鄂尔多斯盆地安塞油田WY区中部经过30余年注水开发,目前平均含水率达70.8%,已进入中高含水期,油田控水增油难度极大。三叠系延长组长6
1砂层组是WY区中部的主力油层组,以三角洲前缘沉积亚相为主,砂体展布稳定、规模大,属于特低渗砂岩油藏
[1-5]。受古河道频繁迁移改道作用控制,砂岩储层内部呈现强非均质性特征
[6-10],严重制约砂体精细刻画与预测工作,优质储层展布规律难以明确。总体而言,安塞油田WY区中部长6
1油层组尚未形成系统的单砂层沉积微相体系,导致砂体展布特征和叠置规律仍认识不清。
储层单砂体刻画方面已取得诸多显著成果,单砂体刻画理论、技术和方法日渐成熟。单砂体研究源自Allen
[11]于1977年提出的“河流构型”概念,1983年在河流沉积体系中划分出三级界面,第三级界面通常是冲刷面
[12]。Miall
[13]针对河流沉积提出构型理论,从单砂体的成因入手来研究单砂体的内部结构,认识其内部物性的变化特征,掌握其非均质性特征。该理论主要包括岩石相类型、界面级次和构型要素3个方面的内容,并将界面级次划分为6级,随着研究不断深入于1996年将界面划分为9级
[14]。近年来,学者们基于野外露头、现代沉积、密井网统计和地震反演预测,深入开展单砂体研究,总结其沉积成因模式和不同类型砂体发育规模,刻画其空间展布形态与发育规律,进而深化对砂体性质的认识
[15-18]。赵翰卿等
[19]通过建立储层精细模型,在垂向上将大型河流-三角洲储层划分至单砂层,在平面上描述至微相和单砂体,对研究砂体内部构型、井间连通性及储层非均质性具有重要意义。张庆国等
[20]根据沉积间断面划分扶余油田储集层单砂体,总结出5种复合河道砂体叠加模式。周新茂等
[21]研究曲流河单砂体时指出废弃河道和末期河道可以控制点砂坝砂体发育的规模及形态。封从军等
[22]通过统计扶余油田中区泉四段密井网控制下的单砂体宽度和厚度,拟合出三角洲平原及三角洲前缘单砂体宽厚比定量预测模式。李佳鸿等
[23]、张欢等
[24]与王朋等
[25]聚焦安塞油田长6油层,基于野外露头与井下资料对比分析,系统揭示其单砂体成因及分布规律。高敬善等
[26]通过三角洲沉积体系的单砂体成因、接触模式、划分标准等进行研究,结合动、静态资料确定单砂体在平面和空间的分布。张瑞等
[27]在研究三角洲前缘井间单砂体注采连通性时指出,高含水期砂体内部构型与注采井网的配置关系直接控制剩余油的形成与分布。邱祥亮等
[28]针对姬塬地区长4+5低渗透油藏系统厘清了水下分流河道砂体的垂向叠置与侧向接触关系类型,首次定量揭示出不同接触模式对水驱动用程度与注水见效周期的控制规律。彭承文等
[29]围绕大庆油田三角洲前缘薄互层储层,构建起“垂向细分单砂层、平面动静结合控边界、空间三维表征定组合”的精细刻画方法体系,并明确出12类单砂体空间组合模式。总体而言,单砂体刻画技术已较成熟,但目前缺乏对安塞油田WY区中部长6
1油层组单砂体精细刻画方面的系统研究,导致开发过程中存在注水受效不均衡的问题,传统的砂层组和小层级复合砂体形态表征研究和认识,已难以满足目前油田精细注水开发与调整治理的需求。
因此,现以WY区中部长61油层组为研究对象,通过系统整合研究区岩心观察、薄片鉴定、实验分析及测录井等地质资料,开展沉积微相精细解析、砂体平面展布规律研究、单砂体空间配置关系表征等工作,并在单砂体刻画认识基础上,分析油水井间注采对应性,明确注采不对应类型及单砂层,进而精准提出补孔建议完善注采对应性,以期为WY区中部中高含水期精细注采和提升水驱效果提供依据。
1 区域概况
鄂尔多斯盆地北接伊盟隆起,东临晋西挠褶带,南靠渭北隆起,西抵天环坳陷,属于古生代台地及台缘坳陷与中生代台内坳陷叠合的克拉通盆地
[30-31]。安塞油田WY区中部位于该盆地伊陕斜坡中部(
