單砂體接觸關(guān)系及其對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)的影響研究

李 航，張譯丹，梁 亮，曲夢(mèng)緋，李龍語(yǔ)，趙云剛，陳正輝，趙振興

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第八采油廠，陜西西安 710018；2.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710065；3.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710065）

隨著開(kāi)發(fā)歷程的推進(jìn)，井網(wǎng)不斷完善，導(dǎo)致油水井注采對(duì)應(yīng)關(guān)系復(fù)雜，水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果逐漸變差，單砂體是改善水驅(qū)控制儲(chǔ)量的關(guān)鍵單元。由于復(fù)雜的沉積環(huán)境和水動(dòng)力條件以及層內(nèi)非均質(zhì)性的差異，造成了單砂體內(nèi)部水驅(qū)不均，易于形成剩余油富集。目前L27 區(qū)已步入高含水率階段，因此，亟需開(kāi)展油水井注采對(duì)應(yīng)關(guān)系研究是后期提出治理對(duì)策的基礎(chǔ)，而明確單砂體注采對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)的影響，可逐一分析各類(lèi)砂體接觸關(guān)系對(duì)不同類(lèi)型見(jiàn)效油井的影響。前人結(jié)合油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征已對(duì)鄂爾多斯盆地的單砂體進(jìn)行精細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)單砂體側(cè)向接觸關(guān)系影響井組注采見(jiàn)效時(shí)間及剩余油分布；在同一構(gòu)造高程下，單砂體垂向接觸關(guān)系影響單井產(chǎn)能，但未形成單砂體接觸關(guān)系對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果影響的規(guī)律性研究，因此，本文在明確不同單砂體接觸關(guān)系的情況下，結(jié)合水驅(qū)控制程度、水驅(qū)動(dòng)用程度以及油井見(jiàn)效類(lèi)型，綜合分析了各類(lèi)單砂體接觸關(guān)系對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果的影響及其規(guī)律，為超低滲油藏水驅(qū)規(guī)律研究提供了理論依據(jù)，深入單砂體構(gòu)型與接觸關(guān)系的認(rèn)識(shí)和理解，對(duì)于確定油氣儲(chǔ)層的分布和連通性具有重要的指導(dǎo)意義[1-7]。

1 研究區(qū)基本概況

1.1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷東部和陜北斜坡西部交界處姬塬油田，呈向西傾斜的單斜構(gòu)造，平均坡度在1°左右，每千米坡降6～7 m，區(qū)內(nèi)多發(fā)育鼻狀構(gòu)造，斷層不發(fā)育。區(qū)內(nèi)石油勘探從20 世紀(jì)六七十年代至今，發(fā)現(xiàn)了多套含油層系，屬于多油層發(fā)育區(qū)。

1.2 沉積微相特征

研究區(qū)長(zhǎng)4+5 和長(zhǎng)611小層主要屬于三角洲前緣亞相沉積，物源來(lái)自西北和東北方向。其中水下分流河道為優(yōu)勢(shì)相。長(zhǎng)611期是水下分流河道發(fā)育的鼎盛時(shí)期，工區(qū)內(nèi)發(fā)育3 支近南北向的河道；到長(zhǎng)4+5 期北部沉積作用加強(qiáng)，發(fā)育多支北東向、北西向和北向的小型水下分流河道，在工區(qū)中部交匯。

1.3 砂體平面展布特征

研究區(qū)長(zhǎng)4+5 砂體展布受沉積微相控制，長(zhǎng)4+5整體走向呈北東-南西向，砂體呈條帶狀發(fā)育；長(zhǎng)611砂體整體呈北東方向展布，呈連片狀分布，砂體連通性較好。總體來(lái)看，長(zhǎng)4+5 與長(zhǎng)611小層平均厚度為14.94 m，平均砂厚為5.54 m，其中長(zhǎng)4+522-1、長(zhǎng)611-1及長(zhǎng)611-2砂地比分別為0.53、0.73 和0.67，綜上所述，研究區(qū)主力小層為長(zhǎng)4+522和長(zhǎng)611。

2 單砂體識(shí)別與劃分

2.1 垂向界面劃分

結(jié)合巖心分析資料及測(cè)井解釋資料，以泥質(zhì)夾層、物性?shī)A層、底沖刷面作為單砂體垂向界面的識(shí)別標(biāo)志（表1），結(jié)合自然伽馬（GR）、自然電位（SP）、聲波時(shí)差（AC）和電阻率（RT）等測(cè)井曲線形態(tài)及參數(shù)變化，建立L27 區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6 油藏單砂體的定量劃分標(biāo)準(zhǔn)。

