厚油层内部夹层特征及在剩余油挖潜中的应用

余成林，国殿斌，熊运斌，陈德斌，曾 萍，周 凯，常振强

（1.南京大学博士后流动站，江苏南京 210093；2.中国石油化工股份有限公司中原油田分公司勘探开发科学研究院，河南濮阳 457001；3.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司纯梁采油厂，山东东营 256504）

0 引 言

经过多年的强化开采，中国陆上许多油田逐步进入高含水、高采出程度和高采油速度的“三高”开采阶段［1－2］，油藏开发的主要矛盾也随之由层间、平面矛盾向层内矛盾转移［3－4］，夹层作为导致油田开发后期水淹形式和剩余油分布复杂化的主要地质因素而成为开发地质研究的核心和热点［5－13］。大量研究事实证明，厚油层仍然是东濮凹陷当前阶段“稳油控水”的主攻目标，但对其内部夹层开展专门的研究起步较晚且缺乏系统性［14－18］，故有必要深入剖析厚油层内部夹层类型、成因、分布及其对地下流体运动的控制作用，从而提高剩余油预测精度，更好地指导高—特高含水期油田剩余油挖潜对策的制定。

1 夹层类型及成因

东濮凹陷古近系沙河街组厚油层多形成于三角洲沉积体系，其内部夹层主要分布在水下分流河道、河口坝和席状砂等微相砂体叠置区及漫溢区［19］。根据夹层的岩性特征将其可划分为泥质夹层、物性夹层和钙质夹层（图1）。

图1 厚油层内部夹层测井响应特征Fig.1 Log responses of interbeds in thick reservoir

1.1 泥质夹层

泥质夹层的岩石类型主要为灰色与深灰色块状泥岩、纹层状泥岩及粉砂质泥岩，厚度为0.1～2.0m，是厚油层内最常见且对油田开发影响最广泛的夹层类型。据岩芯分析结果，这类夹层的渗透率为（0～3）×10－3μm2，中值压力一般大于25 MPa，具有突破压力高和在高含水后期对剩余油封堵效果好的特点，其成因主要为暂时性湖侵、洪水期和枯水期交替以及河道横向迁移。

1.1.1 暂时性湖侵

暂时性湖侵能引起沉积基准面的上升，致使可容纳空间增大，盆地边缘沉积物的保存能力进一步增强，并且往往会在下伏砂质沉积之上形成一套大面积分布的薄泥质层，构成厚油层内部泥质夹层（图2）。

图2 文13东块厚油层内夹层特征Fig.2 Characteristics of interbeds in thick reservoir of Wen13east block

1.1.2 洪水期和枯水期交替

洪水期河流携砂量大，在河槽及其两翼一定距离内形成了砂质沉积。随着枯水期的到来，沉积水动力减弱，水流携砂能力逐步下降，在洪水期砂体沉积之上形成一套薄层泥，并最终成为泥质夹层。

1.1.3 河道横向迁移

水下分流河道稳定性差，横向迁移频繁，在砂质沉积间断区形成泥质沉积，加之后期水下分流河道的纵向叠加，因此泥质沉积便构成了夹层（图3）。另外，水下分流河道的摆动也会引起河口砂坝位置的迁移，因而河口坝中也会形成此类夹层。

1.2 物性夹层

图3 分流河道横向迁移形成的泥质夹层Fig.3 Muddy interbeds formed by lateral transfer swing of distributary channels

厚油层中的物性夹层属相对低渗透条带，由粉砂岩、泥质细砂岩和含砾砂岩组成，厚度为0.2～2.0m。物性夹层渗透率一般小于3×10－3μm2，其突破压力在三类夹层中最低，对剩余油的封堵效果较差。一般来说，物性夹层多分布于多期水下分流河道的叠切部位，属单期水下分流河道沉积水动力变弱形成的细粒沉积，或者属单期水下分流河道底部由于冲刷－充填作用形成的分选较差的混杂沉积体。对东濮凹陷厚油层研究结果表明，这类夹层具多期河道纵向切叠成因，因此在厚油层内部往往沿纵向频繁出现，但受水道规模的影响，物性夹层横向延伸范围较小，主要沿河道中心部位分布。

1.3 钙质夹层

钙质夹层由钙质砂岩构成，厚度较薄，一般为0.15～0.5m，平均渗透率10×10－3μm2，排替压力较高，对剩余油的封堵效果较好。钙质夹层主要由胶结成岩作用形成，沉积－成岩过程中黏土矿物转化会释放出大量的Ca2＋，并且容易向与其接触的砂岩或断裂中进行横向和纵向运移，与地层水中CO2－3结合便形成碳酸盐岩胶结物，砂层渗透性变差，甚至无渗透性。综合分析表明，东濮凹陷厚油层内的钙质夹层多形成于断层附近或储层原始物性相对较好的部位（图4），主要因为这些部位的地层水相对活跃，Ca2＋供应充沛在一定条件下容易形成钙质胶结。

2 夹层空间分布形式

2.1 层状连续分布夹层

层状连续分布夹层多呈席状分布，连续性好，厚度稳定。由于暂时性湖侵形成的泥质夹层多属此类型，所以其主要分布在席状砂、河口砂坝或这两种微相交替变化的砂体之间。

2.2 片状不稳定分布夹层

片状不稳定分布夹层平面上零星分布，互不相连，剖面上呈断续分布，岩性以粉砂质泥岩和钙质砂岩为主。由于河道横向迁移形成的泥质夹层以及物性夹层多属此类型，所以其主要分布在水下分流河道和河口砂坝微相砂体中。