图1),长6
1油层组是该区主力产层,埋深约1 200 m,长6
1可细分为长
${6}_{1}^{1-1}$、长
${6}_{1}^{1-2}$、长
${6}_{1}^{1-3}$。根据安塞油田单砂体层划分原则,长
${6}_{1}^{1-2}$可细分为长
${6}_{1}^{1-2-1}$、长
${6}_{1}^{1-2-2}$、长
${6}_{1}^{1-2-3}$和长
${6}_{1}^{1-2-4}$共4个单砂体层,长
${6}_{1}^{1-3}$可细分为长
${6}_{1}^{1-3-1}$和长
${6}_{1}^{1-3-2}$两个单砂体层(
图2)。长
${6}_{1}^{1-1}$地层平均厚度为6.5 m,长
${6}_{1}^{1-2-1}$、长
${6}_{1}^{1-2-2}$和长
${6}_{1}^{1-2-3}$地层平均厚度为4.2 m,长
${6}_{1}^{1-2-4}$、长
${6}_{1}^{1-3-1}$、长
${6}_{1}^{1-3-2}$地层平均厚度依次为4.6、5.2、6.2 m。储层平均孔隙度13.7%、渗透率2.29×10
-3 μm
2,属于典型特低渗砂岩油藏。
2 沉积特征
2.1 沉积物岩石学特征图
通过观察安塞油田WY区中部长6
1砂层组取心岩样表明,储层岩性以灰色、深灰色、灰褐色的细砂岩和粉砂岩及黑色、灰黑色的泥岩为主,发育水平层理、平行层理、块状层理、砂纹交错层理、槽状交错层理、交错层理等构造类型(
图3)。长6
1砂层组分测试表明,储层岩石成分成熟度较低,石英平均含量为54.3%、长石平均含量为29.2%、岩屑平均含量为5.83%,岩石类型主要为长石砂岩(
图4)。综合WY区中部长6
1砂层组岩性、沉积构造及矿物组分特征,其沉积物粒度偏细、水体搬运能力较弱,指示相对稳定的沉积环境。
2.2 沉积物粒度特征
选取安塞油田WY区中部长6
1砂层组12块砂岩样品进行粒度分析,获取沉积物颗粒平均粒径(
Φ)、标准偏差(
δ)、偏度(
Sk)、峰度(
KG)等粒度参数(
表1)。实验结果表明:长6
1砂层组主要为极细砂岩,沉积物平均粒径
Φ介于2.5~3.5,砂岩颗粒粒度细;沉积物粒度标准偏差
δ主要介于0.35~0.50,个别样品大于0.50,同时粒度偏度
Sk集中在-0.05~0.15,均反映沉积物分选性较好;沉积物粒度峰度
KG普遍介于0.80~1.10,说明峰态以平坦为主,物源属于多物源混合。
2.3 相发育类型及特征
在鄂尔多斯盆地沉积环境的基础上,综合WY区中部长6
1砂层组岩性、沉积构造及粒度特征,研究区物源方向为北东-南西向,属于河控三角洲前缘亚相,主要发育水下分流河道、河口坝、河道侧翼和分流间湾4类微相。其中,水下分流河道砂体测井曲线呈箱形或钟形,如
图5(a)所示,以粗砂岩、细砂岩、粉-细砂岩为主,砂体内有泥质夹层;河口坝砂体具有明显的反韵律特征,测井曲线呈漏斗形[
图5(b)];河道侧翼砂体以均质韵律为主,测井曲线呈平直箱形或微齿化[
图5(c)];分流间湾砂体测井曲线较为平缓,其自然电位与自然伽马曲线呈低幅微齿状或平缓线状[
图5(d)]。
以取心井单井柱状剖面为出发点,结合单井沉积相分析,通过砂体等厚图和砂地比,以三角洲前缘沉积模式为指导,绘制WY区中部
${6}_{1}^{1-2}$至长
${6}_{1}^{1-3}$各单砂层沉积微相平面展布图。平面上,各单砂层主要发育水下分流河道微相,分流河道呈网状连片发育,河道侧翼、河口坝、分流间湾沉积微相发育较少,其中河口坝微相分散发育在河道交汇处,如
图6所示。长
${6}_{1}^{1-3-2}$单砂层发育5条水下分流河道,总体为北东-南西走向,河道间发育较大面积分流间湾,河道和分流间湾之间发育河道侧翼,呈条带状分布[
