L油田巨厚层海相砂岩内隔夹层定量表征及开发意义

2018-06-22潘石坚刘伟新陈敏政

石油地质与工程 2018年3期

潘石坚，戴宗，刘伟新，唐辉，陈敏政，李珙

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳 518067）

隔夹层作为影响油田开发的关键地质因素之一,一直是开发地质研究的热点和难点。隔夹层可在各类沉积环境中形成，如冲积扇、河流和三角洲相等，其成因类型主要包括沉积和成岩两种[1-6]，沉积成因的隔夹层包括泥质和钙质隔夹层，与沉积环境的变化密切相关，而成岩成因的夹层受到成岩转化的控制[7]。目前隔夹层的识别和划分主要基于岩心、露头和测井等资料，丰富的露头、岩心和井网资料可对隔夹层的几何形态、规模及叠加样式的研究提供充足的依据[8-15]。但由于深水油田井网和岩心资料的限制，隔夹层的研究仍处于定性描述阶段，尚需进一步定量表征其分布特征和叠置模式。本文基于岩心、铸体薄片、测井和地质统计学反演，针对稀井网条件，定量表征隔夹层分布，并探讨其分布模式对后续开发的影响。

1 油田基本概况

L油田位于南中国海珠江口盆地番禺低隆起东部白云凹陷东部的北斜坡上，形成了受NWW走向的北掉断层所控制的翘倾半背斜，所在海域水深为457 m（图1）。该油田在珠江组下段钻遇一个油藏，储层砂体厚度约70 m，纵向上根据岩性和物性的差异划分为ZJ420-I、ZJ420-II、ZJ430-I、ZJ430-II四个小层（图1）。油田处于珠江三角洲和东沙滨岸三角洲两个物源的交汇区，上部ZJ410层为碳酸盐岩台地沉积，主力储层ZJ420和ZJ430发育三角洲前缘–滨岸碎屑岩沉积；岩性以长石石英砂岩和岩屑长石砂岩为主；储集空间类型主要为孔隙型，孔隙结构以粒间孔为主，偶见粒内溶孔。储层物性较好，平均孔隙度为15.8%，平均渗透率为424.9×10–3μ m2，总体属于中孔、中高渗储层。

由于处于陆架坡折带附近，研究区形成了受区域构造沉降、地形地貌以及波浪潮汐多重控制的三角洲前缘和滨岸沉积。正是这种复杂水动力条件，为L油田群巨厚稳定砂岩储层的形成提供了沉积环境。尽管厚砂体在区域上连续稳定分布，但砂体内部仍存在一些不稳定泥质和钙质夹层。为进一步研究隔夹层的分布特征，本文采用多种方法对其进行综合定量表征。

2 隔夹层类型及成因

图1 珠江口盆地L油田位置及小层划分

通过对L油田岩心观察、薄片鉴定并结合测井曲线分析，将研究区厚层砂岩油藏内部隔夹层划分为顶钙、层内钙、层内泥质夹层和物性夹层四类，不同类型隔夹层在纵向上无明显分布规律，尤其是层内钙质夹层，可出现在任何部位。

（1）顶钙。厚度分布为2～2.9 m，自然伽马低值，一般小于60 API，电阻率相对高于邻近油层电阻率值（图2）。

井壁取心显示钙质层为碳酸盐岩与碎屑岩的混积岩，薄片分析表明其主要由方解石和碎屑组成，生物碎屑含量高，孔隙几乎不发育，认为是受上部区域稳定发育生屑灰岩的影响，通过一定距离搬运、沉积形成（图2）。

图2 厚油层内部不同夹层类型

（2）层内钙。岩性以钙质细砂岩和钙质粉砂岩为主，厚度较薄，约1 m，薄片内可见填隙物主要为碳酸盐胶结物，以铁方解石、铁白云石居多，孔隙具有一定连通性。此类钙质夹层主要是由于先期钙质胶结或原地层中钙质碎屑被埋藏后，受到有机质降解等作用形成的酸性物质影响，含钙物质被溶蚀，孔隙水钙质含量不断上升，直至过饱和。之后在生物作用、地层水流动、硫酸盐还原等因素影响下钙质发生沉淀，生成胶结物，使储层孔渗性变差，形成隔夹层。

