珠江口盆地X油田夾層空間分布表征

胡文麗， 鄒信波， 李黎， 牛勝利， 朱璠， 李清泉， 熊平， 徐波， 黃玉欣

(1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司， 深圳 518000； 2.東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 南昌 330013； 3.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 武漢 430100； 4.中石化江漢石油工程有限公司頁巖氣開采技術(shù)服務(wù)公司， 武漢 430073； 5.廣東石油化工學(xué)院石油工程學(xué)院， 茂名 525000)

夾層是指在儲層內(nèi)部分布的、與儲層主體物性差異較大的、在油田開發(fā)過程中對流體流動產(chǎn)生明顯影響的相對非滲透層或低滲透層，不能完全阻止或控制流體的運(yùn)動，但對流體滲流速度，即滲流效果有較大影響[1-5]。儲層中夾層引起的滲流屏障和滲流差異是影響剩余油分布的重要因素[6]，夾層空間展布研究是揭示油藏非均質(zhì)性預(yù)測剩余油的重要研究內(nèi)容。

中國南海東部珠江口盆地油氣資源豐富，其西江、惠州凹陷發(fā)育一系列海相砂巖油氣田，以新近系厚層三角洲平原、三角洲前緣沉積為主[7]，具有儲層厚度大物性好、分布廣泛連通性好、泥巖隔層穩(wěn)定的特點(diǎn)。油藏類型以底水巖性-構(gòu)造型油氣藏為主，其儲量占海相砂巖油田總儲量的一半以上[8]。相比于陸上油田，底水油藏主要采用水平井開發(fā)，井?dāng)?shù)相對較少。珠江口盆地海上主力油田經(jīng)過多年開發(fā)后，已陸續(xù)進(jìn)入高含水開發(fā)階段，目前面臨主要問題是精準(zhǔn)確定剩余油分布并制定合理調(diào)整措施，而夾層是控制剩余油分布的關(guān)鍵因素之一。弄清夾層發(fā)育規(guī)律、精確刻畫夾層空間分布對水平井鉆前預(yù)測、實(shí)時鉆后評價、剩余油評價預(yù)測、邊底水油藏控水工藝制定及調(diào)整井部署具有重要意義。

前人在珠江口盆地做了大量夾層類型、成因等相關(guān)研究工作[5,9-14]。廖明光等[5]對N油田鈣質(zhì)隔夾層成因進(jìn)行了研究，認(rèn)為鈣質(zhì)夾層主要為成巖作用形成，鈣質(zhì)來源于生物碎屑及長石類碎屑顆粒；彭旋等[9]將M油田給夾層分為形成于灘壩的鈣質(zhì)夾層和成巖作用影響的物性夾層；張青青等[10]對番禺A油田珠江組“頂鈣”成因和分布模式進(jìn)行了研究，認(rèn)為頂鈣形成于早成巖階段，分布受高能粗粒生物碎屑富集程度和分布控制；文獻(xiàn)[11-13]主要利用井、地震資料，確立了夾層建模方法，建立了海油砂巖夾層三維模型預(yù)測夾層分布。這些研究成果明確了海相砂巖儲層夾層的類型、形成原因以及建立模型預(yù)測夾層分布的方法。海相油田多采用水平井開發(fā)，但目前研究中綜合利用地質(zhì)、測井尤其是定向井資料和油藏資料預(yù)測夾層分布鮮有涉及，未能有效利用定性井及油藏等相關(guān)資料進(jìn)行夾層分布定量表征。珠江口盆地X油田為典型的海油砂巖油田，發(fā)育大量底水、邊水油藏，水平井資料豐富，且未進(jìn)行夾層系統(tǒng)研究。作者在沉積微相精細(xì)研究的基礎(chǔ)上，預(yù)建立X油田測井夾層識別標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)水平井夾層綜合解釋及追蹤，系統(tǒng)利用地質(zhì)、測井及油藏資料，尋求一種適合海相砂巖油田的夾層定量表征技術(shù)，以期查明該地區(qū)海相砂巖儲層夾層成因、分布特征和發(fā)育規(guī)律，為類似油田尋找剩余油潛力區(qū)和制定開發(fā)措施提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

