珠江口盆地X油田夾層空間分布表征

胡文麗， 鄒信波， 李黎， 牛勝利， 朱璠， 李清泉， 熊平， 徐波， 黃玉欣

(1.中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司， 深圳 518000； 2.東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 南昌 330013； 3.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 武漢 430100； 4.中石化江漢石油工程有限公司頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)服務(wù)公司， 武漢 430073； 5.廣東石油化工學(xué)院石油工程學(xué)院， 茂名 525000)

夾層是指在儲(chǔ)層內(nèi)部分布的、與儲(chǔ)層主體物性差異較大的、在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)流體流動(dòng)產(chǎn)生明顯影響的相對(duì)非滲透層或低滲透層，不能完全阻止或控制流體的運(yùn)動(dòng)，但對(duì)流體滲流速度，即滲流效果有較大影響[1-5]。儲(chǔ)層中夾層引起的滲流屏障和滲流差異是影響剩余油分布的重要因素[6]，夾層空間展布研究是揭示油藏非均質(zhì)性預(yù)測(cè)剩余油的重要研究?jī)?nèi)容。

中國(guó)南海東部珠江口盆地油氣資源豐富，其西江、惠州凹陷發(fā)育一系列海相砂巖油氣田，以新近系厚層三角洲平原、三角洲前緣沉積為主[7]，具有儲(chǔ)層厚度大物性好、分布廣泛連通性好、泥巖隔層穩(wěn)定的特點(diǎn)。油藏類型以底水巖性-構(gòu)造型油氣藏為主，其儲(chǔ)量占海相砂巖油田總儲(chǔ)量的一半以上[8]。相比于陸上油田，底水油藏主要采用水平井開(kāi)發(fā)，井?dāng)?shù)相對(duì)較少。珠江口盆地海上主力油田經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)后，已陸續(xù)進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)階段，目前面臨主要問(wèn)題是精準(zhǔn)確定剩余油分布并制定合理調(diào)整措施，而夾層是控制剩余油分布的關(guān)鍵因素之一。弄清夾層發(fā)育規(guī)律、精確刻畫夾層空間分布對(duì)水平井鉆前預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)鉆后評(píng)價(jià)、剩余油評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)、邊底水油藏控水工藝制定及調(diào)整井部署具有重要意義。

前人在珠江口盆地做了大量夾層類型、成因等相關(guān)研究工作[5,9-14]。廖明光等[5]對(duì)N油田鈣質(zhì)隔夾層成因進(jìn)行了研究，認(rèn)為鈣質(zhì)夾層主要為成巖作用形成，鈣質(zhì)來(lái)源于生物碎屑及長(zhǎng)石類碎屑顆粒；彭旋等[9]將M油田給夾層分為形成于灘壩的鈣質(zhì)夾層和成巖作用影響的物性?shī)A層；張青青等[10]對(duì)番禺A油田珠江組“頂鈣”成因和分布模式進(jìn)行了研究，認(rèn)為頂鈣形成于早成巖階段，分布受高能粗粒生物碎屑富集程度和分布控制；文獻(xiàn)[11-13]主要利用井、地震資料，確立了夾層建模方法，建立了海油砂巖夾層三維模型預(yù)測(cè)夾層分布。這些研究成果明確了海相砂巖儲(chǔ)層夾層的類型、形成原因以及建立模型預(yù)測(cè)夾層分布的方法。海相油田多采用水平井開(kāi)發(fā)，但目前研究中綜合利用地質(zhì)、測(cè)井尤其是定向井資料和油藏資料預(yù)測(cè)夾層分布鮮有涉及，未能有效利用定性井及油藏等相關(guān)資料進(jìn)行夾層分布定量表征。珠江口盆地X油田為典型的海油砂巖油田，發(fā)育大量底水、邊水油藏，水平井資料豐富，且未進(jìn)行夾層系統(tǒng)研究。作者在沉積微相精細(xì)研究的基礎(chǔ)上，預(yù)建立X油田測(cè)井夾層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)水平井夾層綜合解釋及追蹤，系統(tǒng)利用地質(zhì)、測(cè)井及油藏資料，尋求一種適合海相砂巖油田的夾層定量表征技術(shù)，以期查明該地區(qū)海相砂巖儲(chǔ)層夾層成因、分布特征和發(fā)育規(guī)律，為類似油田尋找剩余油潛力區(qū)和制定開(kāi)發(fā)措施提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