图4 厚油层内钙质夹层形成机理及分布模式Fig.4 Formation mechanism and distribuion model of calcareous interbeds in thick reservoir

2.3 不规则冲刷 充填夹层

研究表明，一部分厚油层往往由多期河道“纵向切叠、横向连片”形成的，不规则冲刷－充填夹层多位于每期河道底部，具有典型的冲刷－充填特征，由分选和物性相对较差、泥质含量相对较高的滞留沉积构成。这类夹层在剖面上相互交切，平面上分布局限，沿河道中心线向两侧和下游延伸。

从对东濮凹陷濮城、胡状集、马厂和文留等主力油田的统计情况来看，横向延展非常稳定且井间对比性较强的厚油层内部夹层数量约占30%，而横向延展稳定性较差、连片程度不高、呈零星状且具随机性分布特征的夹层数量约占70%。

3 夹层控制下的剩余油形成方式及挖潜对策

3.1 剩余油形成方式

东濮凹陷厚油层储层形成的沉积水动力条件控制了其内部夹层产状、数量及分布特征［20－21］。剩余油富集区的位置及富集程度由夹层的地质特征、注采井网以及采油井和注水井射孔方式共同控制，东濮凹陷厚油层内夹层对剩余油的主要控制模式有4种（图5）。

平面上，夹层位于注水井和采油井中间，对剩余油的控制作用最小。若只有采油井钻遇夹层，则因夹层的隔挡作用，剩余油主要富集在远离注水井的夹层上部，特别是注水井射孔部位位于厚油层中、下部时，剩余油更富集；若只有注水井钻遇夹层且注水井的射孔及注水部位位于夹层之下，则在夹层之上的油基本无法被波及而成为剩余油；若采油井和注水井均钻遇稳定夹层，当射孔部位均位于夹层之下时，夹层上部剩余油富集且成片分布，其是高含水期最有利的挖潜目标。

图5 厚油层内夹层对剩余油的主要控制模式Fig.5 Distributions of residual oil controlled by interbeds in thick reservoir

纵向上，夹层垂向位置及数量对剩余油分布均有影响，位于正韵律储层中、上部的夹层对剩余油分布的影响最大；夹层数量越多，影响越明显，剩余油也越容易富集。

3.2 剩余油挖潜对策及效果

总体上，根据对夹层和剩余油的研究结果，可以将夹层控制下的剩余油类型分为横向稳定夹层控制的剩余油和横向不稳定夹层控制的剩余油两类。只有针对不同类型的剩余油采取适合的挖潜措施，才能获得较好的挖潜效果［22－24］。

3.2.1 横向稳定夹层控制的剩余油挖潜

横向稳定的夹层连续性好，分布面积大，对剩余油控制作用强。剩余油在夹层上、下均有分布，连续性强，规模大，主要采用强化差层动用、注采井组调整、水平井等进行挖潜。

濮城油田西区沙二上2＋3油藏原来认为属均质块状油藏，进一步研究后认为厚油层内部泥质夹层非常发育，分隔作用明显，该油藏应属层状油藏，每层都有剩余油富集，油层水驱动用程度偏低。鉴于此，通过对油井实施机械卡封和化学堵水，强化二、三类层的动用，提高油藏层间动用程度，水驱采收率由29.8%提高到了31.8%，实现了产液量稳定、产油量上升、含水率（体积分数）下降、自然递减速度下降的目的。

马厂油田马11块沙三下38小层的油层厚度为4.0m，属三角洲前缘的水下分流河道沉积，夹层发育。由于受夹层影响，其上部动用较差，剩余油富集。针对沙三下38小层内部稳定夹层控制的上部剩余油，设计部署了马11—平1井（图6），该井初期日产液14m3，日产油11t，含水率20%，已累计产油5 482t。沙三下38小层内部稳定夹层的存在能有效阻挡底水锥进，防止油井过快水淹，取得了良好的挖潜效果。

图6 马11井—平1井剖面轨迹Fig.6 Profile track from Well Ma11to Well Ping1

3.2.2 横向不稳定夹层控制的剩余油挖潜

横向不稳定的夹层在正韵律油层中普遍发育，对剩余油分布的控制作用明显，多造成韵律段上部油层注水不见效，致使局部层段驱替效果变差，剩余油富集，以纵向发育密度较高的夹层部位最为典型。这类剩余油分布往往比较复杂，连续性差，规模小，且比较分散，采取补孔、挤堵重炮、流度调整、压裂、老井侧钻等可以获得显著挖潜效果。文95－105井沙三中104小层层厚11.2m，测井解释为二级水淹层，于夹层上部2m补孔，日产油10t，不含水，稳产期7个月，累计产油15 825t。

4 结 语

（1）东濮凹陷厚油层内部夹层类型包括泥质、物性和钙质夹层3类，以泥质夹层最常见且对油田开发和剩余油的形成影响最广泛。

（2）厚油层内部夹层可分为层状连续分布夹层、片状不稳定分布夹层和不规则冲刷－充填夹层3种，横向延展非常稳定且井间对比性较强的夹层数量约占30%，而横向延展稳定性较差且连片程度不高，具随机性分布特征的夹层数量约占70%。

（3）夹层控制的剩余油分为横向稳定的夹层控制的剩余油和横向不稳定的夹层控制的剩余油两类，相应地采取强化差层动用、注采井组调整、水平井、补孔等针对性措施可以取得理想的挖潜效果。

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