汪 濤， 任麗華， 張憲國， 付 勇

(中國石油大學(華東) 地球科學與技術學院，山東 青島 266555)

我國東部大部分陸相老油田已進入開發(fā)生產的中-高含水期，油田內部“三高二低”的開發(fā)矛盾日益突出,但剩余油開采仍具有較大潛力。其中河流相儲層由于砂體內部儲層非均質性嚴重，油氣采收率低,是陸相儲層中仍具有較大剩余油開采潛力的領域[1-2]。但河流相儲層在沉積過程中常出現(xiàn)多期河道切割疊置，不同時期沉積的水動力條件有所差異，導致河流相砂體內部結構復雜，剩余油分布潛力規(guī)律較難認識[3]。因此，本文以羊二莊油田明化鎮(zhèn)組下段NmⅢ4、NmⅢ5小層曲流河厚砂體為例,基于 Miall 的河流相建筑結構分析法[4-5],通過在三維尺度上對儲層內部的結構進行精細解剖，得到各級次構型單元，并在此基礎上研究不同級次儲層構型單元對剩余油分布規(guī)律的影響，以提高對河流相剩余油分布潛力的認識。

目前,羊二莊油田已進入高含水期,剩余油分布異常復雜,分析難度大. 開采的主要矛盾已由層間矛盾轉為層內矛盾,乃至砂體內部建筑結構之間的矛盾，因此需要建立能精細描述當前儲層內部復雜結構的地質模型。并在此基礎上，研究儲層內部不同構型單元對剩余油分布的控制作用，為儲層構型分析法在剩余油研究和油藏精細描述中的應用提供新的思路，也為提高東部其它陸相老油田的開發(fā)效果提供借鑒。

1 區(qū)域地質概況

羊二莊油田位于黃驊坳陷羊二莊鼻狀構造東北部，為趙家堡斷層下降盤上的一個逆牽背斜(穹隆背斜)構造。油田經過40多年的開發(fā)生產，目前綜合含水率達到90%以上,主力產層高采出、高含水。明化鎮(zhèn)組下段主力含油層具有良好的儲層物性，孔隙度一般在26%～34%，滲透率超過 4 000×10-3μm2。巖性為長石細砂巖，巖石固結程度較差，膠結疏松，膠結物以泥質為主。

羊二莊油田明化鎮(zhèn)組下段主力含油層為NmⅢ4和NmⅢ5小層，發(fā)育厚層曲流河砂體[6]，其中，NmⅢ4和NmⅢ5小層又可進一步劃分為六個單砂體：NmⅢ4-1、NmⅢ4-2、NmⅢ4-3和NmⅢ5-1、NmⅢ5-2、NmⅢ5-3。厚層曲流河砂體是在沉積過程中曲流河頻繁改道形成，從而導致砂體內部結構復雜，剩余油分布潛力較難認識。

2 曲流河儲層構型

儲層構型研究的目的是采用層次分析法，將儲層內部的結構在精細的尺度上解剖成各級構型單元，繼而刻畫各級構型單元內部砂體的發(fā)育特征。

2.1 構型分級方案

沉積界面識別劃分是對儲層構型研究的一個重點。筆者在綜合前人研究成果和工區(qū)實際生產資料基礎上[4-6]，針對研究區(qū)曲流河的沉積特征提出了適合于工區(qū)的構型分級方案，見表1。

表1 研究區(qū)儲層構型層次劃分表Table 1 Division of reservoir architecture level in study area

由表1可知，研究的重點是6—9級構型單元，各級界面及其限定的構型單元特征分述如下：

6級界面：相當于Maill的6級界面。在曲流河體系中，6級構型在垂向上為單期河流沉積，其縱向跨度為河流的滿岸深度，側向上有復合河道(組成河道帶)及溢岸沉積，構成一個河流體系；7級界面：相當于Maill的5級界面。在曲流河體系中，單一河道沉積體相當于7級構型；8級界面：相當于Maill的4級界面。在曲流河體系內，單一微相，如點壩、廢棄河道等沉積相當于8級構型；9級界面：對應于Maill的3級界面。在曲流河體系中，9級構型相當于點壩內部的側積體、泥質側積層。

