录井工程  2019 , 30 (4): 119-125 https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-9803.2019.04.022

地质研究

羊二庄油田明化镇组曲流河储集层构型精细解析

王芮, 刘逸强

①中国石油大港油田公司勘探开发研究院
②中国石油大港油田公司第二采油厂

中图分类号:  TE132.1

文献标识码:  A

收稿日期: 2019-11-1

网络出版日期:  2019-12-25

版权声明:  2019 《录井工程》杂志社 《录井工程》杂志社 所有

作者简介:

作者简介:王芮 工程师,1990年生,2015年毕业于西安石油大学矿产普查与勘探专业,硕士学位,现在中国石油大港油田公司勘探开发研究院从事开发地质工作。通信地址:300280 天津市滨海新区大港油田勘探开发研究院。电话:(022)63963027。E-mail:wangrui@petrochina.com

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摘要

针对羊二庄油田明化镇组曲流河储集层存在的砂体横向变化大、砂泥分界认识不清、沉积物内部和沉积物之间非均质性强、剩余油挖潜难度越来越大等难题,基于河流相砂体沉积规律,结合岩心、测井、生产等动静态资料,应用现代沉积学理论,对曲流河储集层进行七、八、九级构型划分,识别出单一河道、单一点坝、单一侧积体和侧积层等级次的构型单元,并计算出单一河道的宽度、单一点坝的长度和厚度、单一侧积体的宽度以及侧积层倾角等参数。根据储集层构型精细解析结果,最终分析认为,受侧积夹层的影响,羊二庄油田明化镇组曲流河储集层点坝上部剩余油饱和度高于中下部,且驱油效率较低,为羊二庄油田下步剩余油挖潜提供了更可靠的地质依据。

关键词: 点坝 ; 侧积体 ; 侧积层 ; 构型 ; 剩余油 ; 羊二庄油田

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王芮, 刘逸强. 羊二庄油田明化镇组曲流河储集层构型精细解析[J]. 录井工程, 2019, 30(4): 119-125 https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-9803.2019.04.022

0 引 言

羊二庄油田位于天津大港油田黄骅坳陷羊二庄鼻状构造东北部,为赵家堡断层下降盘上的一个逆牵背斜(穹隆背斜)构造。钻遇地层自上而下为第四系平原组、新近系明化镇组和馆陶组、古近系东营组,主要含油层系为新近系明化镇组和馆陶组。目前该油田处于特高含水期,剩余油平面上呈“整体零散状分布,局部相对集中”的特点[1,2],挖潜难度越来越大。主要含油层系新近系明化镇组河流相砂体横向变化大、砂泥分界认识不清、沉积物内部和沉积物之间非均质性强,使得对河流相储集层的表征具有挑战性[3,4,5,6]。传统的沉积微相研究仅到复合河道,不能认清河道之间的叠置关系,对于已开发四十多年的老油田已不能满足下步剩余油挖潜需求,迫切需要开展储集层内部构型精细解剖。

1 储集层构型分析

羊二庄油田明化镇组沉积时期处于黄骅坳陷整个演化过程中的坳陷期,古近系的湖盆已经基本消亡,转为燕山山前的冲积平原沉积,各种河流砂体发育。从石油地质角度分析,明化镇组是良好的储集层段。明下段剖面上以厚层泥岩为主,间有中厚层砂岩,平面上多呈透镜状不连续分布。针对明化镇组曲流河沉积特点,在单砂层对比和砂体成因类型分析的基础上,进行井间单一边滩的识别,从而解剖单一边滩内部的构型特征[7,8,9,10]。本次构型分三个层次:第一层次为七级构型,对应着Miall(1985)提出的五级构型,成因为曲流河底部冲刷面和河道旋回末期加积废弃泥岩顶面,测井相上表现为典型的正旋回,局部可见水动力增强导致砂岩加积而成的复合正旋回;第二层次为八级构型,对应着Miall的四级构型,成因为周期性洪水事件形成的底部冲刷面和侧向落淤沉积面,在微电极测井系列上,是典型的次级正旋回;第三层次为九级构型,对应着Miall的三级构型,成因为周期性洪水事件中不同水动力变化反应的产物,多以小型冲刷面为主,在微电极测井系列上局部有响应[11,12,13,14,15,16]

