肖 鄂,程 妮,王政杰,馬鈺凱,白 婷,井康康

(延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術研究中心,陜西延安 716000)

在沉積、成巖、構造綜合作用下,儲層在空間展布不均勻及其內(nèi)部屬性參數(shù)的各向異性稱之為儲層非均質(zhì)性[1-2]。對注水開發(fā)油田而言,儲層非均質(zhì)性是影響剩余油分布和水驅(qū)采收率的關鍵地質(zhì)因素[3],深刻認識儲層非均質(zhì)分布特征及影響因素,方能采取針對性措施,解決油田開發(fā)中的三大矛盾(層間矛盾、層內(nèi)矛盾和平面矛盾),改善水驅(qū)效果[4]。根據(jù)測井資料、巖心化驗分析以及壓汞實驗結果,對靖邊油田新城區(qū)塊延9油層組儲層非均質(zhì)性展開研究,明確區(qū)域儲層非均質(zhì)性特征及影響因素,以期為新城區(qū)塊精細注水開發(fā)提供指導。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

靖邊油田新城區(qū)塊構造上位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡中部(圖1),行政隸屬靖邊縣西南的新城鄉(xiāng)。區(qū)塊構造相對簡單,為一平緩的西傾單斜,地層傾角小于l°,千米坡降約7～10 m。因差異壓實作用,局部地區(qū)發(fā)育低幅度鼻狀構造,無斷層發(fā)育。

新城區(qū)塊延9油層組目的層為中生界侏羅系中統(tǒng)延安組,巖性主要為淺灰色、灰色中-細粒長石或巖屑長石砂巖,灰色、深灰色及黑色泥巖,夾少量粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖。據(jù)區(qū)塊內(nèi)110塊巖心樣品分析數(shù)據(jù),延9油層組儲層孔隙度為8.8%～23.4%,中值為16.7%;滲透率為0.72×10-3～119.80×10-3μm2,中值為7.10×10-3μm2(剔除裂縫樣品),總體上屬中孔特低滲儲層。依據(jù)輔助標志層特征及沉積旋回,將延9油層組自上而下劃分為延91、延92兩個油層亞組,并將延92油層亞組進一步細分為延921、延922兩個小層,各地層穩(wěn)定發(fā)育,厚度變化較小。

2 沉積特征

晚三疊世末期,鄂爾多斯盆地經(jīng)印支構造運動整體抬升,下伏延長組頂部地層遭受到不同程度剝蝕形成溝谷縱橫地貌[5];早侏羅世富縣組及延10油層組沉積時期,地殼相對穩(wěn)定,沉積物對前期剝蝕的溝谷地貌填平補齊;延9油層組沉積時期,雨量增大、氣候變得溫暖潮濕,同時盆地再次下沉,在東南部形成湖泊,周圍水系匯入其中,形成多源河湖三角洲[6]。

延9油層組受北西向物源控制,巖石較復雜,以灰綠色中-細粒巖屑質(zhì)長石砂巖為主,含少量的長石砂巖及巖屑長石砂巖(圖2)。根據(jù)區(qū)塊內(nèi)巖石薄片鑒定結果,延9油層組儲層平均石英含量為29.80%;長石含量為54.10%;巖屑含量為9.83%;主要粒徑為0.20～0.36 mm,分選好;磨圓度為次棱狀-次圓狀,磨圓較好;顆粒呈線狀或點線狀接觸,孔隙式膠結為主;填隙物總量為6.30%,主要成分為水云母、綠泥石和硅質(zhì);孔隙類型以粒間孔和溶孔為主,粒內(nèi)孔及微裂隙含量很少,壓汞實驗表明孔喉細小且分選較差。

圖2 新城區(qū)塊延9油層組儲層巖性三角圖

根據(jù)新城區(qū)塊巖性、粒度、測井相特征以及沉積構造及其組合,并結合前人對靖邊西部侏羅系延安組延9油層組沉積相研究成果,延9油層組屬于曲流河亞相沉積,綜合巖心觀察和電測曲線特征可進一步細分為河道、河漫灘、天然堤等沉積微相。

