海上油田薄儲層沉積期次解剖及開發(fā)意義
——以惠州油田L油藏為例

鄧永輝，戴建文，王 華，衡立群，楊 嬌，潘雪徵

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000)

惠州油田位于中國南海珠江口盆地東沙隆起西北斜坡，靠近惠州凹陷南側(cè)，是南海珠江口盆地首個投入開發(fā)的以構(gòu)造-巖性油藏為主的中型油田。主力層L油藏位于珠江組，為薄層巖性油藏，儲量占油田總地質(zhì)儲量的86%，該油藏的開發(fā)效果直接決定了整個油田的開發(fā)效益。

L油藏儲層巖性為細-粗粒長石巖屑砂巖，分選差，磨圓度為次棱-次圓狀。鉆井結(jié)果顯示，該油藏最大儲層厚度約13 m，最小厚度僅2 m，平均厚度不到8 m，儲層厚度薄、橫向變化快、內(nèi)部非均質(zhì)性強。近年來，隨著該油藏開發(fā)程度的不斷提高，出現(xiàn)了老井生產(chǎn)含水率不斷上升、油藏壓力迅速下降、注水井注水受效范圍難以精細控制等一系列生產(chǎn)問題，現(xiàn)有的儲層地質(zhì)認識已經(jīng)無法滿足油藏生產(chǎn)的需求。因此，在前人對惠州凹陷珠江組區(qū)域地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，通過分析L油藏儲層沉積物源、水動力特征及沉積微相類型，進而基于井震結(jié)合的研究方法，對儲層沉積期次進行精細解剖，明確儲層沉積演化規(guī)律，落實油藏內(nèi)部儲層砂體結(jié)構(gòu)特征，為油藏后續(xù)的注水開發(fā)調(diào)整提供地質(zhì)依據(jù)。

1 儲層沉積特征

珠江組沉積時期惠州凹陷南側(cè)處于古珠江三角洲前緣-東沙隆起濱岸物源體系沉積環(huán)境，沉積物源主要來自于西北部古珠江三角洲沉積體系，局部受東南部東沙隆起濱岸物源沉積影響[1-2]。L油藏儲層厚度薄、分布面積廣、鉆井資料有限，截止目前，從未開展過精細沉積物源及沉積微相研究，對于古珠江三角洲物源與東沙隆起濱岸物源體系在該區(qū)域的沉積貢獻差異認識較少。文中從儲層巖石學(xué)、巖石粒度結(jié)構(gòu)、巖心及測井特征入手，對L油藏沉積物源、水動力及沉積微相進行全面梳理，以期提升對該油藏儲層沉積特征認識的深度與精度。

1.1 儲層巖石學(xué)特征

惠州油田西部、中部、東部及南部5口井14個樣品巖石組分分析數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，不同區(qū)域儲層巖石組分具有一定的差異性(圖1)：油藏中部1、2井主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，2井發(fā)育少量長石石英砂巖及巖屑石英砂巖；南部P1井樣品中石英礦物含量普遍超過75%，較北部1、2井明顯增加，主要為長石石英砂巖；西北部P2井則主要為長石砂巖，石英及巖屑含量較中部區(qū)域明顯減少；東部4井與其他井巖石組分特征差異較大，石英礦物含量超過80%，全部為石英砂巖。

平面上不同位置巖石組分存在差異，說明油藏西部、中部及東部儲層形成于不同沉積期次的三角洲朵體。礦物組成的差異，主要由不同期次三角洲朵體的沉積規(guī)模、水動力條件及物源搬運距離造成。4井樣品礦物組成與油田主區(qū)截然不同，表現(xiàn)為石英含量高，雜基含量少的特征，與濱岸物源沉積體系成分成熟度高的組分特征一致[3]，推測其為東沙隆起濱岸沉積物源的北部分支。據(jù)此認為，L油藏主區(qū)物源主要來自北部古珠江三角洲沉積體系，東部4井區(qū)物源來自于東沙隆起濱岸沉積體系。