1.1 七级构型分析

七级构型分析即为单一河道的识别,在单井识别单河道界面基础之上,仍需通过连井间进行合理的空间组合来确定单一河道的侧向边界。前人的研究方法有储集层地质学法[2]、动态分析法[17]、油藏地球化学色谱指纹法[18]等。结合羊二庄油田实际资料,本次研究综合运用河道砂岩厚度变化趋势及突变、动态分析、井震结合分析河道展布、废弃河道分布等诸多方法,完成了单一河道砂体的侧向对比。本文选取其中3种方法进行阐述。

1.1.1 河道砂岩厚度变化趋势及突变

测井解释的单层砂厚通常是成因单元砂体构成,即复合河道砂。这类砂体表现为纵向上由不同期次的河道砂相互叠置的正韵律特征,反映的是复合河道砂的厚度,故只用砂岩的厚度差异判断河道砂体的边界,可行性难度大,同时最终判断结果盲目性大。本次利用河道砂体厚度的变化趋势与河道砂岩厚度差异相结合,来判断单河道砂体的边界。曲流河河道不断侵蚀凹岸沉积凸岸,导致凸岸河道砂体坡度缓而凹岸坡度陡。向河道凸岸,砂体缓慢减薄,如图1所示,羊二庄油田单一河道表现为条带状,NmⅢ 4-3河道砂在Z 6-16-2井处厚度较大,向Z 7-12-1井方向砂岩厚度变薄,再向Z 7-10-2井方向突然出现砂岩厚度变厚,因而判断该河道砂体的凸岸边界就在砂岩变厚的位置,即砂体边界存在于Z 7-12-1井和Z 7-10-2井之间。

图1   河道砂岩厚度变化趋势及突变剖面

   

1.1.2 动态分析法

鉴于羊二庄油田部分井区进行过示踪剂监测,可以通过分析示踪剂监测资料结果来确定井间砂体的连通关系、分析河道边界的具体位置和验证储集层构型研究成果。如图2中ZX 7-13井注入示踪剂,在同层位相距30 m处的Z 7-10-2井很快见剂,证明ZX 7-13井与Z 7-10-2井处于同一河道内,并存在注水开发的优势渗流通道。位于通道内的采油井,总是比周围的其他采油井先受效,这可以指导后期注水开发方向。

图2   利用示踪剂资料识别单一河道

   

1.1.3 井震结合分析河道展布

地震属性是地震数据中反映不同地质特征的分量或子集, 是刻画描述地层结构、岩性以及物性等地质信息的地震特征量。一定的沉积环境有其特定的物质表现,沉积相揭示了目的层段的沉积环境,沉积相变化导致的储集层参数的变化在地震属性上都会有相应的响应。

在河流相沉积中,相同测井曲线形态的砂岩可能来自不同的河道。井间储集层构型要素分布预测,在地震剖面中河道边界的反射强度发生变化。如图3中Z 6-14井和Z 9-14井的NmⅢ 4-3层位曲线尽管形态相似,但结合地震剖面看,这两口井之间有明显的反射强度变化:在Z 6-14井处为强反射,在Z 9-14井处也为强反射,两井中间则出现弱反射,据此可以识别出河道边界位于Z 6-14井和Z 9-14井之间。

图3   利用地震剖面识别单一河道

   

总之,上述3种方法可有效识别单一河道,但这并不是绝对的,在实际应用过程中不能单独凭借一种标志来识别单一河道,必须结合砂体的成因及砂体的一般分布规律。以NmⅢ5为例(图4),研究区砂体平面上为片状,呈大范围分布,砂体厚度大,可识别出A、B、C、D四条单一河道,反映该区物源充沛,具有典型的同期多河道的特征。

图4   研究区单一河道平面展布

   

