三角洲前緣河口壩單砂體劃分及剩余油分布

李俊飛，葉小明，尚寶兵，黨勝?lài)?guó)，于 斌

(1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459；2.中海油研究總院，北京 102200)

0 引 言

三角洲前緣沉積是陸相河流—三角洲沉積體系重要的構(gòu)成單元[1]，河口壩和水下分流河道是其重要的儲(chǔ)集砂體，砂體之間連片分布，其非均質(zhì)程度是制約油田精細(xì)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)多年的注水開(kāi)發(fā)，渤海灣盆地S油田已進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)階段，剩余油分布復(fù)雜，常規(guī)的基于小層的復(fù)合砂體研究已難以滿足油田生產(chǎn)需要，為改善油田開(kāi)發(fā)效果，亟需開(kāi)展單砂體精細(xì)解剖研究。目前，前人關(guān)于三角洲單砂體研究主要集中在分流河道單砂體的儲(chǔ)層非均質(zhì)性和定量規(guī)模上[2-9]，而對(duì)河口壩單砂體的研究以沉積特征[10-12]為主，關(guān)于河口壩的定量規(guī)模和剩余油分布研究較少。因此，以渤海灣盆地S油田東營(yíng)組二段下亞段為例，探討河口壩單砂體的識(shí)別標(biāo)志及定量規(guī)模，并分析其對(duì)剩余油分布的控制作用，以期為S油田綜合調(diào)整提供科學(xué)的地質(zhì)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

S油田位于渤海灣盆地遼東灣凹陷、遼西低凸起中段，是古潛山背景上發(fā)育起來(lái)的北東走向的斷裂背斜。目的層為三角洲前緣亞相沉積，發(fā)育水下分流河道、水下分流間灣、河口壩、遠(yuǎn)砂壩；隨著湖平面升降和水下分流河道頻繁擺動(dòng)，形成大面積連片、呈朵狀分布的復(fù)合河口壩砂體。研究區(qū)Ⅰ砂層組和Ⅱ砂層組儲(chǔ)層以中砂巖、細(xì)砂巖為主，顆粒分選較好，磨圓以次棱角狀—次圓狀為主。儲(chǔ)層孔隙度為28%～35%，滲透率為10.0～10 000.0 mD，屬于高孔、高滲儲(chǔ)層。

S油田于1993年開(kāi)始投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)近30 a的注水開(kāi)發(fā)，已進(jìn)入高含水階段，綜合含水為79.4%，儲(chǔ)層水淹規(guī)律復(fù)雜，剩余油高度分散。為滿足油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)需求，需對(duì)河口壩單砂體平面接觸樣式和規(guī)模進(jìn)行定量表征，并研究其對(duì)剩余油分布的控制作用。

2 河口壩單砂體劃分

2.1 河口壩單砂體平面接觸樣式及識(shí)別標(biāo)志

湖平面升降使得可容納空間與沉積物供給量發(fā)生變化，加之水下分流河道改道，使得河口壩單砂體的平面接觸關(guān)系發(fā)生較大變化。在研究區(qū)精細(xì)地層對(duì)比的基礎(chǔ)上，對(duì)順物源和垂直物源方向連井剖面的單砂體接觸關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為研究區(qū)單砂體存在4種平面接觸關(guān)系：河壩接觸、壩主體接觸、壩緣接觸和壩間泥接觸。

2.1.1 河壩接觸

河壩接觸是水下分流河道攜帶的沉積物逐漸發(fā)散、卸載，形成規(guī)模逐漸增大的河口壩，水下分流河道和河口壩在平面上呈河壩接觸。由于水下分流河道的沖刷作用強(qiáng)，使得2個(gè)單砂體之間連通較好，可以形成良好的油氣運(yùn)移通道。這種接觸類(lèi)型的砂體主要分布在三角洲前緣河口壩近端和中端，由水下分流河道向湖盆方向不斷推進(jìn)，形成河壩接觸(圖1a)。

2.1.2 壩主體接觸

壩主體接觸是后期形成的壩主體與前期形成的壩主體相拼接。由于壩主體物性較好，且兩者之間接觸部分較多，連通性較好。研究區(qū)這種接觸類(lèi)型的砂體相對(duì)較多，由于水下分流河道的分叉或改道，使得同一時(shí)期形成的不同河口壩單砂體主體部位會(huì)相互拼接。這種類(lèi)型砂體可通過(guò)砂體的曲線形態(tài)差異、砂體頂面高程差異或砂體“厚—薄—厚”變化特征進(jìn)行識(shí)別(圖1b)。