图6(a)];长
${6}_{1}^{1-3-1}$单砂层发育6条水下分流河道,河道呈网状分布,分流间湾发育面积较长
${6}_{1}^{1-3-2}$单砂层明显减小,在河道交汇处零星发育河口坝[
图6(b)];长
${6}_{1}^{1-2-4}$至长
${6}_{1}^{1-2-1}$单砂层,水下分流河道呈连片状发育,总体为北东-南西走向,分流间湾发育面积较长
${6}_{1}^{1-3-1}$单砂层明显减少,呈小块状分布,河道侧翼在河道间发育,与河道走向大体一致,河口坝在河道交汇处零星发育[
图6(c)~
图6(f)]。
3 单砂体识别及构型特征单
3.1 单砂体识别
按照经典的“垂向分期,侧向划界”方法,对安塞油田WY区中部长61砂层组内复合河道进行单砂体识别,结合岩心和测井等资料分析,明确单砂体垂向和平面接触关系,在此基础上进行单砂体精细刻画。
在垂向上,以泥质夹层、物性夹层、钙质夹层、冲刷底界面等作为单砂体分层界面,指导单砂体垂向划分
[32-33]。上述单砂体分层界面在测井曲线上均有典型响应特征(
表2),可作为研究区单砂体垂向划分识别依据。
砂体侧向接触代表同期砂体的平面相对位置及切叠样式,受控于水动力强度、湖平面、古气候、古地形及河道迁移等多种因素
[32]。砂体侧向接触关系可根据岩性差异、砂体厚度差异、河道顶面高程差异及测井曲线形态差异4个方面识别,以此作为单砂体侧向划界的关键标志(
图7)。
(1)岩性差异:分流间湾以泥岩、粉砂质泥岩等细粒沉积为主,在侧向上分隔相邻单砂体,横向延伸规模有限且连续性较差。两侧单砂体测井曲线有明显砂岩特征,而分流间湾因泥质含量增高,电测曲线表现为平直或中、低幅齿化特征
[32]。以W14-172井与W14-281井为例,长
${6}_{1}^{1-3-1}$单砂体被W13-28井的泥岩等分流间湾细粒沉积物隔开,如
图7(a)所示。
(2)砂体厚度差异:河道砂体厚度具有典型分异特征,河道中心部分沉积较厚,向侧翼逐渐变薄,当两条河道侧向切叠时,水流互蚀作用使接触带形成厚度陡变区域,呈现“厚-薄-厚”的透镜状空间配置样式,该厚度突变界面即为单砂体边界的关键识别标志
[32]。W8-25井~W10-252井~W11-281井在长
${6}_{1}^{1-2-2}$层中,三口井砂体厚度差异明显较大,两侧的W8-25井和W11-281井砂体厚度明显大于中间的W10-252井砂体厚度,呈现“厚-薄-厚”的空间配置特征,如
图7(b)所示。
(3)河道顶面高程差异:随着河道的迁移及废弃,同期河道内不同砂体间也会产生显著的高程差异。将高程差异显著的同期砂体拆分成不同期次,从而划分单砂体的侧向边界
[33]。W8-231井~XW7-25井~井~W8-25井在长
${6}_{1}^{1-3-1}$层中,W8-231井和XW7-25井与W8-25井单砂体顶面之间存在较大的高程差异,如
图7(c)所示。
(4)测井曲线形态差异:同期河道砂体的测井曲线形态会随着其延伸距离的增加而呈现渐变特征。在实际划分工作中,必须综合考量砂体厚度变化、相邻砂体间的高程突变点以及分流河道的总体延伸方向等多重因素。当邻井钻遇的同一地质层位时,若其测井曲线形态或电阻率、声波时差等幅度特征发生显著突变,即可判别为属于不同的单砂体。这种基于测井曲线形态与幅度突变性的识别方法,能够为精准标定砂体之间的侧向接触边界提供可靠依据
[34]。W11-224井~XW11-23井~WC10-24井在长
${6}_{1}^{1-2-4}$层中,XW11-23井的GR、SP及AC曲线形态与幅度较邻井W11-224、WC10-24存在显著突变;在长
${6}_{1}^{1-3-1}$层中,WC10-24井与W11-24井和XW11-23井的GR曲线形态明显不同[
