引用本文
王宝红, 汤克勇, 王峰, 贾然, 李洪飞, 刘晨. 储层非均质性研究——以辽河油区J 99区块为例[J]. 录井工程, 2021,32(4): 114-120.
WANG Baohong, TANG Keyong, WANG Feng, JIA Ran, LI Hongfei, LIU Chen. Study on reservoir heterogeneity: A case of J 99 Block in Liaohe oil region[J]. Mud Logging Engineering, 2021,32(4): 114-120.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2021.04.021  
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储层非均质性研究——以辽河油区J 99区块为例
王宝红, 汤克勇, 王峰, 贾然, 李洪飞, 刘晨
中国石油长城钻探工程有限公司录井公司

作者简介：王宝红 工程师,1987年生,2014年毕业于长江大学矿产普查与勘探专业,现在长城钻探工程有限公司录井公司地质检测中心从事油田开发分析工作。通信地址:124010 辽宁省盘锦市兴隆台区石油大街77号。电话:18698798092。E-mail:wbh20212021@163.com

收稿日期: 2021-10-26
摘要

沙四段杜家台油层是辽河油区J 99区块主力储层发育段,但J 99区块属于特殊的断块油气藏,断块较破碎,油气分布规律复杂。对该区块沙四段杜家台油层沉积微相划分、平面展布特征及物性特征研究分析和综合研究表明:J 99区块东北部杜家台油层发育为一套扇三角洲前缘亚相沉积,并细分出水下分支河道、河口坝、分支间湾及滨浅湖泥坪4个微相,平面相显示出砂体连续性差,以带状为主,且不同微相储层物性非均质性差异大。利用示踪剂技术对该研究区进行注采观察发现,在示踪剂注入井的周边,都分别监测出示踪剂显示,但时间、浓度与井距并不成正比关系,间接反映出该层位的不均质性。储层非均质性研究对该区下一步全面评价储层的特征,探讨砂体与构造对油气聚集的控制具有重要意义,对油田开发具有重要价值。

关键词: J 99区块; 杜家台油层; 储层非均质性; 示踪剂技术
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Study on reservoir heterogeneity: A case of J 99 Block in Liaohe oil region
WANG Baohong, TANG Keyong, WANG Feng, JIA Ran, LI Hongfei, LIU Chen
CNPC GWDC Mud Logging Company, Panjin, Liaoning 124010, China
Abstract

Dujiatai reservoir in the fourth Member of Shahejie Formation is the main reservoir development section of J99 block in Liaohe oil region, but J99 block belongs to a special fault-block hydrocarbon reservoir, with broken faulted blocks and complex oil and gas distribution law. The analysis and comprehensive study on sedimentary microfacies division, plane through-going characteristics and physical property characteristics of Es4 Dujiatai reservoir in this block indicates that Dujiatai reservoir in the northeast of J99 block develops a set of fan delta front subfacies deposition, and subdivides four microfacies: underwater distributary channel, mouth bar, interdistributary bay and coastal shallow lake mudflat. And the planar facies shows poor continuity of sand body, mainly banded, and the heterogeneity of physical property of different microfacies reservoir varies greatly. Injection-production observation of the study region using tracer technology found that tracer show was monitored around the tracer injection wells, while time and concentration were not proportional to the well spacing, indirectly reflecting the heterogeneity of the horizon. The study of reservoir heterogeneity is important to comprehensively evaluate reservoir characteristics in this region and explore the control of sand body and structure on petroleum accumulation, and is of great value for oilfield development.

Keyword: J 99 block; Dujiatai reservoir; reservoir heterogeneity; tracer technology
0 引言

油田的注水开发效果受储层非均质性影响较严重, 为进一步采取更有效的注水开发措施, 研究和分析油藏的储层非均质性极为重要[1, 2, 3]。

辽河油区J 99区块1983年投入开发以来, 经历了多次井网层系与注采关系调整, 目前已钻井110余口, 平均井距约为120 m, 综合含水率95.3%, 采出程度仅为24.5%。原水驱开发方式难以有效改善驱油效果, 迫切需要在砂体构型研究基础上, 建立扇三角洲前缘储层构型控制下的剩余油分布模式, 进而优选出有利层段及区域开展调驱研究, 而储层非均质性在储层评价中起着关键性的作用。