1.2 八级构型分析

八级构型分析即为单一河道内单一边滩的识别,边滩是在曲流河弯曲度较大的河段,凹岸侵蚀凸岸沉积,在河床缓坡地形的基础上形成的。每次洪水过后都会形成一个新的侧积体,同时对早一期的侧积体造成冲刷,使早期侧积层在河床底部遭受强烈的冲刷而被冲刷殆尽。

1.2.1 单井识别单一边滩

河流侧向加积形成点坝,河道的频繁改道形成点坝之间的叠置和切割,边滩砂体最重要的特征是其内部发育侧积体,单井垂向上一个点坝由若干侧积体组成,侧积体之间发育斜交层面的侧积层。根据岩电标定结果,侧积层发育部位自然伽马、自然电位与电阻率测井曲线上有不同程度回返,单个侧积体均由正韵律组成。如图5为羊二庄油田Z 6-16-5井NmⅢ4层位识别出的单一边滩,其测井曲线表现为箱形或钟形与箱形的组合。

图5   边滩测井曲线特征

   

1.2.2 单一边滩平面特征

边滩的形成是一个明显的“凹蚀增凸”过程。边滩是曲流带内部厚度最大的砂体,在砂体等厚图上为厚度较大的区域,并且有多个厚度中心,故可以将厚度中心的分布特征作为识别点坝的辅助标志。图6a为羊二庄油田某区块的砂厚图,可以看出在Z 9-10-2和Z 6-11-1井区砂体较厚(12~16 m),结合图6b沉积微相图可以分析该井区发育边滩相。

图6   NmⅡ8-2单砂层砂体展布与边滩展布

   

对于井控程度低的稀井网区,难以准确确定单个边滩的边界。本文利用已有的井点资料,统计了密井网区NmⅡ8层51口井、NmⅢ5层60口井的边滩宽厚比、长宽比等数据(表1),通过拟合建立边滩长度与宽度的相关关系式(图7),对稀井网区的边滩边界作出预测,进而合理刻画单一边滩的平面分布特征。以研究区NmⅢ5层为例(图8),在平面上识别出多个单一边滩,由于边滩砂体在河道内部厚度最大,废弃河道代表边滩发育的结束,边滩总是紧邻废弃河道分布。

表1   密井网区边滩数据

   

层位厚度/m厚度均值/m宽度/m宽度均值/m长度/m长度均值/m长/宽长/宽(均值)
NmⅡ89.6~24.615.9167.6~632.4372.2266.7~762.0444.20.7~2.01.2
NmⅢ53.5~17.98.755.4~466.5189.4122.7~720.1344.10.7~2.01.2

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图7   边滩几何参数关系

   

图8   研究区单一边滩平面分布

   

1.3 九级构型分析

在八级构型识别的基础上,进行其内部结构解剖,主要分析边滩内部侧积体和侧积层的分布,实际上这是以河流相加积体定量模式作为指导,应用地下多井资料进行模式拟合的过程。

近年来国内外众多学者根据露头和现代沉积学理论建立了各种各样的侧积模式[19,20],有水平斜列式、阶梯斜列式、波浪式等,依照侧积层特征、形成环境等因素,判断羊二庄油田主要为“水平斜列式”的侧积层,每一个侧积层在空间上都为一倾斜的微凸新月形曲面,一系列这样的曲面向同一方向有规律地排列构成边滩的夹层骨架。泥质侧积层向下 “延深”及保存情况取决于枯水期水位和下次洪水的水动力。现代沉积和露头成果显示,枯水期的水位一般距河道顶约2/3,故泥质侧积层保存在河道上部2/3处,所以大多侧积体底部是连通的,即形成“半连通体”模式(图9)。

图9   曲流河九级构型剖面模式图

   

1.3.1 单井识别边滩内部夹层

针对取心井,可以在岩心上直观地识别出内部夹层,但羊二庄油田取心井资料有限,故针对其他非取心井,主要依据测井曲线回返、幅度差异,并结合测井解释的数字成果定量识别。本文还借助对地质情况反应灵敏的微电极曲线来辅助识别侧积层。通过测井曲线可以识别出取心井Z 6-16-5发育边滩内部侧积层有两种,即泥质侧积层和钙质侧积层。泥质侧积层反映在测井曲线上主要为泥岩特征,具体表现为自然伽马值明显增大,微电极幅度明显下降,幅度差几乎为零或很小;钙质侧积层测井曲线上表现为自然伽马值较低,微电极呈尖峰状。通过和取心井比对(图10),岩心识别与测井曲线识别出的侧积层能够一一对应。如岩心深度1 622.8 m处识别出的泥质侧积层,测井回返极值深度为1 623.3 m;在岩心深度1 627.1 m处识别出的钙质侧积层,测井回返极值深度为1 627.5 m。

