榆樹林油田扶楊油層儲層非均質性分析

趙 榮， 劉朋遠， 何成山， 宋曉偉

( 1. 東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶 163318； 2. 大港油田公司 勘探事業部，天津 300280； 3. 大慶鉆探工程公司，黑龍江 大慶 163700 )

0 引言

儲層的非均質性是指儲層的基本性質(巖性、物性、電性以及含油氣性等)在三維空間分布上的不均一性.它是儲層形成過程中受構造作用、成巖作用和沉積環境的影響，在內部屬性及空間分布上不均勻變化而形成，影響地下油、氣、水運動及油氣采收率，因此儲層非均質性研究對油氣田開采有重要意義.

榆樹林油田位于黑龍江省肇東市昌五鎮附近，東北部與尚家油田接壤，北、西、南三面分別與汪家屯氣田、升平、徐家圍子、朝陽溝油田相鄰.區域構造屬于松遼盆地中央拗陷區三肇凹陷東部斜坡，主要產油層位為中生界白堊系泉頭組三、四段，即扶余、楊大城子油層.扶楊油層為古松花江水系的三角洲平原和匯水湖泊沉積地層，儲集層主要由細砂巖和少量粉砂巖組成，具有低成分成熟度和低結構成熟度的特征.巖石中各礦物成分平均質量分數分別為：石英25%，巖屑30%，長石31%，雜基8%，膠結物6%.膠結物主要有硅質、長石、黏土礦物、碳酸鹽礦物、重晶石、沸石、黃鐵礦和褐鐵礦.

儲層砂體有效厚度為8.7～9.0 m，平均孔隙度為12.3%，平均滲透率小于2.95×10-3μm2，為低孔、特低滲儲層.儲層非均質性顯著，導致含油性的非均質性；油井含水率上升速度快，大部分井過早見水或被水淹，影響開發效果.前人對儲層非均質性做過研究和探討[1-19]，但對細分沉積單元方面報道很少，筆者在研究區地層劃分及對比基礎上，利用測井資料獲取儲層非均質性參數，進行儲層的層內、層間及平面3個層次的宏觀非均質性特征研究，為認識儲層非均質性對注水開發油田剩余油的影響提供參考.

1 地層劃分與對比

地層劃分與對比是油田精細地質研究的基礎與關鍵，其可靠性決定平面微相及單砂體展布的正確與否，劃分精確程度決定對地下油層的認識程度.對研究區267口井進行3.2×104井層次的對比，為認識該區不同沉積相態砂體空間展布規律、剩余油分布規律、儲層特征奠定基礎.

1.1 沉積時間單元劃分原則

(1)沉積時間單元劃分應與單期河道相對應，體現對單砂體的控制；

(2)標準井上沉積時間單元界線盡可能位于河道底部；

(3)劃分標準盡可能少切割河道砂體，保證單一河道的完整性；

(4)沉積時間單元劃分盡可能在目前采用的小層基礎上進行，不宜脫離現有分層標準，以減少油田在應用中的混亂；

(5)沉積時間單元劃分應具有實用性，符合研究區地質特征，并滿足一定開發階段的需要.

1.2 測井曲線優選原則

由于取心資料有限，細分層主要利用測井曲線進行，受地質條件及儀器自身條件的制約，并不是所有曲線能正確反映地下真實情況，必須對其進行優選，優選原則為：(1)不同批次井網曲線特征明顯；(2)曲線具有普遍性；(3)垂向具有高分辨率，細微對比特征明顯.

針對本區為低孔、特低滲儲層的特點，基于優選原則，選出自然伽馬、微電極或雙側向電阻率、2.5 m底部梯度視電阻率曲線，同時參考聲波時差，0.25 m、0.45 m視電阻率等其他曲線.

1.3 細分沉積單元

研究區目的層主要發育淺水湖泊三角洲相(扶余油層)和河流相(楊大城子油層)沉積，具有沉積旋回發育，巖性巖相變化快；除扶余油層頂、底標準層外，內部幾乎不存在標準層等特點.采用標準層控制下的“旋回對比，分級控制，不同相帶區別對待”的沉積單元對比方法，包括：

(1)以區域骨架封閉剖面為平面控制.

(2)以區域性分布的標準層作為大段的層位控制為主；以輔助參照層(在一定井組內穩定，電性特征明顯，易于識別與對比)控制為輔的對比方法，一般河泛面、泛濫平原等環境可形成參照層.

