扇三角洲前缘沉积特征及对油藏有效开发的影响——以辽河西部凹陷某试验区于楼油层油藏为例

陈欢庆, 王珏, 胡海燕, 杜宜静, 樊涛

陈欢庆, 王珏, 胡海燕, 杜宜静, 樊涛. 扇三角洲前缘沉积特征及对油藏有效开发的影响——以辽河西部凹陷某试验区于楼油层油藏为例[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2018, 38(5): 156-170. DOI: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.05.015
引用本文: 陈欢庆, 王珏, 胡海燕, 杜宜静, 樊涛. 扇三角洲前缘沉积特征及对油藏有效开发的影响——以辽河西部凹陷某试验区于楼油层油藏为例[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2018, 38(5): 156-170. DOI: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.05.015
CHEN Huanqing, WANG Jue, HU Haiyan, DU Yijing, FAN Tao. Depositional characteristics of fan delta deposits and their impacts to reservoir development-An example from Liaohe Basin[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2018, 38(5): 156-170. DOI: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.05.015
Citation: CHEN Huanqing, WANG Jue, HU Haiyan, DU Yijing, FAN Tao. Depositional characteristics of fan delta deposits and their impacts to reservoir development-An example from Liaohe Basin[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2018, 38(5): 156-170. DOI: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2018.05.015

扇三角洲前缘沉积特征及对油藏有效开发的影响——以辽河西部凹陷某试验区于楼油层油藏为例

基金项目: 

国家科技重大专项“CO2驱油与埋存关键技术” 2011ZX05016-006

中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司“精细油藏描述项目” 2018-40217-000001

详细信息
    作者简介:

    陈欢庆(1979—),男,博士,高级工程师,主要从事储层地质学研究工作, E-mail:hqchen2009@163.com

  • 中图分类号: P618.13

Depositional characteristics of fan delta deposits and their impacts to reservoir development-An example from Liaohe Basin

