三角洲前緣儲(chǔ)層特高含水后期剩余油分布特征

嚴(yán) 科

(1.中石化勝利油田博士后科研工作站，山東 東營(yíng) 257002;2.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257051)

引 言

勝坨油田是渤海灣盆地最早投入開(kāi)發(fā)的整裝油田，目前已開(kāi)發(fā)50 a，綜合含水達(dá)到96.1%，采出程度37.9%，進(jìn)入特高含水后期。當(dāng)前，對(duì)于高含水油田剩余油分布的研究成果較多，普遍認(rèn)為剩余油受沉積相、構(gòu)造、儲(chǔ)層非均質(zhì)性、開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)等多種因素影響，呈高度分散狀態(tài)，在邊緣相帶、斷層附近、構(gòu)造高部位、正韻律厚層上部以及注采系統(tǒng)不完善的部位相對(duì)富集[1-5]。然而現(xiàn)階段勝坨油田在上述傳統(tǒng)潛力區(qū)域的剩余潛力已不明顯，剩余油分布特征發(fā)生了一些變化。筆者以勝坨油田沙二段81層三角洲前緣儲(chǔ)層為研究對(duì)象，根據(jù)2口開(kāi)發(fā)后期取心井的巖心分析以及98口剩余油飽和度測(cè)井的解釋成果統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)總結(jié)了特高含水后期剩余油的分布狀態(tài)和分布類型，闡述了剩余油分布的控制因素及作用機(jī)理。

1 地質(zhì)概況

勝坨油田位于濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷北部，北面為陳家莊凸起，東面為青坨子凸起，主要發(fā)育古近系地層。古近系沙二下亞段沉積時(shí)期，研究區(qū)沉積古地形為局部小幅隆起的洼陷湖盆，氣候潮濕，雨量充沛，水系發(fā)育，來(lái)自北部陳家莊凸起、東北部青坨子凸起以及東南部東營(yíng)三角洲的物源持續(xù)注入湖盆，形成了大規(guī)模分布的三角洲沉積體系[6-8]。其中，沙二段8砂組是沉積最完整、沉積序列最典型的一套三角洲沉積地層，三角洲前緣水下分流河道和河口壩是其主要砂體類型。

2 儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原始含油性分布特征

儲(chǔ)層建筑結(jié)構(gòu)研究表明，勝坨油田三角洲前緣儲(chǔ)層均為多期單一成因砂體疊置而成的復(fù)合砂體，具有典型的反旋回垂向?qū)有颉D1為三角洲前緣儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原始含油性分布特征。由圖1可知，沙二段81層形成于一個(gè)完整的水體由深變淺的中期基準(zhǔn)面下降半旋回，由多個(gè)單一成因砂體縱向疊置而成。按照Miall構(gòu)型理論，可將復(fù)合體內(nèi)部的沉積界面和結(jié)構(gòu)單元分為5級(jí)[9]。其中，五級(jí)界面為復(fù)合體的頂、底界面，是基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換期形成的洪泛面或沉積作用轉(zhuǎn)換面，主要為分布穩(wěn)定的泥巖，延伸范圍廣。四級(jí)界面為復(fù)合體中單一成因砂體之間的界面，具有泥質(zhì)和鈣質(zhì)2種類型，巖性、電性特征明顯，將沙二81層分隔為3期具有獨(dú)立反旋回特征的單一成因砂體。三級(jí)界面為單一成因砂體內(nèi)部增生體的界面，二級(jí)界面、一級(jí)界面分別為增生體內(nèi)部層系組和交錯(cuò)層系的界面，由于一級(jí)至三級(jí)界面規(guī)模較小，本文不做討論。

