羅 超, 羅水亮, 竇麗瑋, 程中疆, 胡光明, 李林祥

(1.重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院,重慶 401331; 2.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430100; 3.中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院,遼寧盤錦 124010; 4.新疆油田黑油山有限責(zé)任公司,新疆克拉瑪依 834000; 5.中國石化勝利油田分公司孤東采油廠,山東東營 257000)

基于高分辨率層序地層的儲(chǔ)層流動(dòng)單元研究

羅 超1, 羅水亮2, 竇麗瑋3, 程中疆4, 胡光明2, 李林祥5

(1.重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院,重慶 401331; 2.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430100; 3.中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院,遼寧盤錦 124010; 4.新疆油田黑油山有限責(zé)任公司,新疆克拉瑪依 834000; 5.中國石化勝利油田分公司孤東采油廠,山東東營 257000)

基于巖心分析、測(cè)井及生產(chǎn)資料,針對(duì)馬嶺油田下侏羅統(tǒng)延9油層組辮狀河儲(chǔ)層縱橫向相變快、非均質(zhì)性強(qiáng)的特征,通過確定層序格架內(nèi)儲(chǔ)層及滲流屏障空間分布,優(yōu)選參數(shù)將儲(chǔ)層劃分為E、G、M、P共4類流動(dòng)單元,結(jié)合測(cè)井交會(huì)分析、巖相相序解剖及沉積過程分析結(jié)果,對(duì)層序格架內(nèi)流動(dòng)單元空間分布的控制因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明:超短期旋回中,儲(chǔ)層顆粒的分選、粒度中值及雜基含量制約著延9儲(chǔ)層的巖石物理性質(zhì)與滲流能力,使不同類型巖石相中沉積組構(gòu)的差異特征控制著該級(jí)次流動(dòng)單元的空間分布;短期基準(zhǔn)面旋回中的各類沉積微相內(nèi)不同巖相的垂向組合影響著該級(jí)次流動(dòng)單元的垂向差異分布;沉積微相的平面分布與短期旋回內(nèi)流動(dòng)單元區(qū)帶有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,心灘、辮狀河道沉積為E、G類優(yōu)質(zhì)流動(dòng)單元分布優(yōu)勢(shì)區(qū);中期基準(zhǔn)面旋回通過控制相序和相組合的變化,使不同基準(zhǔn)面位置處同類沉積微相呈現(xiàn)不同的砂體疊置樣式及規(guī)模,進(jìn)而影響著各類流動(dòng)單元相對(duì)比例的層間差異。

儲(chǔ)層流動(dòng)單元; 層序地層; 馬嶺油田; 延9油層組

流動(dòng)單元是由非滲透層和層序界面分隔的,具有相同水動(dòng)力條件和滲流特征的巖石體積單元[1-3]。自1984年流動(dòng)單元的概念及劃分方法被提出以來,國內(nèi)外學(xué)者不斷探索從定性、半定量到定量的流動(dòng)單元研究,目前發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在:以多學(xué)科交叉為支點(diǎn),動(dòng)靜態(tài)分析相結(jié)合,獲取的全方位油藏信息為基礎(chǔ),并建立流動(dòng)單元的三維乃至四維模型[4-6]。中國學(xué)者在補(bǔ)充流動(dòng)單元內(nèi)涵、改進(jìn)研究方法、擴(kuò)大流動(dòng)單元應(yīng)用范圍等方面做了大量有益嘗試:吳勝和等[7]總結(jié)了較為完整的陸相儲(chǔ)層流動(dòng)單元分析思路,陳燁菲等[8]應(yīng)用隨機(jī)模擬的方法進(jìn)行了流動(dòng)單元的井間預(yù)測(cè),彭仕宓等[9]提出基于不同階段室內(nèi)分析化驗(yàn)及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料的流動(dòng)單元四維模型的建立,萬瓊?cè)A等[10]提出基于儲(chǔ)層構(gòu)型的流動(dòng)單元研究思路。更多的學(xué)者針對(duì)不同研究區(qū)探討了模糊識(shí)別、主因子判別等儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐址椒斑m用條件[11-13],這些研究主要強(qiáng)調(diào)流動(dòng)單元內(nèi)影響流體滲流的地質(zhì)參數(shù)間的差異性,對(duì)流動(dòng)單元的空間分布、單元間滲流屏障及各級(jí)次地質(zhì)界面的研究不夠,未能從地質(zhì)成因角度闡明流動(dòng)單元空間分布規(guī)律。高分辨率層序地層學(xué)理論被廣泛應(yīng)用于小層對(duì)比、層序演化特征識(shí)別,因其技術(shù)方法的有效性,不少學(xué)者提出基準(zhǔn)面旋回與流動(dòng)單元間的層次對(duì)應(yīng)關(guān)系[14],但其研究的重心依然是層序格架內(nèi)的流動(dòng)單元?jiǎng)澐诌^程,對(duì)各級(jí)次流動(dòng)單元分布的控制機(jī)制未見詳細(xì)闡述。由于流動(dòng)單元反映的是特定的沉積環(huán)境下儲(chǔ)層內(nèi)部相似的儲(chǔ)集特性和相對(duì)獨(dú)立的流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,而不同級(jí)次基準(zhǔn)面旋回是控制沉積物空間分配與儲(chǔ)層形成的重要因素。通過層序邊界的識(shí)別及等時(shí)沉積單元間的對(duì)比,將基準(zhǔn)面旋回與流動(dòng)單元的級(jí)次性一一對(duì)應(yīng),能將儲(chǔ)集體劃分成具有相近滲流及水淹規(guī)律的流動(dòng)單元,并通過解釋基準(zhǔn)面旋回對(duì)流動(dòng)單元的控制機(jī)制,對(duì)油田今后的剩余油挖潛工作有重要指導(dǎo)意義。筆者以馬嶺油田延9儲(chǔ)層為例,依據(jù)384口井的鉆井、測(cè)井、巖心及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等資料,通過層序地層分析確定層序格架內(nèi)儲(chǔ)層及滲流屏障空間分布,優(yōu)選孔隙度和滲透率兩個(gè)參數(shù)對(duì)流動(dòng)單元分布進(jìn)行研究,并結(jié)合測(cè)井交會(huì)分析、巖相相序解剖及沉積過程分析結(jié)果,分析各層次基準(zhǔn)面升降變化對(duì)流動(dòng)單元空間差異分布的控制作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

