北部灣盆地M油田角二段儲(chǔ)層的隔夾層研究

彭 旋 聶桂萍 彭小東 李 佳 李 俊

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司， 廣東 湛江 524057；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司， 湛江 524057；3.重慶科技學(xué)院， 重慶 401331)

儲(chǔ)層的隔夾層是儲(chǔ)層精細(xì)表征的重要內(nèi)容。隔層是指儲(chǔ)層中能阻止或控制流體運(yùn)動(dòng)的非滲透層，分布面積大，位于單元層與單元層之間；夾層是指在單元砂巖層內(nèi)分布的相對(duì)非滲透層，分布面積相對(duì)較小，不能有效阻止或控制流體的運(yùn)動(dòng)，但在局部地區(qū)能影響油水分布[1]。隔夾層的存在，使得儲(chǔ)集體被分割成多個(gè)不連通或半連通的流動(dòng)單元，控制著儲(chǔ)集體內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)。

我國南海北部灣海域的M油田，區(qū)域構(gòu)造上位于北部灣盆地北部拗陷潿西南凹陷2號(hào)斷層上升盤。油田的角二段儲(chǔ)層為濱海相沉積，主要由上部低阻層淺灘相沉積和下部高阻層臨濱砂壩沉積組成。井點(diǎn)鉆遇厚度比較穩(wěn)定，儲(chǔ)層毛厚度30 m。投產(chǎn)的十幾口水平井，經(jīng)過多年高速開采，已進(jìn)入中高含水期。儲(chǔ)層為能量充足的邊底水油藏，水體以底水推進(jìn)為主，但受隔夾層的影響，個(gè)別高部位井見水早，含水率上升很快，呈現(xiàn)不同的含水特征。研究該儲(chǔ)層隔夾層的影響，有助于深入認(rèn)識(shí)該層含水率的上升規(guī)律，從而對(duì)油藏后期的開發(fā)進(jìn)行合理調(diào)整。

1 隔夾層的類型及地質(zhì)成因

1.1 隔夾層類型

隔夾層的分類依據(jù)有巖性、成因、平面分布范圍、垂向位置[2-4]等，其中應(yīng)用最廣、最成熟的分類方法是按巖性來劃分。根據(jù)巖性的差異，可將隔夾層分為泥質(zhì)隔夾層、物性隔夾層和鈣質(zhì)隔夾層。

根據(jù)M油田A2OP1井的巖心觀察及測(cè)井資料，儲(chǔ)層的隔夾層主要受沉積作用影響，可分為鈣質(zhì)夾層和物性夾層2類。形成于前濱灘壩的鈣質(zhì)夾層，巖性為含灰泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖；電測(cè)曲線呈低GR、低AC、低CNC和高Rt、高DEN特征。物性夾層的巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，孔隙度小于20%，滲透率小于0.065 μm2，物性差；電測(cè)曲線呈高GR、低AC、低CNC和低Rt、高DEN特征。

1.2 隔夾層成因

1.2.1 鈣質(zhì)隔夾層成因

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)研究結(jié)果，角尾組普遍存在鈣質(zhì)膠結(jié)致密層。在M油田，東塊的E-1井和E-2井也均有鉆遇。

研究區(qū)不同區(qū)域的鈣質(zhì)夾層，存在厚度上的差別。M油田西塊的A9P井、A8S1井、M-3井和A15P井鉆遇的薄鈣質(zhì)層，厚度和規(guī)模均較東塊 E-1井和E-2井的小些；在中塊的含油范圍以內(nèi)，鈣質(zhì)層不足以隔開低阻和高阻油藏，但在井點(diǎn)小范圍內(nèi)可以起夾層作用。

A20P1井取心段鈣質(zhì)夾層發(fā)育，物性差，但鈣質(zhì)膠結(jié)程度不強(qiáng)，含鈣質(zhì)石英細(xì)砂巖-粉砂巖。微觀鑒定表明，含16%的中晶方解石，主要呈嵌晶產(chǎn)出；含12%的泥質(zhì)雜基，總視孔隙度為6%，連通性極差。綜合有關(guān)文獻(xiàn)資料，我們認(rèn)為M油田角二段(J2I)油組鈣質(zhì)隔夾層的形成主要有2個(gè)方面的原因。