  • 摘要: 以辽河盆地西部凹陷某试验区于楼油层为例,综合7口取心井岩心、镜下薄片和分析测试资料,400口井测井资料以及工区地震资料,在建立高分辨率等时地层格架和确定沉积相类型的基础上,划分沉积微相,刻画不同沉积微相发育特征,同时分析了沉积微相对开发的影响。通过岩性、层理构造、泥岩颜色、化石特征和粒度概率曲线等相标志,确定研究区目的层为扇三角洲前缘沉积,物源呈北西-南东和南北向,可划分为水下分流河道、河口沙坝、水下分流河道间砂、水下分流河道间泥和前缘席状砂等5种沉积微相。储层以水下分流河道、水下分流河道间砂沉积为主。自底部的单层yII36b至顶部的单层yI11a,目的层整体上为向上逐渐变粗的反旋回特征。河道宽200~300m,长度可达数百米,砂体数量多,规模小。受水下分流河道的频繁分流改道,砂体相互切叠,储层非均质性强烈。蒸汽驱热采时应该充分考虑单砂体沉积微相空间组合模式和平面展布规律。
    Abstract: The Yulou oil bearing sets from one of the experimental areas in the south end of western slope of the West Depression of the Liaohe Basin is selected in this paper as a case to study the depositional characteristics of a fan delta and their impacts to reservoir development. Core and slice data, geochemical data of seven wells and logging data for 400 wells in addition to seismic data are collected for interpretation. On the basis of the high resolution stratigraphic framework, sedimentary facies are identified and described. At the same times, the influences of sedimentary facies to reservoir development are analyzed. The target layer is divided into 29 single sublayers according to well data and seismic data. The conclusion of facies analysis of the target layer is further confirmed as a fan delta front by lithology, beddings, colour of mudstone, fossil assemblage and grain size distribution patterns. Sediments came from NW and north. Five types of sedimentary facies, i.e. the underwater distributary and channel sands, river mouth bar, underwater distributary channel mudstone and delta front sheet-like sand are well developed in the study area. In general, underwater distributary channel and underwater distributary channel sand dominate the sequence with the river mouth bar and delta front sheet-like sand as the next. From the bottom single layer of yII36b to the top single layer of yI11a, the target layer shows an inversed cyclic characteristic and becomes coarsening up from bottom to top. Effected by frequent rechannelization of underwater distributaries, sandstone deposits become more heterogeneous. Distribution pattern and composition of depositional facies should be sufficiently considered in thermal recovery of oil with steam.
  • 扇三角洲作为一种典型的过渡相类型,在众多的沉积盆地中都可以见到,而且含油气丰富,因此,一直是研究者十分重要的工作目标之一[1, 2]。从定义上看,扇三角洲是由临近高地推进到海、湖等稳定水体中的冲积扇[3]。许多研究者都对其进行过分析[4-12]。陈程等[4]利用双河油田密井网数据建立了扇三角洲前缘原型骨架模型。王勇等[5]通过对柴达木盆地西部阿尔金南缘中侏罗统大煤沟组、潮水盆地红柳沟下白垩统庙沟群以及滦平盆地桑园营子侏罗系扇三角洲露头的实地考察,对扇三角洲的沉积特征进行了详细分析。林煜等[6]以辽河油田曙2-6-6区块杜家台油层为例,对扇三角洲前缘储层构型进行了精细解剖,分析了不同构型单元的规模特征,并建立了三维构型模型。于兴河等[7]对玛湖凹陷百口泉组扇三角洲砾岩岩相及成因模式进行了研究。唐勇等[8]对玛湖凹陷百口泉组扇三角洲群特征及分布进行了分析,将目的层总结为平缓斜坡背景下的浅水扇三角洲沉积,发育重力流、牵引流双重流体机制下形成的岩相类型。杨田等[9]以渤南洼陷沙四下亚段为例,分析了扇三角洲前缘优质储层成因。朱筱敏等[10]以济阳坳陷沾化凹陷陡坡带始新统沙三段为例,对扇三角洲储层成岩作用与有利储层成因进行了研究。结果表明,成岩作用对储层性质起改善作用,次生孔隙发育深度段发育有利储层,油气富集。张昌民等[11]在对扇三角洲沉积学研究文献广泛调研的基础上,从扇三角洲沉积体系分类、岩石相类型和沉积层序特征、沉积模式、研究方法等4个方面介绍了扇三角洲沉积学研究的进展。宋璠等[12]以辽河盆地欢喜岭油田锦99区块杜家台油层为例,对扇三角洲前缘储层构型界面进行了划分识别,为储层精细的沉积微相研究提供依据。前人对于扇三角洲的研究主要集中在利用测井、露头和岩心等资料建立沉积相模型、划分沉积微相类型以及进行储层沉积成因分析等方面,而通过对扇三角洲储层沉积学分析,深刻认识储层在空间上的发育规律,为稠油蒸汽驱热采开发提供地质依据的研究甚少。由于沉积微相与油藏有效开发关系密切[13],本次研究尝试基于7口取心井岩心、镜下薄片和分析测试资料,400口井测井资料以及工区地震资料,通过对扇三角洲前缘沉积特征的综合分析,认识储层沉积微相发育规律,为稠油热采储层吞吐转蒸汽驱开发方式的转换提供地质依据。

    研究区构造上位于辽河盆地西部凹陷西斜坡南端,形态为东南倾的单斜构造(图 1)[14, 15],本次研究目的层为古近系沙河街组一段于楼油层,储层以扇三角洲前缘亚相碎屑岩沉积体为主,岩性多为厚层不等粒砂岩、中—细砂岩。研究区大体经历了4个开发阶段,分别是蒸汽吞吐试验阶段、全面蒸汽吞吐阶段、加密调整综合治理阶段和蒸汽吞吐中后期蒸汽驱试验阶段。研究区于楼油层目前蒸汽吞吐已进入中后期,生产效果越来越差,亟待转换开发方式。由于水下分流河道频繁摆动,使得不同期河道砂体和河道间砂体纵向上相互叠置,平面上条带状间互组合,导致储层非均质性强烈,制约该区块蒸汽驱进一步扩大实施。面对这一难题,本次拟通过系统的沉积学分析,深刻认识储层发育规律,为油藏有效开发提供参考。本次将研究区于楼油层划分为29个单层,对应29个短期基准面旋回(图 2)[16]。单层级别等时地层格架的建立,使得后续的沉积微相研究在单砂体级别上进行,研究的精细程度大大提高,适应了油田开发生产实践的需要,这也是本次工作与以往常规的沉积微相研究最大的区别之一。