图10   Z 6-16-5井九级构型界面图

   

1.3.2 井间识别九级构型

井间识别侧积体与侧积层是点坝内部解剖的关键。据Ledder 和Lorenz的经验公式可知关于河流满岸宽度、单一侧积体宽度、侧积层倾角之间关系。

Wc=6.8d1.54(1)

Wm=51.57d1.555 4 (2)

Wl=2Wc/3(3)

tanβ=1.5d/Wc(4)

式中:d为单一河道厚度,m;Wc为河流满岸宽度,m;Wm为单一曲流带的宽度,m;Wl为单一侧积体宽度,m;β为侧积层倾角,(゜)。

通过统计羊二庄油田明化镇组各单砂体中平均砂体厚度(河流满岸深度),根据公式(1)、公式(3)推算其平均河流满岸宽度和单一侧积体水平宽度,进而计算得到各层的侧积层倾角(图11)。经计算,研究区侧积层倾角集中在2°~4°之间,平均倾角2.5°。

图11   羊二庄油田明化镇组主力单砂层侧积倾角分布

   

需要指出的是,这种方法适用于井距较小的区域,单一侧积层的规模小于井间距。否则,利用井间信息难以控制九级构型规模。

2 剩余油挖潜认识

在老油田开发中,影响水驱开发效果和剩余油分布的主控因素是储集层的非均质性,其主要受沉积相及内部构型控制。在Miall构型理论的指导下,采用储集层地质学相关原理对羊二庄油田明化镇组进行砂体构型研究,通过利用已知密井网区资料建立相关公式来定量表征疏井网区的构型单元特征,进而结合开发地质学动态特征进行验证。认识到不同的构型单元作为隔层或夹层,能够起到隔挡流体流动的作用。

在羊二庄油田划分重点解剖区,选取注采完善的井组为对象,研究剩余油分布的控制因素。如图12中Z 8-14-2井和Z 8-13-5井是解剖区NmⅢ5层位的一组相距30 m的对子井。其中Z 8-14-2井于2010年投产,生产一段时间后,含水率迅速上升至95%,因含水率过高而关井停产并转至注水井;Z 8-13-5井于2012年投入生产,投产初期含水率仅为7%,这两口井生产情况差异明显。经分析,这两口井的井距近且位于同一点坝内,砂体发育稳定,可排除渗流地质差异的影响,因此更主要的原因是砂体内部发育的侧积层起到了隔挡的作用。该解剖区注水方向为从东至西,Z 8-14-2井的侧积层一侧河道底部为高渗带,易形成大孔道,加之重力的作用,越往河道底部注入水,水洗程度越强,由于受到侧积层的隔挡作用,缺少泄压通道,注入水几乎未波及到Z 8-13-5井的中上部砂体,驱油效率低。从侧面证明了平面上剩余油分散,局部富集。因此,从单井来看,剩余油主要集中在砂体的中上部,这也辅助印证了两口井之间存在构型界面。

图12   羊二庄油田某解剖区侧积层平面分布

   

3 结 论

(1)羊二庄油田明化镇组为典型的曲流河沉积,主要发育点坝、废弃河道、泛滥平原等沉积微相,对曲流河不同级次的构型界面进行划分,可分为单一曲流带、单一边滩、侧积体与侧积层等。

(2)通过已知井的岩心或测井资料可以求取边滩长度与宽度的相关关系式,进而对稀井网区的边滩边界作出预测,合理地刻画单一边滩的平面分布特征。

(3)侧积层是曲流河内部重要的九级构型界面,可利用其对储集层流体的渗流隔挡作用分析注入水难以波及到的区域,即剩余油富集区,对剩余油挖潜起到指导作用。

(编辑 唐艳军)


参考文献

[1] 陈程,贾爱林,孙义海.