(1) 與鄰近泥質(zhì)成分排水有關(guān)。砂巖頂部及底部的泥巖或泥質(zhì)含量高的砂巖中的黏土礦物轉(zhuǎn)化會(huì)提供鈣，堿性壓實(shí)水流進(jìn)入砂巖，形成早成巖期的碳酸鹽膠結(jié)物。這類鈣質(zhì)層多分布于泥巖隔夾層及泥質(zhì)含量較高的泥質(zhì)粉砂巖附近，在工區(qū)主要分布在J2I-1小層內(nèi)部和J2I-1與J2I-2小層分界面的附近。

(2) 與有機(jī)質(zhì)演化和油氣運(yùn)移有關(guān)。在一定埋深條件下，有機(jī)質(zhì)脫羧基作用和巖石骨架顆粒溶蝕析出鈣、鎂、鐵離子等，與運(yùn)載油氣的流體和砂巖地層水混合而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果逐漸形成了鈣質(zhì)層。這類鈣質(zhì)層主要分布在J2I-2小層油水界面附近。A20P1井取心段最下部靠近油水界面位置，發(fā)育灰白色含鈣質(zhì)細(xì)砂巖-粉砂巖，物性差，不含油，但是從密閉液侵入情況來看，具備一定滲透性。在研究區(qū)油層內(nèi)部，局部有與生物擾動(dòng)有關(guān)的灰白色含鈣質(zhì)細(xì)砂巖，不含油[5-6]。

1.2.2 物性隔夾層成因

M油田物性夾層的形成主要受到沉積作用影響[7]，成巖作用的影響較小。沉積微相對(duì)砂體的控制作用比較明顯。根據(jù)測(cè)井物性參數(shù)和單井沉積微相，在研究工區(qū)內(nèi)，主要沉積微相之間的物性存在較大差異。物性隔夾層在濱海相的成因通常有3種。

(1) 在海泛期形成的沉積，由物源持續(xù)推進(jìn)，厚度較大，容易形成隔層。

(2) 伴隨水動(dòng)力減弱時(shí)形成的細(xì)懸浮物質(zhì)沉積，厚度較小，平面上不連片，易形成夾層。

(3) 存在于因成巖作用等變化而使儲(chǔ)層物性變差的層段，具有一定的孔隙度和滲透率，但沒有達(dá)到有效厚度的物性下限。成巖作用在研究區(qū)的影響較弱，這類隔夾層在研究區(qū)分布較少。

2 儲(chǔ)層的隔夾層分布特征

鈣質(zhì)隔夾層形成于前濱的灘壩，間歇性暴露于海水之上，受大氣淡水淋濾作用，容易發(fā)生鈣質(zhì)膠結(jié)。灘壩沉積巖石生物碎屑含量高，可為碳酸鹽膠結(jié)作用的發(fā)育提供鈣質(zhì)來源。鈣質(zhì)隔夾層的發(fā)育受沉積和成巖作用控制，巖性主要為陸源碎屑質(zhì)生屑灰?guī)r及少量鈣質(zhì)巖屑長石石英砂巖，主要形成于灘壩微相。根據(jù)井間對(duì)比和沉積旋回研究結(jié)果，該油藏含油儲(chǔ)層段可細(xì)分為低阻層和高阻層。鈣質(zhì)夾層主要分布在基準(zhǔn)面下降的短期旋回中部所形成的生屑灘壩，分布局限，連續(xù)性中等；主要受海平面變化作用影響，在海進(jìn)體系域內(nèi)，由鈣質(zhì)膠結(jié)及碳酸溶解的灘壩沉積，伴隨懸浮顆粒沉淀生成。頂鈣層分布在油層頂部，延展性較差，對(duì)油藏開發(fā)的影響不大。

物性隔夾層平面上分布廣，連續(xù)性好，在斷層西邊分布廣泛，主要形成于海泛期。海泛期物源供給充分，形成了較為連續(xù)、厚度較大的物性隔層。儲(chǔ)層斷層為非控沉積斷層，在斷層?xùn)|邊，由于構(gòu)造的強(qiáng)烈拉張同沉積斷層作用及其伴生的逆牽引作用，造成了泥質(zhì)成分在西邊富集，而東邊隔夾層發(fā)育少。

