邹拓
, 王永凯
Zou Tuo, Wang Yongkai, Tian Yun, Chen Pu, Yang Yuhua, Feng Guojie
中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
收稿日期: 2019-01-5
网络出版日期: 2019-06-25
版权声明: 2019 《录井工程》杂志社 《录井工程》杂志社 所有
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作者简介:
作者简介 邹拓 工程师,1984年生,2008年毕业于中国地质大学(北京)资源勘查工程专业,现在中国石油大港油田分公司勘探开发地质研究院从事开发地质与储集层建模等研究工作。通信地址:300280 天津市大港油田幸福路1280号。电话:(022)63955890。E-mail:Jeffchou6@163.com
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摘要
为了加深对港西油田四区厚层辫状河储集层内剩余油的认识,更准确地评价储集层内剩余油开发效果,运用储集层构型理论和层次界面分析法,按级次分析了港西油田四区厚层辫状河储集层内辫流带、辫状河道构型要素。研究结果表明,该区发育单一辫流带,主水道沿北东物源方向分叉形成2条河道主流线,平均砂厚10.9 m,长宽比约2.3∶1;辫状河道包括心滩坝和辫状水道2种(主要4级构型单元),提出了夹层配位差异、注采效应差异、砂体高程差异、沉积厚度差异4种单一心滩坝识别方法,总结了3种辫状水道充填模式(分别为砂质、半泥质和泥质充填),该区以半泥质水道充填沉积为主。通过单一心滩坝和辫状水道识别,对4级构型要素进行平面组合分析可知,该区辫状河储集层平面呈现“宽坝窄河道”特征,心滩坝内部发育丰富落淤层,局部发育坝上沟道,且因半泥质和泥质充填河道,对流体渗流形成一定范围的隔挡。该研究结果为区内注采井网部署及射孔方案设计提供了参考,也为该区剩余油挖潜提供了有力支撑。
关键词：
Abstract
To deepen the understanding of the remaining oil in the thick braided river reservoirs of Gangxi oilfield Ⅳ zone and evaluate the development effect of the remaining oil in the reservoir accurately,braided flow zone and braided channel architecture elements in the thick braided river reservoir of Gangxi oilfield Ⅳ zone were analyzed by grade on the basis of reservoir architecture theory and hierarchical interface analysis method. The results show that a single braided flow zone is developed in this area,and the main channel is bifurcated along the northeast source to form two main stream lines with an average sand thickness of 10.9 m and length-width ratio about 2.3∶1. The braided channel includes two types of channel bar and braided waterways(mainly four-stage architecture units). Four single channel bar identification methods are proposed,which are interlayer coordination difference,injection-production effect difference,sand body elevation difference and sedimentary thickness difference. Three types of braided waterway filling modes are summarized(sandy,semi-muddy and muddy filling). The study area is dominated by semi-muddy channel filling and deposition. Through the identification of single channel bar and braided waterway,the plane combination analysis of the four-stage architecture elements shows that the braided river reservoir plane in the study area presents the characteristics of wide dam and narrow river channel. The inner part of channel bar is rich in falling silt seams,and the channels on the dam are locally developed. Due to the semi-muddy and muddy filling of the river channel,a certain range of barriers are formed for fluid seepage. The research results provide reference for the deployment of injection-production well pattern and perforation scheme in the area,and also provide favorable support for tapping the potential of remaining oil in the area.
