辮狀河儲層隔夾層特征及其對剩余油分布的影響

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

在綜合前人對隔夾層研究成果的基礎上［1－6］，認為隔層是儲層分割界線，并對儲層具有遮擋作用，夾層是夾持在能夠進行區(qū)域對比最小單元內部的非滲透或低滲透層，具有增強層內非均質性的作用。

因此，筆者以南堡凹陷高尚堡淺層北區(qū)NgIV油組辮狀河儲層為研究對象，研究了目標區(qū)域辮狀河儲層隔夾層特征及其對剩余油分布的控制作用，為研究該類型儲層隔夾層特征和預測剩余油提供1種有效、實用的分析方法。

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個受高柳斷層控制的斷鼻構造，自下而上構造繼承性發(fā)育。NgⅣ油組油藏類型為層狀斷塊油藏，儲層為辮狀河沉積，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)進入高含水期，綜合含水達到98%，地質儲量采出程度僅為17.87%。因此，儲層內仍然含有大量被不同規(guī)模、層次非均質性控制的剩余油。

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，砂巖中所夾泥巖厚度增加、頻率增大，非均質性增強，同時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、深淺側向、微球和聲波時差等曲線特征與巖心觀察來辨別層段內的隔夾層，在該區(qū)研究層段共識別出4種類型隔夾層，即泥質、物性、鈣質和特殊巖性隔夾層。

2.1 泥質隔夾層

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

2.2 物性隔夾層

巖性以粉砂巖、泥質細砂巖等為主，還包括雜基支撐的砂礫巖和含粒不等粒砂巖。其成因可細分為2種，一種是后期河水強烈的沖刷作用，造成前期沉積的未固結泥質被沖刷掉而殘留下粉砂巖或泥質細砂巖 ，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隔夾層要小(圖1);另一種是河流早期由于機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，時常含有泥礫，屬于滯留沉積，厚度較薄，一般在0.2 m左右，因為雜基支撐，大小混雜，幾乎沒有孔隙空間，流動性很差，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，深淺側向電阻曲線明顯偏低。

2.3 鈣質隔夾層

鈣質隔夾層較為少見，巖性主要是鈣質膠結的砂－礫巖。成巖作用過程中，由于壓實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，在地層水流動性較差的部位鈣質成分積累沉淀出來，對砂巖起到膠結作用［6］。巖性致密，在巖心觀察時灰白色鈣質膠結砂巖會與鹽酸產(chǎn)生大量氣泡。微球異常，明顯高于深淺側向電阻率，呈尖峰狀，聲波時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，鈣質隔夾層發(fā)育少，不可井間對比。

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)由剝蝕轉變?yōu)槌练e的、受構造運動控制的、基準面由負值向高值變化的過程中，該時期由構造活動引起的玄武巖噴發(fā)事件相對較頻繁。因此，由多期沿斷層和火山口噴發(fā)的玄武巖、火山灰和火山碎屑等流動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，且厚度越來越小［7］。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，但玄武巖雙側向電阻率曲線呈現(xiàn)高阻值，凝灰?guī)r雙側向電阻率很低，且有波動(圖1)。在地震剖面上呈高連續(xù)、強振幅的反射軸。

3 隔夾層層次劃分及分布特征

隔夾層分布于不同級次的沉積界面上，Maill［8］提出的儲層建筑結構要素分析法為精細解剖河流儲層的層次結構提供了有效手段。利用Maill的建筑結構要素分析法，結合高尚堡淺層北區(qū)NgⅣ油組儲層的實際特點，將辮狀河沉積界面劃分為6級，其中6級界面為復合河道的頂?shù)酌?相當于小層界面);5級界面是單一河道的頂?shù)酌?相當于單砂體界面);4級界面是單一河道內構型要素間的界面;3級界面是結構要素內的沉積間斷面或沖刷面;2級界面為層系組界面;1級界面是交錯層系的界面。不同級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油組含油層段儲層劃分為4個小層、5個單砂體，相應的在單井和井間能夠識別的起明顯滲流遮擋作用的隔夾層存在3個層次，定義為“隔層”(小層間)、“薄隔層”(單砂體間)和“薄夾層”(單砂體內)。基本對應Maill的6、5、4級沉積界面(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、泥質與物性組合型，鈣質型少見(圖2)。NgⅣ油組儲層約40 m的研究層段劃分為4個小層，“隔層”在90%的井中都能對比追蹤，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小層的泥質和物性“隔層”平面組合，形成Ng131頂部“隔層”。該組合“隔層”較泥質與物性組合型“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，主要是泥質型與物性型的組合，特殊巖性和鈣質型少見(圖2)。該區(qū)在4個小層內劃分為9個單砂體，80%以上井的5級界面能夠追蹤對比，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狀和串珠狀分布，局部可連片分布。“薄隔層”厚度多在2.5 m以下，平均為1 m左右。“薄隔層”分布的復雜性和較差的連通性導致了儲層非均質性更復雜和水驅竄流加劇，開發(fā)難度增大。