X油田位于南海珠江口盆地北部坳陷帶惠州凹陷西部[15](圖1)。X油田是在基底隆起上發(fā)育的低幅度背斜，構(gòu)造繼承性發(fā)育，含油范圍內(nèi)沒(méi)有斷層發(fā)育，僅在構(gòu)造南邊發(fā)育兩條邊界斷層，均為正斷層，走向北西西—南東東向，斷距在20～80 m。 油層分布在新近系中新統(tǒng)韓江組下部至珠江組中上部，埋深1 330～1 930 m，含油層段600 m。目前鉆遇油層有A～I(xiàn)等9個(gè),單井砂巖儲(chǔ)層厚度3～75 m，單層油層有效厚度1～13 m，其中主要油層為D、I、H、G層。主要為三角洲沉積，D、H、I油層發(fā)育三角洲平原亞相，微相以分流河道、河道側(cè)緣為主，砂體厚度大，其他油層為三角洲前緣亞相，A、B、C油層主要發(fā)育水下分流河道和河口壩微相，E、F、G主要發(fā)育遠(yuǎn)砂壩、席狀砂和前三角洲泥微相。儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)-粗粒長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖。

圖1 珠江口盆地構(gòu)造分區(qū)及研究區(qū)位置圖(據(jù)文獻(xiàn)[15]修改)Fig.1 Structural zoning and study area location map of Pearl River Mouth Basin (modified according to ref.[15])

2 地質(zhì)-測(cè)井-油藏相互驗(yàn)證夾層定量表征

2.1 表征思路

夾層空間分布及預(yù)測(cè)是夾層研究中的重要內(nèi)容，精確刻畫夾層空間分布是尋找剩余油的關(guān)鍵。在小層劃分對(duì)比的基礎(chǔ)上，利用巖心、錄井及測(cè)井資料，確定各類夾層累計(jì)厚度、電性、物性劃分標(biāo)準(zhǔn)，建立夾層識(shí)別模式對(duì)非取心井夾層進(jìn)行定量判斷識(shí)別。在沉積微相研究成果的基礎(chǔ)上，確定夾層的成因類型、發(fā)育期次和連續(xù)規(guī)律，結(jié)合水平井夾層空間定量追蹤，進(jìn)行剖面上夾層連續(xù)性的識(shí)別及建立定性?shī)A層平面分布，以此為約束條件建立夾層三維模型，最后利用油藏動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)、修正夾層三維模型，達(dá)到有效綜合定量表征夾層的空間分布(圖2)，以指導(dǎo)剩余油預(yù)測(cè)。

圖2 夾層精細(xì)表征技術(shù)路線圖Fig.2 Technology roadmap of interbed fine characterization

2.2 夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)前人對(duì)夾層的定義及類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，以及對(duì)研究區(qū)不同夾層類型的巖性、測(cè)井曲線響應(yīng)特征的對(duì)比分析，針對(duì)X油田海相沉積環(huán)境等特征，建立了X油田油層各類夾層的地質(zhì)、測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1 夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)建立方法

裘亦楠[2]、王振彪等[16]給出了夾層的定義及其分布特點(diǎn)(表1)?；趲r屑錄井、巖心分析等資料，確定研究區(qū)目的油層夾層成因類型，分析其測(cè)井響應(yīng)特征，建立各類夾層的巖電關(guān)系，確定X油田油層各類夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)(表2)。

2.2.2 X油田夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)建立

基于X油田海相沉積環(huán)境特征，根據(jù)前人夾層測(cè)井識(shí)別思路和方法[17]，在系統(tǒng)分析錄井、巖心等資料基礎(chǔ)上，綜合解剖研究區(qū)目的層各類夾層的測(cè)井響應(yīng)特征，確定其夾層識(shí)別的敏感測(cè)井曲線，建立了X油田夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。研究區(qū)目的層主要發(fā)育泥質(zhì)夾層和鈣質(zhì)夾層，依據(jù)這兩種夾層的巖性及測(cè)井曲線響應(yīng)特征，在敏感性響應(yīng)評(píng)判基礎(chǔ)上，選擇自然伽馬(GR)、聲波時(shí)差(DT)、補(bǔ)償密度(DEN)和深電阻率(RT)作為識(shí)別研究區(qū)目的層各夾層的敏感性曲線，建立各夾層識(shí)別敏感曲線的交會(huì)圖版(圖3)，確立研究區(qū)目的層各夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)(表2)。基于建立的各夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)研究區(qū)井資料進(jìn)行夾層識(shí)別判斷與處理解釋。X油田沉積特征研究表明，鈣質(zhì)夾層多發(fā)育在砂體頂部和中部，泥質(zhì)夾層一般出現(xiàn)在砂體中部。依據(jù)研究區(qū)目的層夾層在砂體內(nèi)出現(xiàn)位置的認(rèn)識(shí)，對(duì)測(cè)井夾層識(shí)別結(jié)果進(jìn)行修正，確保“地質(zhì)-測(cè)井”解釋的相互印證及最終結(jié)果的有效性。

