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基准面旋回格架控制下储层的非均质性特征

更新时间:2009-03-28

0 引 言

储层非均质性及其变化特征研究,是开展精细油藏描述和提高采收率的基础[1-3]。目前,国内外学者对储层非均质性这一方向展开了大量的研究工作[4-9]。以往研究表明,高分辨率层序地层学依据沉积动力学机制,从揭示储层非均质性成因的角度阐述了基准面旋回对储集体的形成及其非均质性的控制。旋回过程在整体上控制了储集层的岩性岩相、空间分布和连续性及隔夹层分布特征等,从而进一步决定了储层非均质性的优劣[10]。笔者以大民屯凹陷沈161块亚段为例,分析基准面旋回格架控制下的主要含油层段储层的非均质性特征,以揭示储层展布与物性变化规律。

1 地质背景与基准面旋回划分

1.1 地质概况

大民屯凹陷地处辽河油田北部,是一个独立的油气生聚单元[11-12]。沈161块地理位置在大民屯凹陷荣胜堡洼陷的北部,沈116块的北部边界断层为其北部界,西部接沈69块,东部与凹陷内静安堡油田相接[13]

亚段地层是沈161块的含油层系。碎屑岩的岩性以细砂岩为主,主要为暗色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、含砾砂岩和长石砂岩的不等厚薄互层沉积,粒度较细。该地层岩性复杂,目前认识是辫状河三角洲前缘沉积。地层厚度在850~960 m之间。在区域地层旋回对比的基础上,可将亚段分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个油组。由于沉积相时空变化迅速,地层厚度与岩性变化差异大,造成沈161块地层岩性连续性较差,储层非均质性很强。

1.2 基准面旋回划分

基准面旋回是通过可容纳空间的变化、物源供给通量的差异对碎屑物质的矿物成分、岩性岩相组合和展布范围产生影响的,并使储集体的几何形态发生变化,进而导致不同旋回阶段储层非均质性的不同[14]

1.2.1 长期基准面旋回

长期基准面旋回(LSC)是以地层剥蚀面的区域性沉积冲刷面等作为旋回划分依据的,相当于三级层序地层单元。一般而言,长期基准面旋回可通过解释地震剖面来识别并追亚段整体可划分为一个完整的长期基准面上升半旋回。

1.2.2 中期基准面旋回

在同一沉积体系中,中期基准面旋回(MSC)由于具备分布相对稳定、易于横向对比的特点,最具等时对比的实际意义。其界面识别主要依据长期基准面内部可容纳空间最大时形成的湖泛面和可容纳空间最小时形成的沉积旋回边界。

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沈161块亚段地层发育辫状河三角洲前缘亚相,沉积微相以水下分流河道与席状砂为主。因此,在长期基准面旋回内部很难找到一套可以控制全区广泛发育的泥岩,故此只能通过单井分析、邻井对比相互印证和约束,最终实现全区的层位闭合。可将亚段划分为五个中期基准面旋回,其中,一油组包含了两个完整的旋回,而Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ油组均为完整的旋回。

1.2.3 短期基准面旋回

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层间砂体分布与中期基准面旋回的升降过程紧密相关。当中期基准面在上升初期和下降末期时,多期砂体切叠现象严重,砂体厚度整体趋势上增大,物性及砂体连通性较好,处于相对高孔、高渗区,有利于形成油气聚集的储层。而在中期基准面的上升末期及下降初期,砂体的切叠现象不显著,砂体厚度最小,反而以孤立薄窄的形态存在,物性差,砂体连通性不好,处于相对的低孔、低渗区,不利于油气的大规模聚集。如图1所示,研究区45、50小层位于基准面旋回的上升早期,具备高孔、高渗的特点;而46、53小层位于基准面旋回的上升晚期和下降早期,砂体变薄,物性逐渐变差。

(2)旋回非对称型

2 储层的非均质性特征

2.1 层间非均质性

层间非均质性即砂体的层间差异,以分析层间砂体、隔层的分布与非均质性的关系为主。

2.1.1 层间砂体分布

短期基准面旋回(SSC)是由成因上相互联系的单一类型岩相或多个类型岩相共同组成的岩石地层单元及界面组成的,它构成了高分辨率层序地层学的成因地层的划分单元。由于受到三角洲朵叶摆动、河道迁移等影响,短期基准面旋回中顺物源的方向上,同期形成的旋回是相近的;而垂直物源的方向上,同一时期内形成的基准面旋回的形态可能是不同的[16]。依据研究区自身特点,沈161块亚段共划分出59个小层,重点含油层段潜力油组的单层厚度一般在8~15 m之间。受多种因素影响,各小层内部厚度、岩石矿物成分等均存在差异。文中将针对主力层段Ⅳ油组进行分析。

  

图1 沈161块层间非均质性与基准面旋回的关系Fig. 1 Relationship between heterogeneity of Shen 161 layer and base level cycle

