王美霞，郭艷琴，郭彬程，費(fèi)世祥，何子瓊，惠 磊，蔡志成，李百?gòu)?qiáng)

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065； 2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065；3.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018；5.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

引 言

我國(guó)大多數(shù)低滲透油藏分布較為廣泛，儲(chǔ)層物性較差，在生產(chǎn)開發(fā)過程中，多數(shù)會(huì)通過注水的方式達(dá)到增產(chǎn)目的[1-2]。通過測(cè)井資料和巖心資料分析，靖安油田楊66區(qū)延101油層組的平均孔隙度為17.82%，平均滲透率為53.52×10-3μm2，儲(chǔ)層物性較差。在注水開發(fā)過程中，特別是油藏開發(fā)后期，常常會(huì)出現(xiàn)注水見效不均、水淹等一系列問題，這與油藏砂體連通性具有密切關(guān)系，也是影響油藏有效開發(fā)的直接因素[3]。因此，砂體連通性研究是油藏開發(fā)中的重要組成部分，也是后期油藏進(jìn)一步開發(fā)的基礎(chǔ)。目前，分析油藏砂體連通性的方法主要有兩種：靜態(tài)分析法和動(dòng)態(tài)分析法[4]。而判斷砂體的靜態(tài)連通性主要是通過研究砂體的疊置模式、發(fā)育規(guī)模來分析砂體縱橫向接觸方式與連通程度。常用的砂體動(dòng)態(tài)連通性分析方法主要有：生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析法、試井法、電容模型、井間綜合分析等，這些方法主要是利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)或模型來分析井間砂體連通性[5]。本文在測(cè)井資料與生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)延101油層組砂體的縱、橫向連通性進(jìn)行研究，為油藏合理有效開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

靖安油田楊66區(qū)位于鄂爾多斯盆地的中偏東北部，區(qū)域構(gòu)造為東高西低的平緩單斜[6]。結(jié)合巖性及沉積旋回，可將研究區(qū)延101油層組劃分為延1011-1、延1011-2、延1012-1、延1012-24個(gè)小層，各小層的平均地層厚度為9～10 m。研究區(qū)延101油層組主要為辮狀河沉積，其中河道砂壩微相為其儲(chǔ)層的骨架相[7]。

2 靜態(tài)連通性分析

判斷砂體在垂向及橫向上是否相互接觸以及連通的程度是研究砂體靜態(tài)連通性的前提，在沒有地震資料的情況下，有必要在分析砂體展布規(guī)模的基礎(chǔ)上確定每組砂體之間的關(guān)系[8]。趙春明等[9]在對(duì)秦皇島32-6油田砂體連通模式的分析中指出：在辮狀河沉積過程中，其河道擺動(dòng)頻率較高，導(dǎo)致多個(gè)辮狀河沉積砂體在垂向和橫向上相互接觸，從而在研究區(qū)內(nèi)形成了連通范圍較廣的厚砂體?；趯?duì)單砂體疊置類型的分析，引入了連通厚度及連通系數(shù)2個(gè)指標(biāo)，以定量評(píng)價(jià)研究區(qū)油層組砂體的連通狀況。

2.1單砂體刻畫

如果單一成因砂體在垂向及橫向上發(fā)育較好且連續(xù)，在其頂部與底部發(fā)育良好的泥巖或者低滲透性?shī)A層，那么這樣的砂體就稱為單砂體[10]。單砂體精細(xì)刻畫技術(shù)主要研究單砂體在空間上的展布規(guī)模與疊置關(guān)系。

2.1.1 砂體垂向疊置類型

通過分析前人收集的測(cè)井資料以及觀察有代表性的鉆井巖心，可將研究區(qū)延101油層組砂體垂向疊置類型分為4種：塊狀厚層疊置、多層疊置、薄互層疊置與分段互層疊置[11]。