X油田位于南海珠江口盆地北部坳陷帶惠州凹陷西部[15](圖1)。X油田是在基底隆起上發(fā)育的低幅度背斜，構(gòu)造繼承性發(fā)育，含油范圍內(nèi)沒有斷層發(fā)育，僅在構(gòu)造南邊發(fā)育兩條邊界斷層，均為正斷層，走向北西西—南東東向，斷距在20～80 m。 油層分布在新近系中新統(tǒng)韓江組下部至珠江組中上部，埋深1 330～1 930 m，含油層段600 m。目前鉆遇油層有A～I(xiàn)等9個,單井砂巖儲層厚度3～75 m，單層油層有效厚度1～13 m，其中主要油層為D、I、H、G層。主要為三角洲沉積，D、H、I油層發(fā)育三角洲平原亞相，微相以分流河道、河道側(cè)緣為主，砂體厚度大，其他油層為三角洲前緣亞相，A、B、C油層主要發(fā)育水下分流河道和河口壩微相，E、F、G主要發(fā)育遠(yuǎn)砂壩、席狀砂和前三角洲泥微相。儲層巖性主要為細(xì)-粗粒長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖。

圖1 珠江口盆地構(gòu)造分區(qū)及研究區(qū)位置圖(據(jù)文獻(xiàn)[15]修改)Fig.1 Structural zoning and study area location map of Pearl River Mouth Basin (modified according to ref.[15])

2 地質(zhì)-測井-油藏相互驗(yàn)證夾層定量表征

2.1 表征思路

夾層空間分布及預(yù)測是夾層研究中的重要內(nèi)容，精確刻畫夾層空間分布是尋找剩余油的關(guān)鍵。在小層劃分對比的基礎(chǔ)上，利用巖心、錄井及測井資料，確定各類夾層累計厚度、電性、物性劃分標(biāo)準(zhǔn)，建立夾層識別模式對非取心井夾層進(jìn)行定量判斷識別。在沉積微相研究成果的基礎(chǔ)上，確定夾層的成因類型、發(fā)育期次和連續(xù)規(guī)律，結(jié)合水平井夾層空間定量追蹤，進(jìn)行剖面上夾層連續(xù)性的識別及建立定性夾層平面分布，以此為約束條件建立夾層三維模型，最后利用油藏動態(tài)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)、修正夾層三維模型，達(dá)到有效綜合定量表征夾層的空間分布(圖2)，以指導(dǎo)剩余油預(yù)測。

圖2 夾層精細(xì)表征技術(shù)路線圖Fig.2 Technology roadmap of interbed fine characterization

2.2 夾層測井識別標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)前人對夾層的定義及類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，以及對研究區(qū)不同夾層類型的巖性、測井曲線響應(yīng)特征的對比分析，針對X油田海相沉積環(huán)境等特征，建立了X油田油層各類夾層的地質(zhì)、測井識別標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1 夾層測井識別標(biāo)準(zhǔn)建立方法

裘亦楠[2]、王振彪等[16]給出了夾層的定義及其分布特點(diǎn)(表1)。基于巖屑錄井、巖心分析等資料，確定研究區(qū)目的油層夾層成因類型，分析其測井響應(yīng)特征，建立各類夾層的巖電關(guān)系，確定X油田油層各類夾層測井識別標(biāo)準(zhǔn)(表2)。

2.2.2 X油田夾層測井識別標(biāo)準(zhǔn)建立

基于X油田海相沉積環(huán)境特征，根據(jù)前人夾層測井識別思路和方法[17]，在系統(tǒng)分析錄井、巖心等資料基礎(chǔ)上，綜合解剖研究區(qū)目的層各類夾層的測井響應(yīng)特征，確定其夾層識別的敏感測井曲線，建立了X油田夾層測井識別標(biāo)準(zhǔn)。研究區(qū)目的層主要發(fā)育泥質(zhì)夾層和鈣質(zhì)夾層，依據(jù)這兩種夾層的巖性及測井曲線響應(yīng)特征，在敏感性響應(yīng)評判基礎(chǔ)上，選擇自然伽馬(GR)、聲波時差(DT)、補(bǔ)償密度(DEN)和深電阻率(RT)作為識別研究區(qū)目的層各夾層的敏感性曲線，建立各夾層識別敏感曲線的交會圖版(圖3)，確立研究區(qū)目的層各夾層測井識別標(biāo)準(zhǔn)(表2)。基于建立的各夾層測井識別標(biāo)準(zhǔn)，對研究區(qū)井資料進(jìn)行夾層識別判斷與處理解釋。X油田沉積特征研究表明，鈣質(zhì)夾層多發(fā)育在砂體頂部和中部，泥質(zhì)夾層一般出現(xiàn)在砂體中部。依據(jù)研究區(qū)目的層夾層在砂體內(nèi)出現(xiàn)位置的認(rèn)識，對測井夾層識別結(jié)果進(jìn)行修正，確保“地質(zhì)-測井”解釋的相互印證及最終結(jié)果的有效性。

