王　石， 高先志， 路建國

( 1. 中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京　100083；　2. 中國石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測國家重點實驗室，北京　102249；　3. 中國石油新疆油田分公司 陸梁油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依　834000 )

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薄互層砂巖儲層非均質(zhì)性對油氣分布的影響
——以陸9井區(qū)K1h26油藏為例

王石1,2， 高先志2， 路建國3

( 1. 中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；2. 中國石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；3. 中國石油新疆油田分公司 陸梁油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依834000 )

在三角洲前緣沉積背景下,砂體呈薄互層特征，形成較強(qiáng)的儲層非均質(zhì)性，并對原始油氣的充注產(chǎn)生重要控制作用。以陸梁油田陸9井區(qū)K1h26三角洲前緣油藏的宏觀非均質(zhì)及油氣分布的關(guān)系為例，分析油藏巖心觀察、測試和測井等資料，分別精細(xì)刻畫沉積微相、隔夾層、砂體形態(tài)和韻律性等4個方面的非均質(zhì)特征；利用儲層非均質(zhì)性綜合指數(shù)，總體表征儲層屬性在空間上的差異性分布特征，建立綜合指數(shù)和油氣分布的關(guān)系。結(jié)果表明：油藏頂部穩(wěn)定隔層和砂層良好的空間配置關(guān)系使油氣發(fā)生優(yōu)勢充注和聚集；沉積微相成因的局部儲層質(zhì)量差異控制油氣在砂層內(nèi)的分布，在整體砂體發(fā)育好、物性特征好和夾層頻數(shù)少的東部井區(qū)，非均質(zhì)性綜合指數(shù)較高，含油性普遍好。

沉積微相； 非均質(zhì)性； 隔層； 非均質(zhì)性綜合指數(shù)； 含油性； K1h26油藏； 陸9井區(qū)

0　引言

隨著油田勘探開發(fā)的不斷深入，勘探難度也越來越大，中國陸相油田的勘探目標(biāo)轉(zhuǎn)向小規(guī)模、隱蔽、復(fù)雜油氣藏[1]。老油層精細(xì)描述、尋找油氣局部富集的新“甜點”逐漸成為人們關(guān)注的內(nèi)容[2]。中國砂巖儲層具有儲集體規(guī)模小、儲層質(zhì)量差異大的特點[3]。烴類流體的運移、充注、驅(qū)替過程與砂巖的儲層非均質(zhì)性有密切關(guān)系[4]，因此儲層非均質(zhì)性的研究在油藏滾動勘探開發(fā)階段中的作用日益重要。目前，對儲層非均質(zhì)性及其對剩余油的控制作用的研究較多，并形成較成熟分類、描述和評價知識體系[5-14]，關(guān)于單砂體的刻畫和內(nèi)部構(gòu)型的創(chuàng)新成果也豐富儲層非均質(zhì)性的研究[12-14]。對于非均質(zhì)性和原始油氣分布關(guān)系研究相對薄弱，有關(guān)薄互層砂巖油藏非均質(zhì)特征和油氣富集規(guī)律研究也較少。由于存在動力卸載、多向水流干擾等，三角洲前緣砂體河道頻繁改道，導(dǎo)致砂體橫向相變劇烈，垂向沉積體系復(fù)雜多變，砂體連通性差，隔夾層極為發(fā)育，多級次復(fù)雜的儲層非均質(zhì)性為油氣分布預(yù)測帶來難度。

筆者以新疆油田陸梁油田作業(yè)區(qū)陸9井區(qū)白堊系呼圖壁河組三角洲前緣薄互層砂巖油藏為例，對在開發(fā)過程表現(xiàn)出的油、水分布差異性極大，層間、層內(nèi)矛盾明顯，注水開發(fā)效果差等較強(qiáng)儲層非均質(zhì)性現(xiàn)象，根據(jù)巖心描述、測試和測井等資料，分別以沉積微相、隔夾層、單砂體分布及韻律特征和油氣分布的關(guān)系論證為依據(jù)，分析薄互層小規(guī)模砂巖油藏的非均質(zhì)性控油的主要特征和影響因素；運用涵蓋多因素的儲層綜合指數(shù)評價方法，實現(xiàn)定量表征儲層非均質(zhì)特征，總結(jié)儲層油氣差異富集規(guī)律，為三角洲前緣窄薄砂巖油藏水平井科學(xué)部署[15]和精細(xì)勘探挖潛提供依據(jù)。

