扶余油田剩余油分布特征精細研究

劉之的,陳　犁,王　珺,南　鑫,王成申,李　盼

(1.西安石油大學 地球科學與工程學院，陜西 西安　710065;2.中國石油集團測井有限公司 隨鉆測井中心,陜西 西安　710054;3.中國石油西部鉆探工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830011)

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·地球科學·

扶余油田剩余油分布特征精細研究

劉之的1,陳犁1,王珺2,南鑫3,王成申1,李盼1

(1.西安石油大學 地球科學與工程學院，陜西 西安710065;2.中國石油集團測井有限公司 隨鉆測井中心,陜西 西安710054;3.中國石油西部鉆探工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830011)

綜合應用密閉取心井的分析化驗和生產動態等資料,采用巖心、測井等靜態分析與實際生產動態分析相結合的手段,對研究區剩余油的分布特征進行了精細剖析。研究結果表明,剩余油層主要分布在油層中上部;各小層剩余可動油飽和度有明顯差別,Ⅲ，Ⅳ砂組動用程度較高,剩余油飽和度較低,而Ⅰ，Ⅱ砂組動用程度較低,具有較高的剩余可動油;油井未控制油砂體部分的剩余油飽和度比較高。受沉積微相、巖性、物性等的影響,層間剩余油分布不均勻,主要集中分布在7-2，9-2，11-1和13等小層。廢棄河道、天然堤、決口扇發育區由于砂體厚度小、物性差,致使含油飽和度相對較低;而分流河道、水下分流河道發育區水洗程度高且波及范圍大，動用程度好,但因其油層厚、面積大、物性好，層內水洗程度存在很大差異,油層中上部仍具較大潛力。

扶余油田；剩余油飽和度;分布特征;層內;層間;平面

扶余油田由于長期的注水開發,綜合含水率已高達90%以上,已經進入高含水開發期,開發難度越來越大。另外，油藏內部油、水分布變得異常復雜,剩余油的分布特征尚不清楚,儲層中可動剩余油已高度分散,挖潛難度越來越大[1-2]。因此,迫切需要開展剩余油分布特征的精細研究,進一步認識開發后期剩余油在儲層層內、層間及平面的分布特征。

目前,油藏工程師常采用關鍵井的巖心分析化驗資料來研究剩余油的分布特征[3-4],而密閉取心井巖心剩余油飽和度分析技術是唯一能夠直接測量油藏巖石滲流和流體特性的方法,能夠對取心井所在區域進行水淹程度和剩余油飽和度的評價。目前，扶余油田已經獲取了31口新鉆井的密閉取心資料,這為該油田注水開發過程中儲層特征研究提供了良好的條件。鑒于此，該文充分利用密閉取心井的分析化驗資料,結合測井曲線、動態數據等資料,以巖心測定的剩余油飽和度完成的剩余油飽和度剖面作為標定標準剖面,對層內、層間剩余油飽和度分布進行精細描述;結合砂體層內夾層及內部建筑結構的深入剖析,研究和預測砂體平面剩余油分布特征,系統總結層內、層間和平面剩余油分布規律,旨在指導研究區油田后期開發的調整,提高最終采收率。

1　研究區油層水淹水洗狀況

正確判斷油層水洗與否及其水洗程度,是正確認識油層的水驅特征和水驅效率的基礎[5-6]。為了正確判斷油層的水洗狀況,必須及時在現場進行油層巖心含水觀察,完鉆后及時進行層內分段試油,準確地測試油層含水率,力求與室內用油層巖心所測試的含油水飽和度大小相吻合。油層巖心含油水飽和度和分小段試油實測油層含水率是判斷油層水洗的重要依據[7-8]。當然,對油層水洗的綜合判斷,還要根據測井、油層巖心氯化鹽含量、粒度等資料,經過去偽存真的綜合鑒別,完成油層水洗段的判斷工作。