图7(d)]。
3.2 砂体构型特征及连通性
依据砂体构型理论,对WY区中部长6
1砂层组开展单井砂体划分。首先,结合沉积环境与测井数据,识别单砂体边界;然后,运用定量分析手段描述单砂体的形态特征、规模及空间展布规律;最后,解剖测井曲线形态、岩性组合关系及砂体规模。综合研究区单砂体展布特征,砂体垂向叠置关系包括分离型、叠加型、叠切型3种模式(
表3),砂体侧向接触关系呈现为孤立式、对接式、侧切式3种样式
[35],如
表4所示。依次统计WY区中部长6
1砂层组各单砂体垂向接触关系表明,以叠切型为主,占比49.9%,分离型稍少于叠切型,占比45.9%,叠置式仅占4.2%,占比最少。
3.3 单砂体剖面分布特征
在WY区中部长61砂层组中顺物源方向(NE-SW)和垂直物源方向(NW-SE)各选取1条单砂体剖面,精细刻画砂体构型特征,明确砂体叠置接触关系,揭示优势砂体展布规律,为后续注采对应性分析提供地质依据。
(1)由顺物源方向单砂体剖面(
图12),WY区中部长6
1砂层组具有稳定且充足的物源供给,砂层厚度稳定且垂向连通性良好;砂体垂向接触关系多为河道-河道两期或多期叠置,少量河道-河口坝叠切;侧向上发育河道-河口坝侧切,河道-河道侧切和对接,侧向连续性较好,优势储集砂体集中分布于分流河道叠切复合区域。
(2)根据垂直物源方向单砂体剖面(
图13),孤立型分流河道砂体较为发育,并见河道间、河道-河口坝垂向或侧向叠加、叠切等构型模式;多期水下分流河道横向频繁摆动、纵向多期叠置,符合WY区中部长6
1砂层组河道频繁迁移改道的特征,凸显出三角洲前缘多期单砂体垂向叠加的典型模式。
4 注采对应性分析和补孔建议
基于WY区中部长61砂层组的单砂体精细解剖,以注采井组单元为研究对象,结合注采井间连通性和射孔层段,以及注采井组的生产动态响应特征,分析和评价井组注采对应性关系,明确注采不对应类型及单砂层,进而精准提出补孔措施建议,完善井组注采对应性,为WY区中部中高含水期精细注采和提升水驱效果提供依据,符合现场注水开发调整需求,具有针对性和精准性。
据WY区中部长6
1砂层组大量井组的注采对应性分析,可将其注采不对应分为以下3种情况:①有采无注型,采油井单砂层已射孔,对应注水井单砂层未射孔;②有注无采型,注水井单砂层已射孔,对应采油井单砂层未射孔;③无注无采型,采油井与对应注水井的单砂层均未射孔。统计WY区中部长6
1油层组注采对应性情况表明:注采不对应单砂层主要为长
${6}_{1}^{1-2-1}$、长
${6}_{1}^{1-2-4}$、长
${6}_{1}^{1-3-1}$;注采不对应类型主要为有注无采型(占74.89%),其次为有采无注型,最后为无注无采型(
表5)。
基于上面分析出的有注无采型、无注无采型、有采无注型等注采不对应井组情况,进一步筛选未射孔单砂层厚度大、层段多且物性好的采油井和注水井提出针对性补孔措施建议,完善注采井组的注采对应性,达到中高含水期精细注采和提升水驱效果的目的。
4.1 有注无采型
由WC11-17~W10-181~WC11-18单砂体连井剖面(
图14),注水井W10-181在长
${6}_{1}^{1-2-1}$、长
${6}_{1}^{1-2-2}$和长
${6}_{1}^{1-2-3}$单砂层射孔,但采油井WC11-17在单砂层长
${6}_{1}^{1-2-1}$和长
${6}_{1}^{1-2-3}$被解释为油层,且与注水井W10-181属于同一单砂体的情况下均未在该层射孔,属于典型的有注无采型。同样,采油井WC11-18中与注水井W10-181属于同一单砂体的长
${6}_{1}^{1-2-1}$、长
${6}_{1}^{1-2-2}$均未射孔,虽然长