圖1 三角洲前緣儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原始含油性分布特征

利用開(kāi)發(fā)初期取心井的巖心分析資料，對(duì)三角洲前緣儲(chǔ)層原始含油性進(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果表明，原始含油飽和度與儲(chǔ)層物性，特別是滲透率之間具有良好的對(duì)數(shù)相關(guān)性。隨著儲(chǔ)層滲透率的增大，原始含油飽和度也迅速增高，且超過(guò)0.2 μm2的滲透率門檻值后，含油飽和度數(shù)值差異較小。由于三角洲前緣儲(chǔ)層特有的反旋回垂向?qū)有蚝头错嵚蓾B透率分布規(guī)律，導(dǎo)致三角洲前緣儲(chǔ)層原始含油飽和度也存在以單一成因砂體為單元的反韻律分布特征。單一成因砂體的上部物性較好，原始含油飽和度較高，砂體下部以及四級(jí)沉積界面處物性相對(duì)較差，原始含油飽和度相對(duì)較低(圖1)。

3 特高含水后期剩余油分布特征

3.1 剩余油分布狀態(tài)

特高含水后期，三角洲前緣儲(chǔ)層中的剩余油飽和度表現(xiàn)為3個(gè)數(shù)值集中分布區(qū)，分別對(duì)應(yīng)著剩余油分布的3種狀態(tài)。

(1)近殘余油態(tài)。剩余油飽和度約為20%，對(duì)應(yīng)的砂體厚度比例為50.3%，反映半數(shù)左右的三角洲前緣儲(chǔ)層水驅(qū)程度高，剩余油飽和度低，部分層段已接近殘余油。

(2)過(guò)渡態(tài)。剩余油飽和度約為30%，對(duì)應(yīng)的砂體厚度比例為40.1%，反映較大比例的三角洲前緣儲(chǔ)層處于向高水淹過(guò)渡的階段中，仍存在一定的剩余潛力。

(3)富集態(tài)。剩余油飽和度約為50%，對(duì)應(yīng)的砂體厚度比例為9.6%，反映三角洲前緣儲(chǔ)層在特高含水后期仍存在小規(guī)模的剩余油富集區(qū)。

3.2 剩余油分布類型

三角洲前緣儲(chǔ)層原始含油性具有反韻律分布特征，這種反韻律特征是衡量特高含水后期水驅(qū)動(dòng)用狀況以及剩余油分布的基準(zhǔn)。巖心分析及剩余油飽和度監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，勝坨油田81層三角洲前緣儲(chǔ)層在經(jīng)歷長(zhǎng)期水驅(qū)開(kāi)發(fā)后，剩余油由原始狀態(tài)的反韻律分布逐漸演化為3種類型(圖2)。

圖2 剩余油分布類型

(1)差異分布型。剩余油飽和度整體較低，與原始含油飽和度分布相比，剩余油飽和度以單一成因砂體為單元呈整體下降趨勢(shì)，單一成因砂體上部剩余油飽和度相對(duì)較高，下部剩余油飽和度最低，總體上呈反韻律差異分布特征。該種剩余油分布類型代表著較為均勻的水驅(qū)過(guò)程，注入水對(duì)儲(chǔ)層的整體驅(qū)替效率較高。勝坨油田三角洲前緣儲(chǔ)層中，差異剩余油分布類型的比例最高(49%)，是最具普遍性的剩余油分布類型。

(2)均勻分布型。剩余油飽和度整體較低，但分布相對(duì)均勻，同原始含油飽和度分布相比，單一成因砂體上部含油飽和度下降幅度最大，反映了砂體上部高孔高滲段的優(yōu)勢(shì)水驅(qū)過(guò)程。該種剩余油分布類型所占比例約為39.4%，僅次于差異剩余油分布類型。

(3)整體富集型。剩余油飽和度整體較高，與原始含油飽和度相比變化不大，是水驅(qū)程度低、剩余油富集的表現(xiàn)。該種剩余油分布類型所占比例約為11.6%，總體規(guī)模較小，其成因機(jī)理與傳統(tǒng)潛力認(rèn)識(shí)有所不同。