(1)塊狀厚層疊置

在垂向上有效砂體發(fā)育且連續(xù)，單砂體平均厚度較大(>10 m)，一般為厚度較大的整裝砂體，無夾層，這樣的砂體稱為塊狀厚層疊置砂體。

(2)多層疊置

當(dāng)研究區(qū)內(nèi)單砂體的厚度超過2 m，各個(gè)單砂體之間發(fā)育有厚度小于2 m的泥巖夾層時(shí)，這些單砂體與其泥巖夾層組合成新的砂體，稱之為多層疊置砂體。一般來說，多層疊置類型的有效砂體厚度較大，并且發(fā)育連續(xù)[11]。

(3)薄互層疊置

薄互層砂體屬于砂泥巖。當(dāng)研究區(qū)內(nèi)單砂體的多層厚度小于2 m，且發(fā)育多個(gè)單層厚度小于4 m的泥巖夾層時(shí)，這樣的砂體稱為薄互層砂體，該砂體中發(fā)育良好的有效砂體較少[11]。

(4)分段互層疊置

研究區(qū)內(nèi)存在多段厚度超過4 m的單砂體，與厚度超過4 m的泥巖夾層組合成的砂泥巖稱為分段互層砂體，該砂體內(nèi)發(fā)育連續(xù)的有效砂體。

對(duì)研究區(qū)內(nèi)延101油層組砂體的縱向疊置模式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，延1011-2中塊狀厚層砂體有45個(gè)，相對(duì)研究區(qū)其他小層而言最為發(fā)育，其次是延1012-1、延1012-2和延1011-1。多層疊置砂體以延1011-2和延1012-1為主。薄互層砂體以延1011-1為主，延1012-1次之。分段互層砂體在研究區(qū)不發(fā)育，只在延1012-2和延1011-1發(fā)育少數(shù)砂體(圖1)。

2.1.2 橫向疊置關(guān)系

砂體橫向疊置關(guān)系與物源方向、沉積厚度以及分流河道沖刷力度密切相關(guān)。研究區(qū)分流河道橫向疊置類型分為2種：垂向疊置和切割疊置[11]。

圖1 靖安油田楊66區(qū)延101油層組不同的垂向疊置砂體分布Fig.1 Number and distribution frequency of the sandbodies with different vertical superimposition forms in Yan101 formation of Yang66 area of Jing'an Oilfield

研究區(qū)垂向疊置砂體多發(fā)育在順物源方向的分流河道上，由于河道以較高的頻率擺動(dòng)，所以沉積物厚度較大，導(dǎo)致垂向疊置砂體縱向厚度較大，物性條件優(yōu)越。在規(guī)模較大的分流河道中，由于河道側(cè)向沖刷作用較強(qiáng)，晚期沉積砂體與早期沉積砂體發(fā)生相互碰撞和切割，形成切割疊置砂體，該砂體在橫向上較為發(fā)育，滲流條件較好[11]。研究區(qū)內(nèi)延101油層組主要發(fā)育垂向疊置和切割疊置砂體，尤其是延1011小層，砂體厚度較大，有較強(qiáng)的連通性，油層發(fā)育連續(xù)。

2.2 靜態(tài)砂體連通性

2.2.1 連通模型的建立

分析井間單砂體連通性的前提是砂體對(duì)比，根據(jù)井網(wǎng)分布，將研究區(qū)劃分為以1注3采或1注2采為單位的井組，在各開發(fā)小層內(nèi)統(tǒng)計(jì)注水井與其他采油井的平均砂體有效連通厚度以及平均砂體連通系數(shù)，分別作為該井組的井間連通厚度HL與連通系數(shù)λ(圖2)[12-14]。

連通厚度、連通系數(shù)值越大，則井間連通性越好[13]。

(1)

式中：HL為井間連通厚度，m；hi為第i個(gè)井間連通單砂體的有效厚度，m。

λ=HL/HS

(2)