厚油层内部相结构模式及其剩余油分布特征

[J]. 石油学报,2000,21(5):99-102.

[本文引用: 1]     

CHEN Cheng,JIA Ailin,SUN Yihai.

Internal phase structure model of thick oil layer and its remaining oil distribution characteristics

[J]. Acta Petrolei Sinica,2000,21(5):99-102.

[本文引用: 1]     

[2] 吴胜和,岳大力,刘建民,.

地下古河道储层构型的层次建模研究

[J]. 中国科学D辑:地球科学,2008,38(增刊1):111-121.

[本文引用: 2]     

WU Shenghe,YUE Dali,LIU Jianmin,et al.

Hierarchical modeling of underground ancient channel reservoir structure

[J]. Science in China(Series D):Earth Sciences,2008,38(S1):111-121.

[本文引用: 2]     

[3] BEST J L,ASHWORTH P J,BRISTOW C S,et al.

Three-dimensional sedimentary architecture of a large,mid-channel sand braid bar,Jamuna River,Bangladesh

[J]. Journal of Sedimentary Research,2003,73(4):500-521.

[本文引用: 1]     

[4] 周银邦,吴胜和,计秉玉,.

曲流河储层构型表征研究进展

[J]. 地球科学进展,2011,26(7):695-702.

[本文引用: 1]     

ZHOU Yinbang,WU Shenghe,JI Bingyu,et al.

Research progress on the characterization of fluvial reservoir architecture

[J]. Advances in Earth Science,2011,26(7):695-702.

[本文引用: 1]     

[5] 岳大力,吴胜和,刘建民.

曲流河点坝地下储层构型精细解剖方法

[J]. 石油学报,2007,28(4):99-103.

[本文引用: 1]     

YUE Dali,WU Shenghe,LIU Jianmin.

An accurate method for anatomizing architecture of subsurface reservoir in point bar of meandering river

[J]. Acta Petrolei Sinica,2007,28(4):99-103.

[本文引用: 1]     

[6] 宁士华,肖斐,束宁凯.

特高含水开发期曲流河储层构型深化研究及应用

[J]. 断块油气田,2013,20(3):354-358.

[本文引用: 1]     

NING Shihua,XIAO Fei,SHU Ningkai.

Deepening research and application of meandering river reservoir configuration at extra-high water cut development period

[J]. Fault-Block Oil & Gas Field,2013,20(3):354-358.

[本文引用: 1]     

[7] 束青林,张本华. 河道砂储层油藏动态模型和剩余油预测[M]. 北京:石油工业出版社,2004:60-65.

[本文引用: 1]     

SHU Qinglin,ZHANG Benhua.Reservoir dynamic model of river sand reservoirs and remaining oil prediction[M]. Beijing:Petroleum Industry Press,2004:60-65.

[本文引用: 1]     

[8] 林博,戴俊生,冀国盛,.

河流相建筑结构随机建模与剩余油分布研究

[J]. 石油学报,2007,28(4):81-85.

[本文引用: 1]     

LIN Bo,DAI Junsheng,JI Guosheng,et al.

Study on stochastic modeling of architectural element and remaining oil distribution in fluvial facies reservoir

[J]. Acta Petrolei Sinica,2007,28(4):81-85.

[本文引用: 1]     

[9] 刘建民,徐守余.

河流相储层沉积模式及对剩余油分布的控制

[J]. 石油学报,2003,24(1):58-62.

[本文引用: 1]     

LIU Jianmin,XU Shouyu.

Reservoir sedimentary model of fluvial facies and its control to remaining oil distribution

[J]. Acta Petrolei Sinica,2003,24(1):58-62.

[本文引用: 1]     

[10] 董冬,陈洁,邱明文,.

河流相储集层中剩余油类型和分布规律油气藏研究

[J]. 油气采收率技术,1999,6(3):39-46.

[本文引用: 1]     

DONG Dong,CHEN Jie,QIU Mingwen.

