鄭彬 李紅英 王欣然 劉玉娟 王立壘

(中海石油(中國)有限公司天津分公司， 天津 300452)

儲(chǔ)層非均質(zhì)性，是指在沉積環(huán)境、成巖作用和構(gòu)造作用的影響下，儲(chǔ)層形成過程中的空間分布及其屬性發(fā)生的不均勻變化。非均質(zhì)性主要體現(xiàn)為滲透率的差異，是地下油氣水運(yùn)動(dòng)規(guī)律及油氣最終采收率的主要影響因素。目前儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究的主要方法有高分辨率層序地層學(xué)方法、儲(chǔ)層隨機(jī)建模法[1-3 ]、非均質(zhì)綜合指數(shù)法[4-6 ]和洛倫茲曲線法[7 ]等。

L油田(旅大油田)是渤海灣在開發(fā)油田中單層厚度最大的油田，目前尚無成熟的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。受海上油田條件限制，監(jiān)測資料匱乏，水淹規(guī)律復(fù)雜，剩余油分布預(yù)測難度大。針對(duì)此問題，本次研究將通過儲(chǔ)層沉積、成巖和構(gòu)造特征的具體分析，討論儲(chǔ)層非均質(zhì)性的成因及空間分布，建立相應(yīng)的儲(chǔ)層非均質(zhì)模式。以測井資料為主，結(jié)合巖心資料、動(dòng)態(tài)資料針對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性進(jìn)行研究。分析L油田儲(chǔ)層非均質(zhì)性特征及其對(duì)剩余油分布的影響，并結(jié)合油田開發(fā)現(xiàn)狀部署調(diào)整井，實(shí)施剩余油挖潛。

1 L油田地質(zhì)概況

L油田位于渤海海域，其構(gòu)造為古潛山背景上發(fā)育起來的斷裂半背斜構(gòu)造。油田主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相，發(fā)育水下分流河道。此外，受強(qiáng)水動(dòng)力作業(yè)影響，平面上交匯發(fā)育多條河道，擺動(dòng)頻繁，呈疊合連片狀分布。受沉積相帶展布及潛山古地貌的影響，垂向上儲(chǔ)層表現(xiàn)為多期砂體疊置，單層最厚處厚度可達(dá)69 m。

2 L油田儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究

2.1 儲(chǔ)層非均質(zhì)性成因分析

影響儲(chǔ)層非均質(zhì)性的因素主要包括構(gòu)造因素、沉積因素和成巖因素。在目的層?xùn)|營組東二下段，渤海灣盆地構(gòu)造活動(dòng)趨弱，對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響較小。通過取心井巖心觀察及薄片鑒定，發(fā)現(xiàn)目的層儲(chǔ)層膠結(jié)疏松，晶體無變形。同時(shí)，可見蠕蟲狀高嶺石，顆粒之間為游離或點(diǎn)狀接觸，空隙以原生空隙為主，含少量次生空隙。油田儲(chǔ)層受早成巖作用的影響，受壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用及整體成巖作用的影響均較弱。圖1所示為電鏡掃描和鑄體薄片。其中，圖a、b、c均為L-2井電鏡掃描圖，1 568.97 m；圖d為鑄體薄片，顆粒之間呈點(diǎn)狀或游離狀接觸，孔隙發(fā)育，以原生孔隙為主，含少量溶蝕孔。

儲(chǔ)層非均質(zhì)性主要受沉積作用的影響，沉積微相對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性具有控制作用。由于沉積環(huán)境及水動(dòng)力條件不同，隔夾層對(duì)非均質(zhì)性的影響較大。

2.2 儲(chǔ)層非均質(zhì)性分布特征

2.2.1 層內(nèi)非均質(zhì)性

滲透率變異系數(shù)、突擊系數(shù)和級(jí)差是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層層內(nèi)非均質(zhì)性的重要參數(shù)。儲(chǔ)層的韻律性直接決定了砂體滲透率變化特征。L油田主要發(fā)育有正韻律、均質(zhì)韻律、反韻律等3種韻律類型沉積。其中，大部分區(qū)域發(fā)育正韻律和均質(zhì)韻律沉積，局部區(qū)域發(fā)育反韻律沉積。沉積環(huán)境與水體能量的大小是沉積韻律形成的最主要影響因素。以L油田10-1區(qū)塊為例，通過圖2觀察儲(chǔ)層不同韻律性下的孔滲關(guān)系。

圖1 L-2井電鏡掃描和鑄體薄片圖

圖2 L油田10-1區(qū)塊儲(chǔ)層不同韻律性下的孔滲關(guān)系

正韻律是典型的河道沉積，其測井曲線表現(xiàn)為“鐘”形，粒度和滲透率均呈現(xiàn)從下到上逐漸變小的趨勢。正韻律沉積的形成，主要是因?yàn)楹恿鞒跗谀芰枯^大，在一定時(shí)期內(nèi)水動(dòng)力穩(wěn)定，而后期河流能量逐漸遞減，水下分流河道介質(zhì)攜帶的物質(zhì)粒度變小，覆蓋在粗粒物質(zhì)之上所致。