1　地質(zhì)概況

陸梁油田位于準(zhǔn)噶爾盆地腹部古爾班通古特沙漠北部，距克拉瑪依市約為120 km。構(gòu)造區(qū)屬于準(zhǔn)噶爾盆地陸梁隆起西部的三個泉凸起，長期繼承性隆起使三個泉凸起成為有利的油氣聚集區(qū)。陸9井區(qū)位于三個泉凸起1號背斜東高點上(見圖1)。三個泉地區(qū)發(fā)育的呼圖壁河組地層上段K1h2劃分為7個砂組，K1h26段為研究層位，劃分為4個砂層。K1h26油藏具有低幅度背斜構(gòu)造特征，全區(qū)不發(fā)育斷層，為典型的砂泥巖薄互層油藏，其西部盆1井西凹陷為主要供烴區(qū)。該凹陷二疊系風(fēng)城組和下烏爾禾組烴源巖生成大量的油氣，并向東北方向多次運移聚集成藏[16]。油氣分布不完全受構(gòu)造高點控制，“一砂一藏”的現(xiàn)象普遍。K1h26-2、K1h26-4砂層是主要開發(fā)產(chǎn)層。

圖1　陸梁油田地理位置及構(gòu)造Fig.1 Geography location and structural map of Luliang oilfield

2　油氣分布主控因素

2.1沉積微相展布特征

2.1.1沉積微相

根據(jù)泥巖顏色、砂巖成分、粒度、C-M圖、重礦物、沉積構(gòu)造、砂巖厚度及砂巖百分比等資料，判斷K1h26油藏沉積相主要為三角洲前緣和濱淺湖亞相，主要接收北西方向的物源。其中三角洲前緣亞相是三角洲沉積的主體部分，順物源方向，它與濱淺湖各微相在平面上成指狀接觸；垂直物源方向上，微相頻繁交錯、相變劇烈。因此，三角洲前緣亞相儲層砂泥組合復(fù)雜，沉積微相的空間展布控制后期的成巖作用，從而在宏觀上控制儲層非均質(zhì)性。

2.1.2油氣分布

不同沉積微相及其展布特征控制巖性和砂巖物性差異特征,巖性和砂巖物性變化對油藏的發(fā)育和分布有較強(qiáng)的控制作用[17]，K1h26油藏成巖改造作用不明顯，因此沉積作用是非均質(zhì)性特征形成的根本因素。由于物源主要來自北西，延伸的主方向是東部構(gòu)造主體，河口砂壩和水下分流河道砂體較發(fā)育，所以東部構(gòu)造具有構(gòu)造和儲層發(fā)育良好的配置關(guān)系。該區(qū)油氣富集程度較高，尤其是東部構(gòu)造的北部，油氣更為富集；其他地區(qū)處于物源主方向的側(cè)翼，砂體規(guī)模小，延伸變化快，多形成一些小幅度的巖性或構(gòu)造巖性油藏。

三角洲前緣河口砂壩和水下分流河道是最好的油氣儲層。雖然遠(yuǎn)砂壩、濱淺湖砂坪和三角洲前緣席狀砂砂層較薄，但受波浪的淘洗作用，砂層的結(jié)構(gòu)成熟度較高、物性較好，也是較好的油氣儲層[18-19]。密閉取心資料顯示，沉積微相含油氣性也較好；水下天然堤和水道間粉細(xì)砂巖物性較差，不能作為有效的油氣儲層，基本不含油(見表1)。因此，K1h26油藏的沉積微相直接影響油藏的物性特征，同時沉積微相與含油性有良好的正相關(guān)關(guān)系。

表1　陸9井區(qū)K1h26油藏取心沉積微相孔隙度、滲透率和含油飽和度

2.2儲層隔夾層發(fā)育特征

隔夾層是碎屑巖儲層中最常見的流體流動的滲流屏障，對儲層中油氣的排驅(qū)和運移有重要影響[20]。陸9井區(qū)K1h26油藏沉積亞相主要是三角洲前緣，在巖性上一般為棕色或雜色泥巖、灰綠色粉砂巖與細(xì)砂巖互層組合，沉積成因的隔夾層較為發(fā)育，其中隔夾層巖性主要為泥巖、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。

其實，e一直在和我們默默地打交道。比如，它直接影響著我們的錢包大小。理財已經(jīng)成為現(xiàn)代人必不可少的常識。對于缺乏投資渠道的老百姓，人們更傾向于把錢存入銀行。曾幾何時，銀行以優(yōu)渥的定期存款利率吸引著大部分的居民存款。

