基于水平井的淺水三角洲內(nèi)部儲層滲流屏障研究

于 斌 高玉飛 吳穹螈 李俊飛 王海峰

(1. 中海油國際貿(mào)易有限責(zé)任公司，北京 100028； 2. 中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028；3. 中海石油(中國)有限公司天津分公司， 天津 300452)

淺水三角洲沉積中蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。近幾年來，渤中地區(qū)明下段淺水三角洲儲層投產(chǎn)增多，部分老油田進(jìn)入綜合調(diào)整階段，層間、層內(nèi)及平面矛盾日益突出，儲層內(nèi)部滲流屏障識別及定量問題引起重視。針對淺水三角洲儲層的構(gòu)型解剖問題，學(xué)者們開展了大量研究，在淺水三角洲分類、沉積模式、砂體形態(tài)特征以及接觸關(guān)系等方面取得了一系列成果[1-5]。而對于淺水三角洲內(nèi)，特別是單一朵葉體內(nèi)部滲流屏障的識別和定量分析研究較少，且這些有限的研究主要借鑒了陸上油田較為成熟的曲流河構(gòu)型解剖方法，依據(jù)巖心和密井網(wǎng)資料開展構(gòu)型研究。對于海上油田，受特殊地理?xiàng)l件、較高工程成本等條件的制約，井網(wǎng)密度難以達(dá)到研究要求，因此無法采用密井網(wǎng)解剖方法[6-10]。

本次研究是以渤中A油田為例，基于油田大量水平井信息，利用水平井橫向段延續(xù)較長、平面信息豐富可靠的優(yōu)勢，通過巖性識別細(xì)分，擬確定淺水三角洲內(nèi)部滲流屏障的分布規(guī)律、規(guī)模及物性等特征，為油田注采調(diào)整及三維地質(zhì)建模提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)渤中A油田位于渤南低凸起西端、渤海灣盆地黃河口凹陷，其構(gòu)造為發(fā)育于黃河口凹陷中央構(gòu)造脊北端的復(fù)雜斷塊(見圖1)。其主力含油層系位于新近系明化鎮(zhèn)組下段，主要為淺水三角洲沉積體系。該區(qū)油藏儲層物性較好，為高孔高滲儲層，平均孔隙度為29.8%，平均滲透率為1.129 5 μm2，主要含油砂體呈疊合連片狀分布，受到構(gòu)造形態(tài)、巖性和斷層的控制，為巖性-構(gòu)造油氣藏。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置簡圖[11]

目前，區(qū)內(nèi)總井?dāng)?shù)119口，其中水平井60口，水平段長度約200～450 m。經(jīng)過多年注水開發(fā)，儲層非均質(zhì)性導(dǎo)致油田注采不均衡，新鉆調(diào)整井顯示砂體空間分布復(fù)雜多變、連通關(guān)系復(fù)雜，存在明顯的滲流屏障遮擋作用。

2 滲流屏障類型與識別

2.1 沉積特征

有研究表明，渤中A油田區(qū)域明化鎮(zhèn)組下段發(fā)育砂壩型淺水三角洲[12]。此類型淺水三角洲主要有分流砂壩、分流河道、分流間灣、溢岸砂、席狀砂等。研究區(qū)分流砂壩的巖性以細(xì)砂巖為主，可見中砂巖，分選性和磨圓度較好，泥質(zhì)較少，砂體厚度多在2.5～7.0 m，垂向韻律以均質(zhì)韻律和反韻律為主，測井曲線形態(tài)以箱形、高幅漏斗形為主。分流河道以細(xì)砂巖粉砂巖互層為主，向上逐漸變細(xì)，出現(xiàn)泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖，垂向韻律為正韻律，測井曲線形態(tài)主要為齒化鐘形、箱形或中幅指形。分流間灣以泥巖為主，自然電位在泥巖基線附近小幅波動，自然伽馬值高。溢岸砂和席狀砂雖成因不同，但二者巖性均多為泥質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖(見泥質(zhì)條帶)沉積，研究區(qū)較少鉆遇。研究區(qū)單井沉積微相如圖2所示。