2.2 構型單元解剖

羊二莊油田明化鎮(zhèn)組下段可劃分成復合河道、單一河道、單一點壩、點壩內部側積體等構型單元。

其中，復合河道由多條單一河道組合而成，在剖面上表現(xiàn)為典型的正韻律特征，在平面上可分為條帶狀和連片狀砂體，呈北西-南東方向展布。單一河道可在復合河道劃分基礎上識別，單井上識別標志有：(1)泥巖。具有一定厚度的泥巖底部與砂巖接觸時，可識別出單一河道的邊界；(2)泥礫以及鈣質夾層。對應電測曲線上，伽馬、電阻率曲線完整箱型( 鐘形) 內部明顯回返，回返程度一般超過2/3；(3)沖刷面。發(fā)育在河道底部的沖刷面可作為識別河道邊界的標志。在連井上對單一河道進行高程差異、形態(tài)差異、厚度差異分析，得出研究區(qū)單一河道主要厚度在2～5 m。在單一河道內部進行點壩識別，主要從三個方面識別：(1)河道內部點壩砂體厚度最大；(2)點壩砂體內部發(fā)育的側積體在單井剖面上呈正韻律特征；(3)廢棄河道的出現(xiàn)代表點壩砂體發(fā)育的結束，因此廢棄河道部位即為點壩的邊界。研究區(qū)點壩主要由細-中砂巖組成，局部為含細礫的中-粗粒砂巖，礦物成分復雜，成熟度較低，不穩(wěn)定組分多。綜合前人的研究成果和研究區(qū)實際生產資料[7-10]，確定研究區(qū)點壩規(guī)模，見表2。

表2 研究區(qū)點壩規(guī)模統(tǒng)計表Table 2 Statistics of point dam scale in study area m

關于點壩內部構型解剖的文獻很多[8-12]，本文主要采用岳大力等[8]的方案，將羊二莊油田的側積層歸為“水平斜列式”側積層(見圖1)，此類側積層以相似角度向凹岸傾斜，每一個側積體間的側積層在空間上都為一傾斜的微凸新月形曲面，一系列這樣的曲面向同一方向有規(guī)律地排列成點壩的夾層骨架。各期側積體間存在的泥質側積層多由泥質粉砂巖、粉砂質泥巖等細粒沉積組成，測井曲線表現(xiàn)出微電極、微梯度曲線明顯回返，幅度差減小，自然伽馬曲線見回返。綜合Leeder經驗公式[7]和子井法確定側積體及側積層的規(guī)模，推算出羊二莊油田單一側積體水平寬度為50～70 m，側積層的傾角較小，約 2°～4°。

圖1 水平斜列式側積層

Fig.1Horizontal-diagonallaterallamination

3 不同層次構型單元控制下的剩余油分布模式

針對構型解剖的結果，研究各層次構型單元，即復合河道層次、單一河道層次、點壩層次、點壩內部層次控制下的剩余油分布情況。

3.1 復合河道層次

復合河道對剩余油分布的控制作用主要表現(xiàn)為復合河道上的平面相變，即沉積微相在平面上的差異導致各沉積微相內部水驅油的效率不同，在物性較差的沉積微相處，水驅油效率低，剩余油較富集。以研究區(qū)NmⅢ4-3單砂體的莊8-15井區(qū)為例，從沉積微相圖和剩余油飽和度平面分布圖來看(見圖2)，莊8-15井區(qū)主要發(fā)育為分流河道及點砂壩微相，分流河道沉積區(qū)的剩余油富集程度明顯高于周圍點砂壩沉積區(qū)剩余油的富集程度。

3.2 單一河道層次

單一河道對剩余油分布的控制作用主要表現(xiàn)為河道內部砂體的韻律性及河道間砂體的相互疊置。

3.2.1 單一河道內韻律影響的剩余油特征 通過對研究區(qū)密閉取心井巖心分析資料進行研究，曲流河砂體內部韻律性多呈多韻律組合特征。韻律組合主要有三種類型：均質韻律、復雜正韻律、底均復合韻律(底部為均質韻律，上部為其它韻律)。其中，以復雜正韻律居多，其次為底均復合韻律。