反韻律沉積在測井曲線上表現(xiàn)為“漏斗”形，沉積時(shí)期水動(dòng)力從下到上逐漸增強(qiáng)，滲透率從下到上逐漸變大，韻律頂部和底部的滲透率差異較為明顯。研究區(qū)中反韻律一般發(fā)育于河口壩主體微相中。

均質(zhì)韻律在測井曲線上表現(xiàn)為“箱”形。均質(zhì)韻律的存在，說明沉積物質(zhì)是在水動(dòng)力條件相對(duì)穩(wěn)定時(shí)沉積形成，在層段頂部并沒有出現(xiàn)明顯的相對(duì)高、低滲透帶。

通過對(duì)L油田61口井滲透率變異系數(shù)、突擊系數(shù)和級(jí)差等評(píng)價(jià)儲(chǔ)層層內(nèi)非均質(zhì)性的參數(shù)分析，可以看出，各小層滲透率變異系數(shù)變化范圍為0.39～0.54，突進(jìn)系數(shù)變化范圍為1.91～2.24，級(jí)差變化范圍為23.36～38.51。L油田10-1區(qū)塊II、III油組各小層儲(chǔ)層滲透率非均質(zhì)參數(shù)如表1所示。

表1 L油田10-1區(qū)塊II、III油組各小層儲(chǔ)層滲透率非均質(zhì)參數(shù)

油田儲(chǔ)層屬于辮狀河三角洲前緣沉積，沉積時(shí)期水動(dòng)力相對(duì)平穩(wěn)，研究區(qū)內(nèi)以河道沉積為主，砂體的滲透率垂向上差異較小。

2.2.2 層間非均質(zhì)性

(1) 層間非均質(zhì)參數(shù)。研究表明，L油田分層系數(shù)為13.36，砂巖體積分?jǐn)?shù)為26.11%，層間變異系數(shù)介于0.09～1.02，突進(jìn)系數(shù)為1.1～3.2，級(jí)差為1.36～182，非均質(zhì)性較強(qiáng)，Ⅲ油組層間非均質(zhì)性比Ⅱ油組層間非均質(zhì)性更強(qiáng)。

(2) 隔夾層發(fā)育與發(fā)布。L油田主要發(fā)育泥巖及粉砂質(zhì)泥巖隔夾層，隔夾層垂向及平面分布特征直接影響油水分布規(guī)律。由圖3所示L油田隔夾層等值線可見，在平面上隔夾層主要呈現(xiàn)3種分布形態(tài)，即土豆?fàn)罘植?、團(tuán)狀分散分布和連片分布。其中，土豆?fàn)罘植己蛨F(tuán)狀分散分布的隔層主要發(fā)育于II油組上部的II-1、II-2、II-3和II-4時(shí)期。在這幾個(gè)時(shí)期，由于湖盆水體較淺，且辮狀河三角洲前緣不斷向湖盆進(jìn)積，晚期沉積的砂體不斷對(duì)早期沉積進(jìn)行沖刷而導(dǎo)致原先沉積的細(xì)粒沉積和泥質(zhì)沉積不復(fù)存在，僅在部分井區(qū)殘留泥質(zhì)隔層。連片分布的隔層則發(fā)育于其他剩余小層間，原先沉積的泥質(zhì)保留情況較好。

圖3 L油田隔夾層II-4、III-3小層頂?shù)戎稻€圖

2.2.3 平面非均質(zhì)性

(1) 砂體鉆遇率。受沉積作用影響，L油田各小層砂體鉆遇率差異較大。其中，II-8、III-8小層砂體鉆遇率分別為44%、45%，鉆遇率低；其他各小層砂體鉆遇率均高于70%，如II-2小層砂體鉆遇率最高，達(dá)到了97%。沉積早期砂體沉積范圍較小，連通性差；沉積晚期砂體全區(qū)連片分布，連通性好。

(2) 儲(chǔ)層物性平面變化特征。以測井解釋成果為基礎(chǔ)，用巖心數(shù)據(jù)校正儲(chǔ)層物性參數(shù)。研究結(jié)果表明，L油田平面孔隙度平均值相差不大，變化范圍為19.7%～28.2%。L油田II-1小層中孔隙度等值線呈西北 — 東南方向展布，分布較均勻。其孔隙度最高可達(dá)32%，最低可至19%，平均約27.5%。大范圍內(nèi)的孔隙度均高于25%，這些區(qū)域?qū)儆诟呖讌^(qū)。從圖4所示II-1小層物性及沉積微相展布來看，該層滲透率分布與孔隙度等值線分布特征大致相同。但是，同一層的滲透率變化較大，滲透率一般介于145×10-3～3 477×10-3μ2m，平均滲透率為1 453.2×10-3μ2m，這些區(qū)域?qū)儆诟邼B區(qū)。同時(shí)，II-1小層沉積微相顯示，儲(chǔ)層物性在垂直河道方向上變化較大，而沿河道主流線上的變化則相對(duì)較?。黄渲校紫抖?、滲透率與砂層厚度正相關(guān)，并與沉積微相有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，與沉積相分布特征基本一致。L油田沉積微相是造成各油組、小層中物性差異的主要原因。