2.1.3 壩緣接觸

壩緣接觸是指2個(gè)壩主體之間彼此不接觸，單砂體之間接觸。由于壩緣主要為粉細(xì)砂巖或細(xì)砂巖，因此，2個(gè)單砂體之間為不連通或弱連通。這種接觸類(lèi)型的砂體主要分布在三角洲前緣復(fù)合河口壩的中端和遠(yuǎn)端，越靠近湖盆中心，不同河口壩砂體側(cè)向拼接之后，易形成壩緣接觸(圖1c)。

2.1.4 壩間泥接觸

壩間泥接觸是指2個(gè)河口壩單砂體之間不接觸，單砂體之間為壩間泥巖沉積。因此，2個(gè)單砂體之間不連通，相互之間不會(huì)發(fā)生油氣運(yùn)移。這種接觸類(lèi)型的砂體主要分布在三角洲前緣河口壩的遠(yuǎn)端，隨著水下分流河道的分叉和改道，使得不同河口壩砂體遠(yuǎn)端之間相互獨(dú)立，為壩間泥巖接觸(圖1d)。

2.2 河口壩單砂體規(guī)模

由于單砂體定量刻畫(huà)的井間預(yù)測(cè)性強(qiáng)，砂體的幾何形態(tài)成為定量表征的關(guān)鍵，而砂體的幾何形態(tài)與其形成機(jī)理、沉積模式密不可分。由于河流和湖水的能量強(qiáng)弱不同，可形成鳥(niǎo)足狀三角洲、鳥(niǎo)嘴狀三角洲和朵狀三角洲等不同的沉積模式，而不同沉積模式的幾何形態(tài)均不相同。因此，最終定量刻畫(huà)得到的單砂體規(guī)模也不同。針對(duì)渤海灣盆地遼東灣地區(qū)東營(yíng)組二段沉積模式[13]，結(jié)合相似沉積背景三角洲相現(xiàn)代沉積考察，認(rèn)為研究區(qū)東營(yíng)組二段下亞段為朵狀三角洲沉積，河口壩砂體多為朵狀或?qū)拵?。朵狀或?qū)拵钌绑w的長(zhǎng)寬比等于或小于3∶1[14]，應(yīng)在此模式指導(dǎo)下開(kāi)展河口壩單砂體的定量刻畫(huà)。

Lowery等通過(guò)對(duì)河控三角洲露頭河口壩砂體的測(cè)量，認(rèn)為河口壩厚度、長(zhǎng)度和寬度的相關(guān)數(shù)據(jù)呈雙對(duì)數(shù)線性關(guān)系[15-20]：

L=2.44h0.34

(1)

L=2.14w0.96

(2)

式中：L為河口壩的長(zhǎng)度，km；h為河口壩的厚度，km；w為河口壩的寬度，km。

圖1S油田東營(yíng)組二段下亞段單砂體平面接觸樣式

研究區(qū)單一河口壩砂體厚度為2.0～10.0 m，由式(1)可知，單一河口壩砂體長(zhǎng)度為3.1～5.3 km，寬度為1.5～2.6 km。在此定量規(guī)模約束下，結(jié)合砂體接觸樣式，對(duì)研究區(qū)東營(yíng)組二段下亞段河口壩砂體進(jìn)行定量刻畫(huà)，在復(fù)合河口壩較發(fā)育的1～7小層，劃分出84個(gè)河口壩單砂體。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：三角洲前緣河口壩單砂體厚度為3.0～8.0 m的占83.3%，河口壩單砂體寬度為0.8～2.4 km的占90.5%，且隨著湖平面的升高，河口壩單砂體的厚度和寬度隨之減小。

研究區(qū)4.2小層發(fā)育大規(guī)模連片的河口壩砂體，平面上可分為6個(gè)單砂體，其中，第3、4、5個(gè)單砂體相互之間壩主體側(cè)向拼接明顯。單砂體沉積受北西西和北西向2個(gè)物源的控制，其中，第1、2、3個(gè)單砂體受北西西向物源的影響，主要由西向東呈寬帶狀展布；第4、5、6個(gè)單砂體受北西向物源的影響，主要呈北西—南東向?qū)拵钫共?圖2)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，4.2小層單砂體最厚為10.0 m，最薄為2.7 m；單砂體最寬為2.3 km，最窄為0.7 km。

