海相砂岩小层单元内部砂体精细地质研究——以塔中16油田巴楚组东河含砾砂岩段为例

朱卫红，吴胜和，韩涛，文章，唐成伟，曹晓江

（1.中国石油大学地球科学学院，北京102249；2.中国石油塔里木油田分公司开发事业部，新疆库尔勒841000）

海相砂岩小层单元内部砂体精细地质研究
——以塔中16油田巴楚组东河含砾砂岩段为例

朱卫红1，2，吴胜和1，韩涛2，文章2，唐成伟1，曹晓江2

（1.中国石油大学地球科学学院，北京102249；2.中国石油塔里木油田分公司开发事业部，新疆库尔勒841000）

塔中16油田含砾砂岩段为海相滨岸沉积，分为5个小层，为满足油藏高效开发的需要，须进行小层内部单砂体的精细刻画。采用在测井曲线上进行岩电标定识别，将单一临滨砂坝细分为砂坝内缘、砂坝主体、砂坝外缘3个部分，将单砂体的识别标志分为离岸水道分割式、侧向接触式和垂向叠置式3种类型。层内单砂体的分布特征通过剖面上平行、斜交和垂直海岸的3个方向以及平面上分5个小层的方式进行了精细描述。在此基础上将小层级别和小层内单砂体级别应用到油田实际生产中，小层级别针对直井利用层间差异封堵高含水层段，有效实现了稳油控水；单砂体级别针对水平井利用单砂体之间的渗流差异封堵高出水层段，有效缓解了水平井的快速水淹。

塔里木盆地；塔中地区；海相砂岩；含砾砂岩段；砂体精细刻画；水平井开发

塔里木盆地是中国最大的内陆含油气盆地，蕴藏着丰富的油气资源，在目前已经发现的油气藏中，石炭系东河砂岩油藏占有重要地位，塔中碎屑岩区块大部分以开采东河砂岩储集层中的油气为主。塔中16油田主要含油层段为石炭系东河砂岩中的含砾砂岩段，该段为滨岸环境临滨亚相沉积，临滨砂坝是主要的储集层[1-3]。油田自1999年全面投产以来，综合含水率已高达93.5%，产量处于递减阶段，原来地质研究主要集中在小层这一级别，对于小层内部的砂体刻画还未开展过。为了提高采收率以及为后期开发方案的调整奠定地质基础，迫切需要对小层内部结构和渗流屏障等进行精细研究。同时，塔中16油田整体以水平井开发，储集层埋藏深、钻井风险大，为提高水平井的开发效果，也亟需对小层内部砂体单元的空间展布进行精细刻画。

1　研究区概况

1.1构造特征

塔中16油田位于塔里木盆地塔中低凸起北部斜坡带塔中16号构造（图1a），西邻塔中4油田，东邻塔中24油田。塔中16油田含砾砂岩段顶面构造是一个简单的长轴背斜，呈北西—南东向展布，构造幅度低（图1b)，南缓北陡，无断裂切割，有5个次级高点（TZ16-12高点、TZ166高点、TZ16-H18高点、TZ16-9高点和TZ16-10高点）[4]，构造的最高点位于塔中16井以北800m，高点海拔-2 688m，闭合线海拔-2 720m，圈闭闭合高度为32m.

1.2地层发育及储集层特征

研究区钻遇的石炭系巴楚组自上而下可以分为3个岩性段，即生屑灰岩段、下泥岩段和东河砂岩段。其中东河砂岩段细分为含砾砂岩段、均质砂岩段和底部砾岩段（图2）。本次研究目的层含砾砂岩段厚约4~20m，岩性为灰色细砂岩、褐色含砾细砂岩及灰白色含砾粗砂岩。

含砾砂岩段在垂向上可以划分出5个小层，对应于图2中的5个准层序，1~3小层受成岩作用的影响，物性较差，1小层基本为干层；2，3小层物性普遍较差，孔隙度小于16%，渗透率为7.2~31.4mD；4，5小层物性较好，孔隙度为10%~18%，渗透率为61~410mD，主要在100~200mD，内部夹层多为粉砂质泥岩和钙质砂岩。

图1　塔中16油田区域位置（a）和塔中16油田东河含砾砂岩段顶面构造（b）

图2　塔中16油田石炭系巴楚组钻遇地层划分

塔中16油田石炭系东河砂岩油藏储集类型为孔隙型，参考塔中地区石炭系巴楚组东河砂岩油藏储集层分类标准（表1），对储集层类型进行了评价。研究区含砾砂岩段的Ⅰ类储集层主要分布在4，5小层，约占储集层总数的50%；Ⅱ类、Ⅲ类储集层主要分布在1~3小层，约占储集层总数的30%，Ⅳ类非储集层形成油层中的隔层或夹层[5]，约占储集层总数的20%.

