂體展開的,側(cè)重對砂體內(nèi)部物性的解剖[1-9];然而,眾多學(xué)者[10-15]認(rèn)為隔夾層對水淹和剩余油分布的影響程度不亞于砂體本身的非均質(zhì)性,隔夾層的存在能夠?qū)⒂蛯臃指舫啥鄠€連通或者不連通的流動單元,不同程度地控制油水運(yùn)動,影響剩余油分布.前人對L油田的研究主要集中在儲層沉積學(xué)、巖屑粒度、儲層展布特征、儲層非均質(zhì)性、聚合物驅(qū)等方面[16-18],至今仍未見到與隔夾層相關(guān)的報(bào)道.因此,筆者依據(jù)巖心、測井及油藏動態(tài)等資料,解剖L油田隔夾層,闡明剩余油分布規(guī)律,以指導(dǎo)油田挖潛與高效開發(fā).

1 地質(zhì)概況

L油田位于渤海灣盆地遼西低凸起中段,是古潛山上發(fā)育起來的斷裂半背斜構(gòu)造,西側(cè)以遼西1號斷層為界,緊鄰遼西凹陷,東南側(cè)呈緩坡狀向遼中凹陷過渡,油田范圍內(nèi),斷層不甚發(fā)育,構(gòu)造較為完整[16-18](見圖1).

L油田主要含油氣層位為東二下亞段Ⅱ油組,屬于辮狀河三角洲前緣沉積,儲層單層厚度大,單井最大鉆遇厚度69.4 m,為多期水下分流河道砂體相互切割疊置而成;依據(jù)沉積旋回和隔夾層分布特征,東二下亞段Ⅱ油組劃分為4個小層,層間與層內(nèi)夾層對流體運(yùn)動影響較大,嚴(yán)格控制著剩余油分布.

圖1 渤海L油田構(gòu)造綱要

2 隔夾層識別

2.1 類型識別

隔夾層是儲層中能阻止流體運(yùn)動的非滲透巖層[19].依據(jù)巖心、測井等資料對隔夾層進(jìn)行研究,歸納出2類隔夾層,即泥質(zhì)夾層和砂礫巖夾層.

泥質(zhì)夾層主要分布在水下分流河道間、席狀砂微相.巖性以粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖為主,分布形式基本為泥巖薄層、泥質(zhì)條帶.泥質(zhì)夾層測井響應(yīng)特征接近泥巖基線,與鄰近儲層相比,自然電位異常幅度降低或不明顯、深淺側(cè)向電阻率下降、自然伽馬升高、密度值升高,測井解釋不具滲透性.

砂礫巖夾層分布較為局限,僅分布在水下分流河道局部.巖心上可見多個大小不一的礫石,且最大扁平面順?biāo)鞣较蚨ㄏ蛐暂^好,主要成分為泥質(zhì),也可見少量火成巖礫石.砂礫巖夾層測井曲線特征介于泥巖和正常儲層之間,與鄰近儲層相比,自然電位異常幅度很小或沒有變化、高自然伽馬、密度高值、中子低值;測井解釋滲透性較低,與鄰近儲層相比滲透率差別很大.

2.2 成因分析

隔夾層形成主要包含沉積成因和成巖成因2種類型,L油田主要發(fā)育沉積作用形成的隔夾層,分析認(rèn)為主要為4種成因類型(見圖2).

圖2 L油田隔夾層發(fā)育模式

2.2.1 洪水間歇期垂積成因

洪水間歇期,區(qū)域內(nèi)水動力較弱,湖水懸浮的細(xì)粒物質(zhì)沉降形成分布范圍廣泛的泥質(zhì)夾層.該成因夾層分布穩(wěn)定,為層間良好的劃分界面.然而,由于下期洪水的沖刷作用,該成因夾層若厚度不大,易被沖刷缺失,但缺失區(qū)域砂礫巖夾層相對發(fā)育,整體上夾層穩(wěn)定程度依然較高.

2.2.2 洪水期滯流沉積成因

洪水期,在水下分流河道邊緣以及近湖泊區(qū)域,水動力較弱,主要發(fā)育泥質(zhì)夾層.該成因夾層靠近水下分流河道區(qū)域,夾層厚度較薄;反之較厚,且分布相對穩(wěn)定,連片性較好.