馬嶺油田位于鄂爾多斯盆地南部陜北斜坡構(gòu)造帶。受印支構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制,三疊系末期盆地區(qū)域性隆升,延長(zhǎng)組被不均勻剝蝕[15],形成洼地、殘丘參差分布的古地貌特征。隨著后期盆地的整體下降,到早侏羅世富縣組發(fā)育了一套以填平補(bǔ)齊為特點(diǎn)的沖積扇—河流沉積體系,自下而上依次超覆于古殘丘周緣。在下覆富縣組沉積的基礎(chǔ)上,繼承性地發(fā)育了侏羅系延安組,自下而上按沉積旋回和巖性組合特征劃分為延10、9、8、7、6、4+5共6個(gè)油組。主力含油層段為延9油層組,全區(qū)埋藏深度為1 299.8～1 636.0 m,為辮狀河沉積儲(chǔ)層。巖心物性分析、鑄體薄片和壓汞等資料表明,層序格架內(nèi)延9儲(chǔ)層巖性為中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖,顆粒分選較好,雜基含量約為15%,儲(chǔ)層平均孔隙度為16.0%,平均滲透率為49.6×10-3μm2,為中孔、中—低滲儲(chǔ)層。研究區(qū)擁有各類鉆井384口,系統(tǒng)取心553 m,生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料豐富。

層序地層學(xué)分析表明,延9與下部延10油層組構(gòu)成一個(gè)完整的中期旋回,其中延9油層組為中期基準(zhǔn)面旋回下降半旋回。延9內(nèi)部發(fā)育數(shù)量豐富的沖刷面及河道底部滯留沉積,如取心井L128井1 425.3 m段,而類似L59井1 363.3 m段的洪泛泥巖構(gòu)成了儲(chǔ)層流動(dòng)單元間的滲流屏障。根據(jù)短期、超短期旋回界面在巖心資料(沖刷侵蝕面、洪泛泥巖沉積)及測(cè)井剖面上的對(duì)比標(biāo)志,將延9油層組至下而上劃分為3個(gè)短期旋回(SSC1—SSC3),進(jìn)一步識(shí)別出6個(gè)超短期(SSSC1—SSSC6)旋回(圖1)。

圖1 L128井高分辨率層序地層分析Fig.1 High resolution stratigraphic sequence analysis of well L128