表1　塔中16油田石炭系东河砂岩储集层分类评价标准

1.3开发过程中亟需解决的问题

塔中16油田目前已进入快速递减阶段，含水率快速上升至90%以上，年度自然递减率为23%，如何通过精细地质研究实现控制采油井含水率上升、有效挖潜剩余油成为目前亟需解决的问题。因此开展小层内部砂体的精细刻画成为解决这一问题的关键，此项研究在整个塔中地区尚属首次。

2　小层内部单砂体精细刻画

2.1小层级别砂体分布特征

塔中16油田含砾砂岩段沉积相为临滨亚相，小层级别的砂体基本对应为复合临滨砂坝，从层序地层学角度来讲，复合临滨砂坝级别基本与准层序相当。含砾砂岩段共划分为5个小层（准层序），小层之间发育钙质、泥质或物性夹层；含砾砂岩段属于高位体系域晚期的海退沉积背景下的产物，沉积水体不断后退，滨岸沉积物不断向海方向前积，5个小层自下而上分布范围逐渐减小，并且顶部接受剥蚀。

2.2小层内部单砂体分布特征

小层级别对应的复合临滨砂坝在平面上基本成席状大面积展布，其内部是由多个成因单元构成，因此复合临滨砂坝这一规模的构型特征不能反映小层砂体内部成因单元间的非均质性。复合临滨砂坝由多个单砂体（单一临滨砂坝）相互切割叠置组成。在油田开发后期高含水阶段，单一临滨砂坝之间的沉积界面对剩余油的分布起着重要的控制作用。通过开展单一临滨砂坝的刻画研究，既能丰富对海相滨岸储集层砂体的解剖方法，同时也解决了油田的实际生产问题。

2.2.1单一临滨砂坝沉积单元细分

与三角洲河口坝类似，单一临滨砂坝在内部存在岩性差异。对其内部沉积单元细分是在复合临滨砂坝内部区分出单一临滨砂坝的基础，根据沉积单元的发育部位及岩性等特征，可以将临滨砂坝细分为砂坝内缘、砂坝主体、砂坝外缘[6-7]。其岩电特征差异较大，通过岩电标定可在测井曲线上识别。

砂坝内缘位于临滨砂坝近海岸方向，受碎浪、沿岸流作用。砂坝内缘在海平面下降时，易出露水面，常形成钙质胶结。自然电位与自然伽马曲线常呈指状，深侧向与浅侧向电阻率曲线幅度差较砂坝主体小。砂坝内缘岩性通常为细砂岩、泥质粉砂岩，厚度一般小于2m，原始孔隙度相对较低。砂坝主体为临滨砂坝的主要组成部分，厚度大、粒度相对较粗，以含砾砂岩、中粗砂岩为主，常受破浪作用的影响，以楔状或板状交错层理为主。自然伽马曲线以箱形为主。厚度一般为4~7m，是主要的含油储集层，砂坝主体内部常常存在钙质夹层。砂坝外缘位于临滨砂坝的前缘，岩性以粉砂岩、细砂岩为主，砂体厚度较小，常与泥质粉砂岩等互层。自然伽马曲线呈指状，微电位与微梯度曲线幅度差也小于坝主体，砂体厚度一般为1~3m.

2.2.2单一临滨砂坝识别标志

（1）离岸水道分割式当波浪靠近海岸时，产生垂直岸线方向的离岸流，离岸流终止于破浪带，离岸流又把细粒沉积物向大海方向搬运，从而形成离岸水道[8]。离岸水道将同一时期形成的不同临滨砂坝分割开，可通过离岸水道对单一临滨砂坝进行识别。

（2）侧向接触式在同一小层内，后期沉积的临滨砂坝会叠置在前期形成的临滨砂坝之上。垂直海岸线方向，单一临滨砂坝间常表现出侧向接触，根据倾斜分布的单一临滨砂坝界面可以识别出单一临滨砂坝[9]。同一小层内可侧向细分为几期单一临滨砂坝。因此垂直海岸线方向易在临滨砂坝之间形成楔状交错层理，单一临滨砂坝延伸长度较短，水平井沿此方向钻井易钻遇不同临滨砂坝。