Keywords：
辫状河储集层是碎屑岩沉积体系中最为重要的沉积类型之一,其典型特征为沉积厚度大、粒度粗,是良好的油气储集层。自20世纪70年代Allen提出河流相储集层建筑结构概念以来,中外学者做过大量的野外露头、现代沉积、油田实例、水槽实验等多方面研究[1,2,3,4]。就目前研究程度来说,河流相储集层构型研究较冲积扇、三角洲、海底扇等沉积类型研究得更为透彻与完善。储集层构型研究的重点在于构型界面的识别和构型要素的表达(如特征相组合、形态与接触关系等)。对辫状河沉积体系而言,基于开发生产与剩余油挖潜研究需求,其构型研究重点是从6级界面中解析5至3级界面并识别其中构型要素及接触样式。本文以港西油田四区馆陶组Ⅱ油层组3-1砂层辫状河沉积为例,运用储集层构型理论和层次界面分析法[5,6],在各级构型界面识别基础上,着重分析优势储集层构型要素及其接触方式。为区内注采井网部署及射孔方案设计提供参考,并为该区剩余油挖潜提供支撑。
港西油田四区位于黄骅凹陷中部,北大港二级潜山构造带西段,是港西古凸起基底上发育起来的新近系油气藏,为夹持于港西断层与沙井子断层之间的地垒块构造。该区域含油层系单一,主力含油层系馆陶组Ⅱ油层组划分为3个砂层组,其中3-1砂层为主力含油层之一。参考Miall对河流相沉积体系界面分级[7],将港西油田四区辫状河储集层划分为由0至6级共七级构型界面, 其中:6级储集层构型界面为复合辫流带砂体沉积界面;5级储集层构型界面为单一辫流带沉积体界面,为多个单一成因砂体垂向叠置与侧向拼合的组合;4级储集层构型界面为单一成因大型底形(如心滩坝)沉积单元面,其限定的构型要素包含多个增生体的叠合;3级储集层构型界面为大型底形内部的增生面,如心滩坝内部的增生体、顶部的沟道充填面;2级构型界面为增生体内部层系组界面,是砂体内部不同岩相分界面;1级储集层构型界面为层系组内部层理系的界面,由一系列纹层组界面组成;0级储集层构型界面为层理系内一个纹层界面。
对于上述沉积体构型界面而言,0至2级构型界面只能靠岩心资料进行识别,或应用成像测井资料进行解释[8],从目前构型要素对于储集层内部剩余油分布及开发效果影响作用方面考虑,0至2级构型界面不会影响到剩余油的认识和开发效果评价,而3至6级构型界面的识别和要素分析是目前老油田开发中后期剩余油储集层剖析的重点。因此,本文重点剖析3至6级构型界面控制下的构型要素。
层次分析是储集层构型解析的主要思路。第一层次为辫状河储集层构型内辫流带识别;第二层次为辫流带所包含的多个单成因砂体识别,其主要沉积类型为心滩坝和辫状水道充填砂体;第三层次为单成因砂体内多期次砂体垂向加积形成的增生体的识别,即识别心滩坝内部构型层次。对厚层辫状河沉积而言,心滩坝和辫状水道是最重要的沉积砂体,也是辫状河储集层构型表征的重要内容。
辫状河多发育在山区或河流上游以及冲积扇上,河道坡降大,迁移迅速,使多个成因砂体在垂向及侧向相互连通,形成平面和垂向上反复叠加的储集体[9,10],即沉积学上的辫流带。辫流带是多个单成因砂体组合,隶属5至6级构型要素。通过地层单元划分和对比,在等时格架下分析,古河道范围内砂体带包括辫流带、溢岸和泛滥平原等构型要素,由于辫状河沉积中河道迁移速度快,溢岸沉积很容易被水流冲蚀而难以保存。综合港西油田四区NgⅡ-3-1砂层规模与形态展布分析(图1),该区仅发育宽条带状的单一辫流带,河道沿北东向展布,顺物源方向主水道迁移分叉形成2条河道主流线,沿主流线发育多条支流水道。主水道与分支水道的不断交织、分叉、汇合将辫流带内部砂体分割成多个心滩坝和水道组合。垂向上平均砂厚10.9 m,近物源处(北偏东)砂体沉积最厚达19.2 m,平面上辫流带长3.0 km,宽1.6 km。