    图  1  西部凹陷构造划分(a)与研究区位置图(b) (据文献[14, 15])
    Figure  1.  Tectonic map of West Depression[14-15] and location of the study area
    图  2  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层地层精细划分结果(据文献[16])
    Figure  2.  Division of the Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of the westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    要进行储层沉积特征的研究,首先要确定研究区于楼油层的沉积相类型。工作中从岩性、层理发育特征、泥岩颜色、古生物化石特征以及沉积物粒度特征等多方面分析,最终确定沉积相类型。

    通过对7口取心井668m岩心的详细观察和描述(图 3a3h),同时结合233块粒度分析样品研究表明,研究区目的层岩石类型丰富多样,包括细砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩等多种类型。颜色以灰色、灰黑色、灰绿色等为主。多砂砾混杂,泥质含量高。整体上,以中、细砂岩为主,沉积物粒度较粗。

    图  3  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积相标志岩心照片特征
    (a) 22-10,灰褐色细砾岩,深度:944.73~944.78m;(b) J2,灰褐色细砂岩,深度:945.39~945.53m;(c) J2,粉砂岩,深度:948~948.1m;(d) 10-22,泥岩,深度:1040.8~1041m;(e) A91,灰黑色粉砂岩,槽状交错层理,深度:1037.18~1037.28m;(f) A10井,泥质粉砂岩,板状交错层理,深度:931.44~931.64m;(g) 23-261,灰黑色泥岩,水平层理,深度:999.32~999.36m;(h) J2,泥质粉砂岩,头足类化石(螺类),深度:979~979.15m
    Figure  3.  Core photographs showing the lithology of Yulou oil bearing sets in some experimental area in south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    受沉积物供给、沉积环境和水动力条件等影响和控制,研究区目的层层理类型丰富,指示水动力条件不断变化。主要包括槽状交错层理、板状交错层理、波状层理、脉状层理、平行层理及水平层理等扇三角洲前缘沉积特征的层理构造(图 3e3f)。上述层理的存在,进一步加剧了储层非均质性,这一点在岩心上有很直观的反映(图 3a图 3e)。层理界面炭质泥岩的存在,对储层在空间上的连通性具有较大的影响。

    由于离物源区较近,流程短,沉积物砂砾混杂,整体粒度较粗,泥质含量高,分选性和磨圆度较差,矿物成分成熟度也较低(图 4)。

    图  4  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积物成分和结构特征
    (a)22-10,灰色含中砾细砾岩,深度:1029.5~1029.6m;(b)22-10,灰色含中砾细砾岩,深度:1029.9~1030m;(c)A261,灰色细砾岩,深度:1027~1027.1m;(d) J2,灰褐色砂砾岩,深度:947.05~947.15m
    Figure  4.  Compositions and textures of sediments of Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    目的层泥岩颜色多变,有灰黑色、灰色和灰绿色等,反映主要为还原环境,多为水下沉积(图 3d图 3g)。

    在泥岩、粉砂岩中可以看到丰富的头足类化石(螺类)(图 3h),主要反映扇三角洲前缘沉积特征。

    研究区目的层粒度概率曲线于楼油层多为二段式和三段式(图 5),沉积物存在滚动、跳跃、悬浮3种搬运方式,反映了扇三角洲水下分流河道这种复合成因的沉积环境。

    图  5  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层粒度概率曲线特征
    (a)10-22,含砾不等粒砂岩,深度:983.35m;(b)22-10,细砂岩,深度:942.4m
    Figure  5.  Accumulative probability curve of the Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    通过上述5方面特征综合分析,结合前人对研究区的相关工作[17-19],确定研究区目的层属于扇三角洲前缘沉积,沉积物中储层以中细砂岩为主,泥岩颜色反映为还原环境,储层中多为水下分流河道沉积,水下分流河道间砂次之。

    综合取心井岩心观察描述、非取心井测井曲线资料分析和钻井分析测试资料统计分析,从岩石类型、沉积成因、沉积构造和测井相等方面总结规律,将研究区目的层扇三角洲前缘亚相细分为水下分流河道、河口沙坝、前缘席状砂、水下分流河道间砂和水下分流河道间泥等5种沉积微相(表 1),并总结了不同沉积微相类型的识别标志。