（3）垂向叠置式平行于海岸线方向，不同临滨砂坝之间表现为垂向叠置，叠置界面常为平行状。平行于海岸线方向的TZ16-13井至TZ168井间间距二千多米，早期单一临滨砂坝与晚期单一临滨砂坝之间的沉积界面近似平行。在垂向上，早期单一临滨砂坝沉积单元类型是砂坝主体，晚期单一临滨砂坝的沉积单元则是砂坝前缘。

2.2.3单一临滨砂坝分布特征

（1）单一临滨砂坝剖面展布特征从垂直、斜交及平行岸线等3个方向对单砂体（单一临滨砂坝）的剖面特征进行描述。剖面AA'为位于研究区西北部的垂直海岸线剖面，剖面BB'为研究区东部斜交海岸线的剖面，剖面CC'则为平行于海岸线的剖面。

从图3a可以看出，5个小层（对应5期复合临滨砂坝）的分布范围由下至上逐渐减小。砂体连片分布，砂岩连续性好，在剖面中可以见到单一临滨砂坝由砂坝内缘、砂坝主体过渡到砂坝外缘的过程。砂体总体上向海倾斜，后期单一临滨砂坝呈斜列状叠置于前期临滨砂坝之上，前积特征明显。

图3b为斜交海岸线方向BB'剖面的临滨砂坝展布图。剖面与海岸线斜交，因此单一临滨砂坝的延伸长度较AA'更远。在剖面中，也表现出与剖面AA'类似的砂坝前积特征。

图3c为平行海岸线方向CC'剖面的临滨砂坝展布图，剖面与海岸线近似平行。从图3c可以看出，单一临滨砂坝明显变得连续，常常延伸3~5 km，甚至全区分布。在剖面上，单一临滨砂坝之间的夹层常常近似平行，临滨砂坝之间的组合关系常常是下部为砂坝主体，上部为其他单一临滨砂坝的内缘，因而在垂向上表现出物性的差异。

（2）单一临滨砂坝平面分布特征在研究区单井单砂体（单一临滨砂坝）识别的基础上，结合剖面的划分结果并经过相互验证和修改，以沉积模式指导，绘制了各小层（复合临滨砂坝）内单一临滨砂坝分布的平面图。

图3　塔中16油田东河含砾砂岩段垂直海岸线（a）、斜交海岸线（b）和平行海岸线（c）临滨砂坝剖面展布（剖面位置见图1）

5小层内的单砂体平面上分布范围一般为2~ 3 km，砂坝主方向可延伸7~9 km，侧向上则延伸3~ 5 km，可以划分出7个单砂体（图4a）。4小层内的单砂体平面上分布范围一般为2 km，砂坝主方向延伸6~8 km，侧向上延伸2~4 km，可以划分出7个单砂体（图4b）。3小层内可识别出6个单砂体，展布范围为1~2 km（图4c）；2小层亦可划分为6个单砂体，但规模较3小层明显变小（图4d）；1小层在研究区可划分为3个单砂体，规模相对而言最小，展布范围为1 km左右（图4e）。

图4　塔中16油田东河含砾砂岩段各小层内部单砂体分布

3　在油田实际生产中的应用

砂体单元的精细刻画对塔中16油田生产井的措施调整具有有效的作用，下面从小层（复合临滨砂坝）级别、小层内部单砂体级别（单一临滨砂坝）2个方面进行实际论证。

3.1小层级别

塔中16油田含砾砂岩段1~3小层和4~5小层之间，分布有比较稳定的泥岩隔夹层，厚度在1~2m，是复合砂坝之间的沉积界面，将含砾砂岩段油藏分隔为两个压力系统，1~3小层为一套压力系统，4~5小层为一套压力系统。开发初期，1~3小层和4~5小层的原始地层压力都在44MPa左右；经过不同的开发阶段，目前1~3小层静压下降到了30MPa，而4~5小层静压仍保持在40MPa以上。

针对直井利用层间差异封堵高含水层段，有效实现稳油控水。以TZ161井为例，该井1997年2月开始投产，合采2~3小层和5小层，投产初期，日产量达到了80 t，不含水，经历了17个月的无水产油期后，1998年7月开始见水，此后含水迅速上升，到2008年5月含水率达到了93%.通过对小层砂体的综合分析，认为出水层段主要在5小层，并且4小层顶部发育的泥质夹层（也就是1~3小层和4~5小层之间的区域隔夹层）阻挡了5小层的水体浸入到2~3小层，因此2~3小层是剩余油相对富集的层段。2008年5月封堵5小层，单独生产2~3小层，产液量和含水率直线下降，措施效果明显，截至2014年12月，累计增油2.4×104t.按同样思路，塔中16油田总计排查措施实施了合采井5口，累计增油9.8×104t.