4 剩余油分布控制因素及作用機(jī)理

一般情況下，剩余油的形成與分布主要受靜態(tài)和動(dòng)態(tài)2類因素控制。其中，動(dòng)態(tài)因素指井網(wǎng)布局以及注采關(guān)系的不均衡性主導(dǎo)的剩余油分布差異，靜態(tài)因素指儲(chǔ)層地質(zhì)因素主導(dǎo)的剩余油分布差異。勝坨油田三角洲前緣油藏在近50a的水驅(qū)開(kāi)發(fā)歷程中，經(jīng)歷了多輪次的井網(wǎng)調(diào)整和注采關(guān)系調(diào)整，傳統(tǒng)剩余油富集區(qū)以及動(dòng)態(tài)因素主導(dǎo)的水驅(qū)程度差異越來(lái)越小，特高含水后期剩余油的形成與分布主要受沉積界面、重力與級(jí)差、砂體成因邊界等3種靜態(tài)因素控制(圖3)。

圖3 剩余油分布控制因素及作用機(jī)理

沉積界面主要指三角洲前緣儲(chǔ)層中發(fā)育的四級(jí)界面，是流體運(yùn)移的縱向滲流屏障，將三角洲前緣復(fù)合砂體分隔為縱向上相互獨(dú)立的單一成因砂體。原始狀態(tài)下，三角洲前緣儲(chǔ)層中含油飽和度分布以沉積界面為縱向邊界，呈反韻律分布特征。在經(jīng)歷長(zhǎng)期水驅(qū)開(kāi)發(fā)后，剩余油分布仍以沉積界面為縱向邊界，以單一成因砂體為基本單元，剩余油分布的具體狀態(tài)受重力、級(jí)差、砂體成因邊界等因素的綜合影響。

重力與級(jí)差是一對(duì)影響砂體內(nèi)部水驅(qū)均衡度的靜態(tài)因素，重力作用使得注入水在儲(chǔ)層中具有向下部運(yùn)移的趨勢(shì)，級(jí)差作用導(dǎo)致注入水具有沿儲(chǔ)層高孔高滲段優(yōu)勢(shì)運(yùn)移的趨勢(shì)。根據(jù)儲(chǔ)層類型的不同，重力與級(jí)差的作用效應(yīng)可相互疊加或消減。在河流相正韻律儲(chǔ)層中，重力與級(jí)差產(chǎn)生的疊加影響導(dǎo)致砂體底部水淹嚴(yán)重，加劇了水驅(qū)過(guò)程的不均衡性;而在三角洲前緣反韻律儲(chǔ)層中，重力與級(jí)差的作用效應(yīng)相互消減，使得水驅(qū)過(guò)程總體相對(duì)均衡。

由于三角洲前緣儲(chǔ)層的沉積復(fù)雜性，反韻律儲(chǔ)層的級(jí)差值存在區(qū)域上的差異。當(dāng)級(jí)差值相對(duì)較小，級(jí)差對(duì)水驅(qū)過(guò)程的控制作用低于重力作用時(shí)，三角洲前緣儲(chǔ)層中水驅(qū)過(guò)程相對(duì)均衡，單一成因砂體下部的水驅(qū)程度高于上部或與上部持平，以反韻律原始含油飽和度為基準(zhǔn)，整個(gè)砂體的含油飽和度均衡降低，從而形成具有反韻律特征的剩余油差異分布模式(圖3b)。在該模式中，砂體下部剩余油接近殘余油狀態(tài)，所需的驅(qū)替壓力更大，后續(xù)的水驅(qū)將趨向于進(jìn)一步降低砂體上部剩余油飽和度，最終形成剩余油的均勻分布模式(圖3c)。當(dāng)級(jí)差值相對(duì)較大，級(jí)差對(duì)水驅(qū)過(guò)程的控制作用大于重力作用時(shí)，單一成因砂體上部的水驅(qū)程度高于下部，含油飽和度下降幅度大于下部，但由于砂體上部原始含油飽和度較高，從而形成剩余油的均勻分布模式(圖3c)。