2.3 夾層成因分析

基于碎屑巖儲(chǔ)層夾層巖性特點(diǎn)、成因類型及其識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)[18-20]，研究表明研究區(qū)目的層主要發(fā)育沉積和成巖成因的兩大類夾層。

2.3.1 沉積型夾層

在沉積過(guò)程中水動(dòng)力變化、沉積部位變化等原因在粗顆粒中間形成細(xì)粒沉積物進(jìn)而形成夾層。該類夾層巖性一般為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖，常見(jiàn)類型是泥質(zhì)夾層和物性?shī)A層。根據(jù)其具體沉積環(huán)境等可分為海泛成因、堤岸成因和前積成因(圖4)。

表1 夾層測(cè)井響應(yīng)特征、成因及分布(據(jù)文獻(xiàn)[2])Table 1 Logging response characteristics, genesis and distribution of interlayer(according to ref.[2])

表2 X油田夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Identification standard of interbed logging in X Oilfield

圖3 X油田夾層測(cè)井識(shí)別交會(huì)圖版Fig.3 Cross plot of interbed logging identification in X Oilfield

(1)海泛成因夾層。海泛成因夾層主要為短期局部海水上升形成的海泛泥巖，泥質(zhì)較純，厚度逐漸向海方向增大。該類夾層多分布在兩期河道砂體之間、河道與河口壩砂體之間。海泛成因夾層厚度大，分布比較穩(wěn)定，離物源越遠(yuǎn)厚度越大，表現(xiàn)為“厚而穩(wěn)”的特點(diǎn)，在A、B、I等油層中非常發(fā)育[圖4(a)]。

LLD為深側(cè)向電阻率，LLS為淺側(cè)向電阻率圖4 泥質(zhì)夾層類型Fig.4 Muddy interbed type

(2)堤岸成因夾層。因水動(dòng)力間歇變化或河道擺動(dòng)導(dǎo)致在河道邊緣、壩體邊緣部位水體動(dòng)蕩沉淀物質(zhì)顆粒發(fā)生變化，形成大量的薄層砂泥互層，其中細(xì)粒物質(zhì)就構(gòu)成了夾層。該類夾層橫向上連續(xù)性有限，縱向上層數(shù)多，表現(xiàn)為“薄而多”的特點(diǎn)，多發(fā)育在分流河道、河口壩砂體邊緣部位[圖4(b)]。

(3)前積成因夾層。主要由河口壩內(nèi)部各增生體之間泥巖構(gòu)成。水動(dòng)力條件強(qiáng)時(shí)形成早期增生體，隨后平水期時(shí)在早期增生體上部沉積細(xì)粒物質(zhì)，多為泥巖或泥質(zhì)粉砂巖。多期增生體間的細(xì)粒物質(zhì)就構(gòu)成了河口壩內(nèi)部夾層。該夾層常與河口壩砂體前積方向一致，厚度小，橫向延展范圍有限，空間分布不易確定[圖4(c)]。

2.3.2 成巖型夾層

2.4 夾層分布邊界確定

夾層的空間分布控制著剩余油的分布，是儲(chǔ)層描述中非常重要的內(nèi)容。夾層的連續(xù)性解剖直接關(guān)聯(lián)到夾層的空間分布預(yù)測(cè)表征。不同類型的夾層由于其成因差異導(dǎo)致連續(xù)性不同。基于此，首先根據(jù)沉積微相空間展布、夾層及其在砂體內(nèi)發(fā)育位置確定夾層成因類型，再結(jié)合連井剖面、水平井夾層追蹤成果及夾層厚度、成因等確定平面上井之間夾層的連續(xù)關(guān)系，為夾層空間刻畫奠定基礎(chǔ)。