均質韻律滲透率呈均質韻律特征，在水驅過程中，由于重力分異作用，水主要沿著砂巖底部舌進，故下部水驅效率較高，水淹程度強，剩余油主要集中在頂部,見圖3(a)。復雜正韻律滲透率呈正韻律特征，通常被夾層分隔為多個韻律組合，底部水淹較嚴重，頂部次之，中部水淹較輕。底部趨油效率高，剩余油中上部較富集，鈣質夾層遮擋性好，對滲流作用影響大，其上下界面水驅效果差，剩余油富集，見圖3(b)。底均復合韻律底部為均質韻律，上部為其他韻律。在水淹過程中，頂部和底部水淹程度嚴重，趨油效率高，中部剩余油較富集，見圖3(c)。

圖2 莊8-15井區(qū)NmⅢ4-3單砂體沉積微相及剩余油平面分布圖

Fig.2TheplanardistributionofthesedimentarymicrofaciesandresidualoilofNmⅢ4-3singlesandbodyinZhuang8-15wellarea

圖3 單一河道內韻律模式

Fig.3Rhythmicpatternsinsingleriverchannel

3.2.2 單一河道的接觸關系 單一河道之間的接觸關系決定砂體連通程度，同時影響著油水的流動。通過對連井進行井間對比，得出研究區(qū)單一河道接觸關系主要有4種類型：不接觸、單邊疊置、雙邊疊置、完全疊置，其連通程度依次增大，見圖4。

圖4 單一河道接觸關系

Fig.4Contactrelationshipinsingleriverchannel

從圖4可知，NmⅢ5小層內部、NmⅢ5-2和NmⅢ5-3單砂體之間隔層發(fā)育較少，砂體疊置程度高，呈完全疊置特征。

3.2.3 單一河道疊置處剩余油富集 河道疊置帶是剩余油的富集區(qū)之一。不同時期沉積形成的河道砂體常出現(xiàn)相互切疊現(xiàn)象，當晚期的河道砂體發(fā)生鈣質膠結或砂體底部出現(xiàn)泥礫層沉積時，晚期河道對早期河道的下切作用導致在兩條河道搭接部位存在滲流屏障或相對低滲帶，且河道邊部本身滲流能力相對于河道內部主體砂體差，因此兩個疊置河道間的交界是兩個不同流動單元間具有有限滲透性的邊界，注入水在此邊界流動受阻，剩余油在河道疊置處相對富集。以研究區(qū)NmⅢ4-3單砂體為例(見圖5)，該單砂體存在兩期單一河道邊緣疊加，單一河道疊加位置處以及單一河道邊緣物性差，砂體水洗程度低，剩余油富集。

3.3 點壩層次

點壩對剩余油分布的控制作用表現(xiàn)在點壩邊緣廢棄河道對相鄰河道砂體間流體流動的遮擋而導致剩余油富集。廢棄河道通常發(fā)育在點壩的一側，底部與點壩砂體相連，頂部則一般發(fā)育泥巖沉積，因而相鄰兩個河道間砂體在頂部無法連通，僅在河道底部連通，而連通情況取決于沉積在廢棄河道中砂質沉積物的多少。如果一條河道的廢棄部分被另一條河道所切穿，且底部砂質沉積物被切入，則可以確定兩條河道砂體在空間上是相互連通的，否則為相互不連通。如果在注入井與采出井之間存在廢棄河道，則廢棄河道的存在對注入水的滲流起到遮擋作用，就會形成不完善的注采關系(有采無注或有注無采)[13]。在實際的油田開采中，廢棄河道的存在會遮擋注入水，導致局部剩余油富集。以研究區(qū)NmⅢ5-2單砂體莊3-21井和莊7-22井為例(見圖6)，兩口井處于不同的點壩上，其間存在廢棄河道，廢棄河道遮擋處注水受阻，剩余油滯留富集。

圖5 河道疊置處剩余油富集區(qū)

