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辮狀河儲(chǔ)層隔夾層特征及其對(duì)剩余油分布的影響

2013-10-17 07:30李海東馮建松劉叢寧居亞娟
特種油氣藏 2013年4期
關(guān)鍵詞:辮狀河小層泥質(zhì)

崔 建,李海東,馮建松,劉叢寧,居亞娟

(中油冀東油田分公司,河北 唐山 063004)

引 言

在綜合前人對(duì)隔夾層研究成果的基礎(chǔ)上[1-6],認(rèn)為隔層是儲(chǔ)層分割界線,并對(duì)儲(chǔ)層具有遮擋作用,夾層是夾持在能夠進(jìn)行區(qū)域?qū)Ρ茸钚卧獌?nèi)部的非滲透或低滲透層,具有增強(qiáng)層內(nèi)非均質(zhì)性的作用。

因此,筆者以南堡凹陷高尚堡淺層北區(qū)NgIV油組辮狀河儲(chǔ)層為研究對(duì)象,研究了目標(biāo)區(qū)域辮狀河儲(chǔ)層隔夾層特征及其對(duì)剩余油分布的控制作用,為研究該類型儲(chǔ)層隔夾層特征和預(yù)測(cè)剩余油提供1種有效、實(shí)用的分析方法。

1 研究區(qū)概況

高尚堡油田位于南堡凹陷北部、西南莊和柏各莊斷層的下降盤,高尚堡淺層北區(qū)位于高尚堡油田高柳斷層上升盤,是1個(gè)受高柳斷層控制的斷鼻構(gòu)造,自下而上構(gòu)造繼承性發(fā)育。NgⅣ油組油藏類型為層狀斷塊油藏,儲(chǔ)層為辮狀河沉積,整體為砂包泥的特征,物性好,高孔高滲,孔隙度為28.9%~30.2%,滲透率為350 ×10-3~1450×10-3μm2。油藏采用天然能量和注水2種方式開采,目前油藏整體已經(jīng)進(jìn)入高含水期,綜合含水達(dá)到98%,地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度僅為17.87%。因此,儲(chǔ)層內(nèi)仍然含有大量被不同規(guī)模、層次非均質(zhì)性控制的剩余油。

2 隔夾層發(fā)育類型及特征

研究區(qū)段辮狀河屬于中晚期砂礫巖—含礫砂巖辮狀河,河流能量較初期辮狀河沉積能量弱,巖性粒度變細(xì),砂巖中所夾泥巖厚度增加、頻率增大,非均質(zhì)性增強(qiáng),同時(shí)伴隨著多期玄武巖噴發(fā),因此,研究區(qū)段隔夾層較為發(fā)育。研究中利用自然伽馬、深淺側(cè)向、微球和聲波時(shí)差等曲線特征與巖心觀察來辨別層段內(nèi)的隔夾層,在該區(qū)研究層段共識(shí)別出4種類型隔夾層,即泥質(zhì)、物性、鈣質(zhì)和特殊巖性隔夾層。

2.1 泥質(zhì)隔夾層

巖性有泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等。主要為復(fù)合河道的遷移、單河道的改道和每期大洪水中能量波動(dòng)引起的水動(dòng)力減弱,細(xì)的懸浮質(zhì)沉積形成的[4]。其電性特征是自然伽馬值明顯高于鄰層砂巖,深淺側(cè)向電阻率下降為鄰層的50%以上,聲波時(shí)差偏大,孔隙度、滲透率偏低。

2.2 物性隔夾層

巖性以粉砂巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖等為主,還包括雜基支撐的砂礫巖和含粒不等粒砂巖。其成因可細(xì)分為2種,一種是后期河水強(qiáng)烈的沖刷作用,造成前期沉積的未固結(jié)泥質(zhì)被沖刷掉而殘留下粉砂巖或泥質(zhì)細(xì)砂巖 ,厚度較薄,一般在0.2 m左右,具有一定的滲透性,但較上下巖層的滲透性低很多,在后期開發(fā)過程中能起到一定的滲流屏障作用,該類隔夾層在該區(qū)較為發(fā)育,在自然伽馬和電阻率曲線上有一定的回返,但其回返程度較泥質(zhì)隔夾層要小(圖1);另一種是河流早期由于機(jī)械沉積作用在河流底部堆積的含有大量雜基支撐的砂礫巖和含