通過扶余油田高含水、特高含水區9口密閉取心檢查井油層水洗狀況的分析,應用上述巖心觀察鑒定油層水洗的條件,得出9口檢查井的結果是:油層基本水洗,主要為特強和強水洗,特強水洗一般占油層厚度的20%～90%,強水洗一般占油層厚度的15%～85%(見表1)。

表1　研究區檢查井油層水洗狀況表

2　剩余油層測井響應特征及剩余油飽和度計算模型

2.1剩余油層測井響應特征

研究區J27井7小層中上部為減阻侵入,2.5，4.0 m電阻率極大值下偏,明顯小于0.5 m電阻率,且側向電阻率下滑,自然電位上部泥巖基線正偏,都說明油層中上部為中等水淹(見圖1)。該井取心巖心描述和測井響應特征表明,該小層為物性較好的細砂巖,且中間含泥質條帶;巖心含油性描述表明,該小層的含油性好,但電性特征表明,該小層中上部電阻率明顯偏低,自然電位曲線偏向正異常,從而表明該小層為中等水淹,且在儲層的中上部形成了較好的剩余油富集段。

2.2剩余油飽和度計算模型

研究擬采用的剩余油飽和度計算方法為:首先確定取心井的儲層視地層水電阻率和混合水電阻率;然后根據巖性化驗分析資料構建儲層混合水電阻率與視地層水電阻率間的關系圖版;最后根據公式

(1)

所示方程來計算剩余油飽和度。式中:Sor為剩余油飽和度,小數;Sw為含水飽和度,小數;Rwz為混合水電阻率,Ω·m;Rt為地層電阻率,Ω·m;φ為孔隙度,小數;m為孔隙膠結指數,無因次;n為飽和度指數,無因次;a，b為與巖性有關的系數,無因次。

3　層內剩余油分布特征

扶余油層以高建設性的三角洲前緣與三角洲平原沉積為主,砂體發育,以分流河道、水下分流河道沉積為主, 少席狀砂沉積。扶余油層沉積期環境變化劇烈,由下向上經過三角州平原、三角洲前緣多次變遷,Ⅰ，Ⅱ砂組主要發育水下分流河道、河口壩、席狀砂等微相,Ⅲ，Ⅳ砂組主要發育分流河道、小型決口分流河道微相,此外還發育廢棄河道、天然堤、決口扇等微相。

儲層層內非均質性和流體非均質性,造成了油層內部水洗的差異,一部分油層動用很好,一部分則動用很差,從而在垂向上形成剩余油富集段[9-10]。分流河道、點壩砂體水洗程度高且波及范圍大，動用程度好,但因其油層厚,面積大,物性好,以正韻律為主,層內水洗程度存在很大差異,水洗后層內含油飽和度變化較大(見圖1),在油層中上部或韻律段的上部形成了剩余油的富集段,以該種沉積韻律為主的油層沉積區,往往形成剩余油富集區,具較大潛力。

研究表明,扶余油層層內剩余油主要存在有4種富集型式:頂部富集型(見圖1)、中上部分段富集型(見圖2)、中部富集型(見圖3)、分段富集型(見圖4),以砂體頂部富集型為主,分段富集型次之。

圖1　扶余油田層內剩余油砂體頂部富集圖Fig.1　Remaining oil enriches at the top of the sand body in Fuyu Oilfield

圖2　扶余油田層內剩余油砂體中上部分段富集圖Fig.2　Remaining oil enriches at the upper part of sand body in Fuyu Oilfield

圖3　扶余油田層內剩余油砂體中部富集圖Fig.3　Remaining oil enriches at the middle part of sand body in Fuyu Oilfield

一般講,厚油層內相對穩定的平行夾層有利于水驅油[11-12]。穩定夾層將厚油層分成好幾個段,抑制了厚油層內的縱向竄流,提高了層內動用程度,增加了水洗厚度。對于含夾層的油層,夾層頻率和密度越大,水驅效果越好。穩定性差的不連續平行夾層和交織的夾層則對注水開發產生不利的影響,這類夾層在油層內構成復雜的滲流屏障,使流體流動的通道變得曲折復雜,極大地降低了縱橫向傳導系數,影響了水驅效果,并可導致復雜的剩余油分布。對于具有不穩定油層的夾層，夾層頻率和密度越大,水驅效果越差。

