辽河油田齐40块渗流屏障研究

黄 晶 闻 达 黄书恺

(长江大学地球科学学院， 武汉 430100)

辽河油田齐40块渗流屏障研究

黄 晶 闻 达 黄书恺

(长江大学地球科学学院， 武汉 430100)

以辽河油田齐40块莲花油层为例，明确热采储层渗流屏障的识别方法、评价标准及表征模型，实现对全区内非取心井以及取心井未取心层段的渗流屏障的划分。研究表明，齐40块渗流屏障类型主要有沉积屏障、成岩屏障和构造屏障3类，泥岩隔夹层是导致水淹形式复杂的主要地质因素，封闭性断层是最主要的渗流屏障。

辽河油田； 齐40块； 渗流屏障； 泥岩夹隔层； 封闭性断层

辽河油田在稠油热采开发方面取得了较大的突破，但在蒸汽驱前后热采储层渗流屏障的识别方面仍较为薄弱。渗流屏障可分为沉积屏障、成岩屏障和构造屏障。沉积屏障主要是泥岩隔夹层，分散在砂体内的、横向不稳定的相对低渗透层或者非渗透层，起连通砂体内部的作用；成岩屏障是油藏储层内部的胶结带；构造屏障主要为封闭性的断层[1]。1996年我国学者李琳对曙二区大凌河油层缓坡浊积岩储层进行了夹隔层研究，指出泥质隔夹层对油气水运动影响较大，其次是钙质和物性隔夹层[2]。2003年张吉将陆相储层隔夹层分为泥质隔夹层、钙质隔夹层和成岩屏障、构造屏障[3]。

1 区域地质概况

研究区地处辽宁省凌海市东部。构造位置属下辽河坳陷西部凹陷西斜坡的南端，欢曙上台阶中段，东北部与齐108块接壤，西南部与欢60块相邻(见图1)。开发目的层为下第三系沙河街组莲花油层，油层组为莲Ⅰ、莲Ⅱ。

研究区为齐40块分层汽驱65井组。该区块位于齐40块的主体部位，含油面积1.41 km2，石油地质储量1 333×104t，储层物性具高孔、高渗特征。

2 渗流屏障类型分析

在取心井岩心观察的基础上，综合利用取心描述记录、物性以及测井等资料，可识别出渗流屏障类型主要有沉积屏障、成岩屏障和构造屏障三大类(即泥岩隔夹层、成岩胶结带、封闭性断层)。我国学者通常将隔夹层按成因分为2类，即沉积作用形成的隔夹层和成岩作用形成的隔夹层[4-6]。其中，沉积作用形成的隔夹层为泥质含量较高的泥岩隔夹层；成岩作用主要形成钙质隔夹层和成岩胶结带。通过本区的岩心观察，并未发现明显的钙质夹层，因此，只对扇三角洲前缘环境中沉积作用形成的泥岩隔夹层和成岩胶结带进行探讨。

2.1 泥岩隔夹层特征分析

2.1.1 岩性特征

泥岩隔夹层是指对流体能起遮挡作用的泥岩或者粉砂质泥岩岩层。如果横向稳定分布，发育于层间，通常称为隔层；横向不稳定，发育于层内的则称为夹层[7]。齐40块的泥岩隔夹层主要是三角洲沉积过程中形成的支流间湾沉积物在垂向或者侧向所构成的隔挡层，通常具有一定的厚度和横向连续性，是研究区最为常见的渗流屏障类型之一。岩性上，泥岩隔夹层主要由灰色泥岩、纹层状粉砂质泥岩或者泥质粉砂岩构成。

2.1.2 测井曲线特征

根据取心井的岩心、薄片和扫描电镜等资料较容易正确识别砂砾岩隔夹层。油藏的全区取心井资料十分有限，而测井资料却较普遍[8]。因此，根据测井曲线特征识别灰色泥岩、纹层状粉砂质泥岩、泥质粉砂岩隔夹层更具有普遍意义。

图1 齐40块区域位置图

扇三角洲前缘沉积中以纯泥质出现的泥岩隔夹层较少，大部分以含少量砂岩的粉砂质泥岩形式出现。泥岩隔夹层的泥质含量高，孔隙度、渗透率很低。泥岩隔夹层在以砂砾岩为背景的沉积环境中，测井响应特殊，渗流屏障深侧向曲线散点分布尤为突出，曲线变化明显，相对较易识别。

通过对齐40块中深层储层取心井段岩心的观察与描述，结合相应测井资料，根据岩性以及测井原则，总结出泥岩隔夹层在自然电位、自然伽马、浅侧向、深侧向、声波时差和电阻率测井曲线上具有的响应特征，并建立相应的测井响应模式(见表1)。