圖1 G114-6井隔夾層類型及特征

礫不等粒砂巖等,時(shí)常含有泥礫,屬于滯留沉積,厚度較薄,一般在0.2 m左右,因?yàn)殡s基支撐,大小混雜,幾乎沒有孔隙空間,流動(dòng)性很差,此種成因隔夾層在該區(qū)零星分布,自然伽馬曲線一般表現(xiàn)為與一般砂礫巖相類似的低值,但常因含有泥礫而有回返,深淺側(cè)向電阻曲線明顯偏低。

2.3 鈣質(zhì)隔夾層

鈣質(zhì)隔夾層較為少見,巖性主要是鈣質(zhì)膠結(jié)的砂-礫巖。成巖作用過程中,由于壓實(shí)作用從泥巖中擠壓釋放出來的水具有很高的礦化度,滲透到上面或下面砂巖中,在地層水流動(dòng)性較差的部位鈣質(zhì)成分積累沉淀出來,對(duì)砂巖起到膠結(jié)作用[6]。巖性致密,在巖心觀察時(shí)灰白色鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖會(huì)與鹽酸產(chǎn)生大量氣泡。微球異常,明顯高于深淺側(cè)向電阻率,呈尖峰狀,聲波時(shí)差值明顯較上下正常砂巖偏低(圖1),但研究層位埋藏淺,處于早成巖B期,鈣質(zhì)隔夾層發(fā)育少,不可井間對(duì)比。

2.4 特殊巖性隔夾層

高尚堡淺層北區(qū)NgⅣ油組位于古近系與新近系之間的角度不整合面之上,形成于該區(qū)由剝蝕轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e的、受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制的、基準(zhǔn)面由負(fù)值向高值變化的過程中,該時(shí)期由構(gòu)造活動(dòng)引起的玄武巖噴發(fā)事件相對(duì)較頻繁。因此,由多期沿?cái)鄬雍突鹕娇趪姲l(fā)的玄武巖、火山灰和火山碎屑等流動(dòng)和飄落到沉積面上形成的玄武巖、凝灰?guī)r等較為發(fā)育,呈層狀分布。受噴發(fā)能量的影響,每期火山噴發(fā)物的分布范圍有很大差異,自噴發(fā)中心向外呈現(xiàn)由玄武巖向凝灰?guī)r過渡的特點(diǎn),且厚度越來越?。?]。玄武巖、凝灰?guī)r致密,呈非滲透性,常成為良好的隔層或蓋層,如NgⅣ油組頂部的特殊巖性,厚度為20~30 m,全區(qū)分布,是NgⅣ油藏的蓋層。電性特征明顯,玄武巖與凝灰?guī)r的自然伽馬曲線和聲波時(shí)差曲線呈現(xiàn)最低值,呈箱型,較周圍砂巖、泥巖區(qū)別明顯,但玄武巖雙側(cè)向電阻率曲線呈現(xiàn)高阻值,凝灰?guī)r雙側(cè)向電阻率很低,且有波動(dòng)(圖1)。在地震剖面上呈高連續(xù)、強(qiáng)振幅的反射軸。

3 隔夾層層次劃分及分布特征

隔夾層分布于不同級(jí)次的沉積界面上,Maill[8]提出的儲(chǔ)層建筑結(jié)構(gòu)要素分析法為精細(xì)解剖河流儲(chǔ)層的層次結(jié)構(gòu)提供了有效手段。利用Maill的建筑結(jié)構(gòu)要素分析法,結(jié)合高尚堡淺層北區(qū)NgⅣ油組儲(chǔ)層的實(shí)際特點(diǎn),將辮狀河沉積界面劃分為6級(jí),其中6級(jí)界面為復(fù)合河道的頂?shù)酌?相當(dāng)于小層界面);5級(jí)界面是單一河道的頂?shù)酌?相當(dāng)于單砂體界面);4級(jí)界面是單一河道內(nèi)構(gòu)型要素間的界面;3級(jí)界面是結(jié)構(gòu)要素內(nèi)的沉積間斷面或沖刷面;2級(jí)界面為層系組界面;1級(jí)界面是交錯(cuò)層系的界面。不同級(jí)別的界面代表了不同能量的沉積事件過程。