    表  1  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积微相分类
    Table  1.  Classification of sedimentary microfacies of Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin
    亚相 沉积微相 岩石类型 沉积成因 沉积构造 测井相 测井曲线形态
    自然电位 电阻率
    水下分流河道 中砾岩、细砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩 垂向加积、顺流加积、侧向加积、填积 平行层理、板状交错层理、槽状交错层理、粒序层理、块状层理、冲刷面 箱形、钟形
    河口沙坝 含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩 垂向加积、顺流加积、侧向加积 平行层理、板状交错层理、槽状交错层理 漏斗形
    扇三角洲前缘 前缘席状砂 中砂岩、细砂岩、粉砂岩 选积 沙纹交错层理、脉状层理、波状层理、透镜状层理、平行层理 指状或尖峰状
    水下分流河道间砂 细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩 侧向加积、漫积 沙纹交错层理、脉状层理、波状层理、透镜状层理 曲线低平或微幅度、指状或尖峰状
    水下分流河道间泥 粉砂质泥岩、泥岩 漫积 水平层理 曲线平直
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    水下分流河道具向上变细的正旋回,岩性以粗粒为主,从灰色细砾岩,深棕色、灰褐色、灰色含砾粗-中砂岩到浅棕色、灰绿色、灰白色细、粉砂岩,分选中等,磨圆中等。发育各种交错层理、平行层理等多种层理类型,底部可见冲刷面和河道滞留沉积等特征的沉积构造(图 6),砾石顺层排列,以泥砾为主,砂砾较少见。测井曲线呈顶底突变的箱形及钟形,RT>7m(图 7)。该微相为研究区目的层最主要的微相类型,构成了储层的主体。

    图  6  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积微相岩心特征
    (a) A261井,灰色细砾岩,深度:1027~1027.1m;(b)A91井,灰黑色细砂岩,深度:1037.18~1037.28m;(c)J2井,含砾细砂岩,滞留沉积,深度:987.11~987.36m;(d) J2井,细砾岩和泥岩,冲刷面,深度:1019.2~1019.3m;(e) J2井,灰色泥质粉砂岩,贝类化石,深度:991~991.1m;(f) A261井,灰绿色泥岩,水平层理,深度:1017.36~1017.42m
    Figure  6.  Core photographs of sedimentary microfacies of Yulou oil bearing sets in some experimental areas in south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin
    图  7  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层不同沉积微相岩电特征
    Figure  7.  Lithology and electrical characteristics of different sedimentary microfacies of Yulou oil bearing sets in some experimental areas in south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    河口沙坝为由下到上的反韵律,主要由浅棕色、灰色粉、细砂岩、中砂岩组成,分选、磨圆较好。发育中小型交错层理、平行层理、波状交错层理、透镜状层理,粉砂质泥岩中可见变形层理、扰动构造等。自然电位曲线呈漏斗形;电阻率曲线为齿化漏斗型或高幅值多峰指状曲线,RT>5m。由于水下分流河道的频繁分流和改道,沉积过程中河口沙坝很难保存,因此该微相类型在研究区目的层较少见(图 7)。

    水下分流河道间砂位于水下分流河道之间,局部与湖水相通。主要由灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩构成,含少量的细砂。发育平行层理、波状层理、压扁层理等。自然电位曲线表现为低平的负偏,电测曲线特征多变,多为低平曲线,也可见齿状曲线、指状曲线及尖峰状曲线,RT>3.5m(图 7)。水下分流河道间砂主要发育于水下分流河道的侧翼,一般纵向厚度较薄,砂体规模小,储层物性差。但是由于该类型砂体在研究区目的层发育程度较高,因此也是一种十分重要的储层成因类型。

    水下分流河道间泥位于水下分流河道之间,与湖水相通。主要由灰绿色泥岩、粉砂质泥岩构成,含少量的粉细砂。发育水平层理、波状层理、透镜状层理、包卷层理,生物扰动程度较高。在局部可以看到自然电位曲线表现为平行于泥岩基线的平直段,电阻率曲线特征多变,多为低平曲线,也可见齿状曲线、指状曲线及尖峰状曲线。该微相在研究区目的层局部较发育,构成了非储层的主体,在储层开发过程中主要以隔夹层的形式出现(图 7)。