3.2单砂体级别

每个小层由有多个单砂体组成，不同单砂体之间存在切截叠置关系，各单砂体内部的物性存在一定差异，单砂体之间的界面往往也是渗流性质发生变化的界面，流体跨越不同单砂体进行流动也会存在差异[10]。

针对水平井利用单砂体之间的渗流差异封堵高出水层段，有效缓解了水平井快速水淹的问题。以TZ16-C1井为例，该井1998年4月投产4小层，经过11个月无水采油期后，1999年3月开始见水，此后含水迅速上升，到2008年12月含水率达到93%，通过对过塔中16井的砂体刻画，发现水平段钻遇了4小层内部2个不同的单砂体（水平段沿进入地层的方向首先钻遇单砂体A，然后钻遇单砂体B），受单砂体物性的影响，2个单砂体（单砂体A和单砂体B）之间的产液量相差较大，产能贡献率有一定差别。经过综合分析认为，单砂体B渗流特征好，水体的快速推进抑制了单砂体A流体的产出，造成了该井生产含水快速上升；而物性较差的单砂体A是剩余油相对富集段。2009年1月，封堵单砂体B所在的水平段，单采单砂体A，措施实施后产液量和含水率有一定幅度下降，产油量上升，措施效果良好，累计增油1.5×104t.塔中16油田总计排查措施实施3口井，累计增油5.1×104t.

4　结论

塔中16油田含砾砂岩段共划分为5个小层（准层序），是高位体系域晚期海退沉积背景下的滨岸沉积，5个小层自下而上分布范围逐渐减小，并且顶部接受剥蚀。小层内部的单砂体（单一临滨砂坝）可细分为砂坝内缘、砂坝主体和砂坝外缘3个部分；单砂体的识别标志可分为3种类型：离岸水道分割式、侧向接触式和垂向叠置式。通过单砂体的精细刻画，实现了平行、斜交和垂直海岸3个方向小层内部单砂体的剖面描述以及分5个小层的层内单砂体平面描述。在此基础上，将研究成果分小层级别和小层内单砂体级别应用到油田实际生产中，有效封堵了直井及水平井的高含水层段，实现了稳油控水。

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Detailed Geologic Study of InternalSandbody ofLayer Units in M arine Sandstone:A Case Study ofDonghe Pebbly Sandstone Sub⁃M ember ofBachu Formation in Tazhong⁃16Oilfield

ZHUWeihong1,2,WUShenghe1,HAN Tao2,WEN Zhang2,TANGChengwei1,CAOXiaojiang2

(1.SchoolofEarth Science,China University ofPetroleum,Beijing 102249,China; 2.DevelopmentDivision,Tarim Oilfield Company,PetroChina,Korla,Xinjiang 841000,China)

The pebbly sandstone sub⁃member in Tazhong⁃16 oilfield asmarine coastal deposits is divided into five layersand has tomake a fine description ofinternal single sandbody in the layers for the need ofefficient reservoirdevelopment.Bymeans ofrock electric calibra⁃tion and identification on thewell logs,the single shoreface dam is classified as inneredge,main partand outeredge,and the single sand⁃body can be divided into such three typesasoffshorewaterway split,lateral contactand verticalsuperimposition.The distributionsofthe in⁃ternal single sandbody are described in detail on the section in directions ofparallel,oblique and perpendicular to the coastline and on the plane in five layers.The case study shows that the single layer level is suitable forblocking high water⁃cut intervalsaccording to interlayer heterogeneity in view ofverticalwell,which can effectively realize thewater⁃cut controland stable production;while single sandbody level favorable forblocking high water⁃cut intervals according to seepage difference between single sand bodies in view ofhorizontal,which can effectively alleviate the quicklywaterflooded problem.

Tarim basin;Tazhong area;marine sandstone;pebbly sandstone sub⁃member;detailed sandbody description;horizontalwell development

1001-3873（2015）05-0515-06

10.7657/XJPG20150503

TE112.221

A

2015-05-19

2015-08-05

国家973项目（2011CB201105）

朱卫红（1967-），男，湖北黄冈人，教授级高级工程师，博士，开发地质，（Tel）13579020585（E-mail）hantao-tlm@ petrochina.com.cn