3.1 隔夾層層次劃分

隔夾層是油藏開發(fā)劃分層系的重要地質(zhì)依據(jù),具有明顯的層次性[9-10]。本文在垂向上將 NgⅣ油組含油層段儲(chǔ)層劃分為4個(gè)小層、5個(gè)單砂體,相應(yīng)的在單井和井間能夠識(shí)別的起明顯滲流遮擋作用的隔夾層存在3個(gè)層次,定義為“隔層”(小層間)、“薄隔層”(單砂體間)和“薄夾層”(單砂體內(nèi))?;緦?duì)應(yīng)Maill的6、5、4級(jí)沉積界面(圖2)。

3.2 隔夾層分布特征

圖2 隔夾層分布連井剖面

“隔層”在小層之間起分層和層間遮擋作用,是由復(fù)合河道遷移后在泛濫平原形成的連片分布的非滲透或低滲透層,分布在小層頂部,類型有特的非滲透或低滲透層,分布在小層頂部,類型有特殊巖性、泥質(zhì)與物性組合型,鈣質(zhì)型少見(圖2)。NgⅣ油組儲(chǔ)層約40 m的研究層段劃分為4個(gè)小層,“隔層”在90%的井中都能對(duì)比追蹤,席狀分布,但局部連續(xù)性較差,出現(xiàn)上下砂體的連通區(qū)。大部分“隔層”厚度為0~4 m,平均厚度為2 m左右。該區(qū)的特殊巖性“隔層”主要發(fā)育在Ng131沉積時(shí)期,較大規(guī)模的火山噴發(fā)造成厚度為3 m左右的特殊巖性呈層狀分布,覆蓋了研究區(qū)50%區(qū)域,與Ng131小層的泥質(zhì)和物性“隔層”平面組合,形成Ng131頂部“隔層”。該組合“隔層”較泥質(zhì)與物性組合型“隔層”連續(xù)性、非滲透遮擋效果好,有效地遮擋了底水持續(xù)向上侵入。

“薄隔層”在單砂體之間主要起分層和滲流遮擋作用,是由單河道遷移后在河道間和泛濫平原形成的相對(duì)連續(xù)分布的非滲透或低滲透層,分布在單砂體頂部,主要是泥質(zhì)型與物性型的組合,特殊巖性和鈣質(zhì)型少見(圖2)。該區(qū)在4個(gè)小層內(nèi)劃分為9個(gè)單砂體,80%以上井的5級(jí)界面能夠追蹤對(duì)比,但受后期河道沖蝕作用的影響,只有60%以上的井存在“薄隔層”,且沿物源方向呈土豆?fàn)詈痛闋罘植?,局部可連片分布?!氨「魧印焙穸榷嘣?.5 m以下,平均為1 m左右?!氨「魧印狈植嫉膹?fù)雜性和較差的連通性導(dǎo)致了儲(chǔ)層非均質(zhì)性更復(fù)雜和水驅(qū)竄流加劇,開發(fā)難度增大。

“薄夾層”主要起增強(qiáng)層內(nèi)非均質(zhì)性的作用,是由每期洪水能量波動(dòng)和每期洪泛末期的懸浮落淤作用形成的非滲透或低滲透層,分布在心灘中上部沿心灘和沿河道邊緣展布的紋層砂席砂泥互層中,類型以物性為主,泥質(zhì)次之(圖2),鈣質(zhì)型少見,未見特殊巖性型。由于沉積時(shí)期水動(dòng)力較強(qiáng)且沉積時(shí)間短暫,層厚多小于1 m,連續(xù)性差,不可追蹤或1~2個(gè)井距范圍內(nèi)追蹤?!氨A層”導(dǎo)致單砂體內(nèi)部非均質(zhì)性的復(fù)雜化,影響儲(chǔ)層的層內(nèi)滲流通道和剩余油的分布。

4 隔夾層對(duì)剩余油分布影響

大量的研究成果表明[11],剩余油富集情況很大程度上受隔夾層的發(fā)育控制。尤其是靠底水天然能量和注入水共同開發(fā)的油藏,不同層次的隔夾層對(duì)剩余油的控制差異非常明顯,表現(xiàn)為“隔層”、“薄隔層”控制著層間剩余油的分布,“薄夾層”控制著層內(nèi)剩余油分布。