2.2.3 洪水期水下分流河道間成因

洪水期,單期水下分流河道間水動力條件較弱,易形成泥質(zhì)夾層,但水下分流河道間短期形成的夾層容易被下期水下分流河道完全侵蝕;因此,該成因夾層保留程度差,分布范圍局限.

2.2.4 洪水期河床底部滯流沉積成因

由于河道水動力及河床形態(tài)的共同作用,水流與河床底部的剪切作用致使河道底部水動力局部減弱,分選能力下降,粗礫與粉砂質(zhì)泥質(zhì)物混雜堆積而形成砂礫巖質(zhì)夾層,分布范圍小.該成因夾層一般發(fā)生在與前期沉積相比水動力明顯變大的河道底部,也就是說,河道間歇期越長,其下期河道底部滯留砂礫越發(fā)育.

3 隔夾層分布特征

3.1 縱向分布特征

依據(jù)巖心資料及測井曲線特征,研究區(qū)東二下亞段Ⅱ油組發(fā)育多套夾層,且不同井點(diǎn)夾層發(fā)育特點(diǎn)不同.其中:1,2,3小層間發(fā)育3套層間夾層,1小層內(nèi)部發(fā)育4套層內(nèi)夾層,2小層內(nèi)部發(fā)育3套層內(nèi)夾層,3小層內(nèi)部發(fā)育2套層內(nèi)夾層.本次研究選取覆蓋全區(qū)的15口鉆井對夾層分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,以鉆遇率為指標(biāo)定量表征各夾層的分布規(guī)律(見表1).

表1 L油田夾層分布統(tǒng)計(jì)

結(jié)果顯示:層間夾層的鉆遇率明顯高于層內(nèi)夾層,反映其穩(wěn)定程度高于層內(nèi)夾層;層內(nèi)夾層1小層鉆遇率明顯低于2,3小層,說明其層內(nèi)夾層穩(wěn)定程度自下而上依次變差.這些特征與沉積環(huán)境密切相關(guān).目的層自下而上劃分出4套沉積旋回,其中,1小層儲層最為發(fā)育,4小層主要為泥巖;且每期沉積速度與規(guī)模越來越大,水下分流河道發(fā)育強(qiáng)度也越來越大.由于受到后期水下分流河道的沖刷作用,前期沉積或沉積間歇期形成的細(xì)粒沉積物被部分沖刷或完全沖刷掉,因而自下而上夾層發(fā)育規(guī)模和穩(wěn)定性逐漸變差.

3.2 平面分布特征

平面上,隔夾層分布受沉積環(huán)境影響.由水下分流河道向水下分流河道間(或湖泊區(qū)域)層間夾層明顯變厚,層內(nèi)夾層也逐步發(fā)育.除此之外,夾層巖性由砂礫質(zhì)過渡到泥質(zhì),泥質(zhì)夾層的厚度也逐漸變大.

具體來看:1小層沉積期間發(fā)育多條水下分流河道,河道下切侵蝕作用致使下伏地層頂部泥質(zhì)夾層減薄或消失,河道底部一般發(fā)育河道滯留沉積,易形成砂礫巖夾層,但泥質(zhì)夾層不發(fā)育;水下分流河道間和近湖泊區(qū)域由于水動力條件較弱,較易沉積細(xì)粒沉積物,有利于泥質(zhì)夾層的發(fā)育和保存,泥質(zhì)夾層厚度較厚,而砂礫巖夾層不發(fā)育(見圖3).

4 隔夾層對剩余油分布的影響

4.1 穩(wěn)定分布隔夾層

在籠統(tǒng)注水情況下,油水井間隔夾層的穩(wěn)定程度對注入水影響較大,L油田層間夾層在大部分區(qū)域具有明顯的阻隔作用,對流體起著水平或近水平的隔擋作用,防止單層間的相互滲流作用.

