辮狀河油藏層內(nèi)非均質(zhì)性及其對(duì)剩余油分布的影響

王春偉，董佑桓，楊 勇，楊向東，陳 鑫

1.中石化經(jīng)緯有限公司地質(zhì)測(cè)控技術(shù)研究院，山東 青島 266000；

2.山東省煤田地質(zhì)局第五勘探隊(duì)，山東 濟(jì)南 250100；

3.海域泰和（山東）能源科技有限公司，山東 東營(yíng) 257000

0 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)約有42.6%的油氣儲(chǔ)量富集于河流相油藏中，辮狀河油藏是河流相油藏的主要的類型之一，主要分布在普遍進(jìn)入高含水期的東部老油田［1］.目前這些油田都存在儲(chǔ)層內(nèi)部水淹程度差異大，剩余油分布復(fù)雜的嚴(yán)峻問(wèn)題.因此，對(duì)于辮狀河油藏的研究重點(diǎn)應(yīng)對(duì)其層內(nèi)的非均質(zhì)性進(jìn)行剖析.本文以孔店油田館陶組為例，研究?jī)?chǔ)層內(nèi)部的韻律特征、物性差異及夾層展布情況，明確各要素如何影響剩余油的分布規(guī)律［2-3］，進(jìn)而為提高老油田采收率提供依據(jù).

1 油藏地質(zhì)概況

孔店油田位于河北省黃驊縣境內(nèi)，構(gòu)造位置為孔店凸起構(gòu)造帶的東北坡，處于歧口、滄東、鹽北3個(gè)生油凹陷之間，構(gòu)造面積30 km2，含油面積12.7 km2.新近系館陶組是孔店油田主力油層，分為館Ⅰ、館Ⅱ、館Ⅲ共3個(gè)油組，巖性為灰白色砂巖夾紫紅色泥巖，為辮狀河沉積（圖1）.經(jīng)過(guò)40多年的注水開(kāi)發(fā)，孔店油田目前處于高含水期，剩余油分布零散，儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)矛盾十分嚴(yán)重.

圖1 孔店油田構(gòu)造位置及館陶組地質(zhì)剖面圖Fig.1 Tectonic location of Kongdian Oilfield and geological section of Guantao Formation

2 主要沉積作用與層內(nèi)非均質(zhì)性

研究區(qū)埋藏淺、構(gòu)造平緩，儲(chǔ)層內(nèi)部的非均質(zhì)性主要受控于沉積作用［4-5］，辮狀河主要沉積單元辮狀河道、心灘受控于側(cè)積、垂積、填積和漫積4種沉積作用的影響［6］，見(jiàn)圖2.

圖2 辮狀河主要沉積作用與層內(nèi)非均質(zhì)關(guān)系Fig.2 Relationship between main sedimentation and intra-layer heterogeneity of braided river

1）垂積作用：水流搬運(yùn)能力減弱時(shí)沉積物逐漸向下沉積，一般表現(xiàn)為正韻律的垂向復(fù)合，滲透率差異中等，發(fā)育于心灘.不同期次垂積作用之間發(fā)育落淤夾層.

2）前積作用：水流搬運(yùn)能力減弱時(shí)沉積物依次向前沉積，一般為正韻律模式，滲透率差異較大，發(fā)育于心灘.不同期前積作用之間可發(fā)育前積夾層.

3）填積作用：在限制性河道中，由于水動(dòng)力變化，河流超載沉積物在河道內(nèi)部充填下來(lái)的沉積作用.頂部多為粉砂巖，底部可見(jiàn)泥礫，多為正韻律，滲透率差異大，發(fā)育于辮狀河道.

4）漫積作用：水流漫出河道而流速降低，沉積物在河道邊部沉積下來(lái)的作用.沉積間歇性強(qiáng)，為正韻律，粒度和滲透率相差不大，發(fā)育于辮狀河道.

3 層內(nèi)非均質(zhì)性特征

3.1 層內(nèi)韻律性

通過(guò)取心井的巖心及測(cè)井解釋參數(shù)分析，總結(jié)得到研究區(qū)辮狀河的主要沉積單元為辮狀河道和心灘分別對(duì)應(yīng)的韻律特征［7-8］.其中辮狀河道以正韻律為主，占47%；心灘則主要是復(fù)合正韻律，垂向上由2個(gè)或2個(gè)以上的正韻律疊加組成，單個(gè)正韻律之間通過(guò)夾層分隔開(kāi)來(lái)，占53%.