2.1 河道沉積微相

河道主要以淺灰、灰綠色中-細粒砂巖為主,發(fā)育塊狀、槽狀交錯層理,具有不對稱波痕及沖刷-充填構造,反映水動力較強,下切作用明顯。砂體順河道方向延伸呈長條狀,垂直河道方向則呈透鏡狀。自然電位以中-高幅箱形或鐘形為主,側(cè)緣砂體為齒化鐘形或圣誕樹狀。

2.2 天然堤沉積微相

天然堤主要分布于曲流河道兩岸,以粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主,顏色較深,多為深灰色、灰黑色及黑色,常呈薄互層狀。巖心見有呈莖干或葉片分離碎片狀的植物化石,水平層理發(fā)育,生物擾動作用強烈,常見垂直蟲孔構造,反映該沉積微相處于相對寧靜的低能水動力環(huán)境,電測曲線呈平直狀或指狀。

2.3 河漫灘沉積微相

河漫灘為洪水期溢岸沉積,巖性最細,多為暗色泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。沉積構造有波狀層理和小型沙紋層理。自然電位平直偏正,呈指狀、齒狀和齒化鐘形,自然伽馬呈明顯高值。

3 非均質(zhì)性特征

對陸相沉積油田而言,儲層非均質(zhì)性是影響注水開發(fā)油田注入水波及體積及驅(qū)油效率的關鍵地質(zhì)因素,它的強弱不僅決定儲層品質(zhì)好壞,更決定了水驅(qū)采收率的大小[7]。開展非均質(zhì)性研究,不僅可對油田注水開發(fā)提供現(xiàn)實指導,也有利于還原砂體沉積時的沉積環(huán)境及水動力條件[8],為區(qū)塊沉積演化、油氣富集及成藏規(guī)律研究提供參考。

3.1 層間非均質(zhì)性

層間非均質(zhì)性是油田注水開發(fā)中最為突出的矛盾,它從總體上描述了砂巖、泥巖間互的含油層系各砂體之間剖面的差異性,是劃分開發(fā)層系、選擇開采工藝技術的重要依據(jù)[9]。常用分層系數(shù)、砂巖密度、隔層分布、非均質(zhì)性參數(shù)等來描述。

3.1.1 分層系數(shù)

指同一含油層系內(nèi)砂層的層數(shù),常用平均單井鉆遇砂層層數(shù)表示[10]。數(shù)值越大,則隔層越多,層間非均質(zhì)性越強,注水開發(fā)時層間干擾及單層突進越突出,開發(fā)效果越差。據(jù)統(tǒng)計,新城區(qū)塊延91油層亞組單砂體層數(shù)為1～2個,平均分層系數(shù)為1.8;延921小層單砂體層數(shù)為1～3個,平均分層系數(shù)為1.4;延922小層單砂體層數(shù)為1～3個,平均分層系數(shù)為1.2。

3.1.2 砂巖密度

砂巖垂向上的總厚度與地層總厚度之比稱之為砂巖密度,數(shù)值大小反映砂體連通程度[11](表1)。

表1 砂巖密度及其連通性關系

計算結果表明:延91油層亞組砂巖密度為0～82%,平均29%;延921小層砂巖密度為6%～80%,平均36%;延922小層砂巖密度為10%～88%,平均63%。整體上,延922小層砂體連通性較好,延91油層亞組和延921小層連通性較差。

3.1.3 隔層分布

隔層是影響非均質(zhì)性的重要指標,新城區(qū)塊各油層組之間、各油層亞組以及各小層之間均有較穩(wěn)定的隔層分布,隔層巖性以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖以及砂泥巖薄互層為主,為河漫灘、天然堤沉積微相。從油層組到小層可劃分出三個級別的隔層。

Ⅰ級隔層:對應于油層組之間的隔層,主要為延8與延9油層組之間的隔層,巖性主要為泥巖和粉砂質(zhì)泥巖,一般4.0～15.0 m,平均6.0 m,鉆遇率100%。

Ⅱ級隔層:對應于各油層亞組之間的隔層,主要指延91與延92油層亞組間隔層,主要為泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖。一般為0.5～6.5 m,平均2.4 m,鉆遇率94%。

Ⅲ級隔層:對應于各小層之間的隔層,主要指延921與延922小層間隔層,主要為泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖。一般為0.8～16.2 m,平均4.5 m,鉆遇率97%。