表1 姬塬油田長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6 油藏單砂體垂向界面識(shí)別標(biāo)志

利用單砂體垂向界面識(shí)別標(biāo)志，結(jié)合測(cè)井曲線旋回特征，將研究區(qū)長(zhǎng)4+521、長(zhǎng)4+522小層分別各細(xì)分2套單砂體，長(zhǎng)611小層細(xì)分3 套單砂體，數(shù)據(jù)描述見(jiàn)表2。綜上所述，L27 區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6 油藏單砂體精細(xì)描述刻畫(huà)程度能夠滿足同類(lèi)油藏水驅(qū)開(kāi)發(fā)需求。

表2 姬塬油田長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6 油藏單砂體垂向劃分結(jié)果統(tǒng)計(jì)

2.2 側(cè)向界面劃分

結(jié)合近年來(lái)對(duì)不同沉積類(lèi)型的砂體側(cè)向接觸關(guān)系的研究與分析，不同沉積類(lèi)型河道砂體的側(cè)向界面識(shí)別標(biāo)志見(jiàn)表3。在已有的科研成果上，結(jié)合L27 區(qū)的巖心分析、測(cè)井曲線及剖面特征，確定了側(cè)向界面的識(shí)別標(biāo)志分別為巖性差異、砂體厚度差異、高程差異、曲線形態(tài)差異。這4 種側(cè)向界面劃分在單砂體剖面上有較為明顯的特征。

表3 不同類(lèi)型沉積砂體側(cè)向界面識(shí)別標(biāo)志

3 單砂體接觸關(guān)系

3.1 垂向接觸關(guān)系

由于湖平面在不同時(shí)期的升降變化，不同時(shí)期沉積的單砂體在垂向空間上會(huì)有不同的接觸關(guān)系。結(jié)合測(cè)井響應(yīng)特征和儲(chǔ)層物性特征，在單砂體劃分結(jié)果的基礎(chǔ)上，3 種砂體接觸關(guān)系具備如下特征：將單砂體垂向接觸關(guān)系分為分離式、疊加式和切疊式3 種類(lèi)型，不同的接觸關(guān)系反映了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性和儲(chǔ)層物性差異。

（1）分離式：?jiǎn)紊绑w在垂向上被泥質(zhì)夾層、鈣質(zhì)夾層等分隔，上、下兩期單砂體互不連通，自然電位和伽馬曲線呈現(xiàn)負(fù)異常，伽馬曲線呈齒狀鐘型，具有明顯的曲線旋回特征。

（2）疊加式：是指兩期單砂體在縱向上相互接觸，而晚期形成的單砂體對(duì)前一階段的單砂體并未產(chǎn)生剝蝕和沖刷的作用。這種砂體的接觸關(guān)系多發(fā)生于湖平面中、晚期的上升和下降階段。在測(cè)井資料上，自然電位曲線呈現(xiàn)負(fù)異常，伽馬曲線呈現(xiàn)出一種帶有旋回性的微齒盒型。在儲(chǔ)層物性方面，主要體現(xiàn)在儲(chǔ)層物性良好、內(nèi)部物性比較統(tǒng)一，中間有夾層發(fā)育。

（3）切疊式：指在垂向上晚期，單砂體的沉積環(huán)境具有良好的水動(dòng)力條件，從而使早期的單砂體受到剝蝕、沖刷等作用。伽馬值較低，伽馬曲線呈箱型，自然電位曲線表現(xiàn)為負(fù)異常。儲(chǔ)層物性好，內(nèi)部物性單一，無(wú)明顯泥質(zhì)夾層發(fā)育。

通過(guò)對(duì)王盤(pán)山主力層長(zhǎng)4+522和長(zhǎng)611單砂體接觸關(guān)系對(duì)比，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)以分離式接觸關(guān)系為主，占比都超過(guò)45%；切疊式在研究區(qū)砂體疊置關(guān)系中占比最小，切疊式在長(zhǎng)611小層主要分布在研究區(qū)北部，長(zhǎng)4+522小層主要分布在研究區(qū)南部。

3.2 側(cè)向接觸關(guān)系

由于在某一時(shí)期不同單砂體沉積時(shí)受到的古生物氣候、水動(dòng)力條件、分流河道擺動(dòng)等因素影響，在同一沉積平面上會(huì)表現(xiàn)出不同的單砂體厚度、位置、形態(tài)等差異。根據(jù)井間“測(cè)井約束、相變控制”的原則，在單井劃分結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定了研究區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6 油藏井間單砂體接觸關(guān)系，主要包括孤立式、對(duì)接式、側(cè)切式；在平面上，不同的接觸關(guān)系反映了河道砂體的連通性。