沿主水道水流经多次分叉和汇聚在辫流带内形成交织状河道沉积。在主河道内,发育心滩坝及辫状水道,偶见堤岸、越岸等细粒沉积,但其很易受到后期河道冲刷而不易保存。辫状河有效储集层为心滩坝和辫状水道沉积。心滩是底流由两岸向中心辐聚,并携带沉积物在河床中部堆积下来,是辫状河道中最主要的富砂部位[11],心滩坝之间被辫状水道分割。不同心滩坝和辫状水道充填组合方式的识别是辫状河储集层构型研究的难点。
2.2.1 单一心滩坝识别
连片的辫状河道砂体中发育多个心滩坝,对单个心滩坝的识别是辫状河储集层构型表征的前提,也是后续认识剩余油分布的基础。由于缺乏该区取心资料,本文从测录井、注采动态等资料进行分析识别,总结出不同心滩坝特征依据。
(1)夹层配位关系差异。心滩坝内部3级构型要素包括增生体和夹层。洪泛事件期,高能水流携带大量粗粒砂质沉积物堆积形成顺流增生体。当洪水能量减弱时,细粒悬浮物质会在先前的增生体上垂向加积形成落淤层[2],洪泛间歇期,心滩坝稍高于水面或与水面平行,坝顶会被水流冲出一些小型沟道沉积。由于落淤层与坝上沟道沉积机理和岩性相似,在测井曲线上均表现为自然伽马明显回返至高值、地层电阻率相应降低的特征,统一划分它们为心滩坝内夹层。从沉积过程分析,同一心滩坝内,同一时期沉积的夹层高程应相差不大,且在一定范围内可追踪,至少在单一心滩坝内连续展布,如果出现夹层数量、位置、类型不同,或出现沉积间断,那么有可能分属不同心滩坝。如图2所示,分析单井测井响应特征,从大段箱状岩电曲线基本可以确定X 17-15井、X 16-13-2井均发育厚层心滩坝沉积。通过对其内部构型解析,X 17-15井底部发育一套落淤层,顶部发育一套沟道沉积,将心滩坝分割成2期顺流增生体;X 16-13-2井在心滩坝底部和中部各发育一套落淤层,形成3期增生体沉积。从夹层数量、类型和位置上看,这两口井所钻遇的显然为不同心滩坝。
(2)注采动态效应差异。开发后期密井网条件下,有丰富的注采动态资料,通过动态井组分析是否注采见效、注聚见剂等揭示砂体的连通性,据此判断是否同属单一心滩坝。港西油田四区是大港油田聚合物驱最早的试验区块,取得了较好的效果。示踪剂监测原理是:示踪剂从注水井注入后,会随着注入水沿高渗层或大孔道突入生产井,通过检测周围生产井的初见剂浓度和见剂时间,计算出水驱速度,从而评价井间对应效应差异。以X 18-13-2井组为例(图3),2009年4月对该井组中NgⅡ-3-1砂层注入9 Ci(居里)3H示踪剂(放射性活度1 Ci=37 GBq),在注入后第197 d时检测到X 16-13-2井示踪剂浓度为82.5 Bq/L,计算其水驱速度为1.74 m/d,而该井组中的另外两口监测井X 20-14-1井和X 17-15井在监测期间一直未检测出示踪剂。上述监测结果表明,在X 18-13-2井与X 16-13-2井间存在高渗条带,属于同一心滩坝沉积;在井网井距相近的情况下,排除构造因素干扰(该井组在同一断块内),则X 20-14-1井和X 17-15井很有可能与X 18-13-2 井分属于不同的心滩坝。
(3)河道砂体高程差异。同一成因时间单元内,同一沉积环境下,在无构造突变地质条件下,同一河道砂体与层位顶面距离应该近似,如区内X 12-11-3井与X 13-12-1井,砂顶高程相近,可判断两井属于同一心滩坝砂体;如果相邻井上河道砂体出现高程差,如区内的X 12-11-3井与Xx 11-12井,砂顶高程差近16 m,可判断两井不属于同一心滩坝砂体(图4)。
(4)沉积厚度差异。受古地形、水动力等因素影响,会导致不同河道砂体出现沉积厚度差异,可反推是否属于同一心滩坝砂体,也可以作为单一心滩坝辅助判定标准。如区内X 13-12-1井和X 12-11-3井心滩坝砂体厚度均16 m以上,但Xx 11-12井砂体厚度仅为8 m,也从另一个方面佐证它们不属于同一心滩坝砂体(图4)。