${6}_{1}^{1-2-3}$单砂层也未射孔,但其与注水井属于不同单砂体,呈对接式接触,砂体连通性较差。因此,结合该井组注水井和采油井射孔段对应情况以及井间单砂体连通性分析,建议对采油井WC11-17的单砂层长
${6}_{1}^{1-2-1}$(1 201.40~1 203.80 m)和长
${6}_{1}^{1-2-3}$(1 209.3~1 213.9 m)、采油井WC11-18的单砂层长
${6}_{1}^{1-2-1}$(1 111.4~1 114.36 m)和长
${6}_{1}^{1-2-2}$(1 114.36~1 118.69 m)进行补孔,完善注采对应性关系。
4.2 有采无注型
根据W14-024~W13-262~W16-026单砂体连井剖面(
图15),注水井W13-262在长
${6}_{1}^{1-2-1}$单砂层未射孔,而采油井W14-024和W16-026在该单砂层均有射孔,W13-262与W14-024在该层属于不同单砂体,呈侧切式接触关系,连通性强;注水井W13-262和采油井W14-024在长
${6}_{1}^{1-2-2}$单砂层均有射孔,而采油井W16-026在该层属于同一单砂体,却未射孔。因此,注水井W13-262与采油井W16-026在长
${6}_{1}^{1-2-1}$单砂层属于的有采无注型,而在长
${6}_{1}^{1-2-2}$单砂层属于有注无采型,建议对注水井W13-262的长
${6}_{1}^{1-2-1}$单砂层(1 191.75~1 194.5 m)、采油井W16-026的长
${6}_{1}^{1-2-2}$单砂层(1 271.0~1 274.3 m)进行补孔,完善注采对应性,提升水驱油效果。
4.3 无注无采型
根据W15-191~W16-171~W16-181单砂体连井剖面(
图16),注水井W16-171和采油井W16-181均未在长
${6}_{1}^{1-2-4}$单砂层射孔,属于典型的无注无采型。然而,两井在该层是同一单砂体,连通性强。因此,建议对注水井W16-171和采油井W16-181在长
${6}_{1}^{1-2-4}$单砂层(对应深度分别为1 153.31~1 156.62 m、1 225.2~1 231.75 m)进行补孔,有效提高油层纵向水驱动用程度。
5 结论
(1)安塞油田WY区中部长61砂层组沉积物碎屑颗粒粒度普遍偏细,水体携带沉积物的能力相对较弱,主要为极细粒长石砂岩,沉积物粒度标准偏差为0.35~0.50,粒度偏度为-0.05~0.15,沉积物分选性较好,粒度峰度为0.80~1.10,峰态以平坦为主,属于多物源混合。
(2)WY区中部长61砂层组的物源方向为北东-南西向,控制着沉积砂体展布规律,属于曲流河三角洲前缘亚相,主要发育水下分流河道、河道侧翼、分流间湾及河口坝4种微相,其中水下分流河道为优势微相。
(3)对WY区中部长61砂层组内复合河道进行单砂体划分,砂体垂向叠置可分为分离型、叠加型、叠切型3类,以叠切型和分离型为主,数量占比相当,极少叠加型;侧向接触样式可分为孤立式、对接式、侧切式3种,以侧切式为主。河道频繁摆动导致砂体叠置现象显著,顺物源方向砂体连通性较好,优势砂体集中分布于分流河道叠切复合区域。
(4)安塞油田WY区中部长61砂层组的注采不对应情况分为3种:有注无采型,有采无注型和无注无采型。注采不对应层位主要为长 ${6}_{1}^{1-2-1}$、长 ${6}_{1}^{1-2-4}$、长 ${6}_{1}^{1-3-1}$,注采不对应类型占比最多为有注无采,其次为有采无注,最后为无注无采。针对未射孔单砂层厚度大、层段多且物性好的采油井和注水井精准提出补孔措施建议,可完善注采对应性,达到中高含水期精细注采和提升水驱效果的目的。