表1 渗流屏障测井曲线识别标准

2.1.3 沉积相特征

根据取心井单井渗流屏障特征分析，对渗流屏障的沉积微相叠加模式进行了细致的划分。层内泥岩夹层主要划分为3种类型：河道边缘 — 支流间湾 — 河道边缘沉积微相叠加型；河道边缘 — 支流间湾 — 水下分流河道沉积微相叠加型；水下分流河道 — 支流间湾 — 水下分流河道沉积微相叠加型。

沉积、成岩等不同的地质作用，形成了不同类型的隔夹层。将层间的泥岩隔层划分为2种沉积微相叠加模式：河道边缘 — 支流间湾 — 河道边缘沉积微相叠加型、河道边缘 — 支流间湾 — 水下分流河道沉积微相叠加型。

2.1.4 分布特点

用泥岩隔夹层的分布频率和分布密度可以定量表征非渗透性泥岩隔夹层的分布特点。泥岩隔夹层分布频率的表达式为：

F=NH

式中：F—— 小层内非渗透性泥岩夹层的分布频率，个m；

N—— 小层内非渗透性泥岩隔夹层的分布个数；

H—— 小层厚度，m。

泥岩隔夹层分布密度的表达式为：

S=HaH

式中：S—— 小层内非储层密度的定量指标，无量纲；

Ha—— 小层内非渗透性泥岩隔夹层的总厚度，m。

根据划分标准，对齐40块莲Ⅰ、莲Ⅱ油层的非渗透性泥岩夹层进行了划分，并计算其分布频率和分布密度值。其中，取心井齐40-18-K281的泥岩隔夹层分布频率以中值为主，为0.37个m，分布密度值较低，为0.26；取心井齐40-13-0242的泥岩隔夹层分布频率以低值为主，为0.24个m，分布密度值较低，为0.16；取心井齐40-1-301的泥岩隔夹层分布频率以中低值为主，为0.31个m，分布密度值明显较低，为0.12。

根据泥质夹层的分布情况，可以定量确定注水井的注水强度及采油井射开层段的分布情况，能加快和提高储层开发的速度和效率，改善注水开发环境，提高原油采收率。

2.2 成岩胶结带特征分析

齐40区位于辽河盆地西部凹陷西斜坡中段斜坡边缘。由古至今该凹陷在各地质历史时期均处在高部位。区域内储层埋藏均较浅，介于600～1 040 m，成岩性较差，岩样松散。

通过对目标层段莲花油层进行成岩阶段的划分发现，该区块莲花油层属于早期成岩时期未成熟成岩阶段，且具有进油早的特征。这种早期进油的情况在一定程度上抑制了成岩作用。相关测试资料表明，齐40块内所发生的成岩作用分别为压实作用、压溶作用、胶结作用与交代作用。

(1) 压实作用：由于研究区位于成岩作用的早期，压实作用较弱，储层原生孔隙基本未受到较大的破坏，故原生孔隙较发育，且整体上各微相的孔隙连通性较好。

(2) 压溶作用：通过对多块阴极发光样品的分析发现，沉积岩中的一些颗粒在高压应力区仅发现1～2块出现溶蚀现象，所以该区储层压溶作用很弱。

(3) 胶结作用与交代作用：根据阴极发光与扫描电镜资料可知，储层孔隙中填隙物减少，以泥质组分分布于颗粒表面。此外，分析资料表明岩矿组分中存在黄铁矿、绿泥石等低价铁矿物，由此表明该类储层具有一定的表生成岩作用。

2.3 封闭性断层特征分析

封闭性断层为油气藏形成提供遮挡，是齐40块最为主要的构造渗流屏障，因此评价断层封闭性对油气勘探开发意义重大。本次研究主要从断层的垂向封闭和侧向封闭方面对工区内的3条断层的封闭性进行评价。

2.3.1 垂向封闭性评价

断层的垂向封闭性评价可根据断层泥比率来判定。根据断层泥比率的定义[9]，计算齐40块内3条断层的SGR。分析发现：断层Ⅰ的SGR较大，断层中部封闭性最好；断层Ⅱ的SGR较低，封闭性沿断层分布均匀；断层Ⅲ的SGR高达60%～80%，断层封闭性较断层Ⅰ次之。断层Ⅲ东部封闭性最好。断层封闭性均较好，表现为垂向封闭。3条断层的SGR变化不大(见图2)。