2.2.1層間砂體

對比4個砂層的砂體發(fā)育特征，K1h26-2、K1h26-3砂層砂體較為發(fā)育，K1h26-2砂層厚度最大，砂地比較高；K1h26-3砂層砂體最純凈，厚度較大且連續(xù)分布，非均質(zhì)特征不明顯；K1h26-1、K1h26-4砂層砂體不發(fā)育，K1h26-1砂層厚度較薄(3 m左右)，K1h26-4砂層厚度較厚，但砂地比不高，相應(yīng)層內(nèi)泥巖隔夾層較為發(fā)育(見表2)。

2.2.2隔層

在K1h26-4砂層頂部發(fā)育厚度較大且平面上連續(xù)分布的隔層(見圖2)，有效阻擋油氣的向上運移；在K1h26-2砂層頂部也普遍發(fā)育較厚的隔層；K1h26-1砂層本身儲層砂體不夠發(fā)育，砂泥比低，泥巖層發(fā)育，所以3個砂層具備較廣泛分布的泥巖隔層作為油氣聚集的有利條件。K1h26-3砂層砂體純凈(見表2)，泥巖并不發(fā)育，不存在頂部遮擋條件，造成K1h26-3砂層儲層物性好，但含油性低。

圖2　陸9井區(qū)K1h26油藏過LU2054-LU2175井隔夾層模型剖面Fig.2 Intercalation profile via LU2054-LU2175 well of 3D geological lithology model of K1h26 reservoir in LU9 well area

層名平均砂層厚度/m平均砂地比平均砂層數(shù)砂體鉆遇率/%地質(zhì)儲量/104tK1h26-13.010.392.2271.041.4K1h26-210.960.426.8599.0168.1K1h26-37.020.544.2099.85.8K1h26-47.160.374.5797.1327.2

根據(jù)儲層質(zhì)量，除K1h26-1砂層以泥巖為主外， K1h26-3砂層整體優(yōu)于K1h26-4砂層，假設(shè)只根據(jù)互層砂巖油藏的差異充注規(guī)律，K1h26-3砂層應(yīng)具有最多的油氣聚集[4,21-24]。因此，儲層本身并不是造成K1h26油藏油氣分布宏觀差異的決定性因素。在浮力作用下，油氣沿砂巖疏導(dǎo)層不斷由底部K1h26-4砂層依次向上充注，在具有良好儲蓋組合的K1h26-4、K1h26-2砂層儲層中發(fā)生大量聚集，K1h26-3、K1h26-1砂層因缺少隔層條件或儲集層條件而不利于油氣成藏；對于具有類似成藏條件的K1h26-4和K1h26-2砂層，基本符合絕對的儲層物性差異形成的層間干擾和油氣差異充注規(guī)律, 整體物性明顯較好且具有最穩(wěn)定隔層和近源優(yōu)先充注條件的K1h26-4砂層發(fā)生優(yōu)勢充注，儲量規(guī)模與儲層物性近似成正相關(guān)關(guān)系，為4個砂層中最多的一個。因此，良好儲蓋組合及其空間配置關(guān)系控制K1h26油藏宏觀的油氣分布，其中隔層(蓋層)起到關(guān)鍵性的作用。

2.2.3夾層

按夾層的成因類型和特征可分為2類4種：物性夾層類(鈣質(zhì)夾層、致密夾層)和泥巖夾層類(泥粉質(zhì)巖夾層、雜基質(zhì)夾層)[20,23]。K1h26油藏物性夾層不發(fā)育，沉積成因的泥巖夾層較普遍。細(xì)分小層內(nèi)部一般發(fā)育2～5個夾層不等，平面分布連續(xù)性差。

夾層在研究區(qū)4個砂層內(nèi)部較為發(fā)育，夾層頻率普遍在0.8以上。垂向上，K1h26-4砂層夾層頻率平均值最高，夾層最為發(fā)育；K1h26-3砂層夾層最不發(fā)育。夾層的發(fā)育對各砂層的平面油氣分布有明顯影響，一般夾層頻率越大，含油性越低，特別是主力油層K1h26-2和K1h26-4砂層的有效厚度最大的區(qū)域，其夾層頻率在2.0以下。

由于三角洲前緣沉積環(huán)境特殊，使得K1h26油藏各個砂層在平面上呈現(xiàn)不同的非均質(zhì)特征。在順物源方向上，砂層厚度大，砂泥比高，砂體連續(xù)性好；在垂直物源方向上，砂層規(guī)模小，砂泥比低，砂層厚度變化劇烈[6,21]。

