巨厚油层隔夹层特征及其对剩余油分布的影响——以渤海湾盆地L油田为例

李红英,陈善斌,杨志成,王欣然,刘斌

(中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300452)

0 引言

L油田是渤海湾盆地辽西低凸起中段一个重点开发的中型油气田,其主要含油气层系为古近系东营组东二下亚段Ⅱ油组,属于辫状河三角洲前缘沉积,储层单层厚度大,多期砂体纵向叠置,储层非均质性较强.经过多年开发,L油田目前已处于高含水期阶段,水淹及剩余油分布规律复杂,如何准确认识其水淹规律,预测剩余油分布,是目前亟待解决的问题.

储层非均质性是影响水淹规律和剩余油分布最重要的地质因素,且当前对储层非均质性研究基本都是围绕砂体展开的,侧重对砂体内部物性的解剖[1-9];然而,众多学者[10-15]认为隔夹层对水淹和剩余油分布的影响程度不亚于砂体本身的非均质性,隔夹层的存在能够将油层分隔成多个连通或者不连通的流动单元,不同程度地控制油水运动,影响剩余油分布.前人对L油田的研究主要集中在储层沉积学、岩屑粒度、储层展布特征、储层非均质性、聚合物驱等方面[16-18],至今仍未见到与隔夹层相关的报道.因此,笔者依据岩心、测井及油藏动态等资料,解剖L油田隔夹层,阐明剩余油分布规律,以指导油田挖潜与高效开发.

1 地质概况

L油田位于渤海湾盆地辽西低凸起中段,是古潜山上发育起来的断裂半背斜构造,西侧以辽西1号断层为界,紧邻辽西凹陷,东南侧呈缓坡状向辽中凹陷过渡,油田范围内,断层不甚发育,构造较为完整[16-18](见图1).

L油田主要含油气层位为东二下亚段Ⅱ油组,属于辫状河三角洲前缘沉积,储层单层厚度大,单井最大钻遇厚度69.4 m,为多期水下分流河道砂体相互切割叠置而成;依据沉积旋回和隔夹层分布特征,东二下亚段Ⅱ油组划分为4个小层,层间与层内夹层对流体运动影响较大,严格控制着剩余油分布.

图1 渤海L油田构造纲要

2 隔夹层识别

2.1 类型识别

隔夹层是储层中能阻止流体运动的非渗透岩层[19].依据岩心、测井等资料对隔夹层进行研究,归纳出2类隔夹层,即泥质夹层和砂砾岩夹层.

泥质夹层主要分布在水下分流河道间、席状砂微相.岩性以粉砂质泥岩或泥质粉砂岩为主,分布形式基本为泥岩薄层、泥质条带.泥质夹层测井响应特征接近泥岩基线,与邻近储层相比,自然电位异常幅度降低或不明显、深浅侧向电阻率下降、自然伽马升高、密度值升高,测井解释不具渗透性.

砂砾岩夹层分布较为局限,仅分布在水下分流河道局部.岩心上可见多个大小不一的砾石,且最大扁平面顺水流方向定向性较好,主要成分为泥质,也可见少量火成岩砾石.砂砾岩夹层测井曲线特征介于泥岩和正常储层之间,与邻近储层相比,自然电位异常幅度很小或没有变化、高自然伽马、密度高值、中子低值;测井解释渗透性较低,与邻近储层相比渗透率差别很大.

2.2 成因分析

隔夹层形成主要包含沉积成因和成岩成因2种类型,L油田主要发育沉积作用形成的隔夹层,分析认为主要为4种成因类型(见图2).

图2 L油田隔夹层发育模式

2.2.1 洪水间歇期垂积成因

洪水间歇期,区域内水动力较弱,湖水悬浮的细粒物质沉降形成分布范围广泛的泥质夹层.该成因夹层分布稳定,为层间良好的划分界面.然而,由于下期洪水的冲刷作用,该成因夹层若厚度不大,易被冲刷缺失,但缺失区域砂砾岩夹层相对发育,整体上夹层稳定程度依然较高.

2.2.2 洪水期滞流沉积成因

洪水期,在水下分流河道边缘以及近湖泊区域,水动力较弱,主要发育泥质夹层.该成因夹层靠近水下分流河道区域,夹层厚度较薄;反之较厚,且分布相对稳定,连片性较好.

2.2.3 洪水期水下分流河道间成因

洪水期,单期水下分流河道间水动力条件较弱,易形成泥质夹层,但水下分流河道间短期形成的夹层容易被下期水下分流河道完全侵蚀;因此,该成因夹层保留程度差,分布范围局限.

2.2.4 洪水期河床底部滞流沉积成因

由于河道水动力及河床形态的共同作用,水流与河床底部的剪切作用致使河道底部水动力局部减弱,分选能力下降,粗砾与粉砂质泥质物混杂堆积而形成砂砾岩质夹层,分布范围小.该成因夹层一般发生在与前期沉积相比水动力明显变大的河道底部,也就是说,河道间歇期越长,其下期河道底部滞留砂砾越发育.

3 隔夹层分布特征

3.1 纵向分布特征

依据岩心资料及测井曲线特征,研究区东二下亚段Ⅱ油组发育多套夹层,且不同井点夹层发育特点不同.其中:1,2,3小层间发育3套层间夹层,1小层内部发育4套层内夹层,2小层内部发育3套层内夹层,3小层内部发育2套层内夹层.本次研究选取覆盖全区的15口钻井对夹层分布特征进行统计分析,以钻遇率为指标定量表征各夹层的分布规律(见表1).