3.2 層內(nèi)滲透率非均質(zhì)程度

據(jù)二次測(cè)井解釋的結(jié)果，研究區(qū)孔隙度平均為30.7%，滲透率值平均為670×10-3μm2，屬于高孔高滲儲(chǔ)層；而滲透率突進(jìn)系數(shù)大多介于2～3之間，變異系數(shù)一般介于0.5～0.7之間，屬于中等非均質(zhì)儲(chǔ)層.心灘物性好，辮狀河道相對(duì)差；而辮狀河道的滲透率非均質(zhì)程度略大于心灘（表1）.

表1 辮狀河不同微相儲(chǔ)層參數(shù)表Table 1 Reservoir parameters for different microfacies of braided river

對(duì)于疏松的辮狀河儲(chǔ)層，隨著注水時(shí)間的推移，在高滲透帶強(qiáng)烈水淹滲透率會(huì)變大［9-10］，加劇了非均質(zhì)程度.通過(guò)對(duì)研究區(qū)注水后不同時(shí)期的示蹤劑資料分析得出，示蹤劑監(jiān)測(cè)出的水驅(qū)速度由2001年的1.5 m/d上升至2014年的3 m/d，表明了隨注水時(shí)間推移，井間高滲段滲透率逐步增大的趨勢(shì)，見(jiàn)圖3.

圖3 孔店油田館陶組主力層水驅(qū)速度變化圖Fig.3 Water drive velocity changes of Guantao Formation in Kongdian Oilfield

3.3 層內(nèi)夾層

夾層是指位于單砂層內(nèi)部的非滲透層或低滲透層，有物性?shī)A層、鈣質(zhì)夾層及泥質(zhì)夾層3種［11-12］.經(jīng)統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)辮狀河儲(chǔ)層的夾層以物性?shī)A層為主，約占62%，泥質(zhì)夾層占31%，鈣質(zhì)夾層最少，只有7%.單個(gè)夾層厚度較薄，在0.3～5 m之間，傾角基本都在3°以下，整體發(fā)育平緩，見(jiàn)圖4.

圖4 辮狀河儲(chǔ)層層內(nèi)夾層分布圖Fig.4 Distribution of interlayers in braided river reservoir

按照層內(nèi)夾層的空間分布面積，可以將夾層劃分為穩(wěn)定夾層和不穩(wěn)定夾層［13］.考慮孔店油田的生產(chǎn)實(shí)際，厚度大于0.4 m，橫向延伸超過(guò)3個(gè)井距，在平面及剖面上分布穩(wěn)定的層內(nèi)夾層，對(duì)油水的運(yùn)移可以起到有效遮擋作用，可以定為穩(wěn)定夾層，其他為不穩(wěn)定夾層［14-15］.利用測(cè)井、巖心資料對(duì)研究區(qū)240個(gè)井點(diǎn)進(jìn)行夾層的識(shí)別，認(rèn)為心灘的穩(wěn)定夾層發(fā)育程度高（占61%），而辮狀河道不穩(wěn)定夾層為主（占75%）.

4 層內(nèi)非均質(zhì)性對(duì)剩余油分布的影響

4.1 井點(diǎn)層內(nèi)非均質(zhì)性

對(duì)于非均質(zhì)程度較高的儲(chǔ)層，注入水先沿著高滲帶突進(jìn)，使得注入水波及系數(shù)變?。?6-17］.而針對(duì)辮狀河儲(chǔ)層，高滲段一般位于單個(gè)正韻律的下部，儲(chǔ)層底部水洗嚴(yán)重，頂部剩余油富集［18-19］.夾層在儲(chǔ)層內(nèi)部形成滲流屏障，對(duì)儲(chǔ)層內(nèi)流體有明顯的隔檔作用.孔1024井單個(gè)韻律層上部粒度細(xì)、滲透率低，下部粒度粗、滲透率高，造成各個(gè)韻律層底部水淹程度較高，驅(qū)油效率較高，頂部注入水波及較少，驅(qū)油效率低.上韻律層頂部驅(qū)油效率只有5%～35%，底部驅(qū)油效率達(dá)到30%～55%；下韻律層頂部驅(qū)油效率只有25%～60%，底部驅(qū)油效率達(dá)到50%～70%（見(jiàn)圖5）.