2.1.2 层间隔层分布

隔层的分布主要受控于可作为中期基准面旋回边界之一的湖泛面。在中期基准面处于高位时,隔层才可能形成,此时期储层可容空间最大,平面上河道萎缩,道间泥、席间泥的规模达到最大,沉积物粒度整体上最细;纵向上隔层的厚度也与物源联系密切,距离物源越远,隔层厚度越大。

2.2 平面非均质性

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在中期基准面初期,亚段水动力强,水下分流河道发育活跃,岩性具有粒度粗、分选好的显著特点,砂体连通性相对较好,砂体厚度整体上增大。随着基准面的不断上升,河道不断侧向迁移,可容空间增大,水动力减弱,河道面积减小,且受湖浪的改造作用明显增强,砂体的连通性和物性也都随之变差。到中期基准面旋回处在高位期间,储层可容空间最大,水下分流河道仅在近物源处呈孤立状发育,规模和展布范围最小,砂体连通性和物性最差,向湖区含泥量显著增高,水动力最弱。

2.3 层内非均质性

层内非均质性主要指储集体内单一砂层内部储层性质在垂向上的变化特征及其内在规律,其中,油藏中夹层的发育情况、分布规律与层内物性变化等关键因素对剩余油的分布情况具有决定性的作用。此次研究从夹层分布和层内物性变化两方面分析短期基准面旋回。

2.3.1 夹层发育

短期基准面上升早期,该区水下分流河道、河口坝分布面积大,砂体连通性好,此时期层内夹层厚度较薄,面积小且不稳定。随着基准面的不断上升,沈161块砂体的分布范围不断减小,而夹层的分布规模逐渐扩大。基准面上升高位时,水动力最弱,细粒沉积物得以保存,此时发育的夹层比较稳定,细粒沉积的厚度和规模达到峰值。

2.3.2 层内物性

短期基准面旋回的变化控制着沉积序列、地层结构以及叠加样式,继而相应地制约不同沉积微相砂体物性的非均质模式(图2)。根据沈161块亚段主要含油层段四油组的测井曲线组合特征与岩性组合特征,可以认识基准面旋回结构样式对层内物性变化的控制作用。

(1)旋回对称型

(1)研究区含矿层位罗安群RSF和RSC中发育的硅质岩SiO2平均含量为82.12×10-2,Fe-Mn-Al和SiO2/Al2O3 - Al2O3判别图解表明硅质岩为非纯热水沉积成因,沉积时有陆源碎屑沉积物混入。

该类型又可以进一步划分为向上变浅—变深对称型和向上变深—变浅对称型两种类型。如图2a所示,受向上变浅—变深均匀对称基准面旋回控制,旋回对称型控制下的孔渗情况整体变化较小,一般是分流河道和河口坝微相的叠加。向上变浅—变深对称型中部发育稳定的隔夹层,对油水分布形成有很强的控制作用;向上变深—变浅对称型中部发育较厚的连续性砂体,物性发育较好。

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该类型可再细分为向上变浅—变深非对称型和向上变深—变浅非对称型。如图2b所示,该类型物性先变好而后变差。基准面处于下降期时,此时主要发育河口坝微相;之后基准面开始上升,主要发育席状砂(薄层砂体)。该类型储层多集中于基准面下降到上升的转换阶段,在该阶段砂体发育较连续,物性相对好。

  

图2 层内物性与短期基准面旋回的关系Fig. 2 Relationship between physical properties of layers and short-term base level cycles

[3] 王端平, 柳 强. 复杂断块油田精细油藏描述[J]. 石油学报, 2000, 21(6): 111-116.

该类型又可细分为多期基准面旋回下降叠加型和多期基准面旋回上升叠加型。从图2c可以看出,短期基准面由多期叠加而成,区块内孔渗情况整体向上变好,主要发育河口坝微相。这类砂体从下至上,泥质含量降低,碎屑粒度不断增大,物性变好。其中,每一期砂体厚度不定,物性也有差异,主要分布在基准面旋回下降末端。

3 结 论

(1)沈161块亚段地层基准面划分为一个长期基准面旋回、五个中期基准面旋回,其内细分的四个油层组与中期基准面旋回之间具有良好的对应关系。

(2)中期基准面旋回决定了层间和平面非均质性优劣。在中期基准面旋回的最低处,基准面上升初期和下降末期,沈161块内发育的砂体厚度大,连续性好;基准面旋回上升达到高位处,沈161块内砂体厚度较小,且连续性较差,孔渗特征也相对比较差。短期基准面旋回控制了小层的层内物性变化及储层非均质性。

(3)储层物性变化呈现旋回对称型、旋回非对称型和旋回叠加型三种类型,分别对应三种不同的物性变化特征。

参考文献:

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(3)旋回叠加型

储层平面非均质性主要指砂体平面上的连续性、物性等,故平面非均质性在区域成岩作用基本一致的条件下与沉积微相具有不可分割的关系。

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作为与人类生活密切相关的动物,猪在一些国家和地区的文化习俗中,扮演着十分重要的角色,并被视为福气、富有和吉祥的象征。

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吕鹏佶
《黑龙江科技大学学报》2018年第02期文献

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