平面上，M油田分東西兩塊。結(jié)合井點(diǎn)厚度及沉積相認(rèn)識(shí)，刻畫隔夾層厚度大體展布趨勢(shì)：低阻層，沿東北-西南方向，隔夾層厚度逐漸變大(見圖1)；高阻層隔夾層發(fā)育少，不連續(xù)。東塊非均質(zhì)性弱，隔夾層不發(fā)育。通過綜合分析地震RMS屬性和儲(chǔ)層物性相關(guān)性，提取了與地震RMS屬性相關(guān)性達(dá)到66%的J2I油組鈣層平面厚度圖。

圖1 低阻層的隔夾層平面分布圖

在縱向上，鈣質(zhì)夾層主要分布在中塊J2I低阻層中部，A15P、A9P井區(qū)附近最為發(fā)育，厚度1～3 m，不連續(xù)分布，高部位不發(fā)育，高阻層發(fā)育少；物性夾層主要分布在中塊J2I低阻層的下部位，靠近水層，比較連續(xù)，厚度2～6 m，有一定隔水能力，但高部位不發(fā)育(見圖2)。平面上，鈣質(zhì)夾層主要分布在中塊J2I低阻層，在中塊兩翼最為發(fā)育，面積一般小于65 km2，以片狀或點(diǎn)狀分布，而東塊發(fā)育少。物性夾層主要分布在低阻層和高阻層之間，分布范圍較廣，呈西南-東北向帶狀分布，厚度大，對(duì)底水有一定阻擋作用。

圖2 J2I油組巖相剖面圖(橫)

3 隔夾層的動(dòng)態(tài)識(shí)別

M油田角二段儲(chǔ)層為底水構(gòu)造油藏，開發(fā)井A15H和A16H兩口水平井在構(gòu)造高部位，同時(shí)期鉆井和投產(chǎn)。考慮到儲(chǔ)層為反旋回特征，優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層發(fā)育在儲(chǔ)層上部，布井方式為沿儲(chǔ)層頂部穿行。A15H井見水早，含水率上升速度快。A16H井見水較晚，含水率上升速度比較平穩(wěn)，無水采油期長(見圖3)。

圖3 A15H井和A16H井的含水率與累計(jì)產(chǎn)油量

開發(fā)井見水，除了構(gòu)造方面的原因，主要是受隔夾層的影響和儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響。綜合分析認(rèn)為，A16H靠近東部，儲(chǔ)層物性較好，為含油范圍內(nèi)相對(duì)較好儲(chǔ)層。從隔夾層剖面圖(圖2)上可以看出，A16H井區(qū)為底鈣分布較厚的區(qū)域，較厚的鈣質(zhì)層對(duì)底水有一定的阻擋作用；與A16H相比，A15H井區(qū)底鈣不發(fā)育，物性較差，井區(qū)附近存在的可動(dòng)水體較大，因此該井較早見水[8-9]。

結(jié)合儲(chǔ)層巖相剖面圖及夾層等直線圖來看，共同的開發(fā)特征表現(xiàn)在隔夾層控制的油井對(duì)底水有一定的抑制作用。油井底水運(yùn)動(dòng)分為2個(gè)部分：一部分緩慢穿過夾層，形成次生底水驅(qū)；另一部分繞過夾層，形成次生邊水驅(qū)。隔夾層控制的油井主要表現(xiàn)為邊水驅(qū)和次生邊水驅(qū)，由于底部隔夾層的存在，隔夾層下伏鄰層的油得不到有效驅(qū)替。隔夾層對(duì)J2I油組開發(fā)井含水率的上升起到了較大的阻擋作用。聯(lián)系構(gòu)造油藏資料，可以根據(jù)油井含水率上升的特點(diǎn)來識(shí)別隔夾層的有效性。

4 結(jié) 論

M油田J2I油組的隔夾層可分為2種類型：一種是形成于前濱的灘壩的鈣質(zhì)夾層，其巖性為含灰泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖；另一種是物性夾層，其巖性為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，物性差。基于此認(rèn)識(shí)建立的隔夾層地層模型，與地質(zhì)情況吻合?，F(xiàn)從平面和縱向上對(duì)隔夾層的展布特征、分布范圍進(jìn)行了定性劃分，今后結(jié)合隔夾層地層模型，可進(jìn)一步對(duì)隔夾層展布情況做更精細(xì)的定量分析。

鈣質(zhì)層對(duì)底水起到了一定的封隔作用。底鈣分布較穩(wěn)定，封隔性較好；中鈣不穩(wěn)定，封隔作用有限。底鈣和中鈣都發(fā)育的井區(qū)，可能延緩見水時(shí)間和含水率上升速度。