除了以上单一心滩坝识别特征,还有诸如沉积韵律性差异、测井曲线形态差异等特征,这些判定标志都不是绝对的,需综合多方面因素分析,同时考虑沉积模式、露头原型,以及平面构型要素组合等因素,最后在广泛连片发育的河道砂体中识别出单一心滩坝边界。综合运用以上单一心滩坝识别特征依据,并通过平剖映射、三维闭合,得出港西油田四区心滩坝平均长度768 m、宽度360 m,内部发育两套落淤层,将心滩坝分割成3期增生体,局部发育沟道沉积。
2.2.2 辫状水道充填组合方式分析
受地形、洪水、搬运距离等因素影响,水道会经历高能冲刷-垂向加积-细粒充填沉积过程,形成典型的河流相正粒序特征[12],测井曲线常呈钟形,剖面上呈顶平底凸的透镜状。不同水动力条件下,水道接受的砂泥充填类型不同,相邻构型单元在横向上的拼接方式也不同[13]。通过对港西油田四区4级构型单元拼接关系进行分析,总结出3种不同充填样式辫状水道与心滩坝组合。
(1)砂质辫状水道充填。洪水期临近结束,心滩坝刚出露水面,水道内持续较强水动力条件下携带的粗粒物质垂向加积,形成以中-细砂岩、细砂岩为主体的充填沉积物。该类型河道沉积顶面与两侧伴生的心滩坝顶基本处于同一位置,其厚度与同期心滩坝砂岩厚度相当或略小[14](图5a)。
(2)半泥质辫状水道充填。洪水期向憩水期过渡过程中,水动力能量逐渐变弱,水道底部仍然保留较粗滞留沉积,顶部细粒悬浮物质逐渐沉积,垂向上形成下粗上细的二元结构,下部充填中-细、细砂岩相,上部充填泥质或粉砂质岩相,形成半泥质充填水道。其有效砂体厚度与同期心滩坝相差较大,测井曲线呈现顶部渐变底部突变的钟形特征(图5b)。该区以该类型水道充填居多。
(3)泥质辫状水道充填。辫状水道的不断改道迁移,会使早期形成的水道很容易在水流改道后废弃,在憩水期充填一定量的泥质或粉砂质细粒沉积,形成泥质充填水道。该类型水道将两侧心滩坝分割开来,形成互不连通的渗流隔挡,影响流体运移,在长期注水开发过程中,该类型河道两侧心滩坝边部富集不同程度剩余油(图2)。
在单井构型要素识别、4级构型要素内部细分的基础上,采取规模约束、边界控制、模式指导方法,对港西油田四区NgⅡ-3-1主力砂层进行4级构型要素的展布研究。
结果表明(图6),在周期性洪水形成的河道单元中,辫状水道把广泛连片的砂体分割成多个单一心滩坝,平面上呈现“宽坝窄河道”特征。主水道平均宽度135 m,分支水道57 m,区域以半泥质充填水道为主,泥质充填水道对油水渗流有局部横向隔挡作用。心滩坝宽度与长度之比约为1∶2.3,单一心滩坝内部发育丰富的落淤层和坝上沟道夹层,垂向上对各期增生体形成一定范围的渗流屏障。在该区注采井网部署与射孔方案设计过程中必须考虑这些影响因素。
运用储集层构型研究理论,按照层次分析法,对港西油田四区NgⅡ-3-1砂层辫状河沉积储集层依次开展辫流带识别和辫状河道构型要素解析。 参考地震属性并结合砂体展布形态与规模分析得出如下结论:
(1)港西油田四区5级构型单元仅发育单一宽条带状辫流带,其沿北东向展布,顺物源展布方向发育2条主水道,垂向上河道砂体沉积厚度平均10.9 m,辫流带长3.0 km,宽1.6 km。
(2)该区4级构型单元主要包括心滩坝和水道沉积,提出了从夹层配位、注采动态效应、砂体高程差、沉积厚度4个方面识别单一心滩坝,总结归纳了泥质、砂质、半泥质3种辫状水道充填方式,并以半泥质辫状水道充填为主,辫状水道和心滩坝在平面上呈现“宽坝窄河道”特征。
The authors have declared that no competing interests exist.
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