式中：λ為井間連通系數(shù)；HS為單井砂體總厚度，m[13]。

2.2.2 單砂體連通情況分析

將研究區(qū)劃分為以注水開發(fā)井組為主要單元的平面網(wǎng)格，通過統(tǒng)計(jì)連通砂體厚度和連通系數(shù)評(píng)價(jià)各小層在平面上的連通性特征[13]。

延1011-1東北部砂體連通厚度分布范圍較廣，有50%的井組砂體連通厚度在0～2 m，連通系數(shù)以80%～100%為主；中部和西南部砂體連通厚度較為均勻，主要介于4～10 m，連通系數(shù)以80%～100%為主(圖3)。

圖2 井組統(tǒng)計(jì)連通厚度過程示意圖Fig.2 Schematic diagram for statistics process of connectivity thickness of well group

圖3 延1011-1砂體連通厚度及系數(shù)分布直方圖Fig.3 Histograms of connectivity thickness and coefficient of Yan1011-1 sand body

延1011-2東北部砂體連通厚度分布范圍廣，主要在0～2 m，連通系數(shù)變化大，主要介于80%～100%；中部和西南部連通厚度分布較為集中，主要介于6～8 m，連通系數(shù)以80%～100%為主(圖4)。

圖4 延1011-2砂體連通厚度及系數(shù)分布直方圖Fig.4 Histograms of connectivity thickness and coefficient of Yan1011-2 sand body

較前兩小層而言，延1012-1連通性較差。東北部和西南部連通厚度以0～2 m為主，連通系數(shù)以0%～20%為主；中部連通厚度主要介于6～10 m，連通系數(shù)以80%～100%為主(圖5)。

圖5 延1012-1砂體連通厚度及系數(shù)分布直方圖Fig.5 Histograms of connectivity thickness and coefficient of Yan1012-1 sand body

延1012-2連通性更差，東北部連通厚度較小，連通系數(shù)分布較集中，主要介于0%～20%；中部和西南部連通厚度介于0～2 m，連通系數(shù)以0%～20%為主，其次為80%～100%(圖6)。

圖6 延1012-2砂體連通厚度及系數(shù)分布直方圖Fig.6 Histograms of connectivity thickness and coefficient of Yan1012-2 sand body

延1011-1小層在研究區(qū)東北部F32-57井—F33-57井—F34—56井—F36-54井—F34-55井一帶砂體連通厚度分布較均勻，大多在6～8 m，連通系數(shù)大于80%，連通性較好。在研究區(qū)中部F39-54井—F39-55井—F40-55井—F43-52井—F41-52井區(qū)塊砂體連通性較好，砂體連通厚度大于8 m，砂體連通系數(shù)大于80%。研究區(qū)西南部F51-56井—F51-57井—F52-56井—F53-55井區(qū)塊砂體連通厚度在4～6 m，連通系數(shù)大于80%(圖7(a)、圖7(b))。延1011-2小層在研究區(qū)東北部F31-58井—F32-57井—F33-57井—F33-58井—F34-58井一帶和中、西南部F39-52井—F40-52井—F40-53井—F40-54井—F42-54井—F46-52井—F48-52井一帶砂體連通厚度大于6 m，局部大于8 m，連通系數(shù)大于80%，連通性好(圖7(c)、圖7(d))。延1012-1小層砂體連通厚度明顯降低，只在中部F39-53井—F40-53井—F39-54井—F42-54井—F45-51井—F43-51井—F40-52井區(qū)塊砂體連通厚度大于8 m，連通系數(shù)大于80%(圖7(e)、圖7(f))。延1012-2小層砂體連通厚度大于6 m的面積較延1012-1小層更小，縮至研究區(qū)中部F42-53井—F45-53井—F48-50井—F45-50井區(qū)塊，砂體連通厚度大于8 m，連通系數(shù)大于80%(圖7(g)、圖7(h))。

圖7 靖安油田楊66區(qū)延101砂體連通厚度及連通系數(shù)平面分布Fig.7 Plane distribution of connectivity thickness and coefficient of Yan101 sand body in Yang66 area of Jing'an Oilfield