“薄夾層”主要起增強層內非均質性的作用，是由每期洪水能量波動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，泥質次之(圖2)，鈣質型少見，未見特殊巖性型。由于沉積時期水動力較強且沉積時間短暫，層厚多小于1 m，連續(xù)性差，不可追蹤或1～2個井距范圍內追蹤。“薄夾層”導致單砂體內部非均質性的復雜化，影響儲層的層內滲流通道和剩余油的分布。

4 隔夾層對剩余油分布影響

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”控制著層內剩余油分布。

4.1 “隔層”對剩余油的影響

“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，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”下部因為注入水無法波及，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“隔層”，在上部Ng131小層有G104－5P92在生產(chǎn)，含水已經(jīng)高達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”對層間剩余油分布具有明顯的控制作用。

4.2 “薄隔層”對剩余油的影響

“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:一是將小層內厚油層分割，使注入水等沿多個“薄隔層”流動，擴大了注入水波及體積;二是增強了儲層的非均質程度，增大了剩余油分布的復雜性。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”對剩余油的影響

“薄夾層”主要影響儲層的層內非均質性，控制著層內剩余油的富集。根據(jù)數(shù)值模擬結果，剩余油富集區(qū)的大小、數(shù)量及分布位置受儲集體內“薄夾層”的垂向位置、數(shù)量、面積及注水井配置關系的影響。總體來看，位于正韻律儲集體中上部的“薄夾層”，對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“薄夾層”底部;若注水井與采油井未同時或未鉆遇“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個物性“薄夾層”分割成下部、中部和上部，滴水試驗顯示該層動用情況不均，單個“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”對層內剩余油分布具有明顯的控制作用。

圖3 “薄夾層”對剩余油的影響

5 結論

(1)高尚堡淺層北區(qū)NgⅣ油組儲層發(fā)育4種主要類型隔夾層，即泥質、鈣質、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測隔夾層分布的有效手段。該區(qū)辮狀河儲層起明顯滲流遮擋作用的隔夾層存在3個層次，即“隔層”、“薄隔層”和“薄夾層”，對應于 Maill構型界面的6、5、4級沉積界面。

(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、擴大波及體積的作用;“薄夾層”控制層內剩余油的分布，“薄夾層”位置高、數(shù)量多、面積大、注水井未發(fā)育“薄夾層”均有利于層內剩余油富集。

［1］王振彪.塊狀氣頂?shù)姿蜌獠氐蜐B透夾層研究［J］.石油勘探與開發(fā)，1996，23(6):23－26.

［2］裘亦楠.中國陸相碎屑巖儲層沉積學進展［J］.沉積學報，1992，10(3):15 －19.

［3］趙翰卿.儲層非均質體系、砂體內部建筑結構和流動單元研究思路探討［J］.大慶石油地質與開發(fā)，2002，21(6):16－18.

［4］張吉，張烈輝，胡書勇，等.陸相碎屑巖儲層隔夾層成因、特征及其識別［J］.測井技術，2003，27(3):221－224.

［5］李志鵬，林承焰，彭學紅，等.高淺南區(qū)明化鎮(zhèn)組單砂體夾層對剩余油的控制作用［J］.石油天然氣學報(江漢石油學報)，2011，23(9):23 －27.

［6］朱東亞，胡文瑄，曹學偉，等.林南油田隔層類型劃分及其分布規(guī)律研究［J］.地球科學——中國地質大學學報，2004，29(2):211 －218.

［7］馬曉峰，王琪，史基安，等.準噶爾盆地陸西地區(qū)石炭—二疊系火山巖巖性巖相特征及其對儲層的控制［J］. 特種油氣藏，2012，19(1):54－57.

［8］崔建，陳能學，李本維，等.辮狀河儲層單砂體精細地質建模與剩余油分布研究——中國石油二次開發(fā)技術與實踐(2008－2010年)［C］.北京:石油工業(yè)出版社，2012:166－175.

［9］張昌民，尹太舉，張尚峰，等.泥質隔層的層次分析［J］.石油學報，2004，25(3):48 －52.

［10］王國鵬，何光玉.雙河油田厚油層內夾層分布特征［J］.石油勘探與開發(fā)，1995，22(2):55 －58.

［11］林博，戴俊生，陸先亮，等.孤島油田中一區(qū)館5段隔夾層劃分與展布［J］.西安石油大學學報:自然科學版，2006，21(4):11 －14.