各層砂層厚度變化與含油飽和度具有良好的正相關(guān)關(guān)系，砂層的發(fā)育對含油性的影響明顯。以中段的K1h26-2砂層為例,在平面上，砂地比和砂層厚度沿東西向變化迅速，在研究區(qū)東部相對較高，砂地比達(dá)到0.6以上，但到LU2160-LU2184井以東砂層迅速減薄尖滅，油氣在東部LU2160-LU2154井、西部LU119和LU1094井附近砂體發(fā)育較厚部位較為富集，含油飽和度較高；中南部砂層不發(fā)育，連通性差，平面非均質(zhì)性強(qiáng)，油氣未能連片分布，含油性不好(見圖3)。

2.4層內(nèi)韻律特征

2.4.1巖性韻律

在垂向上，兩個砂層的巖性總體呈現(xiàn)不同的韻律性變化特征[11]，根據(jù)深度域的巖性模型的概率統(tǒng)計分布，K1h26-2砂層在垂向上表現(xiàn)明顯的正韻律特征，下部主要發(fā)育細(xì)砂巖，為良好的儲層，上部泥巖比較發(fā)育。K1h26-4砂層巖性在垂向上表現(xiàn)為復(fù)合反正韻律特征，下段為反韻律，上段為正韻律；細(xì)砂巖和中砂巖主要發(fā)育在砂層的中部(見圖4)。

2.4.2物性韻律

根據(jù)5口取心井資料與儲層巖性韻律性，在K1h26油藏內(nèi)，各砂層的滲透率變化以正韻律為主，部分為正反韻律結(jié)合的復(fù)合韻律，個別井出現(xiàn)兩個峰值，最大滲透率在中部靠下位置。以LU2136井K1h26-4砂層為例，滲透率的變化總體向上變大再減小，中下部夾層的出現(xiàn)導(dǎo)致滲透率有極小值，含油飽和度表現(xiàn)出類似的增減規(guī)律(見圖5)。碎屑巖層內(nèi)砂體在巖性和物性上的韻律性變化影響油的充注[4,22]，K1h26油藏多體現(xiàn)復(fù)合韻律性砂層，但物性好的砂體底部或頂部含油飽和度高，而物性差的部位含油飽和度低，均質(zhì)砂體含油性差別也不大。

2.5儲層綜合非均質(zhì)性

2.5.1層內(nèi)非均質(zhì)性

砂巖滲透率縱向非均質(zhì)主要由儲層的滲透率變異因數(shù)、突進(jìn)因數(shù)、級差表征和綜合評價[6]。K1h26油藏4個砂層中，K1h26-2和K1h26-4砂層的非均質(zhì)性最強(qiáng)，為中等到強(qiáng)非均質(zhì)性，含油性相對較好；K1h26-1和K1h26-3砂層的非均質(zhì)性較弱，為弱到中等非均質(zhì)性，儲量相對較低(見表3)。因此，僅從物性參數(shù)分析儲層的非均質(zhì)性特征不準(zhǔn)確，需要結(jié)合儲層隔夾層垂向分布特征、沉積相和砂體的展布特征，以及儲層的垂向韻律等進(jìn)行綜合評價。

圖3　陸9井區(qū)K1h26-2砂層砂層厚度分布與含油面積疊合Fig.3 Sandbody isopach and oil-bearing area overlay of K1h26-2 reservoir in LU9 well area

圖4　陸9井區(qū)K1h26-2和K1h26-4砂層垂向巖性概率分布Fig.4 Vertical lithology probability distribution of K1h26-2 & K1h26-4 eservoir in LU9 well area

砂層變異因數(shù)突進(jìn)因數(shù)綜合指數(shù)均值儲層綜合分級綜合指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差非均質(zhì)性評價變異因數(shù)突進(jìn)因數(shù)綜合指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差K1h26-10.480.910.30Ⅰ0.10均質(zhì)均質(zhì)均質(zhì)K1h26-20.702.400.45Ⅱ0.11中等中等中等K1h26-30.461.720.52Ⅲ0.10均質(zhì)均質(zhì)均質(zhì)K1h26-40.832.410.50Ⅲ0.14強(qiáng)中等強(qiáng)

圖5　LU2136井沉積韻律性與含油性綜合剖面Fig.5 Sedimentary rhythm and oiliness profile of LU2136 well

2.5.2儲層非均質(zhì)性綜合指數(shù)