井間對比結(jié)果顯示(見圖4):注水井A10井1小層儲層發(fā)育程度和物性好于2小層,因而1小層吸水能力較強(qiáng);同時,A10和A44井間1,2小層間夾層分布較為穩(wěn)定,阻礙1小層注入水向2小層運(yùn)移,在層間夾層上方形成平面漫流,導(dǎo)致采油井A44井1小層下部水驅(qū)動用程度明顯高于1小層上部和2小層,結(jié)果1小層下部水淹程度較強(qiáng),1小層上部和2小層動用程度整體較差,剩余油富集.

4.2 穩(wěn)定性較差隔夾層

層間夾層受砂體發(fā)育的影響,平面上存在局部不連續(xù)的區(qū)域,特別是砂體相互疊加的區(qū)域,夾層分布不穩(wěn)定,是油水互竄的優(yōu)勢通道.

以注水井A5井與采油井A11井間1,2小層間夾層為例(見圖5).A5井注入水受A5井1小層間砂礫巖夾層以及1,2小層間夾層的共同影響,注入水主要沿1小層向A11井運(yùn)移.由于A11井附近1,2小層間夾層缺失,A5井1小層注入水在高孔高滲近塊狀韻律的儲層條件下受重力影響向下進(jìn)入2小層,因而A11井2小層動用程度較高,1小層剩余油相對富集.

圖3 L油田夾層平面分布特征

圖4 穩(wěn)定分布隔夾層對油水運(yùn)動的影響

圖5 不穩(wěn)定分布隔夾層對油水運(yùn)動的影響

4.3 剩余油分布特征

4.3.1 縱向剩余油分布

L油田東二下亞段Ⅱ油組剩余油,主要分布在1小層上部和2小層.原因在于,1小層儲層屬于近乎均質(zhì)、高孔高滲儲層,注入水受重力作用影響,向下滲流遇到隔夾層阻擋后變?yōu)橄蚱矫娣较蚵?隔夾層之上容易形成優(yōu)勢滲流通道,導(dǎo)致大量注入水沿著優(yōu)勢通道突進(jìn),造成1小層上部剩余油大量富集.

另外,平面上隔夾層分布范圍越大、隔夾層隔擋和封堵性能越好,對下部儲層的"保護(hù)"作用也就越強(qiáng),儲層的受動用程度也就越差,因而穩(wěn)定分布夾層以下2小層剩余油也較為富集(見圖6).

圖6 縱向剩余油分布特征

4.3.2 平面剩余油分布

平面上,注入水總是優(yōu)先進(jìn)入水下分流河道,首先沿河道下游方向快速推進(jìn),特別是注水井與采油井同時位于河道部位,易形成水竄通道.

L油田東二下亞段Ⅱ油組1小層水驅(qū)效果較好,注入水主要沿水下分流河道較為發(fā)育的區(qū)域突進(jìn),平面上遠(yuǎn)離水下分流河道中心的區(qū)域剩余油則相對富集.另外,2小層和3小層由于受隔夾層、儲層整體物性以及本身較差的注采對應(yīng)率的共同影響,其受到注入水波及程度最小,平面上儲層發(fā)育的區(qū)域剩余油均比較富集.

5 結(jié)論

1)L油田主要識別出泥質(zhì)夾層和砂礫巖夾層2類夾層,其中,泥質(zhì)夾層主要分布在油田邊部,砂礫巖夾層則主要分布在油田內(nèi)部.另外,識別出洪水期滯留沉積成因、洪水期水下分流河道間成因、洪水間歇期垂積成因、洪水期河床底部滯流沉積成因4種隔夾層類型.

2)L油田平面上由水下分流河道向水下分流河道間(或湖泊區(qū)域)層間夾層明顯變厚,層內(nèi)夾層也逐步發(fā)育;縱向上層間夾層的穩(wěn)定程度高于層內(nèi)夾層,且層內(nèi)夾層的穩(wěn)定程度自下而上依次變差.

3)L油田隔夾層對剩余油分布具有嚴(yán)格控制作用.縱向上,1小層注入水受重力作用影響,在夾層阻擋下沿夾層上方突進(jìn),造成1小層上部剩余油富集;2小層和3小層受較穩(wěn)定分布夾層的影響,儲量動用程度較差,剩余油均較為富集.平面上,1小層整體動用較好,遠(yuǎn)離水下分流河道中心的區(qū)域剩余油相對富集;2小層和3小層全區(qū)剩余油均較為富集.