    前缘席状砂为由下到上的反韵律,主要由砂岩、粉砂岩组成,可见泥质岩,细砂岩和粉砂岩与泥岩互层,分选、磨圆较好,成熟度高。砂质岩中可见波纹交错层理,泥质岩中可见波纹层理、水平层理及生物扰动层理。自然电位和电阻率曲线呈指状或尖峰状,RT>1.8m。微电极曲线呈低幅值漏斗形或锯齿状(图 6)。前缘席状砂主要位于扇三角洲前缘的最前端,受研究区面积较小等因素限制,前缘席状砂在研究区目的层很少见,在部分单层靠近研究区南东方向边缘处可以看到。

    为了分析不同沉积微相类型在空间上的分布特征,本次绘制了多条剖面,主要研究不同沉积微相类型在平行物源方向和垂直物源方向上的分布规律(图 8)。整体上,储层以水下分流河道、水下分流河道间砂为主,河口沙坝、前缘席状砂较少。河口沙坝较少的主要原因是水下分流河道分流改道频繁破坏。水下分流河道间砂分布于河道侧翼,不同水道间为泥岩和粉砂质泥岩等细粒沉积分隔,水下分流河道分流改道频繁,自下部的单层yII36b至上部的单层yI11a,目的层表现为多个水进水退的沉积旋回,于楼油层整体上为向上逐渐变粗的反旋回特征。水下分流河道在侧向上相互切叠,局部河道砂体连片分布。平行于物源方向,砂体连通性好。于I大体可以分为3套地层,于I油组上部和下部,砂体的规模明显大于于I油组中部,但数量少于后者。垂直于物源方向,砂体连通性明显变差,这主要是水下分流河道频繁分流改道的结果。于I油组河口沙坝和前缘席状砂要明显比于II发育,而且砂体的数量更多。总体上,河道宽200~300m,长度可达数百米,砂体数量多,规模小,表现典型的扇三角洲前缘沉积特征。水下分流河道间砂呈薄层分布于水下分流河道砂体之间。侧向上不同沉积时期或者同一沉积时期不同的水下分流河道相互叠置和切割,构成了目的层骨架砂体。在这些水道之间或者水道相互切叠的部位,储层性质发生变化,多形成渗流屏障,对蒸汽驱开发措施的实施产生重要的影响。

    图  8  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积微相剖面发育特征
    (a)平行物源方向(北西-南东方向);(b)垂直物源方向剖面(北东-南西方向) (单井柱中分层列中不同颜色代表不同的单层层位)
    Figure  8.  Correlation of micro-facies of Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    通过单井和剖面沉积微相分布特征分析,结合砂体厚度图等,绘制了29个单层的沉积微相平面展布特征图。以单层yI11a和yI11b的沉积微相平面图为例(图 9),随着物源供给随着洪水期和枯水期的变化,扇体上的水道位置不断发生迁移。分布于不同部位的水道形成了扇三角洲前缘骨架砂体,构成了目的层储层的主体,这些砂体间为水下分流河道间泥较细粒沉积所分隔。水下分流河道呈北西-南东平行物源方向条带状发育,水下分流河道间砂分布于河道侧翼,呈窄条带状。水下分流河道在侧向上相互切叠,局部河道砂体连片分布。上述规律与沉积微相剖面相一致,反映水下分流河道不断分流改道的特征。

    图  9  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积微相平面分布
    (a)单层yI11a沉积微相平面分布;(b)单层yI11b沉积微相平面分布
    Figure  9.  Map of microfacies of the Yulou oil bearing sets in some experimental area in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    储层沉积结构是储层赋存油气的基础,要认识储层沉积特征对油田开发的影响,首先应该认识储层结构特征。目的层属于扇三角洲前缘沉积,沉积物粒度较粗,分选差。但是由于目的层成岩作用较弱,颗粒之间胶结疏松,因此,孔隙度和渗透率均较大,属于高孔高渗储层,整体上含油性较好(图 3A)。取心井物性分析资料统计结果表明(图 3),研究区于楼油层孔隙度主要分布在25%~40%的范围内,平均孔隙度31.25%;渗透率变化较大,分布于1~5000md的范围内,平均渗透率1829.3md,研究区目的层属于高孔高渗储层(图 10)。

    图  10  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层储层物性特征
    (a)孔隙度特征;(b)渗透率特征
    Figure  10.  Reservoir physical property of the Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    在研究区共发育3种类型的韵律结构,分别是正韵律、反韵律和复合韵律,其中以正韵律为主。在蒸汽驱过程中,蒸汽驱前缘的热水受重力作用,在水平移动的同时向下流动,因此反韵律下部较细粒部位的稠油被驱替采出,提高了石油采收率。总体看,沉积物的韵律性对蒸汽驱热采效果具有十分重要的影响。