2 層序格架內(nèi)的流動(dòng)單元?jiǎng)澐?/h2>

流動(dòng)單元的分類實(shí)質(zhì)上是滲流單元的分類,與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料聯(lián)系緊密。本文中結(jié)合馬嶺油田實(shí)際,基于層序格架內(nèi)L128、L59、L68等6口取心井的分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)及生產(chǎn)資料(每米采油指數(shù)),對(duì)各類參數(shù)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析以完成流動(dòng)單元的劃分。研究表明,孔隙度、滲透率與延9油層組生產(chǎn)數(shù)據(jù)相關(guān)性最好,其中滲透率的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.9，因此在篩選各類分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),僅取用孔隙度和滲透率,而未選用其他參數(shù)。原因在于孔隙度和滲透率是儲(chǔ)層內(nèi)部?jī)?chǔ)集、滲流性能的綜合反映,且與延9油層組生產(chǎn)實(shí)際的相關(guān)性最好、權(quán)重系數(shù)最大,可以有效地減少多種參數(shù)之間的相互干擾,同時(shí)滲透率、孔隙度數(shù)據(jù)的易獲取性,使得流動(dòng)單元?jiǎng)澐值牟僮餍愿鼜?qiáng)。

在選定孔隙度、滲透率作為流動(dòng)單元?jiǎng)澐值亩繀?shù)后,首先以概率曲線作圖法[16]分析取心井樣品參數(shù)內(nèi)孔、滲指標(biāo)的分布及次總體分布,以界定L128等取心井流動(dòng)單元分段特征及數(shù)量。以滲透率參數(shù)為例,滲透率概率關(guān)系曲線圖上顯示延9儲(chǔ)層具有4種樣本次總體的分布,70×10-3μm2、35×10-3μm2、17×10-3μm2可大致作為流動(dòng)單元間劃分的界限(圖2),結(jié)合聚類分析的結(jié)果,將延9儲(chǔ)層流動(dòng)單元從優(yōu)到劣劃分為E、G、M、P共4類。

E、G、M、P類流動(dòng)單元在宏觀、微觀指標(biāo)參數(shù)上的差異在壓汞曲線、鑄體薄片資料上有充分體現(xiàn),從E類到P類流動(dòng)單元隨著滲流能力的降低,出現(xiàn)排驅(qū)壓力增大、孔喉半徑減小等特征。如E類流動(dòng)單元滲透率大于70×10-3μm2,孔隙度大于18%;毛管壓力曲線上顯示排驅(qū)壓力低于0.03 MPa,且偏向于橫坐標(biāo),呈較寬的平臺(tái)特征;薄片資料可見顆粒間以點(diǎn)—線接觸為主,孔喉半徑大,且分布集中,分選、連通性好,歪度為正偏粗態(tài),平均值為5.98 μm。G類流動(dòng)單元滲透率為(35～70)×10-3μm2,孔隙度一般為15.8%～18%;毛管壓力曲線平臺(tái)較短,排驅(qū)壓力低于0.05 MPa,孔喉連通性較好,分選好到中等,平均孔喉半徑為2.84 μm。M類滲透率為(17～35)×10-3μm2,孔隙度大于14.5%;毛管壓力曲線平臺(tái)較短或不明顯,與G類在排驅(qū)壓力特征上存在較大差別,一般大于0.1 MPa,孔喉連通性、分選一般,平均孔喉半徑為2.01 μm。P類流動(dòng)單元滲透率為(3～17)×10-3μm2,孔隙度大于12%;毛管壓力曲線向右上方偏移,平臺(tái)略發(fā)育,排驅(qū)壓力遠(yuǎn)高于0.1 MPa,孔隙雖發(fā)育,但喉道半徑一般低于1.11 μm,整體以微細(xì)喉為主(圖3)。

明確取心井上E、G、M、P 4類流動(dòng)單元的宏觀、微觀指標(biāo)參數(shù)上的特征,建立各類流動(dòng)單元的判別函數(shù)(表1),樣品點(diǎn)數(shù)據(jù)回判結(jié)果顯示,E類流動(dòng)單元判定正確率均能達(dá)到96.43%,G類流動(dòng)單元正判率為97.44%,M類流動(dòng)單元正判率為98.62%,P類流動(dòng)單元正判率為96.88%,表明該方法適用于研究區(qū)流動(dòng)單元?jiǎng)澐?表1)。從各單井的劃分結(jié)果來看,流動(dòng)單元的級(jí)次性與基準(zhǔn)面升降有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系:處于不同基準(zhǔn)面旋回的同類微相,不同的疊置厚度特征,會(huì)造成流動(dòng)單元類型及相對(duì)概率的差異;不同微相不同的巖相組合特征,會(huì)導(dǎo)致不同流動(dòng)單元組合的垂向疊加。

圖2 延9油層組滲透率分布概率曲線Fig.2 Cumulative frequency curve of permeability in the 9th member of Yanan Formation

圖3 各類流動(dòng)單元典型毛管壓力曲線和鏡下薄片F(xiàn)ig.3 Typical capillary curves and photomicrographs in different flow units

流動(dòng)單元判別函數(shù)樣品誤判正確率/%E類Y=41824φ-1854k-312105629643G類Y=40995φ-1997k-2904815649744M類Y=39697φ-2018k-2701414529862P類Y=34643φ-1826k-205093219688