圖2 研究區(qū)單井沉積微相

2.2 滲流屏障類型

砂壩型淺水三角洲前緣中以分流砂壩和分流河道最為常見。分流河道作為主要的輸砂通道，多被細(xì)粒的泥質(zhì)沉積物充填，最終形成廢棄河道[7-9]。垂向上，不同期次朵葉體之間由大規(guī)模的泛濫平原相隔，形成層間滲流屏障。平面上，單一朵葉體內(nèi)部，除廢棄河道之外，分流砂壩邊部的壩緣部分沉積物粒度往往比壩的主體部位細(xì)，會對實(shí)際油水運(yùn)動產(chǎn)生明顯的遮擋作用，造成“砂壩相連，通而不暢”的生產(chǎn)效果。分流砂壩內(nèi)部仍存在受季節(jié)性水流影響而形成的落淤層等屏障。傳統(tǒng)的砂體解釋難以滿足水平井的橫向研究，特別是不滿足對壩緣部分識別的需求，因此提出應(yīng)用精細(xì)巖性識別方法對淺水三角洲滲流屏障進(jìn)行精細(xì)研究。

2.3 滲流屏障的識別

為保證利用測井進(jìn)行巖石物理研究及儲層參數(shù)解釋模型的可靠性，在環(huán)境校正、測井曲線標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)之上，對研究區(qū)取心井進(jìn)行巖心歸位。結(jié)合錄井及巖石薄片鑒定分析資料，發(fā)現(xiàn)渤中A油田明下段儲層主要為細(xì)粒和中 — 細(xì)粒巖屑長石砂巖，碎屑顆粒以石英、長石、巖屑為主，少量為云母和重礦物。巖石成分成熟度較低，顆粒分選性為中 — 好，呈次棱 — 次圓狀。主要發(fā)育6類巖性，包括細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及灰質(zhì)粉砂巖等。從表1可看出這6類巖性的分布規(guī)律、測井響應(yīng)特征及測井參數(shù)值。

表1 研究區(qū)6類巖性及其測井曲線特征

在確定各類巖性測井響應(yīng)特征及測井參數(shù)值后，采用測井曲線蛛網(wǎng)圖拾取有利于分辨巖性的敏感曲線(見圖3)。以研究區(qū)多口井的井壁取心資料為基礎(chǔ)，采用交會圖法建立巖性識別圖版(見圖4、圖5)。

圖3 渤中A油田各巖相測井相蛛網(wǎng)圖

圖4 自然電位與自然伽馬交會圖版

圖5 補(bǔ)償中子與自然伽馬交會圖版

從圖版上看，自然伽馬曲線反映了放射性，代表地層的黏土含量；自然電位曲線反映了離子的交換能力，代表地層的滲透性。因此，自然伽馬和自然電位相對值交會時巖性識別效果較好，且除細(xì)砂巖和粉砂巖混雜的情況之外，基本上可用于識別各類巖性。對于粉砂巖和細(xì)砂巖，從補(bǔ)償中子、伽馬交會圖來看，二者較好區(qū)分。

基于以上測井響應(yīng)分析及識別圖版的構(gòu)建，確定了基于自然電位、自然伽馬、補(bǔ)償中子、密度曲線的巖性識別標(biāo)準(zhǔn)：

(1) 細(xì)砂巖，ΔVSP-0.017 6×qAPI>-0.905 &φCNL+0.285×qAPI<52.45。

(2) 粉砂巖，ΔVSP-0.017 6×qAPI>-0.905 &φCNL+0.285×qAPI>52.45。

(3) 泥質(zhì)粉砂巖，-1.089<ΔVSP-0.017 6×qAPI<-0.905。

(4) 粉砂質(zhì)泥巖，-1.253<ΔVSP-0.017 6×qAPI<-1.089。

(5) 泥巖，ΔVSP-0.017 6×qAPI<-1.253。

(6) 灰質(zhì)粉砂巖，Δt<82&ρDEN>2.41。

應(yīng)用上述標(biāo)準(zhǔn)識別渤中A油田非取心井的巖性，其識別結(jié)果與錄井剖面識別結(jié)果的吻合率約達(dá)83%，識別精度達(dá)到要求。

3 滲流屏障定量分析

3.1 基于水平井的分流砂壩巖性分布模式

研究人員結(jié)合地震、測井以及試井等資料，已初步完成了該油田部分砂體構(gòu)型分析工作[12-13]。在此基礎(chǔ)上，我們對該油田所有水平井的巖性進(jìn)行了細(xì)分識別，以典型水平井BZA-5H井為例進(jìn)行分析。該井水平段巖性由初始的泥巖、粉砂巖逐漸過渡到細(xì)砂巖后，再次鉆遇部分粉砂巖與泥質(zhì)粉砂巖互層，進(jìn)而與大段細(xì)砂巖相接，共鉆遇2處較大滲流屏障，細(xì)砂巖段內(nèi)偶見薄層粉砂巖。結(jié)合砂壩型淺水三角洲沉積規(guī)律，認(rèn)為該井水平段軌跡由廢棄河道進(jìn)入單一分流砂壩，并通過與相鄰砂壩疊合部，最終進(jìn)入另一分流砂壩，且分流砂壩內(nèi)部存在落淤層。其中，滲流屏障A段為廢棄河道與壩緣的組合，滲流屏障B段為相鄰砂壩壩緣疊合部(見圖6)。結(jié)合現(xiàn)有沉積構(gòu)型研究成果，確定渤中A油田砂壩型淺水三角洲巖性分布模式，如圖7所示。