圖4　扶余油田層內剩余油分段富集圖Fig.4　Remaining oil is dispersed enrichment at the sand body in Fuyu Oilfield

從巖心觀察來看,本區扶余油層正韻律油層的上部剩余油富集,砂體內發育的夾層及各種沉積界面對剩余油分布控制作用明顯。J27井為水井排內加密井,各層水洗程度高,均呈底部嚴重水洗特征,薄差層和厚層頂部、夾層遮擋處仍有剩余油存在(見圖2，3)。

本區扶余油層夾層分布比較穩定,分流河道水洗程度高，波及范圍大，動用程度好,但因油層厚，面積大，層內水洗程度存在差異,仍具較大潛力。在油層上部及層內夾層下面,均具有較高的含油飽和度,形成層內剩余油富集段。

以小層內沉積間斷面為基礎, 對密閉取心井J28剖面單井剩余油分布進行分析研究, 通過對物性及含油飽和度統計, 發現物性基本相同條件下, 頂部構型單元剩余油富集。 例如J28井9小層由于夾層的存在, 對夾層上部、 下部分別射孔生產, 2012年1月4日先動用夾層下部, 產油0.2 t/d,含水98%;2012年1月30日動上部,產油0.8 t/d,含水僅75%。投產后產量、含水差異較大,夾層上部含水低,說明了正韻律頂部剩余油富集。

4　層間剩余油分布特征

在多層合采的情況下,由于層間非均質性的影響,多油層間會出現層間干擾問題。往往高滲油層水驅啟動壓力低,容易水驅;而低滲油層水驅啟動壓力高,不容易水驅。這樣,便出現水沿高滲透層突進的現象,而在較低滲層動用不好或基本沒有動用,形成剩余油層。在多層合注的注水井中,在相同的注水壓力下,各層單位厚度吸水能力也會相差較大。

層間干擾主要與儲層層間非均質性有關[8]。油層越多,層間差異較大,單井產液量較高,層間干擾就越嚴重。不同沉積微相形成的砂體,其物性存在較大差異,在油田籠統注水開發情況下,由于扶余油層層間非均質程度比較強,層間剩余油分布不均勻。例如J26井，由層間剩余可動油分布圖可以看出,剩余可動油主要集中分布在7-2，9-2，11-1，13等小層。層間雖然存在差異,但差異程度相對較小。因此，扶余油田剩余油的主控因素主要是層內主控,應以挖潛層內剩余油為今后開發調整的方向。

平面井網布置的差異性也會導致層間剩余油分布的不同。J21井位于2夾4井網中,J26～J28位于線性井網中。通過對扶余油層J21～J28井層間物性、可動油及剩余可動油對比圖可以看出(見圖5):各小層剩余可動飽和度出現明顯差別;Ⅲ，Ⅳ砂組動用程度得到有效提高;Ⅰ，Ⅱ砂組具有較高的剩余可動油。井網調整為線性井網后,注采關系得到完善,非主力層動用程度增加,而主力層底部驅動加強,上部油層仍然具有較高的剩余油飽和度。

圖5　扶余油田J21～J28井層間物性、可動油及剩余可動油對比圖Fig.5　Comparison chart of Physical properties, movable oil and remaining movable oil of interlayer in J21～J28 well of Fuyu Oilfield

5　平面剩余油分布特征

扶余油田儲層主要為三角洲前緣分流河道及曲流河沉積,由于沉積砂體的不規則性,導致在注采井網不完善區、厚油層發育區中上部低滲透帶形成了剩余油富集區。

5.1注采井網形式對剩余油分布的影響

一套開發井網一般能控制大部分油層,但對于一些薄層、條帶狀或不規律零星分布的油層,可能僅控制了油層的一部分,而另一部分可能控制不住而基本未動用,從而造成剩余油滯留區[13]。