3 不同級(jí)次基準(zhǔn)面旋回對(duì)流動(dòng)單元的控制作用

基準(zhǔn)面的升降轉(zhuǎn)換導(dǎo)致可容納空間與沉積物補(bǔ)給之間的相應(yīng)變化[17],使得相同沉積體系內(nèi)沉積物的沉積過程、巖相組合及沉積組構(gòu)也發(fā)生變化,而各級(jí)次的地層特征[18]記錄了各期次旋回的垂向組合過程,因此按照由小到大的旋回級(jí)次分析流動(dòng)單元空間分布的規(guī)律。

3.1 超短期旋回對(duì)流動(dòng)單元的控制作用

通過分析不同流動(dòng)單元所對(duì)應(yīng)的鑄體薄片資料,顯示延9儲(chǔ)層內(nèi)的孔隙主要發(fā)育于顆粒間,邊緣規(guī)則、分布均勻,為典型的原生孔隙特征(圖3)。統(tǒng)計(jì)孔隙類型構(gòu)成情況,發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)集空間以粒間孔為主(占總孔隙度的91%),其次為溶蝕孔(占總孔隙度的5.8%)和晶間孔(占總孔隙度的3.2%),裂隙孔幾乎不發(fā)育。顯然,超短期基準(zhǔn)面旋回沉積序列內(nèi),在整體成巖作用強(qiáng)度差異性較小的情況下,儲(chǔ)層的沉積組構(gòu)特征(顆粒粒度中值、分選及填隙物等)對(duì)延9超短期旋回級(jí)次流動(dòng)單元的空間差異性分布有明顯控制作用。對(duì)延9油層組91個(gè)典型樣品的沉積組構(gòu)信息進(jìn)一步分析表明,研究區(qū)各類流動(dòng)單元內(nèi)儲(chǔ)層顆粒粒度中值越大、分選系數(shù)越小,儲(chǔ)層孔隙度越高,流動(dòng)單元中的儲(chǔ)集能力越強(qiáng),如分選系數(shù)小于1.63(圖4(a))、粒度中值大于0.35 mm(圖4(c))時(shí),孔隙度值大于16%。這主要是因?yàn)轭w粒的粒徑、分選與壓實(shí)率呈明顯的負(fù)相關(guān)性,顆粒粒度越粗、分選越好,則沉積后的壓實(shí)強(qiáng)度越小,有利于粒間孔隙的有效保存。泥質(zhì)含量與儲(chǔ)層的孔隙度關(guān)系不甚明顯(圖4(e)),對(duì)滲透率的影響卻較大,隨著泥質(zhì)含量的增高,流動(dòng)單元的滲流能力呈明顯減弱的趨勢(shì),當(dāng)泥質(zhì)含量高于26%(圖4(f))時(shí),滲透率小于3×10-3μm2。從薄片資料來看,這是因?yàn)樗苄猿煞衷趬簩?shí)過程中極易扭曲變形,擠入顆粒孔隙間堵塞喉道,極大地降低了流動(dòng)單元的滲流能力。

圖4 沉積組構(gòu)與儲(chǔ)層物性關(guān)系Fig.4 Relationship between deposited fabric and petrophysical parameters

超短期旋回由不同類型巖相構(gòu)成,而各種巖相內(nèi)的沉積組構(gòu)差異是流動(dòng)單元間特征差別的最好體現(xiàn)。L128等取心井巖心資料顯示,SSSC1—SSSC6各超短期旋回內(nèi)發(fā)育的7種巖相類型中,泥巖相(Mh)構(gòu)成了超短期旋回內(nèi)流動(dòng)單元間的滲透屏障,塊狀砂巖相(Sm)位于超短期旋回底部與下部泥巖過渡層位,分選差、泥質(zhì)含量高,滲流能力弱;而其他5種巖石相中的沉積組構(gòu)特征、孔滲參數(shù)存在明顯差異,其中孔隙度主要分布在9.8%～21.3%,滲透率一般為(2.8～98.7)×10-3μm2(表2),使得流動(dòng)單元間的儲(chǔ)集、滲流特征呈較大的不同。

對(duì)L128等取心井257個(gè)樣本進(jìn)行歸類統(tǒng)計(jì)表明,在流動(dòng)單元儲(chǔ)集性能方面,層理規(guī)模大、粒度較粗的巖石相,其孔隙度明顯好于層理規(guī)模小、粒度較細(xì)的巖石相。槽狀交錯(cuò)層理砂巖相(St)粒度最粗、分選最好(粒度平均為1.35,分選系數(shù)平均為1.68),儲(chǔ)集性最好(平均孔隙度18.6%),往往構(gòu)成E、G類流動(dòng)單元;其次為板狀交錯(cuò)層理砂巖相(Sp),而水平層理粉砂巖相(Fh)分選最差、粒度最細(xì),孔隙度最低。