圖6 BZA-5H井水平段巖性分布分析

圖7 渤中A油田砂壩型淺水三角洲巖性分布模式

3.2 水平井鉆遇滲流屏障類型

在模式認(rèn)知的基礎(chǔ)上，確定研究區(qū)內(nèi)水平井水平段鉆遇滲流屏障大致有分流間灣型、廢棄河道型、壩緣型、落淤層型等類型(見圖8)。 鉆遇大規(guī)模細(xì)粒沉積后進(jìn)入分流砂壩，滲流屏障類型多為分流間灣、泛濫平原等大規(guī)模泥質(zhì)沉積體。水平段經(jīng)過多個分流砂壩，砂壩間由廢棄河道相隔，滲流屏障由“壩緣 — 廢棄河道 — 壩緣”組合形成，其中廢棄河道起到遮擋滲流的作用。水平段經(jīng)多個分流砂壩，砂壩相互搭接，滲流屏障主要為壩緣，對流體運(yùn)動起阻礙作用。井段內(nèi)見多個薄層狀細(xì)粒沉積，為枯水期形成的落淤層，會對流體產(chǎn)生一定的阻礙作用。由于水平井軌跡往往經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計，水平段極少鉆遇、貫穿大段泥巖，難以對淺水三角洲泛濫平原、分流間灣等大規(guī)模細(xì)粒沉積相進(jìn)行規(guī)模統(tǒng)計。

圖8 滲流屏障分類示意圖

在砂壩型淺水三角洲中：廢棄河道在平面上呈樹杈狀分布于分流砂壩之間，其巖性主要為泥巖和粉砂質(zhì)泥巖；分流砂壩壩緣沿砂壩四周均有發(fā)育，多為泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖互層；落淤層通常披覆與分流砂壩內(nèi)，發(fā)育密度收季節(jié)性水流影響，發(fā)育數(shù)量多但厚度相對較小，阻礙流體運(yùn)動的能力有限。結(jié)合儲層精細(xì)解剖研究成果，認(rèn)為廢棄河道型和壩緣型為淺水三角洲單一朵葉體內(nèi)部的主要滲流屏障類型。

3.3 滲流屏障特征及規(guī)模分析

結(jié)合儲層精細(xì)解剖的成果，確定渤中A油田所有水平井鉆遇滲流屏障類型。利用過路井段在垂向上的信息，結(jié)合測井解釋及實(shí)驗(yàn)分析等資料，對各類型滲流屏障三維規(guī)模和物性參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計。由于壩緣巖性成分相對復(fù)雜，因此采用厚度加權(quán)的方式統(tǒng)計其物性參數(shù)。在渤中A油田淺水三角洲儲層，廢棄河道型滲流屏障平面寬度約5～25 m，延伸長度一般小于1 km，孔隙度約5%～15%，滲透率小于4×10-3μm2；壩緣型分流屏障平面寬度約10～20 m，沿砂壩邊部延伸，孔隙度約10%～20%，滲透率約0.10 ～0.30 μm2；落淤層型滲流屏障鉆遇寬度一般小于5 m，垂向厚度一般小于1 m。

4 結(jié) 語

研究區(qū)淺水三角洲儲層可識別出6種巖相類型。應(yīng)用交會圖法，根據(jù)不同巖性在測井曲線響應(yīng)特征建立了各巖性的識別圖版，為滲流屏障的識別提供了可行性依據(jù)?；诖罅克骄Y料，明確了研究區(qū)淺水三角洲儲層4種滲流屏障類型：分流間灣型、廢棄河道型、壩緣型、落淤層型。其中，廢棄河道型和壩緣型滲流屏障是影響生產(chǎn)中油水運(yùn)動的主要類型。通過多維互動對比與動靜態(tài)綜合分析的手段，充分利用水平井橫向延續(xù)長、平面信息豐富可靠的優(yōu)勢，明確了淺水三角洲內(nèi)部滲流屏障的分布規(guī)律、規(guī)模及物性等特征。