    沉积特征对于稠油热采措施的实施具有十分重要的影响和控制作用。本次研究总结了29个单层沉积微相分布特征。可以分为2大类7小类组合模式(图 11)。这2大类单砂体沉积微相组合模式分别为侧向组合模式和垂向组合模式。7小类单砂体沉积微相组合模式分别为水下分流河道砂体与河口沙坝砂体侧向切叠、水下分流河道砂体与水下分流河道砂体侧向切叠、水下分流河道砂体与河道间砂体侧向切叠、水下分流河道砂体与河口沙坝砂体垂向切叠、水下分流河道砂体垂向切叠、水下分流河道砂体与河道间砂体垂向叠置和水下分流河道砂体垂向孤立分布,其中前3种属于侧向组合模式,后4种属于垂向组合模式。总结上述单砂体组合模式,其中侧向组合模式中水下分流河道砂体与水下分流河道砂体侧向切叠和水下分流河道砂体与河道间砂体侧向切叠最发育,垂向组合模式中水下分流河道砂体垂向切叠和水下分流河道砂体与河道间砂体垂向叠置在目的层上部17个单层(yI油层组)发育,而水下分流河道砂体垂向孤立分布模式在目的层下部12个单层(yII油层组)发育,模式水下分流河道砂体与河口沙坝砂体垂向切叠不发育。

    图  11  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层单砂体组合模式特征
    Figure  11.  Assemblage of single sand body of the Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    单砂体组合模式对于储层发育特征及油田开发具有十分重要的控制作用[20, 21],以砂体侧向组合模式为例,模式水下分流河道砂体与水下分流河道砂体侧向切叠储层连通性就要明显好于模式水下分流河道砂体与河道间砂体侧向切叠,因为砂体在平面上展布面积大,纵向上厚度也大,所以在布置注采井时,要尽量使一个注采井组中的注汽井和采油井处于前一种砂体组合模式构成的储层中,以保证注采对应关系达到最好,蒸汽驱效果最好。再以垂向组合模式为例,水下分流河道砂体垂向叠置砂体的连通性最好,这时应该将叠置在一起的单砂体整体考虑,就不宜采用分层注汽,因为砂体间隔夹层不发育,容易发生汽窜。而当储层单砂体组合方式属于

    水下分流河道砂体与河道间砂体垂向叠置时,就可以根据河道间砂体在平面上分布范围的大小以及其垂向上的厚度,考虑是否进行分层注汽,最大限度地挖潜剩余油。但是这种情况下也要充分考虑河道间砂等隔夹层对蒸汽热能的吸收作用,尽量确保稠油热采蒸汽驱开发方式的经济有效性。当砂体间组合模式属于水下分流河道砂体垂向孤立分布模式时,一定要确保注汽井和采油井处于同一套单砂体之上,以获得最佳的注采对应关系和开发效果。以示踪剂资料检测结果来看(图 12),图 12A中K260是注汽井,27C2是采油井。两口井之间在单层yI11a、yI11b和yI12a中砂体组合模式分别是水下分流河道的侧向叠置和水下分流河道,在注汽井中投放示踪剂,3个月的监测期内,在采油井中不到一周就可以检测到示踪剂,说明砂体连通性好。而在图 12B中K280是注汽井,K29井是采油井。两口井之间在单层yI23c、yI24a和yI24b中砂体的组合模式分别是孤立的砂体、水下分流河道间砂和水下分流河道砂体侧向叠置、河口沙坝与水下分流河道侧向叠置,在注汽井中加入示踪剂,3个月的监测期内,采油井中始终没有检测到示踪剂,表明两口井之间砂体连通性差。这两个实例也进一步证明砂体的组合模式对井间连通性具有十分重要的控制作用。

    图  12  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层单砂体组合模式对井间连通性的影响
    (依据示踪剂资料)
    Figure  12.  Influence of the assemblage of single sand body to the connectivity among wells of the Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin
    (according to tracer material data)