辽河油区处于辽宁省的西南部, 在辽河三角洲的中心地带, 是当前我国石油储量极高的一个地区, J 99区块在松辽盆地西部西斜坡的西南方向。其中位于古近系沙河街组的沙四上亚段杜家台油层是主要的含油层段, 目前剩余油十分富集[4]。

本文以J 99区块中东块断块为研究对象, 从沉积特征及物性特征方面出发, 借助示踪剂技术对该研究区储层非均质性进行针对性的评价。

1 沉积微相类型及平面展布

J 99区块主力油层在沙河街组, 自下而上又细分为沙四段、沙三段、沙二段和沙一段。前人对东营凹陷的沉积充填、层序格架、构造运动做了大量工作[5, 6, 7, 8, 9, 10, 11], 认为沙河街组沉积时期, 盆地裂陷, 气候由干旱转为潮湿, 水体加深, 主要发育扇三角洲前缘亚相及滨浅湖亚相[12, 13], 南部缓坡带由于地形坡度较缓, 砂体范围增大, 波浪与岸流的改造作用使得滩坝砂体沉积发育, 垂向上沉积体系有一定的继承性, 这些沉积体系的展布基本上控制了北部陡坡带内部油气有利储层的物质发育(图1)。

图1 研究区岩性剖面简图及沉积微相平面展布图

本次研究目的层系为古近系沙河街组四段杜家台油层, 该油层沉积时期, 由西部凹陷北侧注入湖盆的水系十分发育, 形成了大规模扇三角洲沉积。J 99区块以扇三角洲前缘水下分支河道与河口砂坝微相为主, 垂向上多期水道砂体交错叠置, 岩性主要包括含砾砂岩、粗砂岩、细砂岩以及泥质粉砂岩等, 交错层理较为发育。

综合测井、录井、地震资料以及沉积旋回特征, 将研究区杜家台油层进一步细分为2个油组、6个砂层组。根据研究区内由北向南的一条纵向对比剖面来看(图2), Ⅰ 油组、Ⅱ 油组的特征较为相似, 垂向上均为多期水道砂体叠置, 岩性为含砾砂岩、粗砂岩、细砂岩夹泥质粉砂岩与泥岩, 油组间有厚层泥岩分隔, 总体上Ⅰ 油组呈现的是一个复合韵律, Ⅱ 油组则是一个反韵律。杜家台油层沉积序列总体反映一个持续水进的沉积过程。Ⅱ 油组沉积时期, 北西方向物源供给能力强, 水道宽度大, 横向连续性好, 单砂体厚度平均约8 m, 含油性较好; Ⅰ 油组沉积早期, 沉积物供给减少, 平面上单砂体常呈“ 条带“ 状分布, 横向连续性有所降低, 单砂体厚度平均约5 m, 含油性好, 是本区最主要的产油层; Ⅰ 油组沉积晚期, 湖盆范围进一步扩大, 砂体沉积范围明显减小, 在区内呈窄“ 条带” 或“ 土豆” 状局限分布, 横向连续性差。

图2 研究区地层对比剖面图

2 储层非均质性

储层非均质性分类方案国内外众多, 其中主要有Pettijohn的分类[14]、Weber的分类[15]、Haldorsen的分类[16]以及裘亦楠的分类[17]。裘亦楠分类方案在我国各油田普遍使用, 本文依据裘亦楠对储层非均质性划分方法的基础上来分析, 结合微观上孔隙结构所反映的非均质性、宏观上层内与平面所反映的非均质性进行研究。

2.1 微观非均质性

储层微观非均质性是利用实验手段的镜下薄片观察分析、物性分析化验等方法与手段研究储层微观孔喉内影响流体流动的各种地质因素, 主要包括颗粒和填隙物分布、孔隙与喉道的大小、分选程度、配置关系及连通程度等非均质性。