4.1 “隔層”對(duì)剩余油的影響

“隔層”使油層在垂向上存在明顯的層間非均質(zhì)性,且控制著層間剩余油的富集。該區(qū)“隔層”由于大部分厚度較大,延伸距離較長,主要起到2種作用:一是在“隔層”發(fā)育的地方,阻擋油藏底水由下向上的涌入,約束注入水沿層流動(dòng),起到改善開發(fā)效果,延長采油井壽命,延緩含水上升速度的作用;二是在“隔層”很薄,甚至尖滅的地方,由于上下砂體連通,易成為底水竄流的高發(fā)區(qū),相鄰的“隔層”下部因?yàn)樽⑷胨疅o法波及,而形成剩余油滯留區(qū)。高尚堡淺層北區(qū)NgⅣ油組油藏已經(jīng)進(jìn)入高含水期,G56-48井區(qū)Ng131小層與Ng132小層之間為3 m左右的泥質(zhì)“隔層”,在上部Ng131小層有G104-5P92在生產(chǎn),含水已經(jīng)高達(dá)99%,2012年在“隔層”下部Ng132小層新鉆井G104-5P98,初期日產(chǎn)液為8.4 m3/d,日產(chǎn)油為7.89 t/d,含水為6.1%,剩余油飽和度高,說明“隔層”對(duì)層間剩余油分布具有明顯的控制作用。

4.2 “薄隔層”對(duì)剩余油的影響

“薄隔層”控制層間剩余油的富集程度較“隔層”弱。在油藏開發(fā)過程中起2種作用:一是將小層內(nèi)厚油層分割,使注入水等沿多個(gè)“薄隔層”流動(dòng),擴(kuò)大了注入水波及體積;二是增強(qiáng)了儲(chǔ)層的非均質(zhì)程度,增大了剩余油分布的復(fù)雜性。因此,剩余油在“薄隔層”底部零星分布,剩余油飽和度較低。

4.3 “薄夾層”對(duì)剩余油的影響

“薄夾層”主要影響儲(chǔ)層的層內(nèi)非均質(zhì)性,控制著層內(nèi)剩余油的富集。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,剩余油富集區(qū)的大小、數(shù)量及分布位置受儲(chǔ)集體內(nèi)“薄夾層”的垂向位置、數(shù)量、面積及注水井配置關(guān)系的影響。總體來看,位于正韻律儲(chǔ)集體中上部的“薄夾層”,對(duì)剩余油分布的影響大;“薄夾層”數(shù)量越多、面積越大,剩余油越富集;若注水井和采油井鉆遇相同“薄夾層”,剩余油分布在單個(gè)“薄夾層”底部;若注水井與采油井未同時(shí)或未鉆遇“薄夾層”,注水井射孔位置不發(fā)育,“薄夾層”較發(fā)育“薄夾層”剩余油富集(圖3)。如GJ315-7井是1口密閉取心井,該井Ng132單砂體被2個(gè)物性“薄夾層”分割成下部、中部和上部,滴水試驗(yàn)顯示該層動(dòng)用情況不均,單個(gè)“薄夾層”下部水洗程度較高,但中部和上部水洗程度低,為弱水洗或未水洗,說明“薄夾層”對(duì)層內(nèi)剩余油分布具有明顯的控制作用。

圖3 “薄夾層”對(duì)剩余油的影響

5 結(jié)論

(1)高尚堡淺層北區(qū)NgⅣ油組儲(chǔ)層發(fā)育4種主要類型隔夾層,即泥質(zhì)、鈣質(zhì)、物性和特殊巖性,其中特殊巖性隔夾層是該區(qū)特有的1種隔夾層類型,其席狀分布、連續(xù)性好、非滲透的特點(diǎn)在油藏富集、影響液流方向、剩余油分布方面起到非常重要的作用。

(2)層次分析法是研究預(yù)測(cè)隔夾層分布的有效手段。該區(qū)辮狀河儲(chǔ)層起明顯滲流遮擋作用的隔夾層存在3個(gè)層次,即“隔層”、“薄隔層”和“薄夾層”,對(duì)應(yīng)于 Maill構(gòu)型界面的6、5、4級(jí)沉積界面。

(3)“隔層”與“薄隔層”控制著層間剩余油的分布,其底部是剩余油富集的主要區(qū)域。但“薄隔層”較“隔層”控制層間剩余油的程度低,主要起到分割厚油層、擴(kuò)大波及體積的作用;“薄夾層”控制層內(nèi)剩余油的分布,“薄夾層”位置高、數(shù)量多、面積大、注水井未發(fā)育“薄夾層”均有利于層內(nèi)剩余油富集。

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