2.3 夾層成因分析

基于碎屑巖儲層夾層巖性特點(diǎn)、成因類型及其識別標(biāo)準(zhǔn)[18-20]，研究表明研究區(qū)目的層主要發(fā)育沉積和成巖成因的兩大類夾層。

2.3.1 沉積型夾層

在沉積過程中水動力變化、沉積部位變化等原因在粗顆粒中間形成細(xì)粒沉積物進(jìn)而形成夾層。該類夾層巖性一般為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖，常見類型是泥質(zhì)夾層和物性夾層。根據(jù)其具體沉積環(huán)境等可分為海泛成因、堤岸成因和前積成因(圖4)。

表1 夾層測井響應(yīng)特征、成因及分布(據(jù)文獻(xiàn)[2])Table 1 Logging response characteristics, genesis and distribution of interlayer(according to ref.[2])

表2 X油田夾層測井識別標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Identification standard of interbed logging in X Oilfield

圖3 X油田夾層測井識別交會圖版Fig.3 Cross plot of interbed logging identification in X Oilfield

(1)海泛成因夾層。海泛成因夾層主要為短期局部海水上升形成的海泛泥巖，泥質(zhì)較純，厚度逐漸向海方向增大。該類夾層多分布在兩期河道砂體之間、河道與河口壩砂體之間。海泛成因夾層厚度大，分布比較穩(wěn)定，離物源越遠(yuǎn)厚度越大，表現(xiàn)為“厚而穩(wěn)”的特點(diǎn)，在A、B、I等油層中非常發(fā)育[圖4(a)]。

LLD為深側(cè)向電阻率，LLS為淺側(cè)向電阻率圖4 泥質(zhì)夾層類型Fig.4 Muddy interbed type

(2)堤岸成因夾層。因水動力間歇變化或河道擺動導(dǎo)致在河道邊緣、壩體邊緣部位水體動蕩沉淀物質(zhì)顆粒發(fā)生變化，形成大量的薄層砂泥互層，其中細(xì)粒物質(zhì)就構(gòu)成了夾層。該類夾層橫向上連續(xù)性有限，縱向上層數(shù)多，表現(xiàn)為“薄而多”的特點(diǎn)，多發(fā)育在分流河道、河口壩砂體邊緣部位[圖4(b)]。

(3)前積成因夾層。主要由河口壩內(nèi)部各增生體之間泥巖構(gòu)成。水動力條件強(qiáng)時形成早期增生體，隨后平水期時在早期增生體上部沉積細(xì)粒物質(zhì)，多為泥巖或泥質(zhì)粉砂巖。多期增生體間的細(xì)粒物質(zhì)就構(gòu)成了河口壩內(nèi)部夾層。該夾層常與河口壩砂體前積方向一致，厚度小，橫向延展范圍有限，空間分布不易確定[圖4(c)]。

2.3.2 成巖型夾層

2.4 夾層分布邊界確定

夾層的空間分布控制著剩余油的分布，是儲層描述中非常重要的內(nèi)容。夾層的連續(xù)性解剖直接關(guān)聯(lián)到夾層的空間分布預(yù)測表征。不同類型的夾層由于其成因差異導(dǎo)致連續(xù)性不同。基于此，首先根據(jù)沉積微相空間展布、夾層及其在砂體內(nèi)發(fā)育位置確定夾層成因類型，再結(jié)合連井剖面、水平井夾層追蹤成果及夾層厚度、成因等確定平面上井之間夾層的連續(xù)關(guān)系，為夾層空間刻畫奠定基礎(chǔ)。

