靖安油田長4+5儲層單砂體劃分方法研究

史建國，周建堂，張 維，鄧涇蓉，賀建霞

（中國石油長慶油田分公司第四采油廠，陜西靖邊 718500）

靖安油田地處鄂爾多斯盆地伊陜斜坡構(gòu)造單元的中偏東北部，本區(qū)發(fā)育由東向西傾沒的低幅鼻狀隆起，鼻狀隆起軸線近于東西向，寬度近5 km。長4＋5沉積微相為水下分流河道與分流間灣相沉積，長4＋5油藏埋深1 730 m，砂層厚度10 m～35 m，河道寬度5 km～8 km。

經(jīng)過多年的注水開發(fā)，地質(zhì)儲量采出程度7.6%，綜合含水74.5%，油田已進(jìn)入中高含水開采階段，油藏平面剖面矛盾突出，穩(wěn)產(chǎn)及提高采收率難度加大。近兩年通過大量加密井、檢查井及野外露頭研究，結(jié)合測井分析，發(fā)現(xiàn)以往籠統(tǒng)的分層方式已不能滿足目前的開發(fā)需求，需進(jìn)一步細(xì)分層系至地層更小的單元-單砂體，探究油藏內(nèi)部單砂體空間展布特征與剩余油關(guān)系，揭示油藏水驅(qū)規(guī)律及開發(fā)潛力，同時對油田加密調(diào)整井、措施挖潛及開采剩余油具有十分積極的意義。

1 儲集層層次劃分

目前，儲層層次細(xì)分理論比較成熟，在靖安油田應(yīng)用比較廣泛。針對研究區(qū)儲集層主要為河湖三角洲沉積、三角洲前緣河道沉積成因的特點，采用“層序地層”等時地層對比技術(shù)進(jìn)行宏觀地層格架控制，采用“旋回對比、分級控制、不同相帶區(qū)別對待”的地層層次劃分對比技術(shù)進(jìn)行精細(xì)小層對比，綜合應(yīng)用鉆井取心、測井等資料，逐級剖析儲層砂體特征，以實現(xiàn)對儲集層砂體的逐級精細(xì)刻畫，進(jìn)而達(dá)到對單砂體精細(xì)解剖的目的。最終，將目的層段劃分為2個砂層組，7個小層，并在小層的基礎(chǔ)上細(xì)分為27個單砂體。

2 儲集層單砂體成因分析

2.1 單砂體的定義

1985年，Miall提出了一套河流相的儲層構(gòu)型要素分析法，具有更精細(xì)的層次，能夠精細(xì)到“單一微相”級別，且成果反映和界面為實際沉積單元體的物理界面，并注重三維分布上的研究。2008年張慶國等提出單砂體是指自身垂向上和平面上都連續(xù)，但與上、下砂體間有泥巖或不滲透夾層分隔的砂體[2]。2012年封從軍提出不同的單砂體在粒度、分選、雜基含量等方面存在較大差異，而且單砂體之間經(jīng)常存在較薄的泥巖、泥質(zhì)粉砂巖或泥質(zhì)細(xì)砂巖隔夾層，導(dǎo)致單砂體之間不連通。對于單砂體的識別，很多橫向分布穩(wěn)定的砂體實際上是復(fù)合河道砂體，是由多條單河道砂體拼合疊置形成的。單河道砂體在儲集物性方面的明顯差異和隔夾層的存在，導(dǎo)致復(fù)合河道砂體含油不均勻。

本文采用吳勝和提出“單一微相成因的砂體即單砂體[1]”的概念進(jìn)行研究，充分考慮砂體的展布特征，并結(jié)合巖心、單井相、連井相以及測井相等方面，對單砂體成因進(jìn)行研究，單砂體受到了三方面的約束，即成因、形態(tài)、規(guī)模。

2.2 單砂體的成因分析

目前，在單砂體成因研究上，本文在充分考慮砂體的展布特征，并結(jié)合巖心、單井相、連井相以及測井相等方面，同時沿用多數(shù)學(xué)者采用沉積微相細(xì)分和識別的方法，對單砂體成因進(jìn)行研究。

靖安油田長4＋5期儲層沉積時該區(qū)處于河湖交匯區(qū)三角洲前緣沉積環(huán)境，主要發(fā)育水下分流河道、分流河道側(cè)緣、河口砂壩、支流間灣等沉積微相。該區(qū)在巖心中可見平行層理、水平層理、大型交錯層理等，層理的多樣性說明水流動蕩多變，是河湖交匯區(qū)的沉積特征，使不同時期的河道不斷疊加和遷移，從而導(dǎo)致河道內(nèi)部砂體的相互切割、疊置，形成相對連片的復(fù)合河道。這些河道砂體構(gòu)成了主要儲集空間。