對于三角洲沉積的扶余油層來說,分流河道(水下分流河道)上注采井網里對應的采油井水淹較為嚴重,由于河道間泥巖夾層導致形成底部滲流優勢通道,頂部形成剩余油富集區。對于曲流河沉積的楊大城子油層來說,曲流河點壩、河道砂體中注采對應的采油井水淹較為嚴重,由于點壩側積體內的泥巖夾層的存在,形成點壩砂體底部滲流優勢通道,頂部形成剩余油富集區。

例如J26井巖心及測井電性均反映4小層及5小層油層中上部形成剩余油富集段。平面上，J26井位于油井之間,4小層位于三角洲平原分流河道(見圖6),5小層位于三角洲前緣水下分流河道,4，5小層兩期分流河道之間形成薄的泥巖夾層。該井區X12-8.1井注水,X14-8.4井見效,但由于4，5小層分流河道之間存在薄泥質穩定夾層,夾層呈水平分布,且有一定的范圍,因而導致J26井在4小層有采無注,剩余油富集;5小層注采完善,中下部高滲帶特強水淹,正韻律儲層頂部形成平面剩余油富集區。

剩余油層內主要分布在油層中上部,層間主要分布在低孔低滲薄層砂,平面上主要呈月形分布在點壩中上部。分流河道、點壩砂體水洗程度高且波及范圍大、動用程度好,但因其油層厚，面積大，物性好，層內水洗程度存在很大差異,油層中上部仍具較大潛力。

圖6　扶余油田4小層沉積相帶與注采井網位置圖Fig.6　Sedimentary microfacies and injection-production well pattern locations of 4 small layer in Fuyu Oilfield

5.2沉積微相對剩余油分布的影響

沉積微相對剩余油分布的控制作用主要表現在兩方面[1-2,7]:一是砂體外部幾何形態,主要指砂體頂底界的起伏形態、幅度(油層微構造);二是砂體內部結構,主要指垂向上的沉積韻律對剩余油形成與分布的控制作用。沉積微相控制著巖性、物性及非均質性,而巖性、物性及非均質性又控制著注入水在油藏中的運動特征,因此儲集層沉積微相控制著剩余油的分布,也是各小層剩余油富集程度差異的主要因素。

通過對扶余油層高含水期J19-J28井等10口檢查井的各沉積微相段含油飽和度的統計表明(見圖7),分流河道和水下分流河道的含油飽和度值比廢棄河道、天然堤、決口扇的高。究其原因,分流河道和水下分流河道具有砂體厚度較大，物性好，正韻律沉積等特點,層內的水淹以底部較重、中上部較輕為主要特征。因此,在物性越好，規模越大的分流河道和水下分流河道中,因油層厚，面積大，正韻律沉積，層內水洗程度存在差異,目前仍具有較高的含油飽和度,中上部會存在剩余油的富集區。分析認為，分流河道、水下分流河道水洗程度高且波及范圍大，動用程度好,但因其油層厚，面積大，物性好，層內水洗程度存在很大差異,油層中上部仍具較大潛力。

5.3中低滲透帶對剩余油分布的影響

在注水開發過程中,由于儲層平面非均質性、流體非均質性及開發條件的影響,在平面上會出現注水舌進的情況。注水井中的注入水向不同的方向驅油,推進往往是不均勻的,一般總有一個方向突進最快,且經過長期水洗之后,這個方向有可能發展成“水道”。由于平面水竄,注入水優先沿一個方向驅油,而在其他方向水洗程度弱甚至未水洗,從而造成了剩余油滯留區。

在注水開發時,水沿高滲帶竄流,而繞過低滲帶甚至把低滲帶包圍起來,這樣,低滲透區的原油就采不出來,而形成剩余油滯留區。另外,沿主流線方向,顆粒定向排列,顆粒長軸平行于主流線,沿這一方向孔道也較直,滲透率高。這一方向是古流水流動阻力最小的方向,因此也是注入水流動阻力最小、流速最大的方向,注入水易沿此方向竄流,而在相鄰區及砂體邊部形成剩余油。