2.4.1 微相約束下的夾層關(guān)聯(lián)性確定

根據(jù)單井夾層發(fā)育部位和成因，作不同方向夾層剖面，從沉積、成因上分析夾層的連續(xù)性。X油田B油層X(jué)9、X7、X16、X11過(guò)井剖面揭示(圖6)，B油層主要在頂部、底部及中間部位發(fā)育夾層。中部以海泛成因夾層為主，微相類型為前三角洲泥或分流間灣泥，夾層厚度相對(duì)大，連續(xù)性好，局部零星發(fā)育鈣質(zhì)夾層，連續(xù)性差。頂?shù)撞堪l(fā)育鈣質(zhì)夾層，厚度薄，但分布穩(wěn)定。表明成因相似沉積位置相近的夾層連續(xù)，不同部位不同類型的夾層不連續(xù)。

LLD為深側(cè)向電阻率，LLS為淺側(cè)向電阻率圖5 鈣質(zhì)夾層類型Fig.5 Calcareous interbed type

2.4.2 水平井追蹤夾層邊界

連井剖面只能確定井之間夾層是否連續(xù)，而無(wú)法定量確定夾層空間分布范圍。利用水平井夾層測(cè)井識(shí)別技術(shù)可精確確定夾層空間發(fā)育規(guī)模。研究區(qū)水平開(kāi)發(fā)井較多，為定量表征夾層空間分布奠定了基礎(chǔ)。利用水平井井眼軌跡與地層界面解釋技術(shù)[24-25]，進(jìn)行水平井井控夾層測(cè)井識(shí)別與追蹤，并提取夾層分布的三維坐標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)夾層三維空間的精細(xì)定量表征。

首先應(yīng)用水平井井眼軌跡與地層位置關(guān)系交互解釋技術(shù)，勾畫水平井井眼軌跡與地層關(guān)系，其次依據(jù)測(cè)井曲線響應(yīng)特征解釋夾層空間連續(xù)性分布，并提取夾層相應(yīng)位置空間坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了水平井井控夾層空間識(shí)別。相對(duì)于常規(guī)直井中夾層的點(diǎn)數(shù)據(jù)而言，水平井井控夾層數(shù)據(jù)為沿井眼軌跡的線數(shù)據(jù)，它能更好地表征夾層在井眼軌跡方向上的展布連續(xù)性狀態(tài)。X8井水平井段2 941.37～3 027.46 m測(cè)井曲線呈現(xiàn)高密度、低中子特征，屬于典型的鈣質(zhì)夾層反映，因此確定該夾層為鈣質(zhì)夾層?；谠摼骄圮壽E與地層關(guān)系交互解釋成果(圖7)，提取了夾層三維大地坐標(biāo)(表3)，進(jìn)而完成了水平井井控夾層測(cè)井識(shí)別與空間分布預(yù)測(cè)。

表3 X8井井控夾層數(shù)據(jù)提取(部分)Table 3 Data extraction of well control interlayer of well X8 (part)

LLD為深側(cè)向電阻率，LLS為淺側(cè)向電阻率圖6 X油田B油層夾層連井剖面圖Fig.6 Cross section of interbed connected wells in oil layer B of X Oilfield

圖7 水平井井控頂部鈣質(zhì)夾層識(shí)別與空間展布預(yù)測(cè)(X8井)Fig.7 Identification and spatial distribution prediction of calcareous interlayer at the top of horizontal well control (well X8)

2.4.3 油藏動(dòng)態(tài)驗(yàn)證

當(dāng)其他條件類似時(shí)，對(duì)于同一個(gè)油層可根據(jù)生產(chǎn)井的開(kāi)發(fā)特征判斷夾層發(fā)育程度。夾層發(fā)育程度與生產(chǎn)井含水上升速度具有負(fù)相關(guān)性，夾層越發(fā)育，生產(chǎn)井含水上升速度越緩慢。據(jù)此原可驗(yàn)證判斷夾層刻畫的準(zhǔn)確性。

G油層四口開(kāi)發(fā)井含水曲線圖(圖8)顯示，X20、X6B生產(chǎn)井含水上升速度較快，X17、X8井含水上升速度較慢，四口井均位于水下分流河道微相內(nèi)，且物性等其他條件基本類似，可推斷X17、X8兩口井在G小層夾層相對(duì)發(fā)育，推斷結(jié)果與G小層夾層刻畫結(jié)果相吻合(圖9)，因此表明儲(chǔ)層夾層刻畫結(jié)果具有較高的可靠性與合理性。

圖8 G油層開(kāi)發(fā)井含水曲線Fig.8 Water cut curve of development well in G oil layer

圖9 G油層夾層分布Fig.9 Distribution of interbed in G oil layer

2.5 夾層分布特征與發(fā)育規(guī)律

依據(jù)“地質(zhì)-測(cè)井-油藏”一體化夾層定量表征技術(shù)，建立了X油田夾層三維模型，系統(tǒng)表征了主力油層不同期次夾層空間分布，精細(xì)刻畫了各油層夾層的發(fā)育特征，查明了各夾層空間分布特征和規(guī)律。