3 儲層單砂體識別及劃分

3.1 單砂體觀察數(shù)據(jù)獲取

本期長4＋5儲層野外露頭在延安市延長縣內(nèi)，砂體整體呈層狀，泥質(zhì)夾層特別發(fā)育，砂體形態(tài)呈楔狀、透鏡體、塊狀，砂巖厚度在0.5 m～3.0 m，接觸關(guān)系以疊加、切疊、孤立為主，砂體寬度在150 m～200 m。

3.2 單砂體疊置模式研究

由于受到河道擺動、變遷的影響，砂體間的關(guān)系較為復(fù)雜，解剖靖安油田長4＋5儲層，基本有孤立式、接觸式、切疊式、疊加式等四種。

孤立式是一種較為特殊的疊加模式，兩個單期河道中間有泥巖相隔，或兩個單期河道疊加在一個較大河道之上，總體上和較大河道一起構(gòu)成了河道微相。在不考慮下伏較大河道時，兩單砂體構(gòu)成孤立式[3]。孤立式單砂體連接關(guān)系在靖安油田長4＋5儲集層復(fù)合河道層次細(xì)分中比較少見。

接觸式是兩條河道砂體向中間連接方向厚度逐漸變薄，物性變差，多表現(xiàn)出河道側(cè)翼和河道間灣的特征。連接處兩口井砂體測井曲線特征有明顯差異，鄰井小層對比頂面拉平后往往有一定的高程差[4]。

圖1 單砂體垂向疊置關(guān)系圖

疊加式是兩河道砂體垂向上有明顯的疊加關(guān)系，測井曲線一般表現(xiàn)出兩種形式，一種是有泥質(zhì)層等非滲透夾層存在，而且夾層較厚，此時測井響應(yīng)明顯；另一種無明顯非滲透性夾層，多為物性夾層，上、下兩砂體多連通，測井響應(yīng)沒有存在非滲透夾層時特征明顯，但仍然是兩期單砂體疊加[5]。

切疊式是兩河道砂體向中間方向厚度變化不明顯，但中間部分砂體測井曲線呈現(xiàn)明顯的回返，顯示出兩期河道砂體的疊加，從曲線上可看出第二期河道對第一期河道的切割，鄰井小層對比頂面拉平后高程差不甚明顯[6，7]。

3.2.1 垂向疊置關(guān)系 根據(jù)野外露頭觀察，砂體在垂向上可細(xì)分為切疊式、疊加式、孤立式（見圖1）。

3.2.2 橫向疊置關(guān)系 根據(jù)野外露頭觀察及前人經(jīng)驗，砂體在橫向上可細(xì)分為切疊式、接觸式、孤立式（見圖2）。

3.2.3 砂體疊置關(guān)系組合 基于對單砂體研究由單砂體垂向疊置和側(cè)向疊置關(guān)系的研究，單砂體的連通關(guān)系是在兩口以上井的信息基礎(chǔ)上，開展的砂體接觸關(guān)系研究。結(jié)合沉積微相、單井在砂體的位置，推導(dǎo)出兩口井間存在砂體10種疊置類型，由于接觸式無法在測井資料上明確識別，故將橫向疊置關(guān)系中的接觸式和切疊式合為一種（見圖3）。

接觸形態(tài)不同，其油田影響也不同。平面矛盾突出主要為左右孤立式、左右切疊式；層間矛盾突出主要為上下孤立式；層內(nèi)矛盾突出主要為上下切疊式。研究區(qū)域長4+52期以上下孤立式、上下切疊式為主，野外露頭觀察也呈現(xiàn)這種接觸關(guān)系。

3.3 單砂體劃分標(biāo)準(zhǔn)方法

在構(gòu)建單砂體空間接觸關(guān)系的基礎(chǔ)上，確定了劃分單砂體的四個參數(shù)，包括測井曲線特征、微構(gòu)造特征、砂體厚度特征、廢棄河道沉積物。

3.3.1 測井曲線特征 首先要進(jìn)行曲線歸一化處理。油田開發(fā)過程中，測井儀器、測井工藝水平都在發(fā)生變化，導(dǎo)致出現(xiàn)同一測井系列刻度范圍值不一致的現(xiàn)象。將曲線數(shù)值歸一化，統(tǒng)一刻度范圍值，消除新老曲線不一致產(chǎn)生的誤差。一般采取下列公式進(jìn)行歸一化，將所有井刻度范圍值全部調(diào)整為0～1（無量綱）。