Fig.5Residualoilenrichedbysuperpositionofchannel

圖6 廢棄河道遮擋形成剩余油富集

Fig.6Residualoilenrichedbybarrierofabandonchannel

3.4 點壩內部結構層次

點壩內部剩余油的分布情況主要受點壩內部發(fā)育的側積體和側積層控制。

3.4.1 側積體內部物性變化及剩余油特征 側積體內部物性變化造成不同側積體水淹不同，各側積體內剩余油分部特征有所差異[14]。研究區(qū)莊6-16-5井垂向上發(fā)育多期側積體(見圖7(a))，該層段為典型的河流相二元結構，NmⅢ5-2底部到頂部，其粒度中值和滲透率變化趨勢一致，物性逐漸變差，但是其含油飽和度和滲透率的變化呈現(xiàn)不一致的規(guī)律(見圖7(b))。由于儲層下部水淹較為嚴重，下部主要水淹側積體整體物性較好，注入水沿高滲段水洗，剩余油飽和度與物性呈負相關，主要集中在單個側積體中上部物性相對較差的層段；上部未/弱水淹側積體整體物性較差，剩余油飽和度與物性呈正相關，剩余油主要集中在單個側積體中下部物性相對較好、原始含油飽和度高的層段。

圖7 莊6-16-5井NmⅢ5-2物性研究圖

Fig.7PropertyresearchofNmⅢ5-2inZhuang6-15-5well

側積層物性較好時，其下部側積體頂部及上部側積體底部剩余油富集。受側積體間物性影響，中下部側積體內物性較好，剩余油飽和度較高；上部側積體物性較差，含油飽和度低且開采難度大。經濟可采性較好的剩余油主要位于點壩中部-上部側積體內。

3.4.2 側積層對剩余油分布的影響 側積層是點壩內部剩余油形成與分布的主控因素[14]。在點壩內部呈一定角度斜列分布的側積層，控制了側積體內部流體的流動。一方面，流體的縱向流動受控于側積層；另一方面，由于側積夾層的遮擋作用，沿層面流動的流體會在層間阻力與自身重力的共同作用下，改變原先的流動方向，轉而向兩邊滲流或沿著底部砂體連通處流動，隨著注入水向上流動的波及距離增加，向上的動力逐漸減弱而阻力增加，垂向上的波及能量也隨之減小，從而致使垂向上波及高度下降，導致位于側積體頂部的砂體水洗程度低，剩余油主要分布在側積體頂部。以研究區(qū)NmⅢ4-3砂體莊9-14-1井和莊8-15井為例(見圖8)，油井莊8-15井下發(fā)育兩期側積體，開發(fā)時兩期側積體全部射開；

水井莊9-14-1井發(fā)育兩期側積體，開發(fā)時只射開上部側積體，油井受側積層影響，砂體下部驅油效率較高，上部波及程度較弱，剩余油主要分布在井間點壩砂體中上部。

圖8 側積層遮擋形成剩余油富集

Fig.8Residualenrichedbybarrieroflaterallamination

4 結論

(1) 對羊二莊油田明化鎮(zhèn)組下段進行儲層構型分析，可劃分成復合河道、單一河道、單一點壩、點壩內部側積體等構型單元。

(2) 基于分析不同層次構型單元對剩余油分布的控制作用，復合河道對剩余油分布的控制作用表現(xiàn)為沉積微相的平面相變，剩余油在物性差的沉積微相內部富集程度高。

(3) 單一河道對剩余油分布的控制作用主要表現(xiàn)為河道內部砂體的韻律性及河道間砂體的相互疊置。羊二莊油田明化鎮(zhèn)組下段滲透率韻律模式分為均質韻律、復雜正韻律、底均復合韻律三種韻律模式，以復雜正韻律居多，其次為底均復合韻律。單一河道接觸關系主要有不接觸、單邊疊置、雙邊疊置、完全疊置4種類型，其連通程度依次增大。單一河道疊置處是剩余油的富集區(qū)。

(4) 點壩對剩余油分布的控制作用表現(xiàn)在點壩邊緣廢棄河道對相鄰河道砂體間流動的遮擋，導致在廢棄河道處剩余油富集。

(5) 點壩內部剩余油的分布情況主要受點壩內部發(fā)育的側積體和側積層控制，側積體內部物性變化造成不同側積體水淹程度不同，各側積體內剩余油分部特征有所差異。側積層在點壩內部呈斜列分布，對流體滲流起到了遮擋控制作用，剩余油主要分布在側積體頂部。

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