图2 齐40块断层泥比率SGR变化曲线

2.3.2 侧向封闭性评价

侧向封闭性评价方法主要有3种。

(1) 断层截面分析法。在断层力学性质为张性或者张扭性，断裂带厚度薄或者不连续，断层两侧岩石直接接触的情况下，分析断层两侧的岩性配置，能较准确地评价断层侧向封闭性[10]。目前研究岩性配置的方法主要是断层剖面分析法(Allan断层截面图)[11]。选取工区内测井数据较为完善的断层Ⅲ绘制Allan断层截面图(见图3)，并进行侧向封闭性分析评价。

断层Ⅲ在Q40-12-K28 — Q40-13-029 线区域部分砂岩小层的砂 — 砂接触关系较好，断层侧向封闭性差；而其他区域砂 — 泥接触关系较好，断层侧向封闭性好。

(2) 断层两侧油水界面分析法。从储层流体性质分析断层的封闭性，即根据断层两盘靠近断层附近储层内油气水的物理、化学性质的差异，来判断断层的封闭性[12]。统一的油水界面要求断层两盘油气水的化学、物理性质基本一致。封闭性断层两侧的油气水性质差异较大，从而形成特殊的油气藏。

从断层Ⅰ油水界面可以看出，断层两侧的油气藏相对独立存在，断层基本不连通，封闭性最好(见图4(a))；断层Ⅱ两侧的部分油气藏有着统一的油水界面，表明此段断层的封闭性较差(见图4(b))；断层Ⅲ两侧的少部分油气藏有着统一的油水界面，但是所占比例少于断层Ⅱ的统一油水界面的油气藏，表明断层Ⅲ的封闭性较好，其整体封闭性比断层Ⅱ好(见图4(c))。由断层两侧油水界面示意图可以判断封闭性由好到差的断层依次为：断层Ⅰ、断层Ⅲ、断层Ⅱ。

图3 断层Ⅲ断层截面图

(3) 泥岩涂抹因子法(Shale Smear Factor，简称SSF法)。即断层内的泥岩涂抹越发育，断层封闭性越好[9]。根据断层泥岩涂抹因子SSF的定义，计算齐40块内3条断层的SSF。分析发现：断层Ⅰ的SSF介于1～3，其中部侧向封闭性最好；断层Ⅱ的SSF介于2～5，其中部侧向封闭性稍差，两侧的侧向封闭性较好；断层Ⅲ的SSF介于2～4，泥岩涂抹沿断层的分布比较均匀。断层侧向封闭性均较好，单个断层侧向封闭性由好到差的顺序依次为断层Ⅰ、断层Ⅲ、断层Ⅱ(见图5)。

图5 齐40块断层泥岩涂抹因子SSF变化曲线

3 结 语

(1) 研究区段的渗流屏障类型主要有沉积屏障、成岩屏障和构造屏障3类。

(2) 泥岩隔夹层的岩性主要由灰色泥岩，纹层状粉砂质泥岩或者泥质粉砂岩构成；区域内成岩性较差，岩样松散，成岩作用划分为压实作用、压溶作用、胶结作用与交代作用；断层断裂活动有依次减弱的趋势，从断层的垂向封闭和侧向封闭2个方面判断了断层封闭性的强弱。

(3) 建立了相应的测井识别标准，将层内泥岩夹层分为了3种类型，将层间泥岩夹隔层分为了2种类型。

(4) 开展了断层垂向、侧向封堵性研究，对区内断层渗流屏障进行了评价。依据SGR可知，断层封闭性均较好；依据SSF可知，单个断层侧向封闭性由好到差的次序依次为断层Ⅰ、断层Ⅲ、断层Ⅱ。

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Research on Seepage Barrier in Qi 40 Blocks, Liaohe Oilfield

HUANGJingWENDaHUANGShukai

(College of Earth Science, Yangtze University, Wuhan 430100, China)

We took the lotus oil of Qi 40 blocks in Liaohe Oilfield for an example, to determine the identification method, evaluation criteria and characterization models of the seepage barrier in thermal recovery reservoir. And we also achieved the seepage barrier′s division of the non-coring wells and the coring well whose layer segments are not taken. Studies have shown that: there are three types of seepage barrier in Qi 40 block, such as sediment barriers, diagenetic barriers and construction barriers. The main geological factor is mudstone interlayers, which resulted in complex water flooded form. Sealing faults is the major seepage barrier.

Liaohe oilfield; Qi 40 blocks; seepage barrier; mudstone interlayer; closed fault

2016-06-13

国家科技重大专项“齐40块中深层稠油热采储层变化规律研究”(油辽技发[2013]4号)

黄晶(1991 — )，女，长江大学在读硕士研究生，研究方向为油气田开发地质。

TE312

A

1673-1980(2017)01-0015-05