通過單砂體刻畫， 并對(duì)比分析研究區(qū)4個(gè)小層的連通厚度、連通系數(shù)分布直方圖和平面圖， 發(fā)現(xiàn)研究區(qū)延1011-1小層和延1011-2小層靜態(tài)連通性較好， 延1012-1小層和延1012-2小層除中部砂體靜態(tài)連通性稍好以外， 其他區(qū)塊均較差。

3 動(dòng)態(tài)砂體連通性分析

在油田生產(chǎn)開發(fā)過程中，動(dòng)態(tài)連通性能直接反映油藏的真實(shí)狀態(tài)，因此，近年來，在油藏開發(fā)中后期，通常利用動(dòng)靜態(tài)相結(jié)合的方法來研究砂體連通性[15]。注水井、產(chǎn)油井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)能夠直接反映油藏開發(fā)特征[16]。將研究區(qū)分為26個(gè)井組，確保每個(gè)井組至少有一口注水井，各井組注采動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以月為時(shí)間序列，分別統(tǒng)計(jì)各產(chǎn)油井的產(chǎn)量以及注水井的注水量，從產(chǎn)能變化和注水響應(yīng)兩個(gè)方面分析延101砂體連通性。延101儲(chǔ)層為典型的低孔低滲油藏，底水較發(fā)育，部分井組產(chǎn)能較高，注水見效明顯。為進(jìn)一步細(xì)化分析研究區(qū)動(dòng)態(tài)連通情況，將研究區(qū)分為東北部、中部、西南部3個(gè)部分，逐步分析。

3.1 產(chǎn)能變化

在生產(chǎn)過程中，排除外力的干擾和影響外，油田內(nèi)每口井的產(chǎn)液量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)應(yīng)該一致[17]。以研究區(qū)內(nèi)F44-53井組為例，就延1011-1小層而言，各產(chǎn)油井的砂體連通厚度均大于6 m，連通系數(shù)大于80%，且從 2014年10月至2018年12月的產(chǎn)液量隨時(shí)間變化趨勢(shì)基本一致。但由于2017年6月對(duì)注水井進(jìn)行了化學(xué)堵水，使水滲流能力減弱，導(dǎo)致產(chǎn)油井F43-53含油層位的地層壓力增加，產(chǎn)液量迅速上升，由于之后一直連續(xù)注水，故產(chǎn)液量恢復(fù)穩(wěn)定，而產(chǎn)油井F44-52可能由于注水層位未對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致該井含油層位的地層壓力變小，使得產(chǎn)液量下降，在2018年6月之后，可能受到周圍其他注水井的影響，產(chǎn)量逐漸恢復(fù)平穩(wěn)。據(jù)此，可初步認(rèn)為延1011-1油層的砂體是連通的(圖8)。

圖8 F44-53井組采油井單井產(chǎn)液量Fig.8 Variation of single well liquid production of oil wells of F44-53 well group with time

3.2 注水響應(yīng)

在油藏開發(fā)過程中，產(chǎn)油井產(chǎn)液量隨注水井注入量的變化而波動(dòng)，稱為注水響應(yīng)，并且可以通過注水井的注水量與產(chǎn)油井的產(chǎn)液(油)量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)一致性來判斷井間的連通性[17-18]。以研究區(qū)F36-54井組為例，就延1011小層而言，各產(chǎn)油井的砂體連通厚度在8～10 m，連通系數(shù)大于80%，從2014年8月至2019年2月產(chǎn)油井F35-56、F34-56和F36-55的月產(chǎn)液(油)量與注水井F36-54的注水量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)一致，由此表明該井組延1011油層砂體是連通的(圖9)。

圖9 F36-54井組注水井注水量與采油井產(chǎn)液(油)量隨時(shí)間的變化情況Fig.9 Variation of single well liquid production and oil production of oil wells and water injection volume of water injection well in F44-53 well group with time