表1 L油田夹层分布统计

结果显示:层间夹层的钻遇率明显高于层内夹层,反映其稳定程度高于层内夹层;层内夹层1小层钻遇率明显低于2,3小层,说明其层内夹层稳定程度自下而上依次变差.这些特征与沉积环境密切相关.目的层自下而上划分出4套沉积旋回,其中,1小层储层最为发育,4小层主要为泥岩;且每期沉积速度与规模越来越大,水下分流河道发育强度也越来越大.由于受到后期水下分流河道的冲刷作用,前期沉积或沉积间歇期形成的细粒沉积物被部分冲刷或完全冲刷掉,因而自下而上夹层发育规模和稳定性逐渐变差.

3.2 平面分布特征

平面上,隔夹层分布受沉积环境影响.由水下分流河道向水下分流河道间(或湖泊区域)层间夹层明显变厚,层内夹层也逐步发育.除此之外,夹层岩性由砂砾质过渡到泥质,泥质夹层的厚度也逐渐变大.

具体来看:1小层沉积期间发育多条水下分流河道,河道下切侵蚀作用致使下伏地层顶部泥质夹层减薄或消失,河道底部一般发育河道滞留沉积,易形成砂砾岩夹层,但泥质夹层不发育;水下分流河道间和近湖泊区域由于水动力条件较弱,较易沉积细粒沉积物,有利于泥质夹层的发育和保存,泥质夹层厚度较厚,而砂砾岩夹层不发育(见图3).

4 隔夹层对剩余油分布的影响

4.1 稳定分布隔夹层

在笼统注水情况下,油水井间隔夹层的稳定程度对注入水影响较大,L油田层间夹层在大部分区域具有明显的阻隔作用,对流体起着水平或近水平的隔挡作用,防止单层间的相互渗流作用.

井间对比结果显示(见图4):注水井A10井1小层储层发育程度和物性好于2小层,因而1小层吸水能力较强;同时,A10和A44井间1,2小层间夹层分布较为稳定,阻碍1小层注入水向2小层运移,在层间夹层上方形成平面漫流,导致采油井A44井1小层下部水驱动用程度明显高于1小层上部和2小层,结果1小层下部水淹程度较强,1小层上部和2小层动用程度整体较差,剩余油富集.

4.2 稳定性较差隔夹层

层间夹层受砂体发育的影响,平面上存在局部不连续的区域,特别是砂体相互叠加的区域,夹层分布不稳定,是油水互窜的优势通道.

以注水井A5井与采油井A11井间1,2小层间夹层为例(见图5).A5井注入水受A5井1小层间砂砾岩夹层以及1,2小层间夹层的共同影响,注入水主要沿1小层向A11井运移.由于A11井附近1,2小层间夹层缺失,A5井1小层注入水在高孔高渗近块状韵律的储层条件下受重力影响向下进入2小层,因而A11井2小层动用程度较高,1小层剩余油相对富集.

图3 L油田夹层平面分布特征

图4 稳定分布隔夹层对油水运动的影响

图5 不稳定分布隔夹层对油水运动的影响

4.3 剩余油分布特征

4.3.1 纵向剩余油分布

L油田东二下亚段Ⅱ油组剩余油,主要分布在1小层上部和2小层.原因在于,1小层储层属于近乎均质、高孔高渗储层,注入水受重力作用影响,向下渗流遇到隔夹层阻挡后变为向平面方向漫流,隔夹层之上容易形成优势渗流通道,导致大量注入水沿着优势通道突进,造成1小层上部剩余油大量富集.

另外,平面上隔夹层分布范围越大、隔夹层隔挡和封堵性能越好,对下部储层的"保护"作用也就越强,储层的受动用程度也就越差,因而稳定分布夹层以下2小层剩余油也较为富集(见图6).

图6 纵向剩余油分布特征

4.3.2 平面剩余油分布

平面上,注入水总是优先进入水下分流河道,首先沿河道下游方向快速推进,特别是注水井与采油井同时位于河道部位,易形成水窜通道.

L油田东二下亚段Ⅱ油组1小层水驱效果较好,注入水主要沿水下分流河道较为发育的区域突进,平面上远离水下分流河道中心的区域剩余油则相对富集.另外,2小层和3小层由于受隔夹层、储层整体物性以及本身较差的注采对应率的共同影响,其受到注入水波及程度最小,平面上储层发育的区域剩余油均比较富集.

5 结论

1)L油田主要识别出泥质夹层和砂砾岩夹层2类夹层,其中,泥质夹层主要分布在油田边部,砂砾岩夹层则主要分布在油田内部.另外,识别出洪水期滞留沉积成因、洪水期水下分流河道间成因、洪水间歇期垂积成因、洪水期河床底部滞流沉积成因4种隔夹层类型.

2)L油田平面上由水下分流河道向水下分流河道间(或湖泊区域)层间夹层明显变厚,层内夹层也逐步发育;纵向上层间夹层的稳定程度高于层内夹层,且层内夹层的稳定程度自下而上依次变差.

3)L油田隔夹层对剩余油分布具有严格控制作用.纵向上,1小层注入水受重力作用影响,在夹层阻挡下沿夹层上方突进,造成1小层上部剩余油富集;2小层和3小层受较稳定分布夹层的影响,储量动用程度较差,剩余油均较为富集.平面上,1小层整体动用较好,远离水下分流河道中心的区域剩余油相对富集;2小层和3小层全区剩余油均较为富集.