以B油層為例剖析油層內(nèi)不同期次夾層空間分布特征及規(guī)律。縱向上B油層發(fā)育3個(gè)小層，按照發(fā)育位置可將夾層分為頂部、1小層與2小層間、2小層與3小層間、底部四個(gè)期次夾層。圖10為夾層三維模型中B油層過(guò)井剖面，表明剖面上B油層底部夾層不發(fā)育，頂部發(fā)育少量鈣質(zhì)夾層，中間2個(gè)期次夾層比較發(fā)育，連續(xù)性好，以三角洲泥和分流間灣泥為主。夾層模型各期次夾層平面展布圖(圖11)表明，B油層底部和頂部夾層主要為鈣質(zhì)夾層，厚度一般在0～2 m，平均厚度約0.6 m，分布局限，不連續(xù)[圖11(a)、圖11(d)]。1～2小層間夾層與2～3小層間夾層以泥質(zhì)夾層為主，厚度一般在0～4 m，分布連續(xù)，成片性好，平均厚度約2 m。綜合來(lái)看，夾層厚度及分布范圍明顯受沉積環(huán)境、夾層類型的控制[圖11(b)、圖11(c)]。

綜合分析夾層三維模型表明，X油田A、B、G三個(gè)油層的夾層最發(fā)育，厚度一般在0～3 m。G、H油層的夾層相對(duì)較發(fā)育，厚度0～3 m，C油層夾層不發(fā)育。各油藏頂?shù)讑A層以鈣質(zhì)夾層為主，厚度較小，通常在0～2 m。小層間泥質(zhì)夾層厚度大，一般為2 m左右。

圖10 B油層夾層模型過(guò)井剖面Fig.10 Interbed 3D model section in G oil layer

圖11 X油田B油層不同期次夾層厚度Fig.11 Interbed thickness of oil layer B in X oilfield at different stages

X油田夾層具有以下規(guī)律性發(fā)育特征：①主要發(fā)育泥質(zhì)夾層，該類夾層受沉積環(huán)境控制，其次為鈣質(zhì)夾層；②泥質(zhì)夾層多發(fā)育在小層間，因間歇性海泛沉積作用而產(chǎn)生；鈣質(zhì)夾層多發(fā)育在分流河道微相砂體頂、底部位及河口壩微相砂體頂部，因成巖階段生物化學(xué)作用而發(fā)育；③泥質(zhì)夾層發(fā)育厚度大，連續(xù)性好，平均厚度在2 m左右；鈣質(zhì)夾層厚度小，一般小于1 m，分布范圍較小不連續(xù)。

3 結(jié)論

(1)基于巖屑錄井、巖心等綜合地質(zhì)分析，剖析夾層發(fā)育的巖電關(guān)系，優(yōu)選泥質(zhì)夾層和鈣質(zhì)夾層發(fā)育的敏感性測(cè)井響應(yīng)類型，建立了以自然伽馬(GR)、聲波時(shí)差(DT)、補(bǔ)償密度(DEN)和深電阻率(RT)為主的夾層測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。綜合利用各類資料，創(chuàng)建了“地質(zhì)-測(cè)井-油藏”相互驗(yàn)證一體化夾層分布定量表征技術(shù)精細(xì)刻畫夾層分布。

(2)X油田發(fā)育沉積型夾層和成巖型夾層。沉積型夾層發(fā)育于海泛、堤岸和前積三種沉積環(huán)境。成巖型夾層源于成巖階段生物化學(xué)作用。沉積型夾層發(fā)育于各類微相砂體中。成因型(鈣質(zhì)夾層)夾層一般發(fā)育在分流河道砂體頂、底部及河口壩微相砂體頂部。沉積型夾層規(guī)模大于成巖型夾層規(guī)模。

(3)X油田油層主要為泥質(zhì)夾層，多發(fā)育在各油層小層層間，主要為海泛成因，厚度大，連續(xù)性好，一般大于2 m；其次為鈣質(zhì)夾層，多發(fā)育于儲(chǔ)層砂體頂、底部，厚度較小且分布局限，一般在1 m左右。A、B、G油層夾層較發(fā)育，厚度一般為0～3 m。G、H油層夾層較少發(fā)育，厚度為0～2 m。C油層夾層不發(fā)育。