2.4.1 微相約束下的夾層關(guān)聯(lián)性確定

根據(jù)單井夾層發(fā)育部位和成因，作不同方向夾層剖面，從沉積、成因上分析夾層的連續(xù)性。X油田B油層X9、X7、X16、X11過井剖面揭示(圖6)，B油層主要在頂部、底部及中間部位發(fā)育夾層。中部以海泛成因夾層為主，微相類型為前三角洲泥或分流間灣泥，夾層厚度相對大，連續(xù)性好，局部零星發(fā)育鈣質(zhì)夾層，連續(xù)性差。頂?shù)撞堪l(fā)育鈣質(zhì)夾層，厚度薄，但分布穩(wěn)定。表明成因相似沉積位置相近的夾層連續(xù)，不同部位不同類型的夾層不連續(xù)。

LLD為深側(cè)向電阻率，LLS為淺側(cè)向電阻率圖5 鈣質(zhì)夾層類型Fig.5 Calcareous interbed type

2.4.2 水平井追蹤夾層邊界

連井剖面只能確定井之間夾層是否連續(xù)，而無法定量確定夾層空間分布范圍。利用水平井夾層測井識別技術(shù)可精確確定夾層空間發(fā)育規(guī)模。研究區(qū)水平開發(fā)井較多，為定量表征夾層空間分布奠定了基礎(chǔ)。利用水平井井眼軌跡與地層界面解釋技術(shù)[24-25]，進(jìn)行水平井井控夾層測井識別與追蹤，并提取夾層分布的三維坐標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)夾層三維空間的精細(xì)定量表征。

首先應(yīng)用水平井井眼軌跡與地層位置關(guān)系交互解釋技術(shù)，勾畫水平井井眼軌跡與地層關(guān)系，其次依據(jù)測井曲線響應(yīng)特征解釋夾層空間連續(xù)性分布，并提取夾層相應(yīng)位置空間坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了水平井井控夾層空間識別。相對于常規(guī)直井中夾層的點(diǎn)數(shù)據(jù)而言，水平井井控夾層數(shù)據(jù)為沿井眼軌跡的線數(shù)據(jù)，它能更好地表征夾層在井眼軌跡方向上的展布連續(xù)性狀態(tài)。X8井水平井段2 941.37～3 027.46 m測井曲線呈現(xiàn)高密度、低中子特征，屬于典型的鈣質(zhì)夾層反映，因此確定該夾層為鈣質(zhì)夾層。基于該井水平井井眼軌跡與地層關(guān)系交互解釋成果(圖7)，提取了夾層三維大地坐標(biāo)(表3)，進(jìn)而完成了水平井井控夾層測井識別與空間分布預(yù)測。

表3 X8井井控夾層數(shù)據(jù)提取(部分)Table 3 Data extraction of well control interlayer of well X8 (part)

LLD為深側(cè)向電阻率，LLS為淺側(cè)向電阻率圖6 X油田B油層夾層連井剖面圖Fig.6 Cross section of interbed connected wells in oil layer B of X Oilfield

圖7 水平井井控頂部鈣質(zhì)夾層識別與空間展布預(yù)測(X8井)Fig.7 Identification and spatial distribution prediction of calcareous interlayer at the top of horizontal well control (well X8)

2.4.3 油藏動態(tài)驗(yàn)證

當(dāng)其他條件類似時，對于同一個油層可根據(jù)生產(chǎn)井的開發(fā)特征判斷夾層發(fā)育程度。夾層發(fā)育程度與生產(chǎn)井含水上升速度具有負(fù)相關(guān)性，夾層越發(fā)育，生產(chǎn)井含水上升速度越緩慢。據(jù)此原可驗(yàn)證判斷夾層刻畫的準(zhǔn)確性。

G油層四口開發(fā)井含水曲線圖(圖8)顯示，X20、X6B生產(chǎn)井含水上升速度較快，X17、X8井含水上升速度較慢，四口井均位于水下分流河道微相內(nèi)，且物性等其他條件基本類似，可推斷X17、X8兩口井在G小層夾層相對發(fā)育，推斷結(jié)果與G小層夾層刻畫結(jié)果相吻合(圖9)，因此表明儲層夾層刻畫結(jié)果具有較高的可靠性與合理性。

圖8 G油層開發(fā)井含水曲線Fig.8 Water cut curve of development well in G oil layer

圖9 G油層夾層分布Fig.9 Distribution of interbed in G oil layer

2.5 夾層分布特征與發(fā)育規(guī)律

依據(jù)“地質(zhì)-測井-油藏”一體化夾層定量表征技術(shù)，建立了X油田夾層三維模型，系統(tǒng)表征了主力油層不同期次夾層空間分布，精細(xì)刻畫了各油層夾層的發(fā)育特征，查明了各夾層空間分布特征和規(guī)律。