（3）泥质夹层。岩性包括泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩，厚度相对较薄，为0.8～5.0 m，GR高值，是厚油层内最常见且对油田开发影响最广泛的夹层类型。泥质夹层受控于沉积作用，主要是由于暂时性海侵、洪水期与平水期交替、水下分流河道横向迁移叠置等因素形成的泥质沉积。

（4）物性夹层。主要发育于ZJ430-I与ZJ430-II层之间，厚度约2 m。岩心观察表明，此泥质层为砂泥间互沉积，表现为砂多泥少的特征，且生物潜穴大量发育，表明可能是由于洪水期与平水期交替形成的水下天然堤沉积。

该段测井响应虽然表现为高GR，但岩心中未见稳定泥岩层，且岩心荧光照片显示其内部含油，表明具有一定的渗透性。

3 隔夹层定量表征

3.1 分布特征

夹层分布受成因控制，不同的沉积环境或成岩作用常常使厚油层内出现不同的夹层分布特征。选择与南海东部地区已开发厚层砂岩油藏进行类比，综合定量表征L油田隔夹层分布特征。其中顶钙和F油田对比，层内钙与P油田类比，内部泥质夹层参考X油田夹层分布规模（表1）。

表1 珠江口盆地厚层砂岩油藏隔夹层规模统计

与邻近油田对比发现，ZJ420-II层顶部均有钙质层发育，厚度一般为2.5 m，且表现为离钙源越远钙质夹层越薄的特点。分析认为，其是上部碎屑灰岩通过一定距离搬运而沉积形成的，纵向发育有一定规律，平面分布连续、延伸范围较大。统计F油田储层顶部钙质夹层分布规律表明，顶钙的横向分布较为连续，可全区分布，夹层宽厚比大于1 000，规模为500～2 000 m。综合分析认为，研究区顶钙平面分布规模较大，依据宽厚比反推出本区顶钙横向分布约2 000 m。

由后期成岩作用形成的层内钙，厚度为1 m左右，统计P油田发现层内钙质夹层横向分布不稳定，无明显规律性，宽厚比为40～2 000，规模平均约600 m。分析表明研究区层内钙仅局部发育，各井纵向上发育无规律，横向分布随机性强，依据统计宽厚比计算确定其平面分布规模为100～700 m。

图3总结了研究区钙质夹层（顶钙和层内钙）的分布模式。

图3 研究区夹层分布模式

内部泥质夹层的分布特征与层内钙相似，厚度相对较薄，为0.8～5 m，各井上无明显对比性， L油田与具有相同三角洲前缘沉积环境的已开发厚层砂岩油藏X油田相似，夹层厚度与分布规模呈现正相关性，其泥质夹层的横向分布规模为160～640 m，宽厚比为100～500。因此，针对研究区泥质夹层，根据不同厚度和统计宽厚比，综合确定其横向分布规模为 500～1 200 m。

前述分析认为，发育于ZJ430-I与ZJ430-II层之间的泥质沉积，属于有一定渗透性的砂泥间互的水下天然堤沉积，故将其定义为油田内广泛分布的物性较差的低渗透夹层。表2为研究区珠江组下段不同类型夹层发育规模统计。

表2 研究区珠江组下段夹层发育规模

3.2 表征结果

针对上述地质认识尤其是隔夹层分布特征分析，采用高分辨率地质统计学反演以及高精度三维地质建模技术对储层及隔夹层分布进行空间表征。

在储层岩石物理分析的基础上，首先进行约束稀疏脉冲反演，求取研究区内稳定的子波。由于约束稀疏脉冲反演结果无法精细刻画储层内部隔夹层特征，因此，基于稀疏脉冲反演开展了地质统计学反演，根据地质认识对参数进行反复调试，确定最佳地质统计学反演的输入参数（阻抗的 PDF分布、岩性比例、变差函数以及地震权重等），并进行全三维的反演处理，最终得到符合地质认识的平均综合波阻抗体（图4a）。

以测井资料和地质统计学反演波阻抗体的结果为约束、地质模式为指导，利用地震协同序贯高斯模拟方法，建立了隔夹层空间分布精细三维地质模型，模型的结果与上述隔夹层分布特征吻合较好，其中顶钙横向规模约 2 000 m，层内钙平面规模为100～700 m，泥质夹层横向规模为500～1200 m，充分体现出地质模式与地质特征相符（图4b）。