從流動(dòng)單元滲流能力來看,以中砂為主的巖石相滲透率明顯好于以細(xì)砂和粉砂為主的巖石相。這主要是因?yàn)橹猩盀橹鞯膸r石相在形成過程中河道能量高、雜基含量低,滲透率值高。6種巖石相中,槽狀交錯(cuò)層理砂巖相雜基含量最低、滲透率最高(雜基含量平均值為13.4%,滲透率平均值為98.7×10-3μm2),其次為板狀、平行層理砂巖相(平均雜基含量為16.5%和18.5%,滲透率平均值分別為53.1×10-3μm2和36.4×10-3μm2);而波狀層理砂巖相、水平層理粉砂巖相雜基含量較高、滲透率較低(雜基含量平均為22.1%和25.6%,平均滲透率分別為16.3×10-3μm2和7.8×10-3μm2)。

表2 不同類型巖石相的物性與組構(gòu)特征Table 2 Physical properties and fabric characteristics of lithofacies

3.2 短期旋回對(duì)流動(dòng)單元的控制作用

在旋回升降與水動(dòng)力條件變化共同作用的過程中,短期旋回內(nèi)A/S值規(guī)律性變化,制約著各類沉積微相內(nèi)不同巖相的垂向組合,進(jìn)而影響短期層序格架內(nèi)的流動(dòng)單元分布。研究區(qū)主要發(fā)育辮狀河道、心灘、河道側(cè)緣、漫溢沉積及泛濫平原5種沉積微相,其中泛濫平原沉積構(gòu)成了短期旋回級(jí)次流動(dòng)單元間的滲流屏障,剩余4類微相形成于不同的水動(dòng)力環(huán)境,其內(nèi)部巖石相類型與組合的差異導(dǎo)致了流動(dòng)單元的分布差異。

3.2.1 辮狀河道

辮狀河道構(gòu)成了延9儲(chǔ)層SSC1—SSC3短期旋回內(nèi)最主要的儲(chǔ)層類型,整個(gè)微相內(nèi)的巖相組合序列代表了短期基準(zhǔn)面旋回內(nèi)基準(zhǔn)面上升的旋回過程。短期基準(zhǔn)面上升早期,沉積物供給充足,水動(dòng)力條件強(qiáng),堆積系數(shù)高,形成厚度和規(guī)模較大的槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理,流動(dòng)單元類型以G和M為主。隨著基準(zhǔn)面的持續(xù)上升,A/S值變化,由早期的強(qiáng)水動(dòng)力條件變成水淺流急的水動(dòng)力條件,層理樣式及規(guī)模變小,以發(fā)育平行層理砂巖相、波狀層理砂巖相為特征,沉積物變細(xì)、泥質(zhì)變多,多發(fā)育M和P類的流動(dòng)單元,由于后期河道沉積的沖刷、侵蝕作用,頂部的平行層理砂巖相、波狀層理砂巖相往往缺失。末期發(fā)育一套具水平層理的泥巖沉積,作為下部流動(dòng)單元與上部?jī)?chǔ)層間的滲流屏障,也代表該期次河道沉積的終結(jié)。如X134井1 475 m深度段的辮狀河道沉積(圖5(a)),整體具有向上變細(xì)的正韻律結(jié)構(gòu),形成“Sm-St-Sp-Sh-Sr”(塊狀砂巖相-槽狀交錯(cuò)層理砂巖相-板狀交錯(cuò)層理砂巖相-平行層理砂巖相-波狀層理砂巖相)的垂向疊加序列,層理規(guī)模向上變小。其中槽狀、板狀交錯(cuò)層理砂巖相兩種巖相常占旋回序列總厚度的55%,而塊狀砂巖相一般厚度較小,分布于組合的底部,與沖刷面伴生,整體垂向上構(gòu)成 “G+M”的流動(dòng)單元組合樣式。

圖5 短期旋回中各沉積微相內(nèi)巖相組合Fig.5 Association model of lithofacies in microfacies of short-term cycle