圖2 S油田東營(yíng)組二段下亞段4.2小層單砂體平面分布

3 河口壩單砂體平面接觸樣式對(duì)剩余油分布的控制

研究區(qū)東營(yíng)組二段下亞段單砂體平面接觸樣式包括河壩接觸、壩主體接觸、壩緣接觸、壩間泥接觸4種類(lèi)型，由于河口壩單砂體受頂部高滲向上運(yùn)動(dòng)和重力向下運(yùn)動(dòng)雙重影響，使得單砂體水淹樣式可分為頂部水淹和底部水淹。因此，在單砂體平面接觸樣式和垂向水淹樣式的雙重影響下，剩余油分布規(guī)律復(fù)雜。

河壩接觸和壩主體接觸的砂體之間連通性較好，水驅(qū)效果較好，剩余油不富集(圖3)。壩緣接觸的砂體由于壩主體到壩緣相變部位存在物性界面，對(duì)注入水的流動(dòng)形成一定阻礙，導(dǎo)致相帶邊部注采連通較差，因此，在單砂體的側(cè)翼易形成剩余油(圖3)；若河口壩單砂體屬頂部水淹型，則河口壩單砂體側(cè)翼剩余油富集近似于正三角形，若河口壩單砂體屬底部水淹型，則河口壩單砂體剩余油呈弧形富集于單砂體側(cè)翼上部。壩間泥接觸的砂體因砂體之間存在物性突變面，從而導(dǎo)致2個(gè)砂體之間不連通，易在單砂體的側(cè)翼形成剩余油富集區(qū)(圖3)。

當(dāng)注水井和采油井處在同一個(gè)壩主體和水下分流河道時(shí)，由于兩者之間的儲(chǔ)層連通關(guān)系較好，后期在壩主體上的調(diào)整井表現(xiàn)為頂部強(qiáng)水淹(圖4a)，表明河壩接觸的砂體之間剩余油少。當(dāng)注水井和采油井在相鄰壩主體時(shí)，由于兩者之間的儲(chǔ)層連通關(guān)系較好，后期在壩主體上的調(diào)整井表現(xiàn)為全部強(qiáng)水淹(圖4b)，表明壩主體接觸的砂體之間水驅(qū)效果好，剩余油不富集。當(dāng)注水井和采油井分別在壩主體和壩緣或壩間微相上，由于兩者之間的儲(chǔ)層連通性差，后期在壩主體側(cè)翼上的調(diào)整井表現(xiàn)為未水淹(圖4c)，表明壩緣接觸的砂體剩余油富集在其側(cè)翼。當(dāng)注水井和采油井分別在壩主體和壩間微相上，兩者之間的儲(chǔ)層不連通，后期在壩緣上的調(diào)整井表現(xiàn)為未水淹(圖4d)，表明壩間泥接觸的砂體在其側(cè)翼剩余油富集。在低品質(zhì)薄層壩緣部位設(shè)計(jì)了1口水平井，鉆井證實(shí)砂體厚度為4.0 m左右，測(cè)井解釋為未水淹層，投產(chǎn)后日產(chǎn)油量為52 m3/d，

圖3 單砂體對(duì)剩余油分布的控制機(jī)理

圖4 單砂體平面接觸樣式影響的剩余油分布

含水率為24%，地層壓力平穩(wěn)。調(diào)整井實(shí)施效果較好，有力證實(shí)了河口壩單砂體平面接觸樣式對(duì)剩余油分布控制的合理性。

4 結(jié) 論

(1) 通過(guò)研究區(qū)密井網(wǎng)單砂體解剖，總結(jié)了河口壩單砂體4種平面接觸樣式：河壩接觸、壩主體接觸、壩緣接觸、壩間泥接觸。

(2) 在河控三角洲沉積模式指導(dǎo)下，以露頭測(cè)量得到的定量規(guī)模為約束，在東營(yíng)組二段下亞段1～7小層劃分出84個(gè)河口壩單砂體。單砂體厚度為3.0～8.0 m，寬度為0.8～2.4 km。

(3) 河壩接觸和壩主體接觸的砂體連通性好，剩余油不富集；壩緣接觸和壩間泥接觸的砂體連通性差或者不連通，在單砂體側(cè)翼易形成剩余油區(qū)。