圖5 井點(diǎn)層內(nèi)非均質(zhì)對(duì)剩余油分布的影響Fig.5 Influence of in-layer heterogeneity on remaining oil distribution in well

4.2 井間層內(nèi)非均質(zhì)性

對(duì)于采油井，夾層的隔檔作用導(dǎo)致儲(chǔ)層內(nèi)局部的驅(qū)替效果變差；對(duì)于注水井，它又能增大注入水的波及體積［20］.根據(jù)辮狀河儲(chǔ)層層內(nèi)非均質(zhì)特性與注采井的配置關(guān)系，可以分成以下4種類型（見(jiàn)圖6）.

圖6 井間層內(nèi)非均質(zhì)對(duì)剩余油分布的影響Fig.6 Influence of interwell in-layer heterogeneity on remaining oil distribution

1）注水井和采油井均對(duì)應(yīng)心灘（如實(shí)例①③，模式a）：該類型約占39%，油井單位儲(chǔ)層厚度年均單井產(chǎn)油量為129 t.注入水沿單個(gè)韻律底部突進(jìn)，多段水淹，單個(gè)韻律的頂部和夾層的底部由于注入水波及不到，剩余油富集，總體上水淹厚度小，夾層控制的剩余油多，挖掘潛力大.

2）注水井對(duì)應(yīng)辮狀河道而采油井對(duì)應(yīng)心灘（如實(shí)例②③，模式b）：該類型約占22%，該類油井單位儲(chǔ)層厚度年均單井產(chǎn)油量為145 t.注水后油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，若夾層在垂向上分布位置偏上，注入水波及不到夾層以上的區(qū)域，形成剩余油富集區(qū)；若夾層在垂向上分布位置偏下，注入水沿夾層攀升，會(huì)有一定的水驅(qū)效果.總體上開(kāi)發(fā)效果較差，潛力較大，剩余油仍是富集在單個(gè)夾層的下部.

3）注水井對(duì)應(yīng)心灘而采油井對(duì)應(yīng)辮狀河道（如實(shí)例①④，模式c）：該類型約占28%，該類油井單位儲(chǔ)層厚度年均單井產(chǎn)油量為226 t.由于夾層的存在，注入水分段推進(jìn)，加上儲(chǔ)層厚度的變化，相對(duì)高部位的注入水對(duì)相對(duì)低部位儲(chǔ)層形成范圍較大的水洗，水驅(qū)效果好，剩余油較少.

4）注水井和采油井均對(duì)應(yīng)辮狀河道（如實(shí)例②④，模式d）：該類型約占11%，該類油井單位儲(chǔ)層厚度年均單井產(chǎn)油量為165 t.該類型具有一般正韻律的水驅(qū)特點(diǎn)，注水后注入水沿整個(gè)儲(chǔ)層底部快速突進(jìn)，水淹厚度較小，到開(kāi)發(fā)后期形成底部水淹強(qiáng)烈、頂部剩余油富集的特點(diǎn).

5 結(jié)論

1）研究區(qū)主要發(fā)育垂積作用、前積作用、填積作用以及漫積作用4種沉積作用，不同的沉積作用控制著辮狀河道、心灘兩種主要沉積單元內(nèi)部的非均質(zhì)性.

2）研究區(qū)辮狀河儲(chǔ)層非均質(zhì)程度中等.兩種主要的沉積單元中，辮狀河道以正韻律為主，物性相對(duì)較差，雖然也發(fā)育薄夾層，但以不穩(wěn)定夾層為主；心灘則主要是復(fù)合正韻律，物性相對(duì)較好，穩(wěn)定夾層發(fā)育程度高.

3）研究區(qū)井點(diǎn)層內(nèi)非均質(zhì)性對(duì)剩余油分布的影響主要體現(xiàn)在儲(chǔ)層底部水洗嚴(yán)重，頂部剩余油富集；而井間層內(nèi)非均質(zhì)性對(duì)剩余油分布的影響則主要是注水井對(duì)應(yīng)心灘而采油井對(duì)應(yīng)辮狀河道時(shí)注水后注入水的波及體積變大，剩余油較少.注水井和采油井均鉆遇心灘與注水井對(duì)應(yīng)辮狀河道、采油井對(duì)應(yīng)心灘注水后水淹厚度小，剩余油較多.