2.3 非均質(zhì)性對(duì)剩余油分布的影響

2.3.1 層內(nèi)非均質(zhì)性的影響

L油田各小層滲透率變異系數(shù)變化范圍為0.39～0.47，突進(jìn)系數(shù)變化范圍為1.91～2.08，層內(nèi)非均質(zhì)性較差，對(duì)剩余油分布影響較小。剩余油主要受重力作用的影響，砂體下部水淹特征明顯，剩余油主要富集于砂體頂部。如圖5所示，A44井1小層及C4井1小層屬于均質(zhì)韻律，注入水主要受重力作用的影響，底部水淹程度較強(qiáng)，剩余油在頂部富集[8]。

2.3.2 層間非均質(zhì)性的影響

厚層油藏層間非均質(zhì)性主要表現(xiàn)在隔夾層的分布形態(tài)上，剩余油受隔夾層影響而分布較零散。L油田自下而上水動(dòng)力條件依次增強(qiáng)，砂體多期疊置相互切割，層間泥質(zhì)隔夾層保存條件較差，隔夾層分布范圍存在局限性[11]。

穩(wěn)定隔夾層和不穩(wěn)定隔夾層對(duì)水淹規(guī)律的影響有所不同，如圖6所示。對(duì)于層間存在穩(wěn)定泥質(zhì)隔夾層的注采井組，夾層將厚油層細(xì)分為多個(gè)流動(dòng)單元，夾層上下水淹程度差異明顯，且夾層上部水淹程度較強(qiáng)。如A16(注水井)井組，1、2小層之間隔夾層分布形態(tài)比較穩(wěn)定，調(diào)整井C4井的水淹狀況顯示為多段水淹，夾層上部為強(qiáng)水淹，2小層為頂部薄層為弱水淹，下部為未水淹。這說明穩(wěn)定隔夾層阻擋了注入水的縱向竄流。

不穩(wěn)定隔夾層的延伸范圍小，其阻擋注入水的能力較弱。在重力作用的影響下，注入水下竄，不穩(wěn)定隔夾層越多，油水運(yùn)動(dòng)及其分布規(guī)律就越復(fù)雜。以A36井組為例，A36井1小層底部發(fā)育泥質(zhì)隔夾層，至C7井處夾層缺失。1小層注入水受重力作用影響，1小層底部和2小層頂部驅(qū)替效果最好，均為強(qiáng)水淹。

L油田層間油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律主要受層間隔夾層非均質(zhì)性及重力作用的共同影響，各小層頂部普遍存在剩余油，且河道邊緣區(qū)域?qū)娱g夾層中有相對(duì)穩(wěn)定發(fā)育的剩余油富集。

2.3.3 平面剩余油的分布

L油田平面非均質(zhì)性主要受沉積相帶控制，主河道物性好于河道邊緣，河道邊緣好于河口壩，河口壩好于席狀砂沉積。油田水下分流河道發(fā)育，沿分流河道方向非均質(zhì)性弱于垂直河道方向，因此沿水下分流河道方向，注入水推進(jìn)較快，易形成“注水通道”。在這種注采井網(wǎng)模式下，生產(chǎn)井初期具有較高產(chǎn)能，然見水后含水率快速上升。因此，這種情況不利于油田高效開采目標(biāo)，且注水通道造成注入水沿河道方向無效循環(huán)，使得河道側(cè)向的剩余油富集。

綜上所述，受儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響，L油田剩余油主要分布在厚層頂部、隔夾層下部及分流河道邊緣物性相對(duì)較差區(qū)域。經(jīng)過多年注水注聚開發(fā)，油田已形成優(yōu)勢孔道，現(xiàn)井網(wǎng)挖潛難度較大。為了改善油田開發(fā)效果，提高最終采收率，計(jì)劃在油層頂部部署水平井，在物性較差區(qū)域加密定向井。部署方案為，6口定向井挖潛河道邊緣及物性較差區(qū)域，6口水平井挖潛厚油層頂部剩余油。預(yù)測凈增油量約65×104m3，提高動(dòng)用儲(chǔ)量采收率約1.4%。

3 結(jié) 語

L油田儲(chǔ)層非均質(zhì)性主要受沉積作用的影響，成巖作用和構(gòu)造作用對(duì)其影響較小。沉積微相是L油田儲(chǔ)層非均質(zhì)性主控因素，垂向上河道主體、河道邊緣壩主體、席狀砂非均質(zhì)性依次增強(qiáng)。平面上水下分流河道主體的平面非均質(zhì)性較邊緣稍弱，壩主體的平面非均質(zhì)性較壩緣稍弱，席狀砂部位的平面非均質(zhì)性較弱。受儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響，油田剩余油主要分布在厚層頂部，隔夾層底部及分流河道邊緣等平面物性較差區(qū)域。