1.2 巖石粒度結(jié)構(gòu)特征

沿順物源方向選取相距約2 500 m的兩口井巖石粒度分析數(shù)據(jù)繪制巖石粒度概率圖，分析平面上不同位置沉積水動力特征?？拷胖榻侵尬镌磪^(qū)的P2井樣品粒度概率曲線為兩段式(圖2a)，主要發(fā)育懸浮次總體和跳躍次總體，缺乏滾動次總體，代表三角洲前緣水下分流河道水動力特征。東南部遠離古珠江三角洲物源的P1井樣品巖石粒度概率曲線則以跳躍次總體為主，缺乏懸浮次總體，發(fā)育少量滾動次總體(圖2b)，代表一種相對的強水動力環(huán)境，說明其沉積受海洋水動力影響較大，波浪潮汐作用明顯加強。L油藏處于河流、波浪與潮汐交互作用的沉積環(huán)境，沉積水動力條件的復(fù)雜多變性導(dǎo)致儲層橫向快速相變。波浪潮汐作用的強烈改造使得油藏內(nèi)部儲層橫向連續(xù)性優(yōu)于常規(guī)的以河流水動力為主的三角洲前緣沉積體[4]。

圖2 L油藏巖石粒度概率曲線

1.3 巖心微相特征

巖心觀察是認識地下儲層沉積特征的最直接手段。為了落實L油藏發(fā)育的沉積微相類型及平面變化規(guī)律，本次研究分別選取油藏中部、南部及東部三口井鉆井取心進行對比分析。

L油藏儲層巖心發(fā)育了豐富的沉積構(gòu)造，包括發(fā)育于河道底部的沖刷面、正粒序結(jié)構(gòu)、層理等多種沉積構(gòu)造類型(圖3)。北部2井巖心可見多期正韻律沉積構(gòu)造疊置發(fā)育，代表了多期水下分流河道沉積；南部P1井巖心則發(fā)育明顯的反粒序結(jié)構(gòu)，為典型的河口壩沉積特征；東部4井巖心可見大量石英顆粒，巖石粒度整體偏粗，膠結(jié)較差，比中部2井巖性疏松，層理不明顯，表現(xiàn)出與主區(qū)截然不同的沉積特征。巖心對比分析表明，L油藏在平面上存在明顯的沉積相變，油田主區(qū)主要受古珠江三角洲河流水動力控制，發(fā)育三角洲前緣水下分流河道沉積微相；南部遠離物源，同時靜水頂托效應(yīng)明顯加強，主要發(fā)育以河口壩為主的三角洲前緣末端沉積；東部4井區(qū)儲層在巖石組分、巖石粒度與主區(qū)截然不同，屬于東沙濱岸沉積體系物源向北延伸的遠端分支。

圖3 L油藏巖心照片

2 儲層沉積期次解剖及演化規(guī)律

沉積期次解剖是利用巖心、測井及地震等資料，在沉積學(xué)與層序地層學(xué)指導(dǎo)下，根據(jù)沉積體形成的時空關(guān)系對其進行分期次刻畫，再現(xiàn)其沉積演化過程[5-7]。開展儲層沉積期次解剖，可以在以平面刻畫為主的沉積微相二維表征基礎(chǔ)上，進一步落實沉積體在空間不同位置的疊置關(guān)系，進行沉積特征三維刻畫，更真實地重現(xiàn)沉積演化過程，提升油藏內(nèi)部儲層結(jié)構(gòu)特征的研究精度[8-9]。國內(nèi)學(xué)者對碎屑巖沉積期次劃分的研究主要聚焦于深水重力流、扇三角洲砂礫巖體等厚層快速堆積沉積體，而針對三角洲前緣薄儲層的沉積期次解剖研究較少。借鑒國內(nèi)學(xué)者對厚層沉積體沉積期次研究的方法思路，在沉積水動力、沉積微相研究基礎(chǔ)上，針對L油藏開展井震結(jié)合的儲層沉積期次三維刻畫[10-11]。