圖7　J19-J28井不同微相含油飽和度柱狀分布圖Fig.7　Oil saturation column map of different microfacies in J19-J28 wells

圖8是扶余油層4-2號砂體剩余可動油飽和度平面分布圖。由此圖可知,產井排中部各排之間,特別是在單向受效井較多的井區中部,是剩余油富集區;油井的井間分流線部位容易形成剩余油的富集區。結合上述分析結果可知,研究區平面剩余油主要分布在砂體邊部和層內夾層分布穩定的上部單砂體;油井未控制油砂體部分的剩余油飽和度比較高;平面上物性較差,特別是低滲透區域內的剩余油飽和度比較高。

6　結　論

1)單砂體層內剩余油主要分布在砂體的中上部，層間剩余油仍然存在于以分流河道為主體的沉積相帶;剩余可動油層間差異小,層內差異大,以層內控制剩余油為主;平面上分布在中低滲透帶、層內夾層分布穩定的上部砂體、注采井網不完善區。研究表明，沉積微相對研究區剩余油分布的控制作用最強。

2)研究區層間雖然存在差異,但差異程度相對較小,因此可知，扶余油田剩余油的主控因素是層內主控。剩余油主要分布在層內夾層分布穩定的上部單砂體,縱向上以挖潛層內剩余油為今后開發調整的方向;平面上,剩余油主要分布在井網未控制部位、油井單向受效區、井間分流區和低滲透區,這是進一步調整挖潛的有利區域。

3)剩余油分布不僅受地質因素的影響,同時也受后期開發井網部署的影響。研究區注采井網不完善或井網未控制的區域,不能形成完善的注采對應關系,油層未被注入水波及或波及程度低,容易形成剩余油富集區；無井控制區域具有注入水未波及的特點,油層基本保持原始狀態,為完整的未動用剩余油層。

圖8　4-2號砂體剩余可動油飽和度平面分布圖Fig.8　Plane distributing plot of remaining movable oil saturation of 4-2 sand in Fuyu Oilfield

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(編輯雷雁林)

Study on the distribution characteristics of remaining oil in Fuyu Oilfield

LIU Zhi-di1, CHEN Li1, WANG Jun2, NAN Xin3, WANG Cheng-shen1, LI Pan1

(1.1.School of Earth Sciences and Engineering, Xi′an Shiyou University, Xi′an 710065, China; 2.Logging Drilling Center, CNPC Logging, Xi′an 710054, China; 3.Western Drilling Engineering Co.Ltd., Urumqi 830011, China)

In this paper, depending on the laboratory test data of pressure coring wells and actual production performance data, static analysis of core, logging and dynamic analysis of practical production were used to, systematical analyze the distribution characteristics of remaining oil in the study area. The study results show that, the residual oil in reservoir mainly distribute in the upper part of oil layer; the remaining moveable oil saturation of each layer appeared obvious difference, the producing degree in III, IV sand group are higher, the remaining oil saturation is low, while I, II sand groups have low producing degree, and the remaining oil has high residual oil saturation in oil well; the remaining oil saturation of oil sand which is not controlled by oil well is relatively high. The remaining oil of interlayer distribution is not inhomogeneous because it is affected by sedimentary microfacies, physical properties, mainly distributed in 7-2, 9-2, 11-1 and 13 small layers. The oil saturation in abandoned channel, natural levee, and crevasse splay development zone is relatively low due to the small thickness of sand body, poor physical property; the water washing degree in distributaries' channel, underwater distributaries′ channel development zone is high. However, because of its thick reservoir, large area, good physical properties, the water level of interlayer has big difference, and the upper reservoir still has large potential in oil layer.

Fuyu Oilfield; remaining oil; distribution characteristics; layer; interlayer; plane

2015-05-05

陜西省教育廳重點實驗室科學研究計劃基金資助項目(14JS082，14JS084)；西安石油大學博士科研啟動基金資助項目(2014BS22)

劉之的，男，甘肅通渭人，博士，副教授，從事儲層測井評價研究。

TE122.23

A

10.16152/j.cnki.xdxbzr.2016-03-022