研究区沙四段杜家台油层以碎屑岩储层为主, 岩性以泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩、含砾砂岩、砂砾岩为主, 其中少量含钙质。根据普通薄片、铸体薄片及扫描电镜观察, 岩石矿物成分以石英为主, 长石次之, 岩屑较少, 主要为变质岩岩屑和火成岩岩屑, 少见灰岩岩屑。含碳酸盐储层岩性主要为泥质粉砂岩、钙质泥岩、粉砂岩、钙质粉砂岩, 较少以纯碳酸盐岩的形式出现。根据镜下薄片研究, 岩石颗粒主要为尖状, 说明腐蚀程度较低, 胶结物主要为泥质, 钙质次之。研究区的储集空间类型主要为粒间孔、长石溶孔、生物体腔孔、碳酸盐胶结物溶孔、杂基间孔隙和晶间孔, 以中-细孔喉为主, 平均孔喉半径1.24 μ m, 孔喉分选系数2.01, 分选较差, 孔喉歪度5.08, 平均配位数 6.2, 属中-低渗、中-细喉型储层, 总体上反映研究区岩石成分及结构成熟度较低, 成岩作用较弱。

2.2 层内非均质性

储层特征变化在垂向上指示层内非均质性, 一个单砂层规模内变化主要受控于砂体力度和沉积构造的垂向演化, 用渗透率变异系数、突进系数和级差等指标来定量描述, 但在实际应用中, 各指标既不能较全面反映渗透率的垂向差异, 又经常出现各指标的评价结果相互矛盾的情况。单敬福等[18]尝试用综合系数作为判断储层非均质性的指标来评价渗透率的垂向差异性。经笔者研究, 本文以综合系数结合《石油天然气储层地质学》[19]渗透率非均质参数评价标准, 制定研究区的储层渗透率非均质性评价标准(表1)。

表1 储层渗透率非均质性评价标准

根据上述标准, 对J 99区块东北部26口井杜家台油层测井解释渗透率进行变化统计分析。从表2可以看出, 研究区杜家台油层6个砂层组渗透率变化较大, 平均渗透率15.8~57.2 mD, 综合系数均大于10, 表明整体上层内非均质程度较高。其中D 2砂层组层内非均质性较强, D 1、D 3、D 4这3个小层非均质性均为中等, D 5砂层组层内非均质性相对最弱, 综合系数为124.78, 而D 6小层的非均质性相对最强, 综合系数达324.12。对研究区层内渗透率韵律研究显示, 杜家台油层内渗透率韵律以复合韵律为主, 其次为反韵律, 正韵律和均质韵律则少见, 表明各小层层内非均质程度较高, 与综合系数统计结果较为一致(图3)。

表2 研究区杜家台油层内非均质性统计

图3 研究区井内层间渗透率韵律规律图

2.3 平面非均质性

砂体规模的研究可在一定程度上反映出平面非均质性, 主要是针对储层砂体的集合形态、规模、连续性, 以及砂体内孔隙度、渗透率的空间变化所引起的非均质性进行研究。

研究区杜家台油层组水下分支河道最为发育, 该区西北部和东北部大量发育, 其中部也偶有发育; 三角洲前缘较发育, 呈“ 条带” 状依次分布于滨浅湖边外侧, 河口坝主体也发育较少, 多呈孤立状自东至西分布于研究区内。从砂体厚度等值线图来看, 砂体形态以带状砂体为主, 部分为“ 土豆” 状, 砂体连续性一般。受古地貌及沉积物源的影响, 砂体主要发育在研究区的中部、南部和东南部区域, 最厚区域位于中部地区的J 2-17-5404井地区, 靠近东北部地区, 砂体逐渐变薄, 以J 2-16-304井为例, 仅为21.3 m。这主要是研究区的地理构造位置位于凸起的边缘凹陷内, 靠近北部凸起物源的缘故。