3.2.2 心 灘

心灘沉積巖性粒度粗,以粗—中砂巖為主,向上粒度變化不明顯,整體呈現(xiàn)較均一的沉積韻律。自然電位和電阻率曲線以典型的中高幅箱型為主,反映了物源供給相對(duì)充足的穩(wěn)定沉積環(huán)境。早期河道斷面窄,水深流急,主要發(fā)育槽狀、板狀交錯(cuò)層理砂巖相,隨著河道的加寬,水體深度、流量大小及沉積物供給等變小,巖相類型過渡為以平行層理砂巖相為主。沉積后期具有水淺流急的水動(dòng)力條件,沉積作用也由早期的順流加積、側(cè)積為主變?yōu)楹笃诘拇瓜蚣臃e為主。如XL121井1 460 m深度段的心灘沉積(圖5(b)),為“St-Sp-Sh”的垂向疊加序列,層內(nèi)不穩(wěn)定的泥質(zhì)夾層發(fā)育較少,反映出較小的泥砂比,在砂巖結(jié)構(gòu)特征上顯示為基質(zhì)充填物較少,顆粒分選性好,儲(chǔ)層儲(chǔ)集、滲流能力強(qiáng),垂向上構(gòu)成 “E+G”的流動(dòng)單元組合樣式。

3.2.3 河道側(cè)緣

河道側(cè)緣是延9辮狀河道沉積的邊部,其巖相序列與辮狀河道有一定的相似性。由于水動(dòng)力較弱,韻律段底部并不發(fā)育塊狀砂巖相及與之伴生的沖刷侵蝕面,反映強(qiáng)水動(dòng)力的St、Sp巖相厚度及規(guī)模也明顯小于辮狀河道沉積,抗壓實(shí)能力差,儲(chǔ)層儲(chǔ)集、滲流能力較弱,相對(duì)應(yīng)的流動(dòng)單元以M類為主。如Z127井1 447 m深度段的河道側(cè)緣沉積(圖5(c))形成“St-Sp-Sr”的垂向疊加序列,M類流動(dòng)單元占據(jù)旋回厚度的75%,G類流動(dòng)單元只在旋回底部發(fā)育。

3.2.4 漫溢沉積

漫溢沉積以小型波狀層理的細(xì)砂巖及水平層理的粉砂巖沉積為主要特征,巖性粒度細(xì)、厚度薄,層序內(nèi)部往往發(fā)育泥質(zhì)夾層,常構(gòu)成以M、P類流動(dòng)單元為主的孤立分布特征,反映出水動(dòng)力間歇式變化的沉積環(huán)境?？膳c辮狀河道組合構(gòu)成完整的短期基準(zhǔn)面上升、下降的沉積序列,由于后期河道的切割、充填作用,該類型的巖相組合較難保存。如XL121井1 470 m深度段的漫溢沉積(圖5(d)),形成“Sr-Fh”的垂向疊加序列,泥質(zhì)含量高,使得這種類型的儲(chǔ)層物性較低,以P類流動(dòng)單元的樣式孤立分布。

平面上,流動(dòng)單元的展布特征受控于沉積微相的平面分布,各流動(dòng)單元的邊界范圍、生產(chǎn)能力與微相邊界有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖6所示,X24-20井區(qū)短期旋回SSC2內(nèi)的E類流動(dòng)單元一般處于河道的中心部位或是心灘發(fā)育位置,常呈土豆?fàn)罨蛘瓗钚》秶植?連片程度差,原始含油飽和度高。處于該類流動(dòng)單元內(nèi)的油井累計(jì)產(chǎn)量高,開發(fā)后期水淹嚴(yán)重,如位于東北部的X24-20井,投產(chǎn)初期原油日產(chǎn)量10.1 t,含水率0.0%,目前累計(jì)產(chǎn)油3.25萬t,含水率約95.8%。G類流動(dòng)單元在平面分布范圍最大,與E類在平面上相鄰,主要分布在主河道微相區(qū),平面連片性好,呈寬帶狀分布。該類流動(dòng)單元內(nèi)儲(chǔ)量動(dòng)用較均勻,是主要的生產(chǎn)動(dòng)用流動(dòng)單元,位于該類流動(dòng)單元中的井水淹程度相對(duì)較低,含有一定的剩余儲(chǔ)量,為油田下一步剩余油挖潛的重點(diǎn)區(qū)帶。如西南部X31-16井投產(chǎn)初期日產(chǎn)油7.4 t,含水率12.8%,累計(jì)生產(chǎn)原油2.11萬t,目前含水率76.8%。M類流動(dòng)單元平面分布較廣,其主要分布在河道側(cè)緣,含油性較差,非均質(zhì)性較強(qiáng),但水洗程度較低。如X34-20井當(dāng)前含水率65%,具有較大的剩余油挖潛空間。該類流動(dòng)單元分布范圍較大,呈帶狀分布,由于動(dòng)用程度低,為油田下一步剩余油挖潛的有利區(qū)帶。P類流動(dòng)單元屬于漫溢沉積及河道邊部向泥質(zhì)沉積過渡的區(qū)域,是滲流能力較差和動(dòng)用程度較低的流動(dòng)單元,注水見效程度低,原始含油性較差,因而不是剩余油分布的主要區(qū)域。