Remaining oil types and distribution law in fluvial facies reservoirs

[J]. Oil and Gas Recovery Technology,1999,6(3):39-46.

[本文引用: 1]     

[11] 林承焰. 剩余油形成与分布[M]. 东营:石油大学出版社,2000:1-14.

[本文引用: 1]     

LIN Chengyan.Formation and distribution of remaining oil[M]. Dongying:China University of Petroleum Press,2000:1-14.

[本文引用: 1]     

[12] 赵翰卿.

河道砂岩中夹层的稳定性

[J]. 大庆石油地质与开发,1985,4(3):100-107.

[本文引用: 1]     

ZHAO Hanqing.

Continuity of intercalated beds in channel sandstones

[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing,1985,4(3):5-16.

[本文引用: 1]     

[13] 渠芳,陈清华,连承波.

河流相储层构型及其对油水分布的控制

[J]. 中国石油大学学报(自然科学版),2008,32(3):14-18.

[本文引用: 1]     

QU Fang,CHEN Qinghua,LIAN Chengbo.

Fluvial facies reservoir architecture and its control over the distribution of oil and water

[J]. Journal of China University of Petroleum,2008,32(3):14-18.

[本文引用: 1]     

[14] 闫百泉,张鑫磊,于利民,.

基于岩心及密井网的点坝构型与剩余油分析

[J]. 石油勘探与开发,2014,41(5):597-604.

[本文引用: 1]     

YAN Baiquan,ZHANG Xinlei,YU Limin,et al.

Point bar configuration and residual oil analysis based on core and dense well pattern

[J]. Petroleum Exploration and Development,2014,41(5):597-604.

[本文引用: 1]     

[15] 曾祥平.

储集层构型研究在油田精细开发中的应用

[J]. 石油勘探与开发,2010,37(4):483-489.

[本文引用: 1]     

ZENG Xiangping.

Application of reservoir structure research in the fine exploitation of oilfields

[J]. Petroleum Exploration and Development,2010,37(4):483-489.

[本文引用: 1]     

[16] 李阳.

储层流动单元模式及剩余油分布规律

[J]. 石油学报,2003,24(3):52-55.

[本文引用: 1]     

LI Yang.

Flow unit mode and remaining oil distribution in reservoir

[J]. Acta Petrolei Sinica,2003,24(3):52-55.

[本文引用: 1]     

[17] 王洪光,蒋明,张继春,.

高含水期油藏储集层物性变化特征模拟研究

[J]. 石油学报,2004,25(6):53-58.

[本文引用: 1]     

WANG Hongguang,JIANG Ming,ZHANG Jichun,et al.

Simulation on variation of physical properties in high water-cut reservoir

[J]. Acta Petrolei Sinica,2004,25(6):53-58.

[本文引用: 1]     

[18] 马亭,梅博文,张俊,.

轮南油田三叠系油藏流体连通性的地球化学研究

[J]. 石油学报,1997,18(4):38-42.

[本文引用: 1]     

MA Ting,MEI Bowen,ZHANG Jun,et al.

A study on reservoir continuity of Triassic reservoirs of Lunnan Oilfield in Tarim Basin

[J]. Acta Petrolei Sinica,1997,18(4):38-42.

[本文引用: 1]     

[19] 杜庆龙,王元庆,杜丽红,.

不同规模地质体剩余油的形成与分布研究

[J]. 石油勘探与开发,2004,31(增刊):95-99.

[本文引用: 1]     

DU Qinglong,WANG Yuanqing,DU Lihong,et al.

Formation and distribution of remaining oil in geological bodies of different scales

[J]. Petroleum Exploration and Development,2004,31(S):95-99.

[本文引用: 1]     

[20] 吴林,陈清华,肖斐,.

井斜轨迹对储层构型及其油水分布研究的影响

[J]. 油气地质与采收率,2014,21(2):75-79.

[本文引用: 1]     

WU Lin,CHEN Qinghua,XIAO Fei,et al.

Influence of well deflection trajectory on reservoir configuration and its oil-water distribution

[J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2014,21(2):75-79.

[本文引用: 1]     

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