表1 榆樹林油田扶楊油層地層劃分

(3)三角洲外前緣亞相及穩定的湖泊相沉積，采用按厚度比例對比或等厚對比的方法.

(4)泛濫—分流平原亞相及枝狀三角洲的內前緣亞相沉積，采用河流相的不等厚度對比方法：①等高程對比法；②切片對比法；③砂體側向相變對比法；④疊置及下切砂體側向連續對比法.

按照劃分原則，將研究區扶楊油層劃分為4個油層組、24個小層、51個細層(見表1).

2 層間非均質性特征

層間非均質性是指砂體之間的差異，包括層系的旋回性、砂層間的滲透率非均質程度、隔層分布及層間裂縫特征等.層間非均質性既是決定開采工藝、劃分開發層系的依據，也是注水開發過程中水驅差異和層間干擾的重要原因.沉積相是層間非均質性的主要控制因素.

2.1 隔層特征

隔層是指分隔不同砂體的非滲透層，如泥巖、粉砂質泥巖、膏巖等，其橫向連續性好，能阻止砂體之間的垂向滲流.隔層的作用是將相鄰的油層完全隔開，使油層之間不發生油、氣、水竄流，形成2個獨立的開發單元.

陸相儲層中，隔層主要分為3類：泥質隔層、物性隔層和鈣質隔層，其中：泥質隔層對油氣水運動影響較大，其次是鈣質和物性隔層.不同類型的隔層在測井曲線上具有不同的電性特征.

(1)泥質隔層：深側向電阻率低；微電極曲線平穩、幅度低；聲波時差高值；中子伽馬曲線平穩、低值；井徑曲線明顯擴徑.

(2)鈣質隔層：深側向電阻率高于或接近油層電阻率；微電極曲線為尖峰且幅度差小； 聲波時差明顯低值；鉆時值高且變化小.

(3)物性隔層：微電極曲線介于泥巖和鈣質層之間，有一定幅度差；深側向電阻率較低；聲波時差中等；中子伽馬中等.

榆樹林油田扶楊油層內的隔層巖性多為薄厚不一的泥巖，呈灰綠色或紫紅色.隔層發育程度與砂體發育程度互補，即砂體發育處隔層相對不發育.

各層間隔層厚度為11.59～131.15 m，平均為35.67 m；隔層鉆遇率大于70%，屬于穩定分布的隔層.從垂向上看，隔層在水域面積較大，沉積物供給較少時發育，三角洲前緣亞相、湖沼相沉積環境下厚度較大的隔層均大面積連片發育，而河流相中隔層相對較薄且連續性弱于前者.

從平面上看，分析隔層厚度分布與沉積相展布關系，隔層主要發育在砂體不發育的位置，如水上(下)分流間.砂體發育處隔層相對不發育，當目的層發育席狀砂時，一般席狀砂核部砂體較厚，邊部相對變薄，因此核部處隔層不發育，邊部隔層較厚.當目的層發育河道時，河道規模越大，河道下切越劇烈，導致與前一沉積單元的砂體疊置在一起，隔層厚度為0 m.由于河流能量較弱，規模小的河道發育厚度不大，可有較薄的隔層保留.

2.2 層間物性非均質性

層間物性差異包括層間孔隙度和滲透率的差異.層間滲透率差異通常用滲透率級差、變異因數、突進因數等參數表示.由扶楊油層層間非均質性參數(見表2)可知：扶Ⅲ油層組非均質性最弱，楊Ⅰ油層組非均質性相對較強.

表2 扶楊油層層間非均質參數

3 層內非均質性特征

層內非均質性控制并影響單砂層注入劑在垂向上的波及厚度.表現為砂層內部垂向上的滲透率韻律、最高滲透層所處位置、層內夾層分布、單砂層規模宏觀的垂直滲透率與水平滲透率比值等.

3.1 夾層

圖1 扶楊油層典型井夾層特征

夾層是指分散在單砂體內的相對低滲透層或非滲透層，其厚度較小，一般為幾cm至幾十cm(見圖1).它影響砂體宏觀規模的垂直和水平滲透率的比值.夾層將油層細分為幾段，對油水運動規律和措施有效期時間長短影響很大，有可能阻擋注入劑的驅替，進而影響驅油效果.