2.1 沉積期次

通過單井沉積微相分析，以三角洲前緣沉積模式為指導(dǎo)，基于鉆井等時地層對比原理，將L油藏劃分為四個沉積期次。西部及中部的三期沉積體主要來源于古珠江三角洲物源，沉積厚度相對大，平均厚度約8 m，東部4井區(qū)為東沙濱岸沉積體向北延伸的遠端分支，厚度薄，平均厚度僅2 m左右。

縱向上，L油藏儲層多為兩期砂體疊置發(fā)育，疊置砂體間發(fā)育薄層分流間灣泥巖沉積，或者不發(fā)育間灣泥，直接與下一期河道砂疊置。不同區(qū)域沉積體厚度也有明顯的差異，西部及中部沉積體整體厚度較大，由多期河道砂體疊置發(fā)育而成，東部4井區(qū)則發(fā)育厚度較薄的小規(guī)模河道砂體，沉積樣式與主體區(qū)域明顯不同。

平面上，順物源方向，單期沉積體內(nèi)部砂體具有明顯的前積特征，自北向南發(fā)育從三角洲前緣水下分流河道、三角洲前緣末端河口壩到前三角洲泥巖的完整沉積相序。垂直物源方向，自西向東整體上表現(xiàn)為基準面不斷下降的三角洲朵體側(cè)向遷移演化規(guī)律。

2.2 復(fù)合砂體沉積演化規(guī)律

常規(guī)薄儲層沉積演化規(guī)律分析主要依靠密井網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過鉆井砂體對比、解剖，從而刻畫沉積體的空間展布規(guī)律。海上油田由于鉆井數(shù)量有限，且受井位的非均勻分布限制，僅依靠鉆井資料無法達到精細解剖沉積體空間分布關(guān)系的目的，必須借助地震資料進行井間砂體分布預(yù)測，確定不同沉積期次砂體疊置關(guān)系[12-13]。

目前，國內(nèi)外主要運用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演技術(shù)進行薄儲層的地震預(yù)測，該技術(shù)基于地質(zhì)統(tǒng)計和隨機模擬的算法，綜合測井垂向分辨率高和地震橫向分辨率高的優(yōu)勢，從而提高儲層預(yù)測的精度[14-15]。然而，地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演方法是基于變差函數(shù)約束的隨機模擬，反演結(jié)果隨機性強，不確定性大，難以保證儲層預(yù)測結(jié)果的可靠性[16-17]。

本次研究綜合考慮油田地質(zhì)特征及地震資料分辨率，采用地震波形指示反演方法對目標儲層進行反演預(yù)測。該技術(shù)利用地震波形的相似性作為指示因子，驅(qū)動井間寬頻測井曲線模擬[11]，其理論基礎(chǔ)是：相似的沉積環(huán)境往往形成相似的巖性組合體，地震波形的橫向變化是對不同巖性組合體的綜合響應(yīng)，而相似的巖性組合體的地震波形響應(yīng)特征往往具有可類比性。

利用油藏內(nèi)測井資料齊全、巖性認識清晰的9口井資料，建立L油藏巖性、測井響應(yīng)及地震波形的關(guān)系，以此進行全油田地震波形指示反演，通過剩余井檢驗反演結(jié)果的可靠性。結(jié)果表明，地震波形指示反演儲層預(yù)測結(jié)果與鉆井吻合率超過80%。

通過連井沉積對比剖面與地震反演結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，波形指示反演數(shù)據(jù)體中，地震同向軸的連續(xù)性與鉆井劃分的四期沉積體具有良好的對應(yīng)關(guān)系。因此，采用井震結(jié)合、平剖互動的方式，對鉆井識別的四期復(fù)合沉積體界面進行三維追蹤識別，在此基礎(chǔ)上，以追蹤得到的沉積體界面為約束，從波形指示反演數(shù)據(jù)體中提取各期沉積砂體的均方根振幅屬性，從而精細刻畫各期次復(fù)合砂體的空間分布范圍及疊置關(guān)系(圖4)。