又如F44-51井組，延1011-1小層從2014年11月至2018年11月，產(chǎn)油井F43-51和F45-50的月產(chǎn)液(油)量與注水井F44-51的注水量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)基本一致；但在延1011-2小層中，產(chǎn)油井 F44-50的產(chǎn)液量和產(chǎn)油量卻沒有隨注水井F44-51的注水量有明顯變化。由此表明，F(xiàn)45-50井和F43-51井的延1011-1油層的砂體是連通的，而與F44-50井的延1011-2油層不連通(圖10)。

根據(jù)上述分析方法，分別對(duì)研究區(qū)東北部、中部和西南部井組的井間連通性進(jìn)行分析。分析各井組產(chǎn)油井的產(chǎn)量與注水井的注水量變化趨勢(shì)可知：研究區(qū)中部連通性較好，連通性好的井組占整個(gè)研究區(qū)的35%，連通性中等的井組占12%；東北部地區(qū)連通性中等，其中連通性好的井組占15%，連通性中等和較差的井組均占8%；西南部連通性較中部和東北部差，其中連通性好的、中等以及差的井組各占8%(圖11)。總體而言，研究區(qū)中部連通性較好，東北部和西南部連通性較差。

圖10 F44-51井組注水井注水量和采油井產(chǎn)液(油)量隨時(shí)間的變化情況Fig.10 Variation of single well liquid production and oil production of oil wells and water injection volume of water injection well in F44-51 well group with time

3.3 砂體疊置類型與連通性的關(guān)系

研究區(qū)延101油層組主要發(fā)育塊狀厚層疊置、多層疊置、垂向疊置以及切割疊置砂體。延1011-2小層相對(duì)于其他小層來說，塊狀厚層疊置砂體最為發(fā)育，單砂體整裝厚度大，物性良好，延1011-2小層中部砂體連通厚度大于6 m，連通系數(shù)超過80%。延1011-2和延1012-1以多層疊置砂體為主，多期河道連續(xù)沉積穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)，形成厚度較大的砂體，中部連通厚度和連通系數(shù)較大，東北部和西南部連通性較差。延1011小層多發(fā)育垂向疊置及切割疊置砂體，水動(dòng)力沖刷能力強(qiáng)，多期河道沉積時(shí)間長(zhǎng)，有較強(qiáng)的連通性。延1012-2和延1011-1小層發(fā)育少數(shù)分段互層砂體，延1012-1小層發(fā)育有少數(shù)薄互層砂體，延1012-1小層和延1012-2小層除中部地區(qū)連通性稍好外，東北部和西南部連通性較差。整體而言，研究區(qū)中部井組砂體連通情況較好，注水見效明顯，東北部和西南部連通性較差。因此，在砂體疊置類型中，塊狀厚層、多層疊置、垂向疊置、切割疊置砂體沉積時(shí)間長(zhǎng)、物性條件好，砂體連通性好；發(fā)育分段互層以及薄互層砂體的小層單期河道沉積時(shí)間短，連通性較差，滲流能力弱。

圖11 研究區(qū)東北部、中部、西南部連通性Fig.11 Interwell connectivity in northeast,central and southwest of the study area

4 結(jié) 論

(1)研究區(qū)延101油層組中，砂體以塊狀厚層疊置和多層疊置為主，特別是延1011-2小層，單砂體平均厚度較大，滲流條件較好。橫向疊置關(guān)系以垂向疊置和切割疊置砂體為主，砂體在橫向上發(fā)育良好且連續(xù)。

(2)延1011-1小層和延1011-2小層連通厚度與連通系數(shù)值較高，注水見效明顯，其砂體連通性較好，延1012-1小層和延1012-2小層砂體連通性較差。

(3)砂體垂向疊置關(guān)系與橫向疊置關(guān)系直接影響砂體連通性，尤其是砂體靜態(tài)連通性。塊狀厚層砂體疊置中，有效砂體垂向連續(xù)性好，砂體連通性較好。垂向疊置和切割疊置砂體厚度較大，連通性較好，油層橫向分布較連續(xù)。