3.1.4 滲透率非均質(zhì)性參數(shù)

變異系數(shù)、突進系數(shù)、級差是定量評價滲透率非均質(zhì)性程度的常用參數(shù),從新城區(qū)塊非均質(zhì)性統(tǒng)計結果看(表2),延9油層組儲層滲透率變異系數(shù)為0.95,突進系數(shù)為8.2,級差為154.3。據(jù)特低滲透儲層非均質(zhì)性判別標準,綜合評價認為,延9油層組儲層為強非均質(zhì)性。

表2 新城區(qū)塊延9油層組儲層非均質(zhì)性參數(shù)

3.2 層內(nèi)非均質(zhì)性

層內(nèi)非均質(zhì)性是指一個單砂層規(guī)模內(nèi)垂向上的儲層性質(zhì)變化,是決定單砂層波及體積大小的主要因素[12],常用滲透率(或粒度)韻律、夾層以及沉積構造等來描述。

3.2.1 滲透率韻律變化

根據(jù)取心井物性資料,新城區(qū)塊延9油層組儲層單砂體內(nèi)部滲透率韻律變化較為復雜,有正韻律、反韻律以及復合韻律三種類型,并以復合韻律最為普遍。

1)正韻律型:滲透率自下而上逐漸減小,反映水動力由強減弱的過程,高滲透率段分布于砂體底部,可進一步分為單一正韻律及疊加正韻律兩種類型[13]。前者由一個正韻律組成,滲透率向上逐漸變差,按變化形式又可分為漸變的完全正韻律及存在突變的不完全正韻律;后者則由兩個或兩個以上單一正韻律段疊加,中間為低滲透率段分隔。總體上,這種韻律的砂體主要為河道沉積成因。

2)反韻律型:滲透率自下而上逐漸增大,反映水動力逐漸增強的過程,在進積序列中較為常見,砂體頂部為高滲透率段。區(qū)塊內(nèi)單個反韻律型較少,多數(shù)反韻律砂體為復合韻律砂體的一部分。

3)復合韻律型:垂向上高、低滲透率段或正韻律、反韻律層交替分布,為區(qū)塊內(nèi)主要韻律類型,常見反-正韻律和正-正韻律兩種類型(圖3)。

圖3 分流河道復合韻律(靖探592井)

3.2.2 夾層特征

作為滲流屏障,層內(nèi)夾層對流體滲流具有遮擋或隔絕能力[14],夾層發(fā)育部位注水開發(fā)時極易形成“死油區(qū)”。因此,對夾層分布及類型的研究至關重要。

按電性特征差異,將夾層分為低阻和高阻兩種類型:低阻夾層特征在砂巖段微電極及其他電測曲線上表現(xiàn)為相對低值,自然伽馬顯示相對高值,聲波等曲線也有反映,多為泥質(zhì)夾層[15];高阻夾層特征微電極曲線上呈尖峰狀相對高值,聲波曲線存在一個相對低值區(qū),常見于辮狀河道及分流河道的較厚砂層中,多為膠結致密或碳酸鹽巖膠結物含量較高、物性較差的砂巖層及粉(或細)砂巖層[16]。

新城區(qū)塊延9油層組儲層各單砂體以泥質(zhì)夾層為主,夾層發(fā)育不穩(wěn)定(圖4),巖性為泥質(zhì)砂巖和砂質(zhì)泥巖,分布不均勻,連續(xù)性差。

延91油層亞組砂體發(fā)育1個夾層,厚度為0.1～2.8 m,平均約1.2 m;延921小層砂體內(nèi)發(fā)育有1～3個夾層,單層厚度為0.7～3.5 m,平均約3.4 m;延922小層砂體內(nèi)發(fā)育有1～5個夾層,單層厚度為0.1～3.9 m,平均約2.1 m?？傮w來看延922小層內(nèi)夾層最為發(fā)育,以泥質(zhì)夾層為主,具有較好的連續(xù)性(圖5)。