圖4 基于井震結(jié)合的沉積期次解剖

L油藏沉積早期，古珠江三角洲物源規(guī)模較小，三角洲朵葉發(fā)育范圍較為局限，主要分布于油藏西部，向海方向延伸約2.0 km，橫向?qū)挾燃s1.5 km，此時河流水動力較強，發(fā)育的微相類型主要為三角洲前緣水下分流河道，未發(fā)育河口壩沉積；第二期三角洲朵體沉積中心向東遷移，與第一期沉積疊置范圍較小，僅部分砂體接觸連通，由于物源供應(yīng)量明顯增加，三角洲橫向延伸規(guī)模明顯增大，覆蓋整個油田中心區(qū)域，順物源方向延伸規(guī)模約5.0 km，橫向規(guī)模最大約3.0 km，主要沉積微相類型為水下分流河道，分流間灣不發(fā)育，南部區(qū)域遠離物源，隨著河流水動力的減弱，開始出現(xiàn)河口壩沉積；第三期三角洲朵體沉積中心進一步東移，并且與第二期三角洲朵體大范圍疊置，物源供應(yīng)量與第二期接近，主要沉積微相類型仍以水下分流河道為主，遠端發(fā)育大量河口壩沉積；第四期朵體沉積主要來自東南部發(fā)育的東沙隆起三角洲物源體系，由于遠離物源，這一期次三角洲沉積規(guī)模小、厚度薄，且與第三期沉積體未發(fā)生大規(guī)模疊置，故無法準確判斷二者形成的先后關(guān)系(圖5)。

圖5 L油藏沉積演化

鉆井、地震及分析化驗資料綜合分析表明，廣泛發(fā)育的水下分流河道疊置砂體是L油藏優(yōu)勢儲集相帶類型，受波浪、潮汐作用的強烈改造，使原本相對獨立分布的水下分流河道砂體橫向連片發(fā)育，奠定了油藏內(nèi)部砂體總體連通的地質(zhì)基礎(chǔ)。南部三角洲前緣末端發(fā)育的河口壩砂體，是次一級的優(yōu)勢儲集相帶類型，可作為油藏后期擴邊、挖潛的目標。

3 砂體沉積期次解剖對油田開發(fā)的意義

L油藏儲層厚度薄，橫向非均質(zhì)性強，目前已有開發(fā)井主要分布在被探井及評價井證實的儲層發(fā)育區(qū)，油田的后期挖潛及注水井井位設(shè)計難度極大，通過精細的沉積微相及沉積期次刻畫，進一步落實油層內(nèi)部不同區(qū)域的儲層發(fā)育規(guī)律和砂體連通性，提升了油藏內(nèi)部儲層非均質(zhì)性的認識程度。基于前述研究認為，東部第四期沉積砂體是油田開發(fā)后期的重點挖潛目標，可以擇機設(shè)計1～2口水平井進行開發(fā)。此外，進行油田注水開發(fā)方案設(shè)計時，應(yīng)重視不同期次砂體的連通性，優(yōu)先選擇在同一沉積期次的砂體內(nèi)部設(shè)計注采井網(wǎng)，提高油藏注水能量補充效果。

4 結(jié)論

(1)通過巖石組分、粒度結(jié)構(gòu)及巖心沉積微相分析，首次在L油藏薄層沉積體中識別出東沙濱岸三角洲物源體系，L油藏的儲層是以古珠江三角洲物源為主、東沙濱岸物源為輔的雙物源沉積砂體組成的。

(2)以鉆井沉積對比模式為指導(dǎo)，結(jié)合高分辨率地震儲層預(yù)測成果，在L油藏內(nèi)部識別刻畫出四期三角洲朵體沉積，各期沉積體側(cè)向疊置發(fā)育，奠定了整個油藏內(nèi)部連通的地質(zhì)基礎(chǔ)。

(3)油田注水開發(fā)過程中，應(yīng)該優(yōu)先考慮在單期沉積體內(nèi)部設(shè)計注采井網(wǎng)，避免跨不同沉積期次砂體注水開發(fā)。

(4)南部廣泛發(fā)育的河口壩砂體及東南部東沙濱岸物源三角洲沉積體是L油藏開發(fā)后期挖潛的有利目標。