研究區夾層主要以泥質夾層為主，主要巖性為泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖等.根據夾層延伸長度與注采井距之間的關系，將夾層分為3類.

(1)相對穩定的夾層.夾層在油層內延伸距離達到一個注采井距以上.這類夾層的作用相當于隔層.

(2)較穩定的夾層.夾層在油層內延伸距離可達到注采井井距1/2以上，但不到1個井距.

(3)不穩定夾層.夾層在油層內的延伸距離均小于注采井距1/2，呈透鏡狀分布.

對全工區153口井進行夾層識別，結果表明：工區夾層發育較差，多數小層中只存在少數斷續的夾層，夾層延伸一般不超過1個井距，一般屬于較穩定—不穩定夾層，多以不穩定夾層為主.FⅠ41、FⅠ71、FⅡ21等層夾層相對發育.對不同沉積環境下的夾層頻率和夾層密度統計表明，河流相中夾層頻率為0.19 層/m ，夾層分布最少，三角洲前緣亞相中夾層頻率為0.24 層/m ，夾層分布較多；河流相中的夾層厚度大于三角洲前緣亞相中夾層的厚度.

3.2 滲透率

層內滲透率非均質程度為層內滲透率(主要是水平滲透率)的垂向變化程度，通常采用滲透率突進因數、滲透率級差、滲透率變異因數等參數表示(見圖2).滲透率級差越小，滲透率非均質性越弱；反之，滲透率非均質性越強.

由圖2可以看出，河流相的變異因數、突進因數、級差值較小，反映其層內非均質性較弱；三角洲分流平原亞相中的變異因數、突進因數、級差值次之；三角洲前緣亞相中的變異因數、突進因數、級差值最大，表明其非均質性最強.

4 平面非均質性特征

平面非均質性指單一油層砂體的幾何形態、各向連續性、連通性、砂體內滲透率和孔隙度的平面變化及方向性.平面非均質性對于井網布置、注入水的平面波及效率及剩余油平面分布有很大影響.

對研究區目的層進行長度、寬度統計，工區河道多貫穿全工區，長度約為6 km.河流相河道寬度為140～1 100 m，平均為330 m，長寬比約為20；三角洲分流平原亞相河道寬度為100～950 m，平均為270 m，長寬比約為24；三角洲前緣亞相河道寬度為100～380 m，平均為200 m，長寬比約為30.總體看來，研究區目的層河道砂體屬于線條狀砂體或條帶狀砂體.

根據河道發育情況，河道砂體順物源方向連續性較好.河道寬度與河道砂體厚度具有很好相關性(見圖3).三角洲前緣河道砂體寬度隨厚度增長呈均勻增長，增長率較低.當河道寬度小于250 m時，三角洲分流平原及河流相河道砂體寬度隨砂體厚度增長速率較大；當河道寬度大于250 m時，砂體寬度基本隨砂體厚度均勻增長，增長速率較低.三角洲分流平原的河道砂體較河流相砂體規模小，砂體寬度、厚度均小于河流相河道砂體.

圖2 扶楊油層層內滲透率非均質參數垂向分布柱狀圖

圖3 研究區不同沉積環境下河道寬度與砂體厚度關系

本地區河道一般規模較小，河道寬度多為1個井距，不同沉積環境下連通關系有所不同.河流環境下連通方式包括河道與溢岸砂、河道與河道、河道與分流間；三角洲平原環境下的連通方式包括河道—溢岸砂、河道—道間、溢岸砂—道間；三角洲前緣亞相以河道—席狀砂、席狀砂—分流間為主.

井間滲透率非均質程度與砂體在平面上的連通方式有關，連通面積越大，連通砂體之間物性差異越小，非均質程度越低.因此，河流相砂體規模大，河道砂體之間的連通方式較多，平面非均質性較弱；三角洲分流平原次之；三角洲前緣亞相、湖沼相中的砂體平面非均質性較強.

5 結論

(1)榆樹林油田扶楊油層為淺水湖盆枝狀河流—三角洲沉積模式和和曲流河模式，形成的砂巖儲層在層內、層間和平面上均表現為不同程度的非均質性，其中：扶Ⅲ油層組層間非均質性最弱，楊Ⅰ油層組層間非均質性相對較強.

(2)扶楊油層的層內非均質性主要受沉積相的控制，河流相砂體非均質性較弱，三角洲分流平原亞相砂體次之，三角洲前緣亞相砂體非均質性最強.