以B油層為例剖析油層內(nèi)不同期次夾層空間分布特征及規(guī)律。縱向上B油層發(fā)育3個小層，按照發(fā)育位置可將夾層分為頂部、1小層與2小層間、2小層與3小層間、底部四個期次夾層。圖10為夾層三維模型中B油層過井剖面，表明剖面上B油層底部夾層不發(fā)育，頂部發(fā)育少量鈣質(zhì)夾層，中間2個期次夾層比較發(fā)育，連續(xù)性好，以三角洲泥和分流間灣泥為主。夾層模型各期次夾層平面展布圖(圖11)表明，B油層底部和頂部夾層主要為鈣質(zhì)夾層，厚度一般在0～2 m，平均厚度約0.6 m，分布局限，不連續(xù)[圖11(a)、圖11(d)]。1～2小層間夾層與2～3小層間夾層以泥質(zhì)夾層為主，厚度一般在0～4 m，分布連續(xù)，成片性好，平均厚度約2 m。綜合來看，夾層厚度及分布范圍明顯受沉積環(huán)境、夾層類型的控制[圖11(b)、圖11(c)]。

綜合分析夾層三維模型表明，X油田A、B、G三個油層的夾層最發(fā)育，厚度一般在0～3 m。G、H油層的夾層相對較發(fā)育，厚度0～3 m，C油層夾層不發(fā)育。各油藏頂?shù)讑A層以鈣質(zhì)夾層為主，厚度較小，通常在0～2 m。小層間泥質(zhì)夾層厚度大，一般為2 m左右。

圖10 B油層夾層模型過井剖面Fig.10 Interbed 3D model section in G oil layer

圖11 X油田B油層不同期次夾層厚度Fig.11 Interbed thickness of oil layer B in X oilfield at different stages

X油田夾層具有以下規(guī)律性發(fā)育特征：①主要發(fā)育泥質(zhì)夾層，該類夾層受沉積環(huán)境控制，其次為鈣質(zhì)夾層；②泥質(zhì)夾層多發(fā)育在小層間，因間歇性海泛沉積作用而產(chǎn)生；鈣質(zhì)夾層多發(fā)育在分流河道微相砂體頂、底部位及河口壩微相砂體頂部，因成巖階段生物化學(xué)作用而發(fā)育；③泥質(zhì)夾層發(fā)育厚度大，連續(xù)性好，平均厚度在2 m左右；鈣質(zhì)夾層厚度小，一般小于1 m，分布范圍較小不連續(xù)。

3 結(jié)論

(1)基于巖屑錄井、巖心等綜合地質(zhì)分析，剖析夾層發(fā)育的巖電關(guān)系，優(yōu)選泥質(zhì)夾層和鈣質(zhì)夾層發(fā)育的敏感性測井響應(yīng)類型，建立了以自然伽馬(GR)、聲波時差(DT)、補(bǔ)償密度(DEN)和深電阻率(RT)為主的夾層測井識別標(biāo)準(zhǔn)。綜合利用各類資料，創(chuàng)建了“地質(zhì)-測井-油藏”相互驗(yàn)證一體化夾層分布定量表征技術(shù)精細(xì)刻畫夾層分布。

(2)X油田發(fā)育沉積型夾層和成巖型夾層。沉積型夾層發(fā)育于海泛、堤岸和前積三種沉積環(huán)境。成巖型夾層源于成巖階段生物化學(xué)作用。沉積型夾層發(fā)育于各類微相砂體中。成因型(鈣質(zhì)夾層)夾層一般發(fā)育在分流河道砂體頂、底部及河口壩微相砂體頂部。沉積型夾層規(guī)模大于成巖型夾層規(guī)模。

(3)X油田油層主要為泥質(zhì)夾層，多發(fā)育在各油層小層層間，主要為海泛成因，厚度大，連續(xù)性好，一般大于2 m；其次為鈣質(zhì)夾層，多發(fā)育于儲層砂體頂、底部，厚度較小且分布局限，一般在1 m左右。A、B、G油層夾層較發(fā)育，厚度一般為0～3 m。G、H油層夾層較少發(fā)育，厚度為0～2 m。C油層夾層不發(fā)育。