（1）孤立式：指沉積單砂體的分流河道被水下分流間灣或者水下天然堤分開(kāi)，因此，所沉積的兩個(gè)單砂體在平面上互不接觸，形成兩個(gè)獨(dú)立的滲流通道。自然伽馬和自然電位曲線在兩側(cè)分流河道呈孤立箱型或鐘型，在分流間灣處表現(xiàn)為平直的曲線狀態(tài)。

（2）對(duì)接式：指分流河道的兩支單砂體在平面上相互接觸，但單砂體間無(wú)明顯的疊置關(guān)系，且接觸較少，弱連通或不連通。砂體向中間方向厚度變化不明顯，但中間部分砂體測(cè)井曲線有一定的回返，顯示出兩砂體間的逐步疊加。

（3）側(cè)切式：指由于分流河道頻繁變化，后期形成的單砂體對(duì)前期形成的單砂體發(fā)生了剝蝕、沖刷等作用，在側(cè)向呈疊置接觸。測(cè)井曲線一般表現(xiàn)出中間有泥質(zhì)夾層的存在或者有物性?shī)A層的存在，上下兩砂體連通性較好。

4 各類(lèi)單砂體接觸關(guān)系對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)的影響

4.1 垂向接觸關(guān)系對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)的影響

垂向接觸關(guān)系主要影響水驅(qū)動(dòng)用程度，L27 區(qū)長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6 油藏單砂體的垂向接觸關(guān)系解釋了油藏垂向上的非均質(zhì)程度及物性差異，直接影響著油藏的水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果。分離式砂體由于其砂體內(nèi)部發(fā)育泥質(zhì)夾層、鈣質(zhì)夾層，導(dǎo)致分離式砂體的儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，注水井的吸水量差異較大，水驅(qū)動(dòng)用程度低，導(dǎo)致水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果差。疊加式砂體其內(nèi)部包含泥質(zhì)夾層，物性差異相對(duì)較小，注水井的縱向相對(duì)吸水量仍存在差異，水驅(qū)動(dòng)用程度相對(duì)較高。切疊式砂體的內(nèi)部不發(fā)育泥質(zhì)夾層，發(fā)育物性?shī)A層，物性均一，在縱向上滲透率非均質(zhì)性較小，水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中注水井的縱向吸水均勻，水驅(qū)動(dòng)用程度高。

4.2 側(cè)向接觸關(guān)系對(duì)水驅(qū)開(kāi)發(fā)的影響

單砂體的側(cè)向接觸關(guān)系反映了井間的連通程度，在油藏水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，油井的井間砂體連通性影響了油井注水開(kāi)發(fā)的見(jiàn)效時(shí)間。陽(yáng)56-53 井與注水井陽(yáng)56-54 井于長(zhǎng)611小層呈單河道側(cè)切關(guān)系，注水見(jiàn)效不明顯，產(chǎn)液量、產(chǎn)油量穩(wěn)定，無(wú)上升趨勢(shì)，水驅(qū)指數(shù)曲線呈階梯式快速上升，表明所需注水量大；陽(yáng)56-55 井與注水井間砂體完全連通，注水調(diào)整后受效，產(chǎn)液量、產(chǎn)油量明顯上升，水驅(qū)指數(shù)曲線也無(wú)明顯上升趨勢(shì)（圖1）。

圖1 典型井水驅(qū)特征曲線

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)垂向接觸關(guān)系以分離式為主，疊加式次之，切疊式分布最少，其中切疊式在主力層長(zhǎng)611主要分布在研究區(qū)北部，長(zhǎng)4+522主要分布在研究區(qū)南部。

（2）利用單砂體側(cè)向界面識(shí)別結(jié)果，將研究區(qū)單砂體側(cè)向接觸關(guān)系劃分為孤立式、對(duì)接式、側(cè)切式3 種，其中側(cè)切式在井間連通性最好，對(duì)接式次之，孤立式在井間連通性最差。

（3）砂體的垂向接觸關(guān)系影響水驅(qū)動(dòng)用程度，研究區(qū)切疊式砂體縱向吸水較均勻，水驅(qū)動(dòng)用程度高；其次為疊加式砂體，吸水量差異程度??；分離式砂體吸水量差異較大，水驅(qū)動(dòng)用程度最低。

（4）砂體的側(cè)向接觸關(guān)系影響注水見(jiàn)效時(shí)間，井間砂體連通程度越高，注水見(jiàn)效時(shí)間越長(zhǎng)，因此，研究區(qū)與對(duì)應(yīng)水井注水層段呈側(cè)切式接觸關(guān)系的油井注水效果會(huì)更明顯，注水見(jiàn)效時(shí)間更長(zhǎng)。