    本次通过蒸汽驱前缘监测动态数据来分析沉积微相对蒸汽驱热采的影响。选取Z1井和Z2井2个井组(图 13),图中Z1井和Z2井为注汽井,井点为空心圆的井属于井组中蒸汽前缘未监测井,实心圆的井均为蒸汽前缘监测井。通过对Z1井和Z2井注入的蒸汽前缘的监测,分析注汽井和采油井之间储层的连通关系。需要特别说明的是,研究区储层疏松,成岩作用很弱,因此,储层性质主要受沉积微相的控制。以Z1井组为例,蒸汽受效优势井为B1井、B2井、B3井、B4井和B8井,B5井、B6井和B7井为次蒸汽受效优势井,B9井、B10井和B11井为蒸汽驱前缘未受效井。分析原因,受效明显的井主要与物源方向平行,说明蒸汽驱前缘受沉积微相控制明显,主要沿主流线方向突进,而B9井、B10井和B11井未受效,主要是由于距离注汽井Z1井较远,由于水下分流河道分流改道频繁,主河道变化,导致储层连通性变差所致。井组Z2也有类似的规律。

    图  13  辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层Z1井组和Z2井组蒸汽驱前缘监测状况
    Figure  13.  Monitoring of steam flooding strata of Wells Z1 and Z2, Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    上述分析表明,在进行蒸汽驱时,注采井组最好位于同一沉积相带内,且井间不发生沉积相的变化,以保证注采井注采关系对应效果最好。而且当注采井位于同一水下分流河道主流线上时,开发效果最好。对于扇三角洲前缘水下分流河道砂体,注蒸汽时,蒸汽前缘优先沿各分流河道主流线的位置向下游突进,尽管可能几个分流河道砂侧向连接形成一个较大规模的含油砂体,但其侧向上连通性要比同一个河道差,因此应该尽量将一个注采井组部署在同一个分流河道砂体内,保证注采对应效果最好。

    (1) 研究区于楼油层可以细分为29个单层,对应29个短期基准面旋回。目的层岩性以中细砂岩为主,发育槽状交错层理、板状交错层理、波状层理、脉状层理、平行层理及水平层理等层理构造。泥岩颜色反映主要为还原环境。在泥岩、粉砂岩中可以看到丰富的头足类化石(螺类)。粒度概率曲线多为二段式和三段式,沉积物存在滚动、跳跃、悬浮3种搬运方式。从岩性、层理特征、泥岩颜色、古生物化石以及沉积物粒度特征等综合分析,确定研究区目的层为扇三角洲前缘水下分流河道沉积;

    (2) 目的层可以细分为水下分流河道、河口沙坝、前缘席状砂、水下分流河道间砂和水下分流河道间泥等5种沉积微相。水下分流河道构成了储层的主体。水下分流河道间泥位于水下分流河道之间,构成非储层的主体,主要以隔夹层的形式出现;

    (3) 研究区水下分流河道呈北西-南东平行物源方向条带状发育,水下分流河道间砂分布于河道侧翼,不同水道间为粉砂质泥和泥岩等细粒沉积分隔。自下部的单层yII36b至上部的单层yI11a,目的层整体上为向上逐渐变粗的反旋回。总体上,河道宽200~300m,长度可达数百米,砂体数量多,规模小。物源供给随着洪水期和枯水期的变化,扇体上的水道位置不断发生迁移;

    (4) 沉积特征对于稠油热采措施的实施具有十分重要的影响和控制作用。目的层单砂体沉积微相组合模式分为侧向和垂向2大类,进一步细分为7小类。在进行蒸汽驱时,注采井组最好位于同一个沉积相带内,且井间不发生沉积相的变化,以保证注采井注采关系对应效果最好。而且当注采井位于同一条水下分流河道主流线上时,开发效果最好。对于扇三角洲前缘水下分流河道砂体而言,注蒸汽时,蒸汽前缘优先沿各分流河道主流线向下游突进。

  • 图  1   西部凹陷构造划分(a)与研究区位置图(b) (据文献[14, 15])

    Figure  1.   Tectonic map of West Depression[14-15] and location of the study area

    图  2   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层地层精细划分结果(据文献[16])

    Figure  2.   Division of the Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of the westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    图  3   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积相标志岩心照片特征