圖5 延922小層夾層展布

3.3 平面非均質(zhì)性

平面非均質(zhì)性是指儲層在平面上不同位置沉積相、巖性、物性等方面的差異,可導致注入水在平面上推進的不均衡性,影響和控制注水波及面積的大小[7]。常用砂體平面連續(xù)性、連通性及孔滲平面變化來表示。

總體上,砂體自北西-南東向呈條帶狀延伸,順河道方向砂體較窄,但延伸性及連通性較好,側(cè)向連續(xù)性差;河道交匯處砂體較寬,連通性好;但在區(qū)塊東部,受河道沉積時水動力條件較弱影響,砂體平面展布不連續(xù)(圖6)。

圖6 延922小層滲透率展布

新城區(qū)塊延9油層組儲層孔隙度、滲透率平面分布受沉積微相控制,砂體較發(fā)育的地方物性較好。滲透率平面差異較大,最大值為27.9×10-3μm2,最小值為0.6×10-3μm2。高值區(qū)分布在新126-01井-新126-02井、新110-01井-新122-01井、新120-05井-新122-07井、新131-01井-新75-07井之間。

3.4 非均質(zhì)性影響因素

整體上,延9油層組沉積時期盆地東南部主要為湖泊沉積,多雨濕潤的古環(huán)境決定了新城區(qū)塊河流沉積在空間的展布。

新城區(qū)塊延9油層組儲層平面非均質(zhì)性受同期河流流向及水動力強弱控制,決定著河道、河漫灘、天然堤等沉積微相的平面展布,砂體沿主河道方向延伸,連通性好,側(cè)向連續(xù)性差,不同沉積微相在空間展布的差異又決定著儲層孔隙度、滲透率的差異分布。

儲層層間及層內(nèi)非均質(zhì)性受沉積時水動力強弱變化控制,形成河道垂向上砂泥巖互層的沉積模式,洪水期的規(guī)模與頻次決定隔夾層的展布和規(guī)模,進而影響儲層層間及層內(nèi)非均質(zhì)性的強弱;沉積韻律對層內(nèi)非均質(zhì)性也有一定的影響。

4 結論

1)靖邊油田新城區(qū)塊構造簡單,為平緩西傾單斜;主力油層為侏羅系延9油層組,可進一步細分為延91與延92油層亞組,其中92油層亞組又可細分為延921、延922小層,各地層厚度相對穩(wěn)定;延9油層組儲層以灰綠色中-細粒巖屑質(zhì)長石砂巖為主,粒徑中等,分選好,磨圓度為次棱狀-次圓狀,呈線狀或點線接觸,孔隙式膠結,填隙物主要為水云母、綠泥石和硅質(zhì);發(fā)育粒間孔與溶蝕孔,喉道細小且分選較差,發(fā)育河道、河漫灘、天然堤等沉積微相。

2)廣泛、穩(wěn)定發(fā)育的隔層是影響新城區(qū)塊延9油層組儲層層間非均質(zhì)性的主要因素,延91油層亞組隔層較延921、延922小層發(fā)育,隔層的分布對油氣的運移與聚集產(chǎn)生重要影響;根據(jù)隔層分布位置,從油層組至小層可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級,各級別隔層在研究區(qū)均較為發(fā)育;綜合分層系數(shù)、砂巖密度以及變異系數(shù)等非均質(zhì)性參數(shù)計算結果,延9油層組儲層層間非均質(zhì)性較強。

3)層內(nèi)非均質(zhì)性主要受夾層及沉積韻律影響,延9油層組儲層各單砂體以低阻泥質(zhì)夾層為主,各小層內(nèi)夾層分布不均,連續(xù)性較差,其中以延921小層夾層最厚,延922小層夾層分布最廣,非均質(zhì)性較強,泥質(zhì)夾層分割了油藏;滲透率是沉積韻律的外在表現(xiàn),取心資料表明:延9油層組儲層單砂體內(nèi)滲透率韻律變化較為復雜,有正韻律、反韻律以及復合韻律三種類型,且以復合韻律最為普遍。

4)新城區(qū)塊砂體呈條帶狀分布,總體上自北西-南東向展布,順河道砂體較窄,延伸性及連通性較好,區(qū)塊東部砂體不連續(xù);孔隙度、滲透率分布受沉積微相控制,河道砂體發(fā)育的區(qū)域物性較好。