圖6 X24-20井區(qū)短期基準(zhǔn)面旋回SSC2內(nèi)流動(dòng)單元和沉積微相平面分布Fig.6 Planar distribution of flow units and microfacies in SSC2 of well X24-20 area

3.3 中期旋回對(duì)流動(dòng)單元的控制作用

在中期旋回不同的基準(zhǔn)面位置,基準(zhǔn)面升降控制著相序和相組合的層間變化,使得同類沉積微相呈現(xiàn)不同砂體疊置樣式及規(guī)模,進(jìn)而控制著短期旋回間的儲(chǔ)層流動(dòng)單元分布差異。

以辮狀河道微相砂體為例,在中期基準(zhǔn)面旋回下降期早期A/S值較高,較低的沉積物供給能力使河道砂體厚度、規(guī)模較小,河道砂體的連續(xù)程度較差。統(tǒng)計(jì)表明在SSC1短期基準(zhǔn)面旋回內(nèi),辮狀河道砂體厚度分布呈現(xiàn)明顯的雙峰態(tài),峰值分別為2～4 m和6～8 m(圖7),平均厚度5.9 m,砂體呈孤立透鏡狀分布,空間連續(xù)性較差。當(dāng)基準(zhǔn)面持續(xù)下降時(shí),砂體的垂向厚度及平面展布范圍增大,平面上呈連片狀分布,沉積水體攜帶粗粒沉積物質(zhì)的能力增強(qiáng),造成同一口井位置后期發(fā)育的河道砂體較前期砂體粒度粗、分選性變好，因此在中期基準(zhǔn)面下降中晚期SSC2、SSC3旋回內(nèi)可容納空間下降到最低過程中,沉積水流沖刷作用增強(qiáng),不同期次的河道砂體在平面及空間上相互交疊、切割,儲(chǔ)層連通性增強(qiáng)。此時(shí)切疊式河道砂體廣泛發(fā)育,垂向上復(fù)合砂體厚度大,厚度大于8 m的辮狀河道砂體分別占53%和50%,砂體平均厚度分別為8.3和7.8 m。

圖7 延9油層組辮狀河道砂體厚度分布直方圖Fig.7 Channel sandbody thickness block diagram in the 9th member of Yanan Formation

同類沉積微相中,這種砂體厚度的垂向差異對(duì)流動(dòng)單元類型分布具有較大的影響。圖8為辮狀河道砂體厚度與孔滲參數(shù)的關(guān)系圖,如圖所示:砂體厚度的增加使得辮狀河道砂巖的孔滲參數(shù)有增大的趨勢(shì),流動(dòng)單元類型由劣向優(yōu)轉(zhuǎn)換,E、G類流動(dòng)單元所占比例增加。這是因?yàn)閱我缓拥郎绑w的規(guī)模是有限的,厚層砂體是由多期次砂體疊加而成,厚度越大說明后期的辮狀河道砂體對(duì)早期沉積物強(qiáng)烈沖蝕,下覆河道頂部的泥質(zhì)滲流屏障和細(xì)粒沉積物被沖蝕殆盡,使得多期次砂體在空間疊置成厚度大、粒度粗的復(fù)合辮狀河道砂體。同時(shí),厚度更大的復(fù)合疊置砂體具有更強(qiáng)的抗壓實(shí)能力,在成巖作用演化過程中保留更多的原始粒間孔,因而成為優(yōu)質(zhì)的流動(dòng)單元分布層段。

圖8 辮狀河道砂體厚度與儲(chǔ)層物性關(guān)系Fig.8 Relationship between braided river sandbody thickness and physical properties

進(jìn)一步分析表明,基準(zhǔn)面下降半旋回短期旋回SSC1中沉積特征與上升半旋回晚期有較好的繼承性,可容納空間變化率/沉積物供給比值較高,形成縱向上獨(dú)立、橫向上被分割的河道砂體及大面積分布的泛濫平原泥質(zhì)沉積,流動(dòng)單元區(qū)帶縱橫向受滲流屏障切割嚴(yán)重，分布零星,類型多以M、P為主。該時(shí)期E類流動(dòng)單元僅占8%,G類流動(dòng)單元占14%。短期旋回SSC2、SSC3沉積時(shí)期,基準(zhǔn)面持續(xù)下降,A/S?1,頻繁的遷移在侵蝕河谷內(nèi)形成縱橫向相互疊置、拼接的復(fù)合砂體,流動(dòng)單元類型以G、M為主,其中SSC2短期旋回中G類流動(dòng)單元占46%,SSC3短期旋回中G類流動(dòng)單元占39%,其中優(yōu)質(zhì)流動(dòng)單元E、G的比例總和分別占58%和53%。