储层物性的平面展布特征也显示出极大的差异性, 从研究区砂层的孔隙度和渗透率统计分析来看, 孔隙度和渗透率的平面差异特征与砂体几何形态相似, 整体上是东北、西北部地区孔、渗值高于中部及南部地区, 且有由中北部向两侧降低的趋势。物性良好的储层主要集中在研究区东北、西北地区, 不同相带储层物性差异变化明显。研究表明(图4), 分支河道砂以砂体厚度略大、渗透率较高、孔隙度中等而优于其他砂体类型, 且平面展布广, 连片分布; 河口坝砂次之; 而在分支间湾以及湖相泥坪物性较差; 砂泥混合滩中砂泥高频互层出现, 虽然总体看来厚度较大, 但是其储集物性较差。因此, 水下分支河道砂体成为本区主要的储集单元, 砂岩粒度偏细, 分选好, 原生孔隙丰富, 随着埋藏加深, 产生一些次生孔隙, 加之渗透率高, 是很好的油气储层。

图4 不同微相储层物性特征分析

3 示踪剂对非均质性的启示

示踪剂技术在油田开发中目前已得到广泛运用, 而且在本研究区也陆续开展了一些研究[20]。通过研究发现, 示踪剂有一定的指示调剖区砂体发育情况的作用, 进而能反映层间非均质性。此次在研究区中优选出J 2-17-004 井, 在2020年7月6日注入官能团示踪剂, 并在邻区井J 2-17-5404、J 2-17-5302、J 2-17-5004、J 7-045-35C、J 2-16-4C及J 2-16-304井取样, 然后将样品送至实验室进行分析。结果表明, 6口井均检测到注入官能团示踪剂采出(图5), 其中:J 2-17-5004井示踪剂突破时间最早, 为18 d, 峰值时间为25 d, 峰值浓度为0.398 mg/L; J 7-045-35C井示踪剂突破时间最晚, 为48 d, 峰值时间为62 d, 峰值浓度为0.394 mg/L。从该注采井组示踪剂在周围油井采出曲线分析结果来看, 同等厚度的薄层砂沉积比同种微相内部的渗透性好。同期次沉积微相相邻井不同微相之间的连通, 由于水动能和沉积作用方式明显不同, 连通程度就会有区别。J 2-17-004井与J 2-17-5404井为同一期次沉积的水下分支河道砂, 两者之间的连通关系明显好于J 2-17-004井与J 2-17-5302井, 因为后者为河口坝与浅滩砂的接触关系, 虽为同一期次沉积, 但相变接触处砂岩的渗透率较差。

图5 研究区各井示踪剂采出曲线对比

从该井的解释结果看, J 2-17-004井与J 2-17-5004井的连通最好, 注采井距为302.45 m, 示踪剂检测结果与动态分析一致, 说明连通性很好。但J 2-17-004井与J 2-17-5302井注采井距仅为146.3 m, 注采井距较小, 示踪剂突破时间晚于J 2-17-5004井, 取到峰值的时间晚, 说明这两口井的连通性较差。分析认为导致这一结果可能是由于层内有隔层所致, 这也从侧面反映出层内存在非均质性。

4 结论

(1)通过对辽河油区J 99区块东北部杜家台油层沉积特征分析, 发育为一套三角洲-滨浅湖亚相沉积, 并细分为水下分支河道、河口砂坝、支流间湾、泥坪等沉积微相, 以水下分支河道沉积为主, 其中物源主要来自于东北部地区, 砂体连续性差。

(2)研究区杜家台组以带状砂体为主, 局部为“ 土豆” 状, 平面非均质性较强, 储集物性自水下分支河道、河口砂坝、支流间湾、泥坪依次变差, 小层属中-强非均质性, 微观表现出中-低渗、中-细喉的特点。

(3)示踪剂在井间有一定的指示连通作用, 研究区通过示踪剂注采技术, 分析结果显示层内连通性有差异, 井距较近的突破时间及峰值浓度反而比井距较远的要长和低, 在一定程度上指示层间的非均质性。应用井间示踪剂技术能够合理判断油水井组间连通关系, 提供目标井见水来水方向以及裂缝发育地区油层裂缝发育情况等, 后期通过示踪剂模拟软件进行曲线拟合, 可以获得井区的地层参数。

储层非均质性研究对该区下一步全面评价储层的特征, 探讨砂体与构造对油气聚集的控制具有重要意义, 可以为该地区的水驱开发调整提供有效的理论指导, 在油田开发方向上发挥重要的作用。

编辑 卜丽媛

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