砂體成因邊界指同時(shí)期沉積的單一成因砂體之間(如單一河道、單一河口壩)的側(cè)向邊界。砂體成因邊界的鉆遇率低，其空間分布位置主要通過(guò)油藏地質(zhì)研究進(jìn)行描述和預(yù)測(cè)[10-11]。盡管其隱蔽性和識(shí)別上的難度，砂體成因邊界對(duì)于特高含水后期水驅(qū)油藏開(kāi)發(fā)的影響已被越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)資料所驗(yàn)證。實(shí)際上，大片分布的三角洲前緣儲(chǔ)層是由同期沉積的單一成因砂體拼接而成，砂體成因邊界與縱向上沉積界面相耦合，可對(duì)地下流體形成側(cè)向上的滲流遮擋，從而形成剩余油富集區(qū)(圖3d)。

5 結(jié)論

(1)三角洲前緣儲(chǔ)層具有反旋回垂向?qū)有蚝头错嵚晌镄苑植继卣鳎瑑?chǔ)層原始含油性與滲透率之間具有良好的對(duì)數(shù)相關(guān)性及反韻律分布特征。

(2)特高含水后期，三角洲前緣儲(chǔ)層剩余油具有近殘余油態(tài)、過(guò)渡態(tài)、富集態(tài)等3種分布狀態(tài)，以及差異分布、均勻分布、整體富集等3種分布類型。

(3)受沉積界面、級(jí)差與重力、砂體成因邊界等因素綜合影響，三角洲前緣儲(chǔ)層水驅(qū)過(guò)程相對(duì)均衡，近殘余油態(tài)、過(guò)渡態(tài)剩余油以及呈差異分布、均勻分布類型的剩余油占數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，砂體成因邊界與四級(jí)界面耦合形成的側(cè)向遮擋處，水驅(qū)程度低，剩余油小規(guī)模富集。

[1]黃石巖.河流和三角洲儲(chǔ)層剩余油分布模式——以渤海灣盆地勝坨油田為例[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2007，29(2):167-171.

[2]李音，張立秋，丁一，等.提高特高含水期油田剩余油描述精度的方法[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2011，30(2):65-70.

[3]孟立新，秦永厚，等.點(diǎn)壩砂體內(nèi)部剩余油分布及挖潛方法研究[J]. 特種油氣藏，2013，20(4):92-95.

[4]趙紅兵.三角洲前緣韻律層特高含水期剩余油分布及調(diào)整[J]. 特種油氣藏，2006，13(2):58-60，63.

[5]高樹(shù)新，楊少春，王志欣，等.勝坨油田二區(qū)三角洲砂巖油藏剩余油形成的影響因素分析[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005，29(5):7-11，18.

[6]龐瑞峰，高樹(shù)新，王風(fēng)華，等.勝坨地區(qū)勘探研究與實(shí)踐[M].北京:中國(guó)石化出版社，2004:46-86.

[7]嚴(yán)科，畢義泉，趙紅兵.三角洲前緣砂體最佳解剖方向及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征——以東營(yíng)凹陷勝坨油田沙二段8砂組為例[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào)，2011，33(10):37-42.

[8]張善嚴(yán)，白振強(qiáng).河道砂體內(nèi)部構(gòu)型及剩余油分布特征[J]. 大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2012，31(1):46-50.

[9]何文祥，吳勝和，唐義疆，等.河口壩砂體構(gòu)型精細(xì)解剖[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā)，2005，32(5):42-45.

[10]李國(guó)棟，嚴(yán)科，寧士華.水下分流河道儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)表征——以勝坨油田沙二段81層三角洲前緣為例[J]. 油氣地質(zhì)與采收率，2013，20(1):28-31.

[11]高建.洪積扇砂礫巖儲(chǔ)層巖石相及剩余油分布[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2011，30(6):62-65.