4 結(jié) 論

(1)延9油層組儲(chǔ)層內(nèi)識(shí)別出E、G、M、P 共4種類型流動(dòng)單元,從E類到P類流動(dòng)單元隨著儲(chǔ)集、滲流能力的降低,出現(xiàn)排驅(qū)壓力增大、孔喉半徑減小等特征。

(2)在超短期旋回級(jí)次,研究區(qū)儲(chǔ)層內(nèi)孔滲參數(shù)受控于顆粒的分選、粒度中值及泥質(zhì)含量的高低,不同巖相內(nèi)巖石物理參數(shù)及滲流特征上的差異影響著單層級(jí)別的流動(dòng)單元分布。槽狀、板狀交錯(cuò)層理砂巖相及平行層理砂巖相顆粒粗、分選好,泥質(zhì)含量低,構(gòu)成有利的流動(dòng)單元。

(3)研究區(qū)主要發(fā)育辮狀河道、心灘、河道側(cè)緣及溢岸4種沉積微相,不同微相內(nèi)巖石相類型與組合的差異導(dǎo)致了短期旋回級(jí)次流動(dòng)單元的分布差異,心灘及辮狀河道微相分布區(qū)域構(gòu)成了“E+G”、“G+M”垂向組合的優(yōu)勢(shì)流動(dòng)單元帶。

(4)中期基準(zhǔn)面旋回通過控制內(nèi)部不同位置同類微相砂體疊置樣式及規(guī)模,影響砂組級(jí)別的流動(dòng)單元分布。短期旋回SSC2、SSC3內(nèi)發(fā)育疊置程度高、厚度較大的辮狀河道沉積,E、G兩類流動(dòng)單元的比例總和占到58%和53%。

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(編輯 徐會(huì)永)

Research on flow units based on high resolution stratigraphic sequence

LUO Chao1, LUO Shuiliang2, DOU Liwei3, CHENG Zhongjiang4, HU Guangming2, LI Linxiang5

(1.Chongqing University of Science & Technology, Chongqing 401331, China;2.KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOilandGasResources,MinistryofEducation,YangtzeUniversity,Wuhan430100,China;3.ResearchInstituteofLiaoheOilCompany,CNPC,Panjin124010,China;4.HeiyoushanCompanyLimited,XinjiangOilfield,PetroChina,Karamay834000,China;5.GudongProductionPlant,ShengliOilfield,SINOPEC,Dongying257000,China)

The braided river reservoir of the 9th member of Yanan Formation in Maling Oilfield had features of fast variation and strong heterogeneity. On the basis of core analysis, logging and production data, the spatial distribution of reservoir and barriers were determined in sequence stratigraphic framework. The reservoir was divided into E, G, M, P four types of flow units by preferred parameters. The controlling mechanism of flow units were analyzed in sequence stratigraphic framework, with the analysis result of well logging intersection, petrographic anatomy and depositional process. The results indicate that the petrophysics property and flowing ability are dominated by sorting, median grain size and matrix content, which contribute to the different sedimentary fabrics in different lithofacies of super-short cycles. The lithofacies association in different microfacies controls the flow unit variations in the vertical profile of short cycles. In the horizontal profile, the distribution of microfacies has an intern relationship with flow units. For instance, the bar and braided channel are advantageous microfacies relating with E and G flow units. Sand body stacked patterns and scales of similar microfacies are controlled by the sequence and facies association variation in middle-term cycles, which makes the interlayer differences in proportion of various flow units.

flow units; stratigraphic sequence; Maling Oilfield; the 9th member of Yanan Formation

2015-09-17

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41472097);重慶科技學(xué)院校內(nèi)科研基金項(xiàng)目(CK2016B15)

羅超(1989-),男,講師,博士,研究方向?yàn)橛蜌馓镩_發(fā)地質(zhì)。E-mail:lc_121989@163.com。

羅水亮(1974-),男,副教授,博士(后),研究方向?yàn)橛蜌獠孛枋雠c測(cè)井地質(zhì)學(xué)。 E-mail:luoshuiliang@sohu.com。

1673-5005(2016)06-0022-11

10.3969/j.issn.1673-5005.2016.06.003

TE 122

A

羅超,羅水亮,竇麗瑋,等.基于高分辨率層序地層的儲(chǔ)層流動(dòng)單元研究 [J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,40(6):22-32.

LUO Chao, LUO Shuiliang, DOU Liwei, et al. Research on flow units based on high resolution stratigraphic sequence[J]. Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science),2016,40(6):22-32.