式中：SPnew、GRnew-SP和GR歸一化曲線值；SPmax、GRmax-SP和GR原始曲線最大值；SPmin、GRmin-SP和GR原始曲線最小值。

圖2 單砂體橫向疊置關(guān)系圖

圖3 單砂體疊置模式圖

單砂體界面量化標(biāo)準(zhǔn)是單砂體界面判定以GR凹峰為界，以GR值0.4～0.6（歸一化）作為標(biāo)準(zhǔn)，然后GR曲線反轉(zhuǎn)與SP曲線交集填充，增強(qiáng)重構(gòu)形成包絡(luò)面，進(jìn)行砂體連通性研究。對于界面不明顯時，輔以AC、厚度劃分。

3.3.2 微構(gòu)造特征 陜北地區(qū)區(qū)域構(gòu)造總體平緩，當(dāng)砂體構(gòu)造出現(xiàn)突變時，在確定砂巖組的頂?shù)捉缦蓿铱鄢尘皹?gòu)造差異之后，如果砂頂海拔變化超過鄰井最大厚度1/2時，則認(rèn)為是不同期河道砂體。

3.3.3 砂體厚度特征 同一地區(qū)同一條河流切割能力的差異變化較小，結(jié)合這一特點，當(dāng)某井點砂體厚度小于或大于鄰井厚度的1/2以上時，該井點可判定位于單一河道的邊部或者向邊部過渡地帶。

3.3.4 廢棄河道沉積物 廢棄河道代表一次性河流沉積作用的改道，因此廢棄河道沉積物是識別河道邊界的重要標(biāo)志。若發(fā)現(xiàn)廢棄河道沉積物，則可斷定是河道邊界。

4 單砂體展布特征

該區(qū)屬于三角洲前緣亞相，水體動蕩造成單砂體間相互切疊的情況比較嚴(yán)重，可分辨的單砂體規(guī)模變化較大，寬度在150 m～320 m。

從平面分布來看，單砂體規(guī)模變化較大，平面幾何特征為條帶狀、土豆?fàn)?、不?guī)則形狀，砂體寬度150 m～270 m，延伸長度1 500 m左右（見圖4、圖5），表明當(dāng)時河道沉積環(huán)境改道頻繁，河流的規(guī)模較小。同時砂體間存在滲流屏障，是導(dǎo)致部分油井長期見效，注水井注不進(jìn)、壓力高的原因之一。

5 單砂體應(yīng)用的主要方向

5.1 重新認(rèn)識水驅(qū)儲量控制程度

水驅(qū)儲量控制程度參數(shù)未描述“砂體間存在滲流屏障”的情況，本文提出一個參數(shù)，有效水驅(qū)儲量控制程度，它表示在同一單砂體內(nèi)部與注水井連通層厚度與總厚度之比，用于描述目前井網(wǎng)對砂體的最大有效水驅(qū)程度。

式中：h-單砂體內(nèi)連通油層厚度；H0-單砂體內(nèi)連通注水井厚度。

圖4 靖安油田長4＋5222單砂體平面分布圖

圖5 靖安油田長4＋5221單砂體平面分布圖

該區(qū)的水驅(qū)儲量控制程度由92.6%下降到85.1%，降低了7.5%，表明前期計算較大。

5.2 指導(dǎo)剩余油挖潛

結(jié)合單砂體研究成果，發(fā)現(xiàn)該區(qū)儲層存在注采不對應(yīng)井的現(xiàn)象，部署補(bǔ)孔、酸化、隔采、堵水等措施14井次，已實驗性的實施補(bǔ)孔1口，累計增油523 t，取得了較好的效果，指導(dǎo)了下步措施方向。

6 結(jié)論

（1）單砂體研究應(yīng)該是基于兩口以上井的信息才能開展，就一口井劃分單砂體，只不過是小層再細(xì)分?；趯紊绑w研究由單砂體垂向疊置和側(cè)向疊置關(guān)系的研究，單砂體的連通關(guān)系是在兩口以上井的信息才能開展的砂體接觸關(guān)系，結(jié)合積微相、井在砂體的位置，推導(dǎo)出兩口井間所在砂體10種疊置類型。

（2）砂體間存在滲流屏障，是導(dǎo)致部分油井長期見效，注水井注不進(jìn)、壓力高的原因之一。

（3）通過有效水驅(qū)儲量控制程度評價，表明前期水驅(qū)儲量控制程度計算結(jié)果偏大，導(dǎo)致開發(fā)效果不匹配。

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