儲層非均質(zhì)性綜合指數(shù)包括儲層質(zhì)量和儲層幾何形態(tài)的描述參數(shù)，是一種綜合表征儲層非均質(zhì)性的有效參數(shù)[25-29]，不僅與原始油氣分布有關(guān)，也能夠全面地評價儲層的非均質(zhì)性。K1h26油藏的孔隙度、滲透率、沉積微相、油層構(gòu)造、油層厚度及儲層總厚度等是評價該儲層性能的重要指標(biāo)。根據(jù)沉積微相平面圖、油層微構(gòu)造圖、物性和含油性平面分布圖等，進(jìn)行不同參數(shù)的歸一化處理(在0～1內(nèi))，借助粗糙集理論和模糊聚類技術(shù)，提出一個基于客觀信息熵的多因素權(quán)重分配方法。該方法綜合利用薄片、測試、測井等資料，優(yōu)選影響儲層非均質(zhì)性的參數(shù)；然后將大量數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊聚類，應(yīng)用粗糙集理論的信息熵知識,從實際數(shù)據(jù)中客觀地確定各參數(shù)的權(quán)重，把各個因素綜合疊加平均，從而得到涵蓋多方面影響儲層質(zhì)量因素的非均質(zhì)性綜合指數(shù)，其值越高，儲層質(zhì)量越好。對儲層質(zhì)量的評價分級，將K1h26油藏各砂層的儲集性能劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5類儲層，有利于從平面上綜合刻畫研究區(qū)儲層質(zhì)量差異特征，并分析儲層非均質(zhì)性對油氣分布的影響[28-30]。

K1h26油藏非均質(zhì)性綜合指數(shù)的平均值在0.45以上，說明儲層質(zhì)量總體上為Ⅱ類儲層，其中K1h26-3砂層整體儲集條件最好，為Ⅲ類儲層;K1h26-4砂層次之;K1h26-2砂層最差。非均質(zhì)性綜合指數(shù)的最大值與最小值之比超過4.5，平面非均質(zhì)性較強(qiáng)，K1h26-4砂層非均質(zhì)性綜合指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差最大，非均質(zhì)性相對更為明顯(見表4)。

表4　陸9井區(qū)K1h26油藏儲層類型劃分及分布頻率

在平面上，K1h26-2砂層生產(chǎn)井控制區(qū)域儲層質(zhì)量普遍較好，K1h26-4砂層總體平面非均質(zhì)性較強(qiáng)。K1h26-2砂層在研究區(qū)東部LUHW204和西部LUHW203井附近存在綜合指數(shù)高值區(qū)，同時LUHW202井南部附近也存在高值區(qū)，非均質(zhì)性綜合指數(shù)在0.7以上(見圖6(a))；K1h26-4砂層的非均質(zhì)性綜合指數(shù)總體東部較高，西部較低(見圖6(b))。初期產(chǎn)能能夠反映油藏的原始含油性[29]。由圖6可以看出，非均質(zhì)性綜合指數(shù)的高值區(qū)生產(chǎn)井日產(chǎn)油量較大，含水率較低；非均質(zhì)性綜合指數(shù)的低值區(qū)產(chǎn)能較低，含水率較高，說明儲層綜合指數(shù)與含油氣性有良好的正相關(guān)關(guān)系，在已經(jīng)發(fā)生油氣規(guī)模充注的砂層內(nèi)，儲層質(zhì)量越好，越有利于油氣聚集，油氣越富集。

圖6　陸9井區(qū)K1h26-2和K1h26-4砂層儲層綜合指數(shù)與初期產(chǎn)能平面分布疊合Fig.6 Comprehensive reservoir index distribution and flush production overlay of K1h26-2 & K1h26-4 reservoir in LU9 well area

3　結(jié)論

(1)陸9井區(qū)K1h26油藏沉積亞相類型為三角洲前緣和濱淺湖,水下分流河道和河口砂壩沉積微相油氣最為富集；沉積作用是形成非均質(zhì)性特征的根本因素，成巖作用不明顯。

(2)良好的儲蓋條件與空間配置關(guān)系具有宏觀控油作用，位于油氣運移路徑上的區(qū)域性隔層是尋找油氣藏的重要途徑，其附近的優(yōu)質(zhì)儲層是油氣富集的有利區(qū)。一旦油氣在儲層內(nèi)發(fā)生充注，儲層質(zhì)量對局部含油性的影響最為明顯，一般巖性為中、細(xì)砂巖，砂體越厚，連續(xù)性越好，夾層越不發(fā)育，砂層孔、滲特性越好，含油性越高；反之，含油性較低。

(3)K1h26油藏儲層非均質(zhì)性總體為中等到較強(qiáng)，在平面和垂向上儲層巖性和物性差異性明顯；儲層非均質(zhì)性特征對油氣分布具有明顯影響。

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2015-11-04；編輯：劉麗麗

王石(1986-)，男，博士研究生，主要從事油氣地質(zhì)及勘探方面研究。

10.3969/j.issn.2095-4107.2016.04.004

TE122.2

A

2095-4107(2016)04-0026-09