    (a) 22-10,灰褐色细砾岩,深度:944.73~944.78m;(b) J2,灰褐色细砂岩,深度:945.39~945.53m;(c) J2,粉砂岩,深度:948~948.1m;(d) 10-22,泥岩,深度:1040.8~1041m;(e) A91,灰黑色粉砂岩,槽状交错层理,深度:1037.18~1037.28m;(f) A10井,泥质粉砂岩,板状交错层理,深度:931.44~931.64m;(g) 23-261,灰黑色泥岩,水平层理,深度:999.32~999.36m;(h) J2,泥质粉砂岩,头足类化石(螺类),深度:979~979.15m

    Figure  3.   Core photographs showing the lithology of Yulou oil bearing sets in some experimental area in south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    图  4   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积物成分和结构特征

    (a)22-10,灰色含中砾细砾岩,深度:1029.5~1029.6m;(b)22-10,灰色含中砾细砾岩,深度:1029.9~1030m;(c)A261,灰色细砾岩,深度:1027~1027.1m;(d) J2,灰褐色砂砾岩,深度:947.05~947.15m

    Figure  4.   Compositions and textures of sediments of Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    图  5   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层粒度概率曲线特征

    (a)10-22,含砾不等粒砂岩,深度:983.35m;(b)22-10,细砂岩,深度:942.4m

    Figure  5.   Accumulative probability curve of the Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    图  6   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积微相岩心特征

    (a) A261井,灰色细砾岩,深度:1027~1027.1m;(b)A91井,灰黑色细砂岩,深度:1037.18~1037.28m;(c)J2井,含砾细砂岩,滞留沉积,深度:987.11~987.36m;(d) J2井,细砾岩和泥岩,冲刷面,深度:1019.2~1019.3m;(e) J2井,灰色泥质粉砂岩,贝类化石,深度:991~991.1m;(f) A261井,灰绿色泥岩,水平层理,深度:1017.36~1017.42m

    Figure  6.   Core photographs of sedimentary microfacies of Yulou oil bearing sets in some experimental areas in south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    图  7   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层不同沉积微相岩电特征

    Figure  7.   Lithology and electrical characteristics of different sedimentary microfacies of Yulou oil bearing sets in some experimental areas in south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    图  8   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积微相剖面发育特征

    (a)平行物源方向(北西-南东方向);(b)垂直物源方向剖面(北东-南西方向) (单井柱中分层列中不同颜色代表不同的单层层位)

    Figure  8.   Correlation of micro-facies of Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    图  9   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积微相平面分布

    (a)单层yI11a沉积微相平面分布;(b)单层yI11b沉积微相平面分布

    Figure  9.   Map of microfacies of the Yulou oil bearing sets in some experimental area in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    图  10   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层储层物性特征

    (a)孔隙度特征;(b)渗透率特征

    Figure  10.   Reservoir physical property of the Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    图  11   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层单砂体组合模式特征

    Figure  11.   Assemblage of single sand body of the Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    图  12   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层单砂体组合模式对井间连通性的影响

    (依据示踪剂资料)

    Figure  12.   Influence of the assemblage of single sand body to the connectivity among wells of the Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    (according to tracer material data)

    图  13   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层Z1井组和Z2井组蒸汽驱前缘监测状况

    Figure  13.   Monitoring of steam flooding strata of Wells Z1 and Z2, Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    表  1   辽河盆地西部凹陷西斜坡某试验区于楼油层沉积微相分类

    Table  1   Classification of sedimentary microfacies of Yulou oil bearing sets in some experimental areas in the south end of westward slope of West Depression in Liaohe Basin

    亚相 沉积微相 岩石类型 沉积成因 沉积构造 测井相 测井曲线形态
    自然电位 电阻率
    水下分流河道 中砾岩、细砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩 垂向加积、顺流加积、侧向加积、填积 平行层理、板状交错层理、槽状交错层理、粒序层理、块状层理、冲刷面 箱形、钟形
    河口沙坝 含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩 垂向加积、顺流加积、侧向加积 平行层理、板状交错层理、槽状交错层理 漏斗形
    扇三角洲前缘 前缘席状砂 中砂岩、细砂岩、粉砂岩 选积 沙纹交错层理、脉状层理、波状层理、透镜状层理、平行层理 指状或尖峰状
    水下分流河道间砂 细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩 侧向加积、漫积 沙纹交错层理、脉状层理、波状层理、透镜状层理 曲线低平或微幅度、指状或尖峰状
    水下分流河道间泥 粉砂质泥岩、泥岩 漫积 水平层理 曲线平直
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-30
  • 修